WO2020048675A1 - Betriebsverfahren und steuereinheit für ein daten-/signalauswertungssystem, date-/signalauswertungssystem, ultraschallbetriebsassistenzsystem und arbeitsvorrichtung - Google Patents

Betriebsverfahren und steuereinheit für ein daten-/signalauswertungssystem, date-/signalauswertungssystem, ultraschallbetriebsassistenzsystem und arbeitsvorrichtung Download PDF

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signal processing
operating mode
operated
digital signal
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Axel Wenzler
Markus Brockmann
Christian WAELTRING
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an operating method and a control unit for a data / signal evaluation system, a data / signal evaluation system, an ultrasound operating assistance system and a working device and
  • sensors for signal detection and corresponding data signal evaluation systems are often used for evaluating the detected signals. This applies, for example, to sensors in connection with the detection of an environment of the working device, such as are used, for example, in connection with ultrasonic driving assistance systems in vehicles, but is not restricted to this area of application.
  • the operating method according to the invention for a data / signal evaluation system with the features of claim 1 has the advantage that interference signals associated with current peaks are reduced or avoided. This is according to the invention with the features of
  • Claim 1 achieved in that an operating method for a data / signal evaluation system, in particular one
  • Signal processing processors is formed in a sequential pipeline.
  • the operating method according to the invention has a first operating mode for processing tasks of comparatively higher computing effort with a comparatively higher degree of digital
  • a digital signal processing processor of the pair to be operated at a later time is at least temporarily in one
  • Hibernation mode is maintained while a pre-timed digital signal processing processor of the pair is normally pre-timed.
  • the accumulating current peaks and thus potential interference signals can be further reduced if, in accordance with another preferred embodiment of the operating method according to the invention, a temporally in the second operating mode subsequently to be operated digital signal processing processor of the pair is operated at least temporarily in an idle mode, while a previously to be operated digital signal processing processor of the pair is operated normally in advance.
  • a digital signal processing processor of the pair to be operated in advance is at least partially operated in an idle mode and / or is at least temporarily held in an idle mode, while one that follows in time digital signal processing processor to be operated of the pair is subsequently operated normally.
  • the operating strategy proposed according to the invention can be used particularly profitably in structures and operating methods in which a digital one to be subsequently operated in the second operating mode
  • Signal processing processor with a digital signal processing processor to be operated previously in the second operating mode via a FIFO memory for the buffered transmission of data of an output of the digital one to be operated previously in the second operating mode
  • Signal processing processor is coupled.
  • the control of a start and / or end of the first operating mode and / or of the second operating mode can be linked to application-specific and manifold conditions.
  • the system switches to the second operating mode as soon as the first operating mode has ended or has ended,
  • the first operating mode is ended when a second
  • the second operating mode is ended when a third
  • the second condition can be met, for example, if a given first time period has passed since the start of the first operating mode, and / or
  • Operating mode has elapsed a given second period of time.
  • the operating method according to the invention is set up in particular for the operation of an ultrasound operating assistance system or an ultrasound driving assistance system of a working device and in particular a vehicle.
  • the first condition is met if an ultrasound transmission signal is emitted and / or if a predetermined third time period has elapsed since an ultrasound transmission signal was emitted, -
  • the first time period for the second condition is a time period t1 which is characteristic of a near field of the working device on which it is based, in particular typically in the range of a few 10 ms and / or
  • the second time period for the third condition is a time period t2 which is characteristic of a far field of the working device on which it is based, in particular typically in the range of a few 100 ms after one
  • a control unit for a data / signal evaluation system is also created, in particular in an ultrasound operating assistance system.
  • the control unit is there
  • the present invention also relates to a data / signal evaluation system, in particular one
  • the data / signal evaluation system is set up to carry out an embodiment of the operating method according to the invention or in an embodiment of the inventive method
  • the data / signal evaluation system according to the invention is characterized in that a control unit designed according to the invention is designed.
  • the present invention also provides
  • Ultrasound operating assistance system as such, which can be designed in particular as an ultrasound driving assistance system.
  • Ultrasonic operating assistance system characterized in that it has a control unit designed according to the invention and / or a
  • the present invention also proposes a working device and, in particular, a vehicle with an operating unit and in particular with a drive, which is designed with a device according to the invention
  • Ultrasonic operating assistance system for controlling the operation aggregate is formed.
  • Figure 1 illustrates one in the manner of a schematic block diagram
  • Figure 2 illustrates in a graph that in a digital
  • FIGS. 3 and 4 use graphs to illustrate the invention
  • Signal processing processors absorbed current loads.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate the conventional ones using graphs
  • Ratios of signals to be detected their signal-to-noise ratios and their origin in connection with those of the digital ones involved
  • Signal processing processors absorbed current loads.
  • Figure 1 shows a type of a schematic block diagram
  • Embodiment of the data / signal evaluation system 1 according to the invention Embodiment of the data / signal evaluation system 1 according to the invention.
  • the data / signal evaluation system 1 has a data source or signal source 5, for example consisting of one or more sensors and possibly a preprocessing unit.
  • the data source 5 outputs, for example, data 6 in the form of signals, which are dependent on the time t, with a time interval 7.
