WO2020126192A1 - Vernetzte akustische sensoreinheiten zur echobasierten umfelderfassung - Google Patents

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WO2020126192A1
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sensor unit
communication interface
acoustic
signal
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Csaba Juhasz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an acoustic sensor unit for
  • echo-based environment detection and an associated system for echo-based environment detection.
  • Control unit also called ECU. Everybody is the one
  • Wiring of the ultrasonic sensors is great.
  • 70m of conductor wire are often required to connect the ultrasonic sensors to the central electronic control unit.
  • the resulting long cable routes mean that the system comprising the ultrasonic sensors often has a slow response time, which results on the one hand from the necessary signal propagation times and on the other hand from a response time of the central control unit.
  • Environment detection comprises a transmission unit, which is set up to send out an acoustic signal, a communication interface, and control electronics, which is set up to send a signal via the
  • Output communication interface to send information to another send acoustic sensor unit, and a signal from the other
  • the acoustic sensor unit is thus set up to send a signal directly to another acoustic sensor unit without sending the signal via a central electronic control unit. It becomes an acoustic
  • the acoustic sensor unit is in particular an ultrasonic sensor.
  • the acoustic signal is therefore preferably an ultrasound signal.
  • Communication interface is an interface which enables the acoustic sensor unit to transmit and receive electrical signals.
  • the communication interface is preferably connected to an electrical conductor, via which the signals are conducted.
  • the signals are communication signals.
  • the control electronics is preferably an application-specific integrated circuit, ASIC for short.
  • the communication interface is preferably integrated in the control electronics.
  • the other acoustic sensor unit is a
  • Sensor unit which is preferably identical in construction to the acoustic sensor unit.
  • the acoustic sensor unit therefore enables communication between two acoustic sensor units. It is therefore not necessary that a central electronic control unit controls the synchronization of individual acoustic sensor units or the signals of individual acoustic ones
  • the control electronics are preferably set up to output a control signal via the communication interface in order to provide the further acoustic signal
  • the acoustic sensor unit is therefore suitable for controlling the echo-based environment detection.
  • the control signal is thus particularly suitable for controlling the further acoustic sensor unit to receive the acoustic signal emitted by the transmission unit.
  • the acoustic signal is typically thrown back to the further sensor unit after reflection on an object, as a result of which the acoustic sensor unit emits the acoustic signal and the further acoustic sensor unit receives the acoustic signal
  • echo-based environment detection can take place.
  • the control signal preferably includes information regarding a transmission time or a modulation of the acoustic signal.
  • the sensor information describes properties of the acoustic signal when it is received by the further acoustic sensor unit. This property can be any property of the acoustic signal, especially one
  • Reception by the further acoustic sensor unit a frequency or a frequency profile of the acoustic signal when it is received by the further acoustic sensor unit, or a signal strength of the acoustic signal when it is received by the further acoustic sensor unit.
  • the sensor information is received by the acoustic sensor unit and processed by the control electronics. It will be described below.
  • the control electronics calculate a distance between the acoustic sensor unit and the object and provide it as object information.
  • the control electronics preferably use further information. So are in the Control electronics preferably stores information relating to a position of the further acoustic sensor unit, and the object information is calculated based on the stored position of the further acoustic sensor unit.
  • the acoustic sensor unit is further preferably configured to
  • the object information is in particular a position of the object in relation to the acoustic sensor unit, a distance of the object from the acoustic sensor unit or a relative speed of the object in relation to the acoustic sensor unit.
  • the object information further preferably comprises properties relating to the object, which describe, for example, a structure of the object.
  • the object information is about the
  • the acoustic sensor unit thus not only outputs sensor information, but signal processing takes place in the acoustic sensor unit. Unnecessary signal delays can thus be prevented and the
  • Object information can be provided quickly.
  • the acoustic sensor unit is set up to send out the acoustic signal via the transmitting unit in response to a start signal received via the communication interface, to output the control signal via the communication point, and the sensor information via the
  • Receive communication interface generate the object information and send object information via the communication interface.
  • a single measurement cycle can therefore be used to generate
  • Object information can be triggered via the communication interface. Unnecessary measurement processes for generating the object information can thus be avoided, the object information being provided in particular only when this is required. It is also advantageous if the communication interface provides powerline communication, which provides a voltage supply for the acoustic sensor unit. So the communication interface points
  • connection contacts in particular only two connection contacts, via which both a voltage supply and a transmission of the signal to or from the communication interface takes place.
  • the communication interface is in particular an Ethernet interface. This means that the communication interface supports a network protocol. In particular, the communication interface supports a 100-Base-T1 or 1000-Base-T1 protocol. A communication interface is thus provided which is sufficient
  • the communication interface is preferably a powerline communication interface, the communication interface supporting the network protocol.
  • a network signal is preferably converted into a powerline communication by means of the communication interface, the signal transmitted via the powerline communication preferably comprising all information which is required in accordance with the associated network protocol. For example, it is possible that the acoustic
  • Sensor unit is only connected to a network via the powerline communication, preferably in such a system on one
  • the signal transmitted by the acoustic sensor unit via the powerline communication is converted back into a network signal supported by the network node on the connections of the network node provided for the network node.
  • a particularly low cabling effort is therefore required for the acoustic sensor unit, and at the same time a proven signal routing of the network node can be used.
  • the control unit is set up to send such information, which is transmitted via the communication interface, together with addressing information, and / or to receive such information via the communication interface, which has addressing information associated with the acoustic sensor unit. It is thus possible for the acoustic sensor unit
  • the control unit further preferably generates the object information based on an arrangement information which describes an arrangement of the further acoustic sensors in relation to the acoustic sensor unit, the arrangement information preferably relating to the
  • acoustic sensor unit and the arrangement information is used to select from the possible arrangements in order to determine the actual arrangement of the further acoustic sensor units compared to the
  • Such arrangement information enables a particularly precise calculation of object information.
  • geometric calculations are made possible which are carried out based on the arrangement of the further acoustic sensor unit relative to the acoustic sensor unit, in particular based on the positions of the acoustic sensor unit and the further acoustic sensor unit on a vehicle.
  • the transmission unit is set up to receive an acoustic signal from the further acoustic sensor unit
  • the control electronics are set up to receive a control signal from the further acoustic sensor unit via the communication interface. and in response to receiving the control signal based on the received acoustic signal of the further acoustic sensor unit to generate sensor information which describes a property of the acoustic signal received by the acoustic sensor unit, which was previously emitted by the further acoustic sensor unit.
  • the control electronics are also preferably set up to
  • the acoustic sensor unit is thus preferably configured to use the same
  • the acoustic sensor unit and the further acoustic sensor unit are thus preferably of identical construction.
  • a measurement process for generating object information can also be controlled by the further acoustic sensor unit, the sensor information being made available to the further acoustic sensor unit.
  • a sensor system comprises at least two acoustic sensor units according to one of the preceding claims, wherein the
  • Sensor system further comprises a central control unit, which is set up to receive the object information of the acoustic sensor units.
  • the start signal is preferably provided by the central control unit and sent to one of the acoustic ones
  • the central control unit thus provides a further unit, by means of which, for example, further calculations based on the object information, which are provided by the acoustic
  • the acoustic sensor units are preferably connected via a bus or a network node.
  • a network node is preferably a hub or a switch.
  • the hub or switch further preferably comprises a converter which converts powerline communication used by the acoustic sensor units into one supported by the switch or hub
  • Each of the acoustic sensor units is preferably assigned a network address or a bus address.
  • FIG. 1 shows an acoustic sensor unit according to an embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • Figure 3 is a representation of a sensor system according to a
  • Figure 4 is a schematic representation of a first step of a
  • Figure 5 shows a second step of the measurement cycle, the acoustic
  • Figure 1 shows an acoustic sensor unit 10 for echo-based
  • the acoustic sensor unit 10 comprises a transmission unit 11, a microphone, and a speaker.
  • Control electronics 13 is an integrated circuit. The
  • Communication interface 12 is integrated in the integrated circuit and thus in the control electronics 13.
  • the transmitting unit 11 is set up to emit an acoustic signal 100
  • the acoustic signal 100 is, for example, an ultrasound signal.
  • the transmitter unit 1 1 is an electroacoustic transducer.