  • the data 6 provided in this way are transferred to a processing pipeline 10 for further processing.
  • a processing pipeline 10 In the pipeline 10 are in one
  • Signal processing processors 11 and 12 are formed, which - coordinated with one another - process the supplied data 6.
  • a first digital one preceding in the data flow direction 10 ' is an example
  • Signal processing processor 1 which is also referred to in connection with the following graphs with the reference symbol “A”, and a second digital one following in the data flow direction 10 ′
  • Signal processing processor 12 which is also referred to in connection with the following graphs with the reference symbol "B".
  • the two signal processing processors 11 and 12 form a pair 15 and are coupled to one another via an intermediate FIFO memory 13, the FIFO memory 13 serving in particular as a buffer. This way and In this way, the second or subsequent digital signal processing processor can receive and process the data processed and then output by the first or preceding digital signal processing processor 11 via the FIFO memory 13.
  • the flow of the data 6 in the data flow direction 10 ′ as well as the processing in the signal processing processors 11, 12 of the pair 15 and the storage in the FIFO memory 13 are based on the clock of a clock unit 18 for processing.
  • Figure 2 illustrates in a graph 20 that in a digital
  • Signal processing processor 1 1, 12 in the various operating phases namely a current-intensive computing phase 22-1 with a maximum current 22-1 and a rest phase 21-2 with a low current I current load l (t) as a function of time t.
  • the time is correspondingly plotted on the abscissa 21 and the electrical current I (t) recorded by the processor 11, 12 on the ordinate 22.
  • a core aspect of the present invention is the temporally sequential operation of a pair 15 of digital signal processing processors 11, 12 coupled to one another via a FIFO memory 13 in an operating mode which is only a comparatively low one
  • FIGS. 5 and 6 use graphs 50, 50 'and 60 to illustrate the conventional relationships in the case of signals to be detected, their signal-to-noise ratios and their occurrence in connection with the current loads absorbed by the digital signal processing processors 11, 12 involved l (t).
  • the structure of a conventional data / signal evaluation system essentially corresponds to the structure shown in FIG. 1, but the underlying operating method differs from the procedure according to the invention.
  • Signal processing processors 11, 12 in parallel operation, in which the two processors A, B are placed in the operating mode or in the sleep mode as required. This is illustrated by the two tracks 53-1 'and 53-2' of the graph 50 'with the time t plotted on the abscissa 51 and the current load l (t) plotted on the ordinate 52'. Both tracks show that
  • the graph 50 shows, with the current load l (t) plotted on the ordinate 52 and the time t plotted on the abscissa 51, the sum of the loads from the graph 50 ′ for the two processors A, B in the track 53
  • Reference numerals 55 are marked, situations of a rapidly changing current load, which is also referred to as a current peak, as a result of which interference signals can be induced in adjacent, in particular analog, circuits.
  • Noise occurs in situations in which signals, for example in the ultrasound application in the far field, can no longer be detected without a doubt due to the low signal level in relation to the background noise.
  • the time t is plotted on the abscissa 61 and the signal amplitude S (t) on the ordinate 62. It follows from the course of the track 63 that conventionally certain signals 63-2, for example signals in the near field 61-1 in an ultrasound application, clearly protrude from the background noise and can be easily detected, whereas other signals 63-3, for example signals in the far field 61-2 at one
  • Ultrasound application can no longer be detected without a doubt, because they run almost embedded in the noise floor.
  • the aim of the present invention is to use a corresponding operating strategy to reduce the background noise for situations in which low
  • Signal levels is to be expected. This is the usual situation in ultrasound applications, for example in the far field, because the signal levels, in addition to the amount of data, scale according to the curve 63-1 from FIG.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate graphs 30, 30 ', 40, 40', 40 "advantages that can be achieved according to the invention with regard to signals S (t) to be detected, their signal-to-noise ratios SNR and their Origin in connection with the current loads l (t) taken up by the involved digital signal processing processors 1 1, 12.
  • the graph 40 ′′ with the time plotted on the abscissa 41 and the current load l (t) plotted on the ordinate 42 “, similar to FIG. 5, the graph 50 ′′ describes the operation of the two designated A, B.
  • both processors A, B of the sequential pipeline 10 are operated in parallel, similar to the conventional operating situation.
  • Idle process is marked. If an idling process is not taken into account for the phases in which none of the processors has to provide computing power, sections arise in the current load in which current peaks occur as interference signals, but are significantly reduced compared to conventional operating methods, as is the case in connection with this with section 49 from graph 40 'from FIG. 4 becomes clear.
  • the time t is plotted on the abscissa 31 and 31 ′′, the amplitude S (t) of the signal and 32 ′′ the signal-to-noise ratio SNR is plotted on the ordinate 32.
  • Switching instant 36, 46 a significant decrease in noise to a lower noise level 32-2 due to the elimination of the current peaks
  • the track 33 describes the theoretical course of the signal-to-noise ratio SNR with the sections 33-1' and 33-2 'for the area 31-1 of the near field or for the area 31-2 of the far field with the transition at the changeover time 36, 46.