  • the control electronics 13 is set up to transmit a signal via the
  • Output communication interface 12 to send information to a further acoustic sensor unit 20, 30 and to receive a signal from the further acoustic sensor unit 20, 30 via the communication interface. This means that the acoustic sensor unit 10 is set up to communicate with a further acoustic sensor unit 20, 30.
  • Powerline communication is provided by the communication interface 12.
  • a voltage supply for the acoustic sensor unit 10 is provided via the communication interface 12.
  • An exemplary communication interface 12 is shown in FIG. 2.
  • the communication interface 12 is in Figure 2 with another
  • Powerline communication supply voltage is provided.
  • the further communication interface 50 is used in particular by one
  • Network node 40 or comprises a central control unit 60. It is therefore optionally possible for the further acoustic sensor units 20, 30 to also be coupled between the further communication interface 50 and the communication interface 12 of the acoustic sensor unit 10.
  • the communication interface 12 shown in FIG. 2 has one
  • Input terminal 14 which has a first pole and a second pole.
  • the communication interface 12 optionally has a third connection, via which the communication interface 12 or the acoustic sensor unit 10 is connected to a ground.
  • the first pole and the second pole of the input connection are each coupled to a voltage supply unit 16 via an inductance.
  • the voltage supply unit 16 converts the voltage provided via the input connection 14, in particular a direct voltage with a modulated signal, into a supply voltage, which in turn is made available to the electronic components of the acoustic sensor unit 10 as a supply voltage.
  • the electronic components of the acoustic sensor unit 10 are shown in FIG. 2 as load 17.
  • the load 17 includes in particular the control electronics 13 and the transmission unit 11. In the example described, the other
  • Communication interface 50 output a DC voltage to which a signal is modulated.
  • the communication interface 12 comprises an inductive coupling element 15, in which an input coil is inductively connected to a
  • Output coil is coupled.
  • Each connection of the input coil is coupled via a capacitance to one pole of the input connection 14.
  • the signal modulated onto the DC voltage is transmitted via the inductive coupling element 15 to a transmission and reception electronics 19, which is coupled to the connections of the output coil.
  • This signal component is the signal which is received via the communication interface 12 in order to communicate with the further acoustic sensor units 20, 30 or with the control unit 60.
  • the transmission and reception electronics 19 can also modulate a signal to the DC voltage present at the input connection 14 in order to send a signal to the central control unit 60 or the further acoustic
  • the structure of the further communication interface 50 corresponds in FIG.
  • Voltage supply unit 52 is coupled to an external voltage supply and is supplied by this, for example, with a 12V DC voltage.
  • the voltage supply unit 52 provides the supply voltage provided for the acoustic sensor unit 10 via a
  • Electronics 53 of the central control unit 60 or the network node 40 are supplied with an operating voltage via the voltage feed unit 52. According to the transmission and reception electronics 19 of the
  • Communication interface 12 is also in the other
  • Communication interface 50 a transmission and reception electronics 54 arranged, which it the network node 40 or the central
  • Control unit 60 allows a desired signal on the
  • a DC voltage for example 12 volts, across the poles of the
  • Receiving electronics 54 of the further communication interface 50 and an inductive coupling unit 55 of the further communication interface 50 are modulated onto this DC voltage to be sent to the acoustic sensor unit 10.
  • the transmission and reception electronics 54 of the further communication interface 50 can also receive a signal that was modulated onto the DC voltage by the acoustic sensor unit 10 by means of the communication interface 12.
  • the communication interface 12 is in particular also one
  • the communication interface 12 is connected in particular via the network node 40 to the central control unit 60 and the further acoustic sensor unit 20, 30.
  • the network node 40 is in particular a switch or a hub which is coupled to the central control unit 60.
  • a sensor system 200 according to an embodiment of the invention is shown in FIG. 3.
  • the sensor system 200 comprises a large number of acoustic sensor units 10, 20, 30, of which six acoustic sensor units are shown by way of example in FIG. 3.
  • a sensor unit from the large number of acoustic sensor units is the acoustic sensor unit 10.
  • the sensor system 200 comprises a first further acoustic sensor unit 20 and a second further acoustic sensor unit 30.
  • Each of the acoustic sensor units 10, 20, 30 is connected to the network node 40.
  • the network node 40 is also connected to the central control unit 60.
  • the network node 40 is a hub in this exemplary embodiment. This means that every signal that comes from the acoustic
  • Sensor unit 10 is sent to the hub via the communication interface 12, is forwarded from this hub 40 to each of the further acoustic sensor units 20, 30 and is also forwarded to the central control unit 60.
  • Network node 40 and the central control unit 60 created a network. To enable addressing of the acoustic sensor units 10, 20, 30 and the central control unit 60 in this network, such Information from the control unit 13 about the
  • Communication interface 12 are sent out, together with addressing information.
  • the addressing information is in particular a network address. Such a network address is assigned to each of the acoustic sensor units 10, 20, 30 and the central control unit 60. Information sent by the acoustic sensor unit 10 can thus be sent in a targeted manner to one of the further acoustic sensor units 20, 30 or to the central control unit 60.
  • addressing information is also assigned to acoustic sensor unit 10, which means that acoustic sensor unit 10 has its own network address.
  • the acoustic sensor unit 10 receives information via the communication interface 12 which has the addressing information associated with the acoustic sensor unit 10. Essentially, the protocol known from the Ethernet protocol for automative applications is used.
  • Exemplary protocols are the protocols used for 100Base-T1 or 1000Base-T1. A sufficient bandwidth is thus provided.
  • Powerline communication also called Power-Over-Data-Line, PODL
  • a power supply with a 12 volt DC voltage is provided for the acoustic sensor unit 10 via the powerline communication, this supply being in particular a 5 watt supply.
  • the acoustic sensor unit 10 is suitable for controlling a measurement cycle that is performed by the acoustic sensor unit 10 and the other acoustic ones
  • Sensor units 20, 30 is executed. Following this measurement cycle, object information is transmitted via the communication interface 12
  • the object information preferably to the central
  • Control unit 60 are sent. The two steps of such
  • the measurement cycle is started by the central control unit 60 sending a start signal to the acoustic sensor unit 10. If the start signal is received by the acoustic sensor unit 10, the transmitter unit 11 is excited by the control electronics 13 to produce an acoustic signal Send signal 100. The acoustic signal 100 is on
  • control electronics 13 output a control signal via the communication interface 12 in order to control the first and second further acoustic sensor units 20, 30 to
  • Sensor units 20, 30 is possible, can be specifically selected by the acoustic sensor unit 10, which of the acoustic sensor units of the
  • Network and thus the sensor system 200 provide sensor information.
  • the further acoustic sensor units 20, 30 each determine a signal propagation time of the acoustic signal 100 and as
  • the signal transit time is optionally determined based on a transmission time of the control signal.
  • the signal transit time is used as sensor information about the
  • Communication interface 12 received by the control electronics 30. It is pointed out that the signal transit time is selected here only as exemplary sensor information. As an alternative or in addition, other sensor information can also be received by the further acoustic sensor units 20, 30 via the communication interface 12. Further exemplary sensor information is a signal intensity, a receiving direction and a signal frequency of the acoustic signal 100 when it is received.
  • object information is generated which describes a property of an object 110 on which the acoustic signal 100 was reflected.
  • the property of the emitted acoustic signal is a time of transmission at which the acoustic signal 100 was emitted.
  • the sensor information is, for example, a signal transit time of the acoustic signal 100 or merely a time of reception of the acoustic signal 100 at the further acoustic sensor unit 20, 30.
  • the property of the acoustic signal 100 emitted is preferably of that type Includes sensor information.
  • the object information is calculated based on the sensor information that is provided to the control electronics 13 by the further acoustic sensor units 20, 30 and is preferably calculated based on such information that is provided to the control electronics via the transmission unit 11.
  • the transmission unit 11 is preferably also suitable for receiving an echo of the acoustic signal 100, which has previously emitted it.
  • the acoustic sensor unit 10 is thus preferably also suitable for independently carrying out an echo-based environment detection, the acoustic signal 100 being transmitted by the transmitting unit 11 and an echo of the acoustic signal 100 being received and, for example, based on a running time of the acoustic signal 100 on properties of the object 1 10 is closed, on which the acoustic signal 100 was reflected.
  • This object information can be further specified by the sensor information, which about the
  • a position of the object 110 with respect to the acoustic sensor unit 10 can be concluded. For example, based on the
  • Object information is thus preferably a position of the object 110 relative to the acoustic sensor unit 10.
  • control unit 13 generates the object information based on an arrangement information which arranges the further acoustic sensor units 20, 30 with respect to the acoustic one
  • Sensor unit 1 describes.
  • the control electronics 13 preferably know an arrangement of the further acoustic sensor units 20, 30.
  • the position of the object 110 relative to the acoustic sensor unit 10 can thus be calculated based on geometric calculations.
  • the arrangement information is stored in the control electronics 13 or is also received via the communication interface 12.
  • the control electronics 13 are preferably provided with the arrangement information by the central control unit 60. It is pointed out that the object information does not necessarily describe a position of the object 110. Alternatively, the object information describes a distance between the object and the acoustic sensor unit 10, a
  • the object information is transmitted via the communication interface 12. This step is shown in Figure 5.
  • the object information is preferably sent to the central control unit 60.
  • the object information can also be made available to other of the acoustic sensor units of the sensor system 200 in order to enable them to further advantageously calculate additional object information.
  • the acoustic sensor unit 10 transmits the acoustic signal 100 via the transmission unit 11, outputs the control signal via the communication interface 12, receives the sensor information via the communication interface 12, generates the object information, and the object information about the
  • Sensor unit 10 receive only a single signal and, in response to this signal, object information is provided which already describes properties of the object and is not limited to only sensor information.
  • the corresponding signal processing is carried out by the acoustic sensor unit 10 and is therefore no longer from the central one
  • Control unit 60 to execute.
  • the acoustic sensor units 10, 20, 30 of the sensor system are identical acoustic sensor units. This means that depending on which of the acoustic sensor units 10, 20, 30 the start signal is sent, the corresponding sensor unit 10, 20, 30 controls the measurement cycle. Therefore, the acoustic sensor unit 10 is also set up to receive an acoustic signal from the further acoustic sensor unit 20, 30 and
  • Control electronics 13 is further configured to receive a control signal of the further acoustic sensor unit 20, 30 via the communication interface 12, and in response to receiving the control signal, based on the received acoustic signal 100, the further acoustic signal Sensor unit 20, 30 to generate sensor information which a
  • the sensor system according to the invention thus makes it possible that only a start signal is required and that an associated measuring cycle is carried out and coordinated by one of the acoustic sensor units 10, 20, 30. Coordinates which define an arrangement of the individual acoustic sensor units 10, 20, 30 are preferably taken into account.
  • the acoustic sensor unit 10 specifically obtains information from other acoustic sensor units 20, 30 in order to enable object identification.
  • further acoustic sensor units 20, 30 or specifically other acoustic sensor units can be specifically controlled in further measurement cycles to provide sensor information.
  • the object information can thus also be generated based on several measurement cycles.
  • An object identification can thus also take place, which is controlled by the acoustic sensor unit 10.
  • the central is preferred
  • Control unit 60 merely sends a request for object identification to the acoustic sensor unit 10 by means of the start signal and the recognized object is provided by the acoustic sensor unit 10 as object information, for example based on object typing or object coordinates.
  • object information for example based on object typing or object coordinates.
  • the central control unit 60 carries out further processing of the object information based on other sensor information, which is provided, for example, via another sensor system, for example an environmental camera.
  • additional ones are optional
  • Control unit 60 coupled.
  • the acoustic sensor unit 10 which emits the acoustic signal 100, is therefore preferably responsible for object detection. Based on the arrangement information, the acoustic sensor unit 10 is able to recognize which of the further acoustic sensor units 20, 30 can provide sensor information which is required for scanning an object 110. Accordingly, this sensor information is queried by the further acoustic sensor units 20, 30 and echoes received by the further acoustic sensor units 20, 30 become the provided acoustic sensor unit 10. As soon as all the information from the acoustic sensor unit 10 and the further acoustic sensor units 20, 30 has been incorporated into the object information to be generated, the
  • the acoustic sensor units 10, 20, 30 are connected to one another via a bus system.
  • the bus system In this case the
  • Network node 40 is no longer required. A particularly simple construction of the sensor system is thus made possible.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine akustische Sensoreinheit (10) zur echobasierten Umfelderfassung, umfassend eine Sendeeinheit (11), welche dazu eingerichtet ist, ein akustisches Signal (100) auszusenden, eine Kommunikationsschnittstelle (12), und eine Steuerelektronik (13), welche dazu eingerichtet ist, ein Signal über die Kommunikationsschnittstelle (12) auszugeben, um Informationen an eine weitere akustische Sensoreinheit (20, 30) zu senden, und ein Signal von der weiteren akustischen Sensoreinheit (20, 30) über die Kommunikationsschnittstelle (12) zu empfangen. Die akustischen Sensoreinheiten (10, 20, 30) sind dabei über einen Bus oder einen Netzwerkknoten (40) miteinander, und mit einer zentralen Kontrolleinheit, verbunden.

Description

VERNETZTE AKUSTISCHE SENSOREINHEITEN ZUR ECHOBASIERTEN
UMFELDERFASSUNG
Beschreibung
Titel
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine akustische Sensoreinheit zur
echobasierten Umfelderfassung und ein zugehöriges System zur echobasierten Umfelderfassung.
Aktuelle Ultraschallsensoren werden über eine zentrale elektronische
Steuereinheit, auch ECU genannt, angesteuert. Dazu ist jeder der
Ultraschallsensoren eines Sensorsystems über jeweils einen dem
Ultraschallsensor zugehörigen Kabelstrang mit der zentralen elektronischen Steuereinheit verbunden. Dies führt jedoch dazu, dass ein Aufwand zur
Verkabelung der Ultraschallsensoren groß ist. Bei einem Sensorsystem, in welchem beispielsweise zwölf Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug angeordnet sind, werden oftmals an die 70m Leiterdraht benötigt, um die Ultraschallsensoren mit der zentralen elektronischen Steuereinheit zu verbinden. Die daraus resultierenden langen Leitungswege führen dazu, dass das die Ultraschallsensoren umfassende System oftmals eine langsame Reaktionszeit aufweist, die sich zum einen aus den notwendigen Signallaufzeiten und zum anderen aus einer Reaktionszeit der zentralen Steuereinheit ergibt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße akustische Sensoreinheit zur echobasierten
Umfelderfassung umfasst eine Sendeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein akustisches Signal auszusenden, eine Kommunikationsschnittstelle, und eine Steuerelektronik, welche dazu eingerichtet ist, ein Signal über die
Kommunikationsschnittstelle auszugeben, um Informationen an eine weitere akustische Sensoreinheit zu senden, und ein Signal von der weiteren
akustischen Sensoreinheit über die Kommunikationsschnittstelle zu empfangen.
Die akustische Sensoreinheit ist somit dazu eingerichtet, ein Signal direkt an eine weitere akustische Sensoreinheit zu senden, ohne das Signal über eine zentrale elektronische Steuereinheit zu senden. Es wird somit eine akustische
Sensoreinheit geschaffen, welche dazu in der Lage ist, direkt mit anderen akustischen Sensoreinheiten zu kommunizieren. Dadurch werden
Signallaufzeiten verkürzt und ein Verkabelungsaufwand kann verringert werden. So ist es insbesondere in einem Sensorsystem nicht notwendig, dass die akustische Sensoreinheit über einen eigenen Leitungsstrang mit einer zentralen elektronischen Steuereinheit verbunden ist.
Die akustische Sensoreinheit ist insbesondere ein Ultraschallsensor. Das akustische Signal ist somit bevorzugt ein Ultraschallsignal. Die
Kommunikationsschnittstelle ist eine Schnittstelle, welche es der akustischen Sensoreinheit ermöglicht, elektrische Signale auszusenden und zu empfangen. Dazu ist die Kommunikationsschnittstelle bevorzugt mit einem elektrischen Leiter verbunden, über welchen die Signale geleitet werden. Die Signale sind dabei Kommunikationssignale.