  • the minimum signal-to-noise ratio 37 required for reliable or sufficient detection is also indicated.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Daten-/ Signalauswertesystem (1), insbesondere bei einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem, bei welchem zur Auswertung von Daten und/oder Signalen eine Mehrzahl digitaler Signalverarbeitungsprozessoren (11, 12) in einer sequentiellen Pipeline (10) ausgebildet ist, mit einem ersten Betriebsmodus zur Bearbeitung von Aufgaben vergleichsweise höheren Rechenaufwands mit einem vergleichsweise höheren Maß an von den digitalen Signalverarbeitungsprozessoren (11, 12) aufzubringender Rechenleistung und mit einem zweiten Betriebsmodus zur Bearbeitung von Aufgaben vergleichsweise geringeren Rechenaufwands mit einem vergleichsweise geringeren Maß an von den digitalen Signalverarbeitungsprozessoren (11, 12) aufzubringender Rechenleistung, wobei im ersten Betriebsmodus digitale Signalverarbeitungsprozessoren (11, 12) der sequentiellen Pipeline (10) zeitlich parallel betrieben werden und im zweiten Betriebsmodus zumindest ein Paar (15) der Mehrzahl digitaler Signalverarbeitungsprozessoren (11, 12) der sequentiellen Pipeline (10) zeitlich sequentiell betrieben werden.

Description

Beschreibung
Titel
Betriebsverfahren und Steuereinheit für ein Daten-/Siqnalauswertesvstem,
Daten-/Siqnalauswertesvstem, Ultraschallbetriebsassistenzsvstem und
Arbeitsvorrichtunq
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren und eine Steuereinheit für ein Daten-/Signalauswertesystem, ein Daten-/Signalauswertesystem, ein Ultraschallbetriebsassistenzsystem und eine Arbeitsvorrichtung und
insbesondere ein Fahrzeug.
Bei vielen Arbeitsvorrichtungen und insbesondere im Fahrzeugbereich werden häufig Sensoren zur Signalerfassung und entsprechende Daten- Signalauswertesysteme zur Auswertung der erfassten Signale eingesetzt. Dies betrifft zum Beispiel Sensoren im Zusammenhang mit der Erfassung einer Umgebung der Arbeitsvorrichtung, wie sie zum Beispiel im Zusammenhang mit Ultraschallfahrassistenzsystemen bei Fahrzeugen Anwendung finden, ist aber nicht auf dieses Einsatzgebiet beschränkt.
Problematisch bei derartigen Betriebsumgebungen ist, dass zu Grunde liegende Daten-/Signalauswertesysteme auf Grund des Betriebs der darin enthaltenen digitalen Signalverarbeitungsprozessoren und deren üblicherweise gefahrenen Leistungsverteilungsstrategien, zum Beispiel im Zusammenhang mit einem Dutycyclebetrieb, Störsignale erzeugen, die wiederum auf die zu Grunde liegende Sensoranordnung oder weitere analoge Komponenten einwirken und zu Betriebsfehlern führen können.
Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren für ein Daten-/Signalauswertesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass mit Stromspitzen im Zusammenhang stehende Störsignale reduziert oder vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass ein Betriebsverfahren für ein Daten- /Signalauswertesystem, insbesondere bei einem
Ultraschallbetriebsassistenzsystem, geschaffen wird, bei welchem zur
Auswertung von Daten und/oder Signalen eine Mehrzahl digitaler
Signalverarbeitungsprozessoren in einer sequentiellen Pipeline ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren weist einen ersten Betriebsmodus auf zur Bearbeitung von Aufgaben vergleichsweise höheren Rechenaufwands mit einem vergleichsweise höheren Maß an von den digitalen
Signalverarbeitungsprozessoren aufzubringender Rechenleistung sowie einen zweiten Betriebsmodus zur Bearbeitung von Aufgaben vergleichsweise geringeren Rechenaufwands mit einem vergleichsweise geringeren Maß an von den digitalen Signalverarbeitungsprozessoren aufzubringender Rechenleistung.
Im ersten Betriebsmodus werden digitale Signalverarbeitungsprozessoren der sequentiellen Pipeline zeitlich parallel betrieben. Im zweiten Betriebsmodus wird zumindest ein Paar der Mehrzahl digitaler Signalverarbeitungsprozessoren der sequentiellen Pipeline zeitlich sequentiell betrieben. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen wird erreicht, dass zumindest im zweiten
Betriebsmodus auf Grund der zeitlichen Trennung der Leistungsaufnahme durch die Signalverarbeitungsprozessoren üblicherweise anfallende Stromspitzen und damit einhergehende Störsignale zumindest reduziert sind.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird im zweiten Betriebsmodus dabei ein zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor des Paares zumindest zeitweise in einem
Ruhemodus gehalten wird, während ein zeitlich vorangehend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor des Paares zeitlich vorangehend normal betrieben wird.
Die auflaufenden Stromspitzen und damit potentielle Störsignale können weiter reduziert werden, wenn gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens im zweiten Betriebsmodus ein zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor des Paares zumindest zeitweise in einem Leerlaufmodus betrieben wird, während ein zeitlich vorangehend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor des Paares zeitlich vorangehend normal betrieben wird.