Die Steuerelektronik ist bevorzugt eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, kurz ASIC. Die Kommunikationsschnittstelle ist bevorzugt in die Steuerelektronik integriert. Die weitere akustische Sensoreinheit ist eine
Sensoreinheit, welche bevorzugt baugleich zu der akustischen Sensoreinheit ist.
Durch die akustische Sensoreinheit wird also eine Kommunikation zwischen zwei akustischen Sensoreinheiten ermöglicht. Somit ist es nicht notwendig, dass eine zentrale elektronische Steuereinheit eine Synchronisierung einzelner akustischer Sensoreinheiten steuert oder auch die Signale einzelner akustischer
Sensoreinheiten zusammenführt.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugt ist die Steuerelektronik dazu eingerichtet, ein Steuersignal über die Kommunikationsschnittstelle auszugeben, um die weitere akustische
Sensoreinheit dazu anzusteuern, Sensorinformationen bereitzustellen, welche eine Eigenschaft des akustischen Signals beschreiben, wenn dieses von der weiteren akustischen Sensoreinheit empfangen wird, die Sensorinformationen über die Kommunikationsschnittstelle zu empfangen, basierend auf den
Eigenschaften des ausgesandten akustischen Signals und den
Sensorinformationen eine Objektinformation zu erzeugen, welche eine
Eigenschaft eines Objektes beschreibt, an welchem das akustische Signal reflektiert wurde, und die Objektinformation über die Kommunikationsschnittstelle auszusenden. Die akustische Sensoreinheit ist somit dazu geeignet, die echobasierte Umfelderfassung zu steuern. So ist das Steuersignal insbesondere dazu geeignet, die weitere akustische Sensoreinheit dazu anzusteuern, das von der Sendeeinheit ausgesendete akustische Signal zu empfangen. Das akustische Signal wird typischerweise nach einer Reflektion an einem Objekt zu der weiteren Sensoreinheit zurückgeworfen, wodurch durch das Aussenden des akustischen Signals durch die akustische Sensoreinheit und das Empfangen des akustischen Signals durch die weitere akustische Sensoreinheit eine
echobasierte Umfelderfassung erfolgen kann.
Das Steuersignal umfasst bevorzugt Informationen bezüglich einer Sendezeit oder einer Modulation des akustischen Signals. Die Sensorinformationen beschreiben Eigenschaften des akustischen Signals, wenn dieses von der weiteren akustischen Sensoreinheit empfangen wird. Diese Eigenschaft kann jegliche Eigenschaft des akustischen Signals sein, insbesondere eine
Signallaufzeit zwischen dem Aussenden durch die Sendeeinheit und dem
Empfang durch die weitere akustische Sensoreinheit, eine Frequenz oder ein Frequenzverlauf des akustischen Signals, wenn dieses von der weiteren akustischen Sensoreinheit empfangen wird, oder eine Signalstärke des akustischen Signals, wenn dieses von der weiteren akustischen Sensoreinheit empfangen wird.
Die Sensorinformationen werden von der akustischen Sensoreinheit empfangen und von der Steuerelektronik verarbeitet. Es werden dadurch
Objektinformationen erzeugt, welche eine Eigenschaft des Objektes beschreiben, an dem das akustische Signal reflektiert wurde, bevor dieses von der weiteren akustischen Sensoreinheit empfangen wurde. So wird von der Steuerelektronik beispielsweise ein Abstand zwischen der akustischen Sensoreinheit und dem Objekt berechnet und als Objektinformation bereitgestellt. Bevorzugt greift die Steuerelektronik dazu auf weitere Informationen zurück. So sind in der Steuerelektronik bevorzugt Informationen bezüglich einer Position der weiteren akustischen Sensoreinheit hinterlegt und die Objektinformationen werden basierend auf der hinterlegten Position der weiteren akustischen Sensoreinheit berechnet.
Weiter bevorzugt ist die akustische Sensoreinheit dazu eingerichtet, das
Steuersignal an mehrere weitere akustische Sensoreinheiten auszusenden, von diesen mehreren weiteren akustischen Sensoreinheiten jeweils zugehörige Sensorinformationen zu empfangen und basierend auf den Sensorinformationen der mehreren weiteren akustischen Sensoreinheiten die Objektinformation zu erzeugen.
Die Objektinformation ist insbesondere eine Lage des Objektes gegenüber der akustischen Sensoreinheit, ein Abstand des Objektes von der akustischen Sensoreinheit oder eine Relativgeschwindigkeit des Objektes gegenüber der akustischen Sensoreinheit. Weiter bevorzugt umfasst die Objektinformation Eigenschaften bezüglich des Objektes, welche beispielsweise eine Struktur des Objektes beschreiben. Die Objektinformationen werden über die
Kommunikationsschnittstelle ausgesendet, also bereitgestellt. Es werden von der akustischen Sensoreinheit somit nicht nur Sensorinformationen ausgegeben, sondern es erfolgt eine Signalverarbeitung in der akustischen Sensoreinheit. Es können somit unnötige Signallaufzeiten verhindert werden und die
Objektinformationen schnell bereitgestellt werden.
Weiter bevorzugt ist die akustische Sensoreinheit dazu eingerichtet, in Reaktion auf ein über die Kommunikationsschnittstelle empfangenes Startsignal das akustische Signal über die Sendeeinheit auszusenden, das Steuersignal über die Kommunikationsstelle auszugeben, die Sensorinformationen über die
Kommunikationsschnittstelle zu empfangen, die Objektinformationen zu erzeugen und Objektinformationen über die Kommunikationsschnittstelle zu senden. Es kann somit ein einzelner Messzyklus zum Erzeugen von
Objektinformationen über die Kommunikationsschnittstelle ausgelöst werden. Es können somit unnötige Messvorgänge zum Erzeugen der Objektinformation vermieden werden, wobei die Objektinformationen insbesondere nur dann bereitgestellt werden, wenn dies benötigt wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kommunikationsschnittstelle eine Powerline- Kommunikation bereitstellt, welche eine Spannungsversorgung der akustischen Sensoreinheit bereitstellt. So weist die Kommunikationsschnittstelle
insbesondere lediglich zwei Anschlusskontakte auf, über welche sowohl eine Spannungsversorgung als auch eine Übertragung des Signals zu oder von der Kommunikationsschnittstelle erfolgt. Optional weist die
Kommunikationsschnittstelle eine zusätzliche Masseverbindung auf. Der notwendige Verdrahtungsaufwand bei einer Verwendung der akustischen Sensoreinheit wird somit weiter verringert.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kommunikationsschnittstelle eine
Netzwerkschnittstelle ist. Dabei ist die Kommunikationsschnittstelle insbesondere eine Ethernet-Schnittstelle. Das bedeutet, dass die Kommunikationsschnittstelle ein Netzwerkprotokoll unterstützt. So unterstützt die Kommunikationsschnittstelle insbesondere ein 100-Base-T1 oder 1000-Base-T1 Protokoll. Es wird somit eine Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt, welche eine ausreichende
Geschwindigkeit hat, um mit den weiteren akustischen Sensoreinheiten zu kommunizieren. Gleichzeitig kann bei einem Signalrouting auf handelsübliche Komponenten zurückgegriffen werden.
Bevorzugt ist die Kommunikationsschnittstelle eine Powerline- Kommunikationsschnittstelle, wobei die Kommunikationsschnittstelle das Netzwerkprotokoll unterstützt. Mittels der Kommunikationsschnittstelle wird dabei bevorzugt ein Netzwerksignal in eine Powerline-Kommunikation umgesetzt, wobei das über die Powerline-Kommunikation übertragene Signal bevorzugt alle Informationen umfasst, die entsprechend dem zugehörigen Netzwerkprotokoll benötigt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die akustische
Sensoreinheit lediglich über die Powerline-Kommunikation mit einem Netzwerk verbunden ist, wobei in einem solchen System bevorzugt an einem
Netzwerkknoten das von der akustischen Sensoreinheit über die Powerline- Kommunikation ausgesendete Signal wieder in ein von dem Netzwerkknoten unterstütztes Netzwerksignal auf dem für den Netzwerkknoten vorgesehenen Anschlüssen des Netzwerkknoten umgesetzt wird. Es wird somit ein besonders geringer Verkabelungsaufwand für die akustische Sensoreinheit benötigt, wobei gleichzeitig auf ein bewährtes Signalrouting des Netzwerkknoten zurückgegriffen werden kann. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, solche Informationen, welche über die Kommunikationsschnittstelle ausgesendet werden, zusammen mit einer Adressierungsinformation zu senden, und/oder solche Informationen über die Kommunikationsschnittstelle zu empfangen, die eine der akustischen Sensoreinheit zugehörige Adressierungsinformation aufweisen. Es wird somit ermöglicht, dass die akustische Sensoreinheit
Informationen gezielt an ausgewählte weitere akustische Sensoreinheiten senden kann, oder gezielt Informationen empfangen kann, die an die akustische Sensoreinheit adressiert sind. So ist es beispielsweise möglich, dass durch die akustische Sensoreinheit lediglich ausgewählte weitere akustische
Sensoreinheiten mittels des Steuersignals dazu angeregt werden, die
Sensorinformationen zu der akustischen Sensoreinheit zu senden.
Weiter bevorzugt erzeugt die Steuereinheit die Objektinformation ferner basierend auf einer Anordnungsinformation, welche eine Anordnung der weiteren akustischen Sensoren gegenüber der akustischen Sensoreinheit beschreibt, wobei die Anordnungsinformation bevorzugt über die
Kommunikationsschnittstelle empfangen wird. Dabei wird die
Anordnungsinformation insbesondere entweder von der weiteren akustischen Sensoreinheit oder von einer zentralen Kontrolleinheit an die akustische
Sensoreinheit übertragen. Dabei sind bevorzugt in der Steuerelektronik mögliche Anordnungen der weiteren akustischen Sensoreinheit gegenüber der
akustischen Sensoreinheit hinterlegt und durch die Anordnungsinformation erfolgt eine Auswahl aus den möglichen Anordnungen, um die tatsächliche Anordnung der weiteren akustischen Sensoreinheiten gegenüber der
akustischen Sensoreinheit auszuwählen. Eine solche Anordnungsinformation ermöglicht eine besonders präzise Berechnung von Objektinformationen. So werden insbesondere geometrische Berechnungen ermöglicht, welche basierend auf der Anordnung der weiteren akustischen Sensoreinheit gegenüber der akustischen Sensoreinheit, insbesondere basierend auf den Positionen der akustischen Sensoreinheit und der weiteren akustischen Sensoreinheit an einem Fahrzeug, ausgeführt werden.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Sendeeinheit dazu eingerichtet ist, ein akustisches Signal der weiteren akustischen Sensoreinheit zu empfangen, und die Steuerelektronik dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal der weiteren akustischen Sensoreinheit über die Kommunikationsschnittstelle zu empfangen, und in Reaktion auf das Empfangen des Steuersignals basierend auf dem empfangenen akustischen Signal der weiteren akustischen Sensoreinheit eine Sensorinformation zu erzeugen, welche eine Eigenschaft des von der akustischen Sensoreinheit empfangenen akustischen Signals beschreibt, welches zuvor von der weiteren akustischen Sensoreinheit ausgesendet wurde. Dabei ist die Steuerelektronik ferner bevorzugt dazu eingerichtet, die
Sensorinformationen über die Kommunikationsschnittstelle auszusenden. Somit ist die akustische Sensoreinheit bevorzugt dazu eingerichtet, dieselben
Funktionen bereitzustellen, welche auch von der weiteren akustischen
Sensoreinheit bereitgestellt werden. Somit sind die akustische Sensoreinheit und die weitere akustische Sensoreinheit bevorzugt baugleich ausgeführt.
Entsprechend kann ein Messvorgang zum Erzeugen von Objektinformationen auch von der weiteren akustischen Sensoreinheit gesteuert werden, wobei der weiteren akustischen Sensoreinheit von der akustischen Sensoreinheit die Sensorinformationen bereitgestellt werden.
Ein erfindungsgemäßes Sensorsystem umfasst zumindest zwei akustische Sensoreinheiten gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das
Sensorsystem ferner eine zentrale Kontrolleinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Objektinformation der akustischen Sensoreinheiten zu empfangen. Dabei wird insbesondere das Startsignal bevorzugt von der zentralen Kontrolleinheit bereitgestellt und an eine der akustischen
Sensoreinheiten gesendet. Durch die zentrale Kontrolleinheit wird somit eine weitere Einheit bereitgestellt, durch welche beispielsweise weitere Berechnungen basierend auf den Objektinformationen, welche von den akustischen
Sensoreinheiten bereitgestellt werden, durchgeführt werden. Somit sind aufwendige und komplexe Berechnungen nicht durch jede einzelne der akustischen Sensoreinheiten auszuführen, sondern können zentral berechnet werden.
Bevorzugt sind die akustischen Sensoreinheiten über einen Bus oder einen Netzwerkknoten verbunden. Ein Netzwerkknoten ist dabei bevorzugt ein Hub oder ein Switch. Der Hub oder Switch umfasst dabei weiter bevorzugt einen Wandler, welcher eine von den akustischen Sensoreinheiten genutzte Powerline- Kommunikation in ein von dem Switch oder Hub unterstütztes
Kommunikationssignal umsetzt. Bevorzugt ist dabei jeder der akustischen Sensoreinheiten eine Netzwerkadresse oder eine Busadresse zugeordnet. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine akustische Sensoreinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer
Kommunikationsschnittstelle, welche eine Powerline- Kommunikation unterstützt,
Figur 3 eine Darstellung eines Sensorsystems gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines ersten Schrittes eines
Messzyklus, der von der akustischen Sensoreinheit gesteuert wird, und
Figur 5 ein zweiter Schritt des Messzyklus, der von der akustischen
Sensoreinheit gesteuert wird.
Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt eine akustische Sensoreinheit 10 zur echobasierten
Umfelderfassung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die akustische Sensoreinheit 10 umfasst eine Sendeeinheit 11 , eine
Kommunikationsschnittstelle 12 und eine Steuerelektronik 13. Die
Steuerelektronik 13 ist dabei ein integrierter Schaltkreis. Die
Kommunikationsschnittstelle 12 ist in den integrierten Schaltkreis und somit in die Steuerelektronik 13 integriert.
Die Sendeeinheit 1 1 ist dazu eingerichtet, ein akustisches Signal 100
auszusenden, wenn diese von der Steuerelektronik 13 dazu angeregt wird. Das akustische Signal 100 ist beispielsweise ein Ultraschallsignal. Die Sendeeinheit 1 1 ist ein elektroakustischer Wandler. Die Steuerelektronik 13 ist dazu eingerichtet, ein Signal über die
Kommunikationsschnittstelle 12 auszugeben, um Informationen an eine weitere akustische Sensoreinheit 20, 30 zu senden und ein Signal von der weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 über die Kommunikationsschnittstelle zu empfangen. Das bedeutet, dass die akustische Sensoreinheit 10 dazu eingerichtet ist, mit einer weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 zu kommunizieren.
Durch die Kommunikationsschnittstelle 12 wird eine Powerline-Kommunikation bereitgestellt. Es wird dabei über die Kommunikationsschnittstelle 12 eine Spannungsversorgung für die akustische Sensoreinheit 10 bereitgestellt. Eine beispielhafte Kommunikationsschnittstelle 12 ist in Figur 2 dargestellt. Die Kommunikationsschnittstelle 12 ist dabei in Figur 2 mit einer weiteren
Kommunikationsschnittstelle 50 verbunden, durch welche eine
Versorgungsspannung der Powerline-Kommunikation bereitgestellt wird. Die weitere Kommunikationsschnittstelle 50 wird insbesondere von einem
Netzwerkknoten 40 oder von einer zentralen Kontrolleinheit 60 umfasst. Optional ist es daher möglich, dass zwischen die weitere Kommunikationsschnittstelle 50 und die die Kommunikationsschnittstelle 12 der akustischen Sensoreinheit 10 auch die weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 gekoppelt sind.