Alternativ oder zusätzlich kann es zu weiteren Reduktion von Stromspitzen und Störsignalen vorgesehen sein, dass im zweiten Betriebsmodus ein zeitlich vorangehend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor des Paares zumindest teilweise in einem Leerlaufmodus betrieben wird und/oder zumindest zeitweise in einem Ruhemodus gehalten wird, während ein zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor des Paares zeitlich nachfolgend normal betrieben wird.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Betriebsstrategie lässt sich besonders gewinnbringend bei Strukturen und Betriebsverfahren einsetzen, bei welchen ein im zweiten Betriebsmodus zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler
Signalverarbeitungsprozessor von einem im zweiten Betriebsmodus
vorangehend zu betreibenden digitalen Signalverarbeitungsprozessor verarbeitete Daten verarbeitet.
Dabei ist es in diesem Zusammenhang von besonderem Vorteil, wenn ein im zweiten Betriebsmodus zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler
Signalverarbeitungsprozessor mit einem im zweiten Betriebsmodus vorangehend zu betreibenden digitalen Signalverarbeitungsprozessor über einen FIFO- Speicher zur gepufferten Übertragung von Daten eines Ausgangs des im zweiten Betriebsmodus vorangehend zu betreibenden digitalen
Signalverarbeitungsprozessors mit einem Eingang des im zweiten
Betriebsmodus zeitlich nachfolgend zu betreibenden digitalen
Signalverarbeitungsprozessors gekoppelt ist.
Die Steuerung eines Beginns und/oder Endes des ersten Betriebsmodus und/oder des zweiten Betriebsmodus kann anwendungsspezifisch und an mannigfache Bedingungen geknüpft werden.
Es bietet sich insbesondere an, dass - ein Betriebsabschnitt des Verfahrens mit dem ersten Betriebsmodus begonnen wird,
- der Betrieb des ersten Betriebsmodus aufgenommen wird, wenn eine erste Bedingung erfüllt ist,
- im Betrieb in den zweiten Betriebsmodus gewechselt wird, sobald der erste Betriebsmodus beendet ist oder wurde,
- im Betrieb der erste Betriebsmodus beendet wird, wenn eine zweite
Bedingung erfüllt ist und/oder
- im Betrieb der zweite Betriebsmodus beendet wird, wenn eine dritte
Bedingung erfüllt ist, wobei
- die zweite Bedingung zum Beispiel erfüllt sein kann, wenn seit Beginn des ersten Betriebsmodus eine gegebene erste Zeitspanne verstrichen ist, und/oder
- die dritte Bedingung erfüllt sein kann, wenn seit Beginn des zweiten
Betriebsmodus eine gegebene zweite Zeitspanne verstrichen ist.
Gemäß einem weitergehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das erfindungsgemäße Betriebsverfahren insbesondere für den Betrieb eines Ultraschallbetriebsassistenzsystems oder eines Ultraschallfahrassistenzsystems einer Arbeitsvorrichtung und insbesondere eines Fahrzeugs eingerichtet.
In diesem Zusammenhang und insbesondere im Zusammenhang mit der Steuerung des ersten Betriebsmodus und des zweiten Betriebsmodus kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass
- die erste Bedingung erfüllt ist, wenn ein Ultraschallsendesignal ausgesandt wird und/oder wenn seit einem Aussenden eines Ultraschallsendesignals eine vorgegebene dritte Zeitspanne verstrichen ist, - die erste Zeitspanne für die zweite Bedingung eine für ein Nahfeld der zu Grunde liegenden Arbeitsvorrichtung charakteristische Zeitspanne t1 ist, insbesondere typischerweise im Bereich einiger 10 ms und/oder
- die zweite Zeitspanne für die dritte Bedingung eine für ein Fernfeld der zu Grunde liegenden Arbeitsvorrichtung charakteristische Zeitspanne t2 ist, insbesondere typischerweise im Bereich einiger 100 ms nach einem
Aussenden eines Ultraschallsendesignals.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch eine Steuereinheit für ein Daten-/Signalauswertesystem geschaffen, insbesondere bei einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem. Die Steuereinheit ist dazu
eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens auf einem zu Grunde liegenden Daten-/Signalauswertesystem und insbesondere bei einem zu Grunde liegenden Ultraschallbetriebsassistenzsystem zu initiieren, ablaufen zu lassen und/oder zu steuern.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein Daten- /Signalauswertesystem, insbesondere bei einem
Ultraschallbetriebsassistenzsystem. Das Daten-/Signalauswertesystem ist dazu, eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens zu auszuführen oder bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Betriebsverfahrens verwendet zu werden.
Alternativ oder zusätzlich ist das erfindungsgemäße Daten- /Signalauswertesystem dadurch gekennzeichnet, dass eine erfindungsgemäß ausgestaltete Steuereinheit ausgebildet ist.
Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung auch ein
Ultraschallbetriebsassistenzsystem als solches, welches insbesondere als Ultraschallfahrassistenzsystem ausgebildet sein kann. Das
Ultraschallbetriebsassistenzsystem ist dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens auszuführen oder bei einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens verwendet zu werden. Alternativ oder zusätzlich ist das erfindungsgemäße
Ultraschallbetriebsassistenzsystem dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Steuereinheit und/oder mit einem
erfindungsgemäß ausgestalteten Daten-/Signalauswertesystem ausgebildet ist.
Ferner schlägt die vorliegende Erfindung auch eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere Fahrzeug mit einem Betriebsaggregat und insbesondere mit einem Antrieb vor, welche mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten
Ultraschallbetriebsassistenzsystem zur Steuerung des Betriebs Aggregats ausgebildet ist.
Kurzbeschreibung der Figuren
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
Figur 1 illustriert nach Art eines schematischen Blockdiagramms eine
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Daten-/
Signalauswertesystems.
Figur 2 veranschaulicht in einem Graphen die in einem digitalen
Signalverarbeitungsprozessor in verschiedenen Betriebsmodi aufgenommene Stromlast.
Figuren 3 und 4 illustrieren anhand von Graphen die erfindungsgemäß
erreichbaren Vorteile im Hinblick auf zu detektierende Signale, deren Signal-zu-Rausch-Verhältnisse und ihre Entstehung im Zusammenhang mit den von den involvierten digitalen
Signalverarbeitungsprozessoren aufgenommenen Stromlasten.
Figuren 5 und 6 illustrieren anhand von Graphen die herkömmlichen
Verhältnisse bei zu detektierenden Signalen, deren Signal-zu- Rausch-Verhältnissen sowie ihre Entstehung im Zusammenhang mit den von den involvierten digitalen
Signalverarbeitungsprozessoren aufgenommenen Stromlasten.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
Figur 1 zeigt nach Art eines schematischen Blockdiagramms eine
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Daten-/Signalauswertesystems 1.
Das erfindungsgemäße Daten-/Signalauswertesystem 1 weist eine Datenquelle oder Signalquelle 5 auf, zum Beispiel bestehend aus einem oder mehreren Sensoren und gegebenenfalls einer Vorverarbeitungseinheit. Die Datenquelle 5 gibt zum Beispiel Daten 6 in Form von Signalen, welche von der Zeit t abhängig sind, mit einem zeitlichen Abstand 7 aus.
Die so bereitgestellten Daten 6 werden an eine Verarbeitungspipeline 10 zur weiteren Verarbeitung übergeben. In der Pipeline 10 sind in einer
Datenflussrichtung oder Abarbeitungsrichtung 10‘ mehrere digitale
Signalverarbeitungsprozessoren 11 und 12 ausgebildet, welche - aufeinander abgestimmt - die zugeführten Daten 6 verarbeiten.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind beispielhaft ein in der Datenflussrichtung 10‘ vorangehender erster digitaler
Signalverarbeitungsprozessor 1 1 , der im Zusammenhang mit den nachfolgenden Graphen auch mit dem Bezugszeichen„A“ bezeichnet wird, und ein in der Datenflussrichtung 10‘ nachfolgender zweiter digitaler
Signalverarbeitungsprozessor 12, der im Zusammenhang mit den nachfolgenden Graphen auch mit dem Bezugszeichen„B“ bezeichnet wird, ausgebildet. Die beiden Signalverarbeitungsprozessoren 11 und 12 bilden ein Paar 15 und sind über einen zwischengeschalteten FIFO-Speicher 13 miteinander gekoppelt, wobei der FIFO-Speicher 13 insbesondere als Puffer dient. Auf diese Art und Weise kann der zweite oder nachfolgende digitale Signalverarbeitungsprozessor die vom ersten oder vorangehenden digitalen Signalverarbeitungsprozessor 11 verarbeiteten und dann ausgegebenen Daten über den FIFO-Speicher 13 aufnehmen und weiterverarbeiten.
Dem Fluss der Daten 6 in der Datenflussrichtung 10‘ sowie die Verarbeitung in den Signalverarbeitungsprozessoren 1 1 , 12 des Paares 15 und die Speicherung im FIFO-Speicher 13 werden in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dem Takt einer Takteinheit 18 zur Verarbeitung zu Grunde gelegt.
Figur 2 veranschaulicht in einem Graphen 20 die in einem digitalen
Signalverarbeitungsprozessor 1 1 , 12 in den verschiedenen Betriebsphasen, nämlich einer stromintensiven Rechenphase 22-1 mit einem Maximalstrom 22-1 und einer Ruhephase 21-2 bei geringem Strom I auftretende Stromlast l(t) als Funktion der Zeit t. Im Graphen 20 sind entsprechend auf der Abszisse 21 die Zeit und auf der Ordinate 22 der vom Prozessor 11 , 12 aufgenommene elektrische Strom l(t) aufgetragen.
Wie oben im Detail beschrieben wurde, ist ein Kernaspekt der vorliegenden Erfindung der zeitlich sequenzielle Betrieb eines Paares 15 miteinander über einen FIFO-Speicher 13 gekoppelter digitaler Signalverarbeitungsprozessoren 1 1 , 12 in einem Betriebsmodus, der nur einen vergleichsweise geringen
Rechenaufwand erfordert. Bei einer Anwendung könnte dies der
Datenverarbeitung in einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem für das Fernfeld entsprechen, bei welchem aus der Umgebung einer zu Grunde liegenden Arbeitsvorrichtung weiter entfernt liegende Objekte detektiert werden und demzufolge die anfallende Datenmenge geringer, die Signalpegel aber ebenfalls vergleichsweise gering sind.