Die in Figur 2 dargestellte Kommunikationsschnittstelle 12 weist einen
Eingangsanschluss 14 auf, weicher einen ersten Pol und einen zweiten Pol aufweist. Optional weist die Kommunikationsschnittstelle 12 einen dritten Anschluss auf, über welchen die Kommunikationsschnittstelle 12 bzw. die akustische Sensoreinheit 10 auf eine Masse gelegt ist. Der erste Pol und der zweite Pol des Eingangsanschlusses sind über jeweils eine Induktivität mit einer Spannungsversorgungseinheit 16 gekoppelt. Durch die
Spannungsversorgungseinheit 16 wird die über den Eingangsanschluss 14 bereitgestellte Spannung, insbesondere eine Gleichspannung mit einem aufmodulierten Signal ist, in eine Versorgungsspannung umgesetzt, welche wiederum den elektronischen Komponenten der akustischen Sensoreinheit 10 als Versorgungsspannung bereitgestellt wird. Die elektronischen Komponenten der akustischen Sensoreinheit 10 sind in Figur 2 als Last 17 dargestellt. Die Last 17 umfasst dabei insbesondere die Steuerelektronik 13 und die Sendeeinheit 11. ln dem beschriebenen Beispiel wird von der weiteren
Kommunikationsschnittstelle 50 eine Gleichspannung ausgegeben, auf welche ein Signal aufmoduliert ist. Um das Signal von der Versorgungsspannung auszukoppeln, umfasst die Kommunikationsschnittstelle 12 ein induktives Kopplungselement 15, in dem eine Eingangsspule induktiv mit einer
Ausgangsspule gekoppelt ist. Jeder Anschluss der Eingangsspule ist über jeweils eine Kapazität mit jeweils einem Pol des Eingangsanschlusses 14 gekoppelt. Es wird somit nur das auf die Gleichspannung aufmodulierte Signal über das induktive Kopplungselement 15 zu einer Sende- und Empfangselektronik 19 übertragen, welche mit den Anschlüssen der Ausgangsspule gekoppelt ist.
Dieser Signalanteil ist das Signal, welches über die Kommunikationsschnittstelle 12 empfangen wird, um mit den weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 oder mit der Kontrolleinheit 60 zu kommunizieren. In umgekehrter Weise kann durch die Sende- und Empfangselektronik 19 auch ein Signal auf die an dem Eingangsanschluss 14 anliegende Gleichspannung aufmoduliert werden, um ein Signal an die zentrale Kontrolleinheit 60 oder die weiteren akustischen
Sensoreinheiten 20, 30 zu senden.
Der Aufbau der weiteren Kommunikationsschnittstelle 50 entspricht im
Wesentlichen dem Aufbau der Kommunikationsschnittstelle 12. Dabei ist jedoch an Stelle der Spannungsversorgungseinheit 16 eine
Spannungseinspeisungseinheit 52 angeordnet. Die
Spannungseinspeisungseinheit 52 ist mit einer externen Spannungsversorgung gekoppelt und wird von dieser beispielsweise mit einer 12V Gleichspannung versorgt. Durch die Spannungseinspeisungseinheit 52 wird die für die akustische Sensoreinheit 10 vorgesehene Versorgungsspannung über einen
Ausgangsanschluss 51 der weiteren Kommunikationsschnittstelle 50
bereitgestellt, welcher mit den beiden Polen des Eingangsanschlusses 14 der Kommunikationsschnittstelle 12 gekoppelt ist. Ferner wird auch eine
Elektronik 53 der zentralen Kontrolleinheit 60 oder des Netzwerkknoten 40 über die Spannungseinspeisungseinheit 52 mit einer Betriebsspannung versorgt. Entsprechend der Sende- und Empfangselektronik 19 der
Kommunikationsschnittstelle 12 ist auch in der weiteren
Kommunikationsschnittstelle 50 eine Sende- und Empfangselektronik 54 angeordnet, welche es dem Netzwerkknoten 40 oder der zentralen
Kontrolleinheit 60 ermöglicht, ein gewünschtes Signal auf die
Versorgungsspannung aufzumodulieren. So wird beispielsweise eine Gleichspannung, beispielsweise 12 Volt, über die Pole des
Ausgangsanschlusses 51 bereitgestellt, wobei mittels der Sende- und
Empfangselektronik 54 der weiteren Kommunikationsschnittstelle 50 und einer induktiven Kopplungseinheit 55 der weiteren Kommunikationsschnittstelle 50 auf diese Gleichspannung an die akustische Sensoreinheit 10 zu sendende das Signal aufmoduliert ist. In entsprechender Weise können von der Sende- und Empfangselektronik 54 der weiteren Kommunikationsschnittstelle 50 auch ein Signal empfangen werden, die von der akustischen Sensoreinheit 10 mittels der Kommunikationsschnittstelle 12 auf die Gleichspannung aufmoduliert wurde.
Die Kommunikationsschnittstelle 12 ist dabei insbesondere auch eine
Netzwerkschnittstelle. Dabei ist die Kommunikationsschnittstelle 12 insbesondere über den Netzwerkknoten 40 mit der zentralen Kontrolleinheit 60 und der weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 verbunden. Der Netzwerkknoten 40 ist insbesondere ein Switch oder einen Hub, der mit der zentralen Kontrolleinheit 60 gekoppelt ist.
Ein Sensorsystem 200 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt. Das Sensorsystem 200 umfasst dabei eine Vielzahl von akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 von denen in Figur 3 beispielhaft sechs akustische Sensoreinheiten dargestellt sind. Eine Sensoreinheit aus der Vielzahl akustischer Sensoreinheiten ist die akustische Sensoreinheit 10. Neben der akustischen Sensoreinheit 10 ist eine erste weitere akustische Sensoreinheit 20 und eine zweite weitere akustische Sensoreinheit 30 von dem Sensorsystem 200 umfasst. Jede der akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 ist mit dem Netzwerkknoten 40 verbunden. Der Netzwerkknoten 40 ist ferner mit der zentralen Kontrolleinheit 60 verbunden. Der Netzwerkknoten 40 sei in dieser beispielhaften Ausführungsform ein Hub. Das bedeutet, dass jedes Signal, welches von der akustischen
Sensoreinheit 10 über die Kommunikationsschnittstelle 12 zu dem Hub gesendet wird, von diesem Hub 40 an jede der weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 weitergeleitet wird und auch an die zentrale Kontrolleinheit 60 weitergeleitet wird.
Es wird somit durch die akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30, den
Netzwerkknoten 40 und die zentrale Kontrolleinheit 60 ein Netzwerk geschaffen. Um eine Adressierung der akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 und der zentralen Kontrolleinheit 60 in diesem Netzwerk zu ermöglichen, werden solche Informationen, welche von der Steuereinheit 13 über die
Kommunikationsschnittstelle 12 ausgesendet werden, zusammen mit einer Adressierungsinformation gesendet. So ist die Adressierungsinformation insbesondere eine Netzwerkadresse. Jeder der akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 und der zentralen Kontrolleinheit 60 ist eine solche Netzwerkadresse zugeteilt. Es können somit von der akustischen Sensoreinheit 10 ausgesandte Informationen gezielt an eine der weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 oder an die zentrale Kontrolleinheit 60 gesendet werden. Entsprechend ist auch der akustischen Sensoreinheit 10 eine Adressierungsinformation zugeteilt, das bedeutet, dass die akustische Sensoreinheit 10 eine eigene Netzwerkadresse aufweist. Die akustische Sensoreinheit 10 empfängt solche Informationen über die Kommunikationsschnittstelle 12, welche die der akustischen Sensoreinheit 10 zugehörige Adressierungsinformation aufweisen. Im Wesentlichen wird dabei das aus dem Ethernetprotokoll für automative Anwendungen bekannte Protokoll verwendet. Beispielhafte Protokolle sind die für 100Base-T1 oder 1000Base-T1 genutzten Protokolle. Es wird somit eine hinreichende Bandbreite bereitgestellt. Durch die Kombination dieses Protokolls mit der Powerline-Kommunikation, auch Power-Over-Data-Line, PODL, genannt, wird es ermöglicht, dass die akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 jeweils über ein Twisted-Pair-Kabel mit einer Versorgungsspannung versorgt werden und über dieses Kabel ebenfalls eine Kommunikation mit dem übrigen Netzwerk erfolgen kann. Über die Powerline- Kommunikation wird insbesondere eine Versorgung mit einer 12-Volt- Gleichspannung für die akustische Sensoreinheit 10 bereitgestellt, wobei diese Versorgung insbesondere eine 5-Watt-Versorgung ist.