Bevor die Vorteile der vorliegenden Erfindung erörtert werden, soll anhand der Figuren 5 und 6 die herkömmliche Situation beschrieben werden. Dabei illustrieren die Figuren 5 und 6 anhand von Graphen 50, 50‘ und 60 die herkömmlichen Verhältnisse bei zu detektierenden Signalen, deren Signal-zu- Rausch-Verhältnisse sowie ihre Entstehung im Zusammenhang mit den von den involvierten digitalen Signalverarbeitungsprozessoren 1 1 , 12 aufgenommenen Stromlasten l(t). Vom Aufbau her entspricht ein herkömmliches Daten-/Signalauswertesystem im Wesentlichen der in Figur 1 dargestellten Struktur, jedoch ist das zu Grunde liegende Betriebsverfahren zum erfindungsgemäßen Vorgehen unterschiedlich.
Herkömmlicherweise erfolgt, wie dies im Zusammenhang mit dem Graphen 50‘ dargestellt ist, der Betrieb der hier mit A und B bezeichneten digitalen
Signalverarbeitungsprozessoren 11 , 12 im Parallelbetrieb, in welchem die beiden Prozessoren A, B nach Bedarf in den Betriebsmodus oder in den Ruhemodus versetzt werden. Dies wird durch die beiden Spuren 53-1‘ und 53-2‘ des Graphen 50‘ mit an der Abszisse 51 aufgetragener Zeit t und an der Ordinate 52‘ aufgetragener Stromlast l(t) verdeutlicht. Beide Spuren zeigen den
Betriebsmodus mit erhöhter Stromlast und den Ruhemodus mit verschwindender oder abgesenkter Stromlast an.
Der Graph 50 zeigt mit an der Ordinate 52 aufgetragener Stromlast l(t) und an der Abszisse 51 aufgetragener Zeit t in der Spur 53 die Summe der Lasten aus dem Graphen 50‘für die beiden Prozessoren A, B. Entsprechend der
Überlagerung ergeben sich an bestimmten Stellen, die hier mit dem
Bezugszeichen 55 markiert sind, Situationen einer rapid wechselnden Stromlast, welche auch als Stromspitze bezeichnet wird, wodurch in benachbarten, insbesondere analogen, Schaltkreisen Störsignale induziert werden können.
Wie im Zusammenhang mit Figur 6 und dem Graphen 60 dargestellt ist, ergeben derartige Störsignale ein erhöhtes Rauschen. Auf Grund des erhöhten
Rauschens entstehen Situationen, in denen Signale, zum Beispiel in der Ultraschallanwendung im Fernfeld, auf Grund der geringen Signalhöhe im Verhältnis zum Grundrauschen nicht mehr zweifelsfrei detektiert werden können.
In dem Graphen 60 der Figur ist an der Abszisse 61 die Zeit t und an der Ordinate 62 die Signalamplitude S(t) aufgetragen. Aus dem Verlauf der Spur 63 ergibt sich, dass herkömmlicherweise bestimmte Signale 63-2, zum Beispiel Signale im Nahfeld 61-1 in einer Ultraschallanwendung, deutlich aus dem Grundrauschen herausragen und gut detektiert werden können, wogegen andere Signale 63-3, zum Beispiel Signale im Fernfeld 61-2 bei einer
Ultraschallanwendung, nicht mehr zweifelsfrei detektiert werden können, weil sie fast eingebettet im Grundrauschen verlaufen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist, durch eine entsprechende Betriebsstrategie das Grundrauschen für Situationen abzusenken, in denen mit geringen
Signalpegeln zu rechnen ist. Dies ist bei Ultraschallanwendungen zum Beispiel im Fernfeld die übliche Situation, weil die Signalpegel neben der Datenmenge entsprechend dem Verlauf 63-1 aus Figur 6 mit dem Abstand, welcher proportional zur Laufzeit t ist, skalieren.
Die Figuren 3 und 4 illustrieren nun in diesem Zusammenhang anhand von Graphen 30, 30‘, 40, 40‘, 40“ erfindungsgemäß erreichbare Vorteile im Hinblick auf zu detektierende Signale S(t), deren Signal-zu-Rausch-Verhältnisse SNR und ihre Entstehung im Zusammenhang mit den von den involvierten digitalen Signalverarbeitungsprozessoren 1 1 , 12 aufgenommenen Stromlasten l(t).
Zunächst beschreibt der Graph 40“ mit der an der Abszisse 41 aufgetragenen Zeit und der an der Ordinate 42“ aufgetragenen Stromlast l(t), ähnlich wie in Figur 5, der Graph 50‘ den Betrieb der mit A, B bezeichneten beiden
Signalverarbeitungsprozessoren 11 , 12 des Paares 15, nämlich wieder anhand des zeitlichen Verlaufs der Stromlast l(t) in den Spuren 43-1“ und 43-2“.