Die akustische Sensoreinheit 10 ist dazu geeignet, einen Messzyklus zu steuern, der von der akustischen Sensoreinheit 10 und den weiteren akustischen
Sensoreinheiten 20, 30 ausgeführt wird. Im Anschluss an diesen Messzyklus werden Objektinformationen über die Kommunikationsschnittstelle 12
ausgesendet, wobei die Objektinformationen bevorzugt an die zentrale
Kontrolleinheit 60 gesendet werden. Die beiden Schritte eines solchen
Messzyklus sind in den Figuren 4 und 5 dargestellt.
Der Messzyklus wird dadurch gestartet, dass von der zentralen Kontrolleinheit 60 ein Startsignal an die akustische Sensoreinheit 10 gesendet wird. Wird das Startsignal von der akustischen Sensoreinheit 10 empfangen, so wird die Sendeeinheit 1 1 von der Steuerelektronik 13 dazu angeregt, ein akustisches Signal 100 auszusenden. Das akustische Signal 100 ist dabei ein
Ultraschallsignal. Gleichzeitig wird von der Steuerelektronik 13 ein Steuersignal über die Kommunikationsschnittstelle 12 ausgegeben, um die erste und die zweite weitere akustische Sensoreinheit 20, 30 dazu anzusteuern,
Sensorinformationen bereitzustellen, welche eine Eigenschaft des akustischen Signals 100 beschreiben, wenn dieses von der jeweiligen weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 empfangen wird. Dieser Schritt ist in Figur 4 dargestellt. Es ist dabei nicht notwendig, dass alle akustischen Sensoreinheiten des Netzwerks eine Sensorinformation bereitstellen und an die akustische Sensoreinheit 10 übermitteln. Dadurch, dass eine Adressierung der einzelnen akustischen
Sensoreinheiten des Netzwerks und somit der weiteren akustischen
Sensoreinheiten 20, 30 möglich ist, kann durch die akustische Sensoreinheit 10 gezielt ausgewählt werden, welche der akustischen Sensoreinheiten des
Netzwerks und somit des Sensorsystems 200 Sensorinformationen bereitstellen.
So wird beispielsweise von den weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 jeweils eine Signallaufzeit des akustischen Signals 100 ermittelt und als
Sensorinformation an die akustische Sensoreinheit 10 übermittelt. Optional wird die Signallaufzeit, basierend auf einem Sendezeitpunkt des Steuersignals, ermittelt. Die Signallaufzeit wird als Sensorinformation über die
Kommunikationsschnittstelle 12 von der Steuerelektronik 30 empfangen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Signallaufzeit hier lediglich als eine beispielhafte Sensorinformation gewählt ist. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Sensorinformationen über die Kommunikationsschnittstelle 12 von den weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 empfangen werden. Weitere beispielhafte Sensorinformationen sind eine Signalintensität, eine Empfangsrichtung und eine Signalfrequenz des akustischen Signals 100 bei dessen Empfang.
Basierend auf den Eigenschaften des ausgesandten akustischen Signals 100 und den Sensorinformationen wird eine Objektinformation erzeugt, welche eine Eigenschaft eines Objektes 110 beschreibt, an welchen das akustische Signal 100 reflektiert wurde. So ist die Eigenschaft des ausgesandten akustischen Signals beispielsweise ein Sendezeitpunkt, zu dem das akustische Signal 100 ausgesendet wurde. Die Sensorinformation ist beispielsweise eine Signallaufzeit des akustischen Signals 100 oder auch lediglich ein Empfangszeitpunkt des akustischen Signals 100 an der weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30. So ist die Eigenschaft des ausgesandten akustischen Signals 100 bevorzugt von der Sensorinformation umfasst. Die Objektinformation wird basierend auf den Sensorinformationen berechnet, die der Steuerelektronik 13 von den weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 bereitgestellt werden und wird bevorzugt basierend auf solchen Informationen berechnet, welche der Steuerelektronik über die Sendeeinheit 11 bereitgestellt werden. So ist die Sendeeinheit 1 1 bevorzugt auch dazu geeignet, ein Echo des akustischen Signals 100 zu empfangen, welches diese zuvor ausgesendet hat. Die akustische Sensoreinheit 10 ist somit bevorzugt auch dazu geeignet, eigenständig eine echobasierte Umfelderfassung auszuführen, wobei durch die Sendeeinheit 1 1 das akustische Signal 100 ausgesandt wird und ein Echo des akustischen Signals 100 empfangen wird und beispielsweise basierend auf einer Laufzeit des akustischen Signals 100 auf Eigenschaften des Objektes 1 10 geschlossen wird, an welchem das akustische Signal 100 reflektiert wurde. Diese Objektinformation kann weiter präzisiert werden, indem die Sensorinformationen, welche über die
Kommunikationsschnittstelle 12 von weiteren akustischen Sensoreinheiten 20,
30 empfangen wurden, berücksichtigt werden. So kann beispielsweise auf einer Signallaufzeit ausgehend von der akustischen Sensoreinheit 10 zu den weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 und zu der akustischen Sensoreinheit 10, auf eine Lage des Objektes 110 gegenüber der akustischen Sensoreinheit 10 geschlossen werden. So kann beispielsweise basierend auf den
unterschiedlichen Signallaufzeiten eine Triangulation erfolgen. Die
Objektinformation ist somit bevorzugt eine Position des Objektes 1 10 gegenüber der akustischen Sensoreinheit 10.
Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit 13 die Objektinformationen basieren auf einer Anordnungsinformation erzeugt, welche eine Anordnung der weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 gegenüber der akustischen
Sensoreinheit 1 beschreibt. Das bedeutet, dass der Steuerelektronik 13 bevorzugt eine Anordnung der weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 bekannt ist. Somit kann basierend auf geometrischen Berechnungen die Lage des Objektes 1 10 gegenüber der akustischen Sensoreinheit 10 berechnet werden. Die Anordnungsinformation ist dabei in der Steuerelektronik 13 hinterlegt oder wird ebenfalls über die Kommunikationsschnittstelle 12 empfangen. Die Anordnungsinformation wird der Steuerelektronik 13 bevorzugt von der zentralen Kontrolleinheit 60 bereitgestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Objektinformation nicht zwingend eine Lage des Objektes 1 10 beschreibt. Alternativ beschreibt die Objektinformation einen Abstand des Objektes zu der akustischen Sensoreinheit 10, eine
Oberflächenbeschaffenheit des Objektes 110 oder eine Relativgeschwindigkeit des Objektes 1 10 gegenüber der akustischen Sensoreinheit 10.
Wenn die Objektinformation von der Steuerelektronik 13 erzeugt, also berechnet wurde, so wird die Objektinformation über die Kommunikationsschnittstelle 12 ausgesendet. Dieser Schritt ist in Figur 5 dargestellt. Die Objektinformation wird bevorzugt an die zentrale Kontrolleinheit 60 gesendet. Die Objektinformation kann jedoch auch anderen der akustischen Sensoreinheiten des Sensorsystems 200 bereitgestellt werden, um diesen eine weitere vorteilhafte Berechnung von zusätzlichen Objektinformationen zu ermöglichen.
Es ergibt sich also, dass die akustische Sensoreinheit 10 in Reaktion auf das Empfangen des Startsignals das akustische Signal 100 über die Sendeeinheit 11 aussendet, das Steuersignal über die Kommunikationsschnittstelle 12 ausgibt, die Sensorinformationen über die Kommunikationsschnittstelle 12 empfängt, die Objektinformation erzeugt, und die Objektinformation über die
Kommunikationsschnittstelle 12 sendet. Somit wird von der akustischen
Sensoreinheit 10 lediglich ein einziges Signal empfangen und in Reaktion auf dieses Signal eine Objektinformation bereitgestellt, welche bereits Eigenschaften des Objektes beschreibt, und nicht lediglich auf eine Sensorinformation beschränkt ist. Die entsprechende Signalverarbeitung erfolgt durch die akustische Sensoreinheit 10 und ist somit nicht mehr von der zentralen
Kontrolleinheit 60 auszuführen.
Die akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 des Sensorsystems sind baugleiche akustische Sensoreinheiten. Das bedeutet, dass abhängig davon, an welche der akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 das Startsignal gesendet wird, durch die entsprechende Sensoreinheit 10, 20, 30 der Messzyklus gesteuert wird. Daher ist die akustische Sensoreinheit 10 auch dazu eingerichtet, ein akustisches Signal der weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 zu empfangen und die
Steuerelektronik 13 ist ferner dazu eingerichtet, ein Steuersignal der weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 über die Kommunikationsschnittstelle 12 zu empfangen, und in Reaktion auf das Empfangen des Steuersignals, basierend auf dem empfangenen akustischen Signal 100, der weiteren akustischen Sensoreinheit 20, 30 eine Sensorinformation zu erzeugen, welche eine
Eigenschaft des empfangenen akustischen Signals beschreibt, und die
Sensorinformation über die Kommunikationsschnittstelle 12 auszusenden. Durch das erfindungsgemäße Sensorsystem wird es somit ermöglicht, dass lediglich ein Startsignal benötigt wird und durch eine der akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 ein zugehöriger Messzyklus ausgeführt und koordiniert wird. Dabei werden bevorzugt Koordinaten berücksichtigt, welche eine Anordnung der einzelnen akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 definieren.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden durch die akustische Sensoreinheit 10 gezielt Informationen von anderen akustischen Sensoreinheiten 20, 30 bezogen, um eine Objektidentifizierung zu ermöglichen. So können beispielsweise in weiteren Messzyklen gezielt weitere akustische Sensoreinheiten 20, 30 oder gezielt andere akustische Sensoreinheiten dazu angesteuert werden, Sensorinformationen bereitzustellen. Die Objektinformation kann somit auch basierend auf mehreren Messzyklen erzeugt werden. Es kann somit auch eine Objektidentifizierung erfolgen, welche durch die akustische Sensoreinheit 10 gesteuert wird. Somit wird bevorzugt von der zentralen
Kontrolleinheit 60 lediglich eine Anfrage zur Objektidentifizierung durch das Startsignal an die akustische Sensoreinheit 10 gesendet und von der akustischen Sensoreinheit 10 wird als Objektinformation das erkannte Objekt, beispielsweise basierend auf einer Objekttypisierung oder Objektkoordinaten bereitgestellt. Dies schließt jedoch nicht aus, dass von der zentralen Kontrolleinheit 60 eine weitere Verarbeitung der Objektinformation basierend auf anderen Sensorinformationen erfolgt, welche beispielsweise über ein anderes Sensorsystem, beispielsweise eine Umfeldkamera, bereitgestellt werden. Optional sind solche weiteren
Sensorsysteme ebenfalls über den Netzwerkknoten 40 mit der zentralen
Kontrolleinheit 60 gekoppelt.
Typischerweise ist somit bevorzugt die akustische Sensoreinheit 10, welche das akustische Signal 100 aussendet, verantwortlich für eine Objekterfassung. Die akustische Sensoreinheit 10 ist basierend auf den Anordnungsinformationen dazu in der Lage, zu erkennen, welche der weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 Sensorinformationen bereitstellen kann, welche für ein Abtasten eines Objektes 110 benötigt werden. Entsprechend werden diese Sensorinformationen von den weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 abgefragt und von den weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 empfangene Echos werden der akustischen Sensoreinheit 10 bereitgestellt. Sobald alle Informationen der akustischen Sensoreinheit 10 und der weiteren akustischen Sensoreinheiten 20, 30 in die zu erzeugende Objektinformation eingeflossen sind, wird die
Objektinformation bereitgestellt.
In alternativen Ausführungsformen sind die akustischen Sensoreinheiten 10, 20, 30 über ein Bussystem miteinander verbunden. In diesem Fall wird der
Netzwerkknoten 40 nicht weiter benötigt. Es wird somit ein besonders einfacher Aufbau des Sensorsystems ermöglicht.
Nebst obenstehender Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der Figuren 1 bis 5 verwiesen.

Claims

Ansprüche
1. Akustische Sensoreinheit (10) zur echobasierten Umfelderfassung,
umfassend:
eine Sendeeinheit (1 1 ), welche dazu eingerichtet ist, ein akustisches Signal (100) auszusenden,
eine Kommunikationsschnittstelle (12), und
eine Steuerelektronik (13), welche dazu eingerichtet ist,
o ein Signal über die Kommunikationsschnittstelle (12) auszugeben, um Informationen an eine weitere akustische Sensoreinheit (20, 30) zu senden, und
o ein Signal von der weiteren akustischen Sensoreinheit (20, 30) über die Kommunikationsschnittstelle (12) zu empfangen.
2. Akustische Sensoreinheit (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (13) dazu eingerichtet ist,
o ein Steuersignal über die Kommunikationsschnittstelle (12) auszugeben, um die weitere akustische Sensoreinheit (20, 30) dazu anzusteuern, Sensorinformationen bereitzustellen, welche eine Eigenschaft des akustischen Signals (100) beschreiben, wenn dieses von der weiteren akustischen Sensoreinheit (20, 30) empfangen wird,
o die Sensorinformationen über die Kommunikationsschnittstelle (12) zu empfangen,
o basierend auf den Eigenschaften des ausgesandten akustischen Signals (100) und den Sensorinformationen eine Objektinformation zu erzeugen, welches eine Eigenschaft eines Objektes (110) beschreibt, an welchem das akustische Signal (100) reflektiert wurde, und
o die Objektinformation über die Kommunikationsschnittstelle (12)
auszusenden.
3. Akustische Sensoreinheit (1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf ein über die
Kommunikationsschnittstelle (12) empfangenes Startsignal: o das akustische Signal (100) über die Sendeeinheit auszusenden, o das Steuersignal über die Kommunikationsschnittstelle auszugeben, o die Sensorinformationen über die Kommunikationsschnittstelle (12) zu empfangen,
o die Objektinformation zu erzeugen, und
o die Objektinformation über die Kommunikationsschnittstelle (12) zu
senden.
4. Akustische Sensoreinheit (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (12) eine Powerline Kommunikation bereitstellt, welche eine Spannungsversorgung der akustischen Sensoreinheit (1 ) bereitstellt.
5. Akustische Sensoreinheit (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (12) eine Ethernet-Schnittstelle ist.
6. Akustische Sensoreinheit (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) dazu eingerichtet ist, solche Informationen, welche über die Kommunikationsschnittstelle ausgesendet werden, zusammen mit einer Adressierungsinformation zu senden und/oder
solche Informationen über die Kommunikationsschnittstelle (13) zu empfangen, die eine der akustischen Sensoreinheit (1 ) zugehörige
Adressierungsinformation aufweisen.
7. Akustische Sensoreinheit (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) eingerichtet ist, tdie Objektinformation ferner basierend auf einer Anordnungsinformation zu erzeugen, welche eine Anordnung der weiteren akustischen Sensoreinheit (20, 30) gegenüber der akustischen Sensoreinheit (1 ) beschreibt, wobei die Anordnungsinformation bevorzugt über die Kommunikationsschnittstelle (12) empfangen wird.
8. Akustische Sensoreinheit (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass o die Sendeeinheit (11 ) dazu eingerichtet ist, ein akustisches Signal der weiteren akustischen Sensoreinheit (20, 30) zu empfangen, und o die Steuerelektronik (13) dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal der weiteren akustische Sensoreinheit (20, 30) über die
Kommunikationsschnittstelle (12) zu empfangen, und in Reaktion auf das Empfangen des Steuersignals basierend auf dem empfangenen akustischen Signal der weiteren akustische Sensoreinheit (20, 30) eine Sensorinformation zu erzeugen, welche eine Eigenschaft des empfangenen akustischen Signals beschreibt, und die
Sensorinformation über die Kommunikationsschnittstelle (12) auszusenden.
9. Sensorsystem umfassend zumindest zwei akustische Sensoreinheiten (10, 20, 30) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Sensorsystem ferner eine zentrale Kontrolleinheit (60) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Objektinformationen der akustischen Sensoreinheiten (10, 20, 30) zu empfangen.
10. Sensorsystem gemäß Anspruch 8, wobei die akustischen Sensoreinheiten (10, 20, 30) über einen Bus oder einen Netzwerkknoten (40) verbunden sind.
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