In der an der Abszisse mit 41-1 gekennzeichneten ersten Phase für den ersten Betriebsmodus werden beide Prozessoren A, B der sequentiellen Pipeline 10 parallel betrieben, ähnlich der herkömmlichen Betriebssituation.
Zum Umschaltzeitpunkt 46 jedoch erfolgt mit dem Übergang vom ersten
Betriebsmodus zum zweiten Betriebsmodus der sequentielle Betrieb der beiden Prozessoren A, B, wobei in den verschiedenen Betriebsphasen zunächst der erste Prozessor A temporär die Verarbeitung aufnimmt und dann der zweite Prozessor B die Verarbeitung übernimmt. Zusätzlich kann in den Zeitspannen, in denen für keinen der Prozessoren A, B eine Rechenleistung abgefragt wird, zusätzlich für einen der Prozessoren A, B eine Leerlaufphase 47 eingefügt werden; auf diese Weise wird ein in der Summe vergleichsweise konstantes Niveau an Stromlast erzielt mit weiter verringertem Anteil an Störsignalen aufgrund des Wegfalls von Stromspitzen, wie dies durch den Bereich 48 im Graphen 40 für die Summe der Stromlasten unter Berücksichtigung des
Leerlaufprozesses markiert ist. Wird ein Leerlaufvorgang für die Phasen, in denen keiner der Prozessoren eine Rechenleistung erbringen muss, nicht berücksichtigt, so entstehen Abschnitte in der Stromlast, bei denen zwar Stromspitzen als Störsignale auftreten, welche jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Betriebsverfahren deutlich verringert sind, wie dies im Zusammenhang mit dem Abschnitt 49 aus dem Graphen 40‘ aus Figur 4 deutlich wird.
Im Ergebnis erhält man aufgrund des in Figur 4 gezeigten Betriebsschemas einen Signalverlauf, wie im Zusammenhang mit den Grafen 30 und 30‘aus Figur 3 dargestellt ist.
Auf den Abszissen 31 und 31‘ ist die Zeit t, auf den Ordinaten 32 die Amplitude S(t) des Signals und 32‘ das Signal-zu-Rausch-Verhältnis SNR aufgetragen.
Aufgrund des in Figur 4 dargestellten Betriebsschemas für die beiden mit A, B bezeichneten Signalverarbeitungsprozessoren 1 1 , 12 ergeben sich
erfindungsgemäß im Vergleich zu der in Figur 6 dargestellten Situation für die Phase 31-1 im Nahfeld unveränderte Verhältnisse. Das bedeutet, dass ein Signal 33-2 der Spur 33 im Nahfeldbereich 31-1 deutlich über den Rauschpegel 32-1 herausragt und gut detektiert werden kann.
Im Unterschied zu den in Figur 6 dargestellten herkömmlichen Verhältnissen ist jedoch mit dem Übergang zum Bereich 31-2 des Fernfeldes zum
Umschaltzeitpunkt 36, 46 eine deutliche Abnahme des Rauschens auf einen geringeren Rauschpegel 32-2 durch den Wegfall der Stromspitzen zu
verzeichnen. Dadurch können auch Signale 33-3 im Bereich des Fernfeldes 31-2 mit geringerem Signalpegel vergleichsweise gut detektiert werden, wobei die Signalpegel wieder dem theoretischen Amplitudenverlauf 33-1 als Funktion des Objektabstandes entsprechend der Laufzeit t folgen.
Die Spur 33‘ beschreibt den theoretischen Verlauf des Signal-zu-Rausch- Verhältnisses SNR mit den Abschnitten 33-1‘ und 33-2‘ für den Bereich 31-1 des Nahfeldes bzw. für den Bereich 31-2 des Fernfeldes mit dem Übergang zum Umschaltzeitpunkt 36, 46. Angedeutet ist auch noch das für eine sichere oder ausreichende Detektion erforderliche minimale Signal-zu-Rausch-Verhältnis 37. Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:

Claims

Ansprüche
1. Betriebsverfahren für ein Daten-/Signalauswertesystem (1 ), insbesondere bei einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem, bei welchem zur
Auswertung von Daten und/oder Signalen eine Mehrzahl digitaler
Signalverarbeitungsprozessoren (1 1 , 12) in einer sequentiellen Pipeline (10) ausgebildet ist, mit:
- einem ersten Betriebsmodus zur Bearbeitung von Aufgaben
vergleichsweise höheren Rechenaufwands mit einem vergleichsweise höheren Maß an von den digitalen Signalverarbeitungsprozessoren (1 1 , 12) aufzubringender Rechenleistung und
- einem zweiten Betriebsmodus zur Bearbeitung von Aufgaben
vergleichsweise geringeren Rechenaufwands mit einem vergleichsweise geringeren Maß an von den digitalen Signalverarbeitungsprozessoren (1 1 , 12) aufzubringender Rechenleistung,
wobei:
- im ersten Betriebsmodus digitale Signalverarbeitungsprozessoren (11 , 12) der sequentiellen Pipeline (10) zeitlich parallel betrieben werden und
- im zweiten Betriebsmodus zumindest ein Paar (15) der Mehrzahl digitaler Signalverarbeitungsprozessoren (1 1 , 12) der sequentiellen Pipeline (10) zeitlich sequentiell betrieben werden.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 , bei welchem im zweiten
Betriebsmodus ein zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler
Signalverarbeitungsprozessor (12) des Paares (15) zumindest zeitweise in einem Leerlaufmodus betrieben wird und/oder zumindest zeitweise in einem Ruhemodus gehalten wird, während ein zeitlich vorangehend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor (1 1 ) des Paares (15) zeitlich vorangehend normal betrieben wird.
3. Betriebsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem im zweiten Betriebsmodus ein zeitlich vorangehend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor (11 ) des Paares (15) zumindest teilweise in einem Leerlaufmodus betrieben wird und/oder zumindest zeitweise in einem Ruhemodus gehalten wird, während ein zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor (12) des Paares (15) zeitlich nachfolgend normal betrieben wird..
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem ein im zweiten Betriebsmodus zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler
Signalverarbeitungsprozessor (12) von einem im zweiten Betriebsmodus vorangehend zu betreibenden digitalen Signalverarbeitungsprozessor (1 1 ) verarbeitete Daten verarbeitet.
5. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem ein im zweiten Betriebsmodus zeitlich nachfolgend zu betreibender digitaler Signalverarbeitungsprozessor (12) mit einem im zweiten Betriebsmodus vorangehend zu betreibenden digitalen Signalverarbeitungsprozessor (1 1 ) über einen FIFO-Speicher (13) zur gepufferten Übertragung von Daten eines Ausgangs des im zweiten Betriebsmodus vorangehend zu betreibenden digitalen Signalverarbeitungsprozessors (11 ) zu einem Eingang des im zweiten Betriebsmodus zeitlich nachfolgend zu betreibenden digitalen Signalverarbeitungsprozessors (12) gekoppelt ist.
6. Betriebsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem
- ein Betriebsabschnitt mit dem ersten Betriebsmodus begonnen wird,
- der Betrieb des ersten Betriebsmodus aufgenommen wird, wenn eine erste Bedingung erfüllt ist,
- im Betrieb in den zweiten Betriebsmodus gewechselt wird, sobald der erste Betriebsmodus beendet ist oder wurde,
- im Betrieb der erste Betriebsmodus beendet wird, wenn eine zweite Bedingung erfüllt ist und/oder
- im Betrieb der zweite Betriebsmodus beendet wird, wenn eine dritte Bedingung erfüllt ist,
wobei:
- die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn seit Beginn des ersten
Betriebsmodus eine gegebene erste Zeitspanne verstrichen ist, und/oder - die dritte Bedingung erfüllt ist, wenn seit Beginn des zweiten
Betriebsmodus eine gegebene zweite Zeitspanne verstrichen ist.
7. Betriebsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches für den Betrieb eines Ultraschallbetriebsassistenzsystems oder eines
Ultraschallfahrassistenzsystems einer Arbeitsvorrichtung und insbesondere eines Fahrzeugs eingerichtet ist.
8. Betriebsverfahren nach Anspruch 6 und 7, bei welchem
- die erste Bedingung erfüllt ist, wenn ein Ultraschallsendesignal
ausgesandt wird und/oder wenn seit einem Aussenden eines
Ultraschallsendesignals eine vorgegebene dritte Zeitspanne verstrichen ist,
- die erste Zeitspanne für die zweite Bedingung eine für ein Nahfeld der zu Grunde liegenden Arbeitsvorrichtung charakteristische Zeitspanne istund/oder
- die zweite Zeitspanne für die dritte Bedingung eine für ein Fernfeld der zu Grunde liegenden Arbeitsvorrichtung charakteristische Zeitspanne ist nach einem Aussenden eines Ultraschallsendesignals.
9. Steuereinheit für ein Daten-/Signalauswertesystem (1 ), insbesondere bei einem Ultraschallbetriebsassistenzsystem, welche eingerichtet ist, ein Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf einem zu Grunde liegenden Daten-/Signalauswertesystem (1 ) und insbesondere bei einem zu Grunde liegenden Ultraschallbetriebsassistenzsystem ablaufen zu lassen und/oder zu steuern.
10. Daten-/Signalauswertesystem (1 ), insbesondere bei einem
Ultraschallbetriebsassistenzsystem, welches eingerichtet ist, ein
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen oder bei einem derartigen Betriebsverfahren verwendet zu werden, und/oder welches mit einer Steuereinheit nach Anspruch 9 ausgebildet ist.
1 1. Ultraschallbetriebsassistenzsystem und insbesondere
Ultraschallfahrassistenzsystem, welches eingerichtet ist, ein
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen oder bei einem derartigen Betriebsverfahren verwendet zu werden, und/oder welches mit einer Steuereinheit nach Anspruch 9 und/oder mit einem Daten-/Signalauswertesystem (1 ) nach Anspruch 10 ausgebildet ist.
12. Arbeitsvorrichtung und insbesondere Fahrzeug mit einem
Betriebsaggregat, insbesondere mit einem Antrieb, welche mit einem
Ultraschallbetriebsassistenzsystem nach Anspruch 11 zur Steuerung des Betriebs Aggregats ausgebildet ist.
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