用于借助超声检测车辆的车辆周围环境的方法和用于实施所述方法的装置

摘要

本发明涉及一种用于借助超声检测车辆的车辆周围环境的方法，其中借助发射脉冲来激励超声传感器以发射超声脉冲，借助所述超声传感器由所发射的、在所述车辆周围环境中的对象上反射的并且由所述超声传感器接收的超声脉冲来产生至少一个测量信号，以及在信号分析处理之前借助放大器放大所述测量信号，其中如此低地选择发射脉冲的脉冲能量，使得缩短所述放大器的过载时间和/或所述超声传感器的转换器的暂态振荡时间。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助超声检测车辆的车辆周围环境的方法以及一 种用于实施根据本发明的方法的装置。本发明还涉及一种具有根据本发明 的装置的车辆辅助系统。

背景技术

用于观察车辆在超声区域中的周围环境的当今传感器将一些超声传感 器的转换器不仅用于发射而且用于接收。

在图1中示出由背景技术已知的超声测量系统10的框图。在该系统10 中，借助超声传感器40的转换器30发射由信号发生器20产生的发射信号。 通过相同的转换器30接收回波。因为所述回波非常小，所以必须放大所述 回波。在当今的系统中使用具有非常高的且固定的增益V的放大器50。将 经放大的测量信号U继续传输给信号分析处理单元60。

在图2中根据用于对象探测的超声脉冲的传输时间τ示例性地示出放 大器输出端上的测量信号U的信号振幅的变化曲线。在时间区间0≤τ≤T₁中发射发射信号期间，放大器50由于非常高的发射振幅是过载的。其输出 端上的信号振幅在此取最大可由放大器产生的值U_max。在关断发射信号之 后，必须减小在转换器30中存储的振荡能量。在此，转换器产生大的输出 信号。不利的是，在具有高的、固定的增益的当今传感器中，在为了进一 步处理将输出信号传导至信号分析处理单元60之前放大所述大的输出信 号，而不顾其大小。这在实际中导致放大器50的过载，从而在放大器输出 端上在转换器的暂态振荡时间T₁<τ≤T_N中信号振幅也大于当今通常所使用 的分析处理阈值U_S并且在最长的时间中甚至等于上面的放大器极 限U_max。

到目前为止，在很大程度上接受并且容忍以下不利效应：通过这种方 式不能在距离测量范围0≤d≤d_N（其中d_N=0.5×c×T_N）中实现对象探测。当 今通常的值为：T₁=0.3毫秒、T_N=1.2毫秒并且毫秒。在此，在声 速c大约为331米/秒的情况下得到大约20厘米的距离测量范围d_N，在所 述距离测量范围中不能实现对象探测。与此相反，未来的系统期望d_N<15 厘米的近测量范围。

由文献DE102008054789A1已知一种用于放大适合于车辆周围环境 检测的回波信号的方法，其中以取决于回波信号的传输时间的增益因数来 放大所述回波信号。此外，由相同的文献已知，在现代系统中也如何能够 借助取决于传输时间的增益来减小分析处理开销。

由文献DE102009002870A1已知一种借助通过脉冲持续时间和脉冲 强度限定的脉冲能量的变化的超声对象检测。此外由背景技术已知，如何 能够借助远近调制来改变发射脉冲持续时间T₁。

发明内容

根据本发明提供一种用于借助超声检测车辆的车辆周围环境的方法， 其中借助发射脉冲激励超声传感器以发射超声脉冲，借助超声传感器由所 发射的、在车辆周围环境中的对象上反射的且由超声传感器接收的超声脉 冲产生至少一个测量信号，以及在信号分析处理之前借助放大器放大所述 测量信号。在此，如此低地选择发射脉冲的脉冲能量，使得在超声脉冲的 传输时间期间缩短放大器的过载时间和/或缩短超声传感器的转换器的暂 态振荡时间。

根据本发明提供一种用于实施根据本发明的方法的装置。根据本发明 的装置包括超声传感器，所述超声传感器构造用于发射超声脉冲并且由在 车辆周围环境中的对象上反射的且由超声传感器接收的超声脉冲来产生测 量信号。所述装置还包括用于放大测量信号的放大器、用于分析处理所放 大的测量信号的信号分析处理单元以及信号发生器，所述信号发生器构造 用于产生发射脉冲、借助所产生的发射脉冲激励超声传感器以发射超声脉 冲以及如此低地调节发射脉冲的脉冲能量，使得在超声脉冲的传输时间期 间出现放大器的缩短的过载时间和/或出现超声传感器的转换器的缩短的 暂态振荡时间。

通过发射脉冲的能量的根据本发明的下降实现过载时间和/或暂态振 荡时间的以上说明的通常值直至0.35毫秒的减小、尤其减小0.25毫秒至 0.35毫秒、进一步尤其减小0.3毫秒。因此实现了值T_N<1.2毫秒且毫秒、尤其T_N=0.85毫秒至T_N=0.95毫秒且毫秒至毫秒、 进一步尤其T_N≈0.9毫秒且毫秒。

从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。

借助根据本发明的方法以简单的方式实现放大器的明显缩短的过载时 间和/或超声传感器的转换器的明显缩短的暂态振荡时间，由此实现明显在 15厘米以下的距离测量范围，在所述距离测量范围中不能实现对象探测。

特别地，借助发射持续时间的减小和/或发射脉冲的振幅的减小来调节 发射脉冲的脉冲能量，所述发射持续时间优选减小0.15毫秒至0.25毫秒、 进一步优选减小0.2毫秒，由此优选实现值T₁=0.05毫秒至T₁=0.15毫秒并 且进一步优选实现值T₁=0.1毫秒。由此能够以简单的方式产生具有低的脉 冲能量的发射信号。

优选地，增益在超声脉冲的传输时间期间如此增大、尤其连续地增大， 使得在超声脉冲的传输时间期间进一步缩短放大器的过载时间和/或进一 步缩短超声传感器的转换器的暂态振荡时间。在此，根据本发明实现暂态 振荡时间T_N和/或过载时间最多进一步缩短0.5毫秒，由此在这种优选 的实施方式中实现值T_N≤0.7毫秒且毫秒、尤其T_N≈0.4毫秒且 毫秒。

在根据本发明的方法中，使用具有短的发射持续时间的且优选减小的 信号振幅的发射脉冲，和/或在信号处理之前以回波传输时间改变测量信号 的增益，其中增益尤其由于转换器的停振在开始时非常小并且缓慢地增大。 特别地，在发射超声脉冲期间并且进一步优选在之后不久，增益的值也可 以小于1。

由此，能够以简单的方式实现放大器的过载时间的减小和/或超声传感 器的转换器的暂态振荡时间的减小，由此能够实现距离测量范围的进一步 减小，在所述距离测量范围中不能实现对象探测。

在本发明的一种特别有利的实施方式中，借助仅仅非常小的开销通过 在至少两个不同的、固定的增益值之间的切换实现增益的增大，尤其在存 在所放大的、低于暂态振荡阈值的测量信号时。

特别地，根据本发明以简单的方式通过在不同的、固定的增益值之间 的切换实现增益的增大。

特别地，在根据本发明的方法中，在一个接收增益下低于暂态振荡阈 值（分析处理阈值）之后切换到与该接收增益不同的且适合于继续分析处 理（信号分析处理）的增益上。

此外，根据本发明提供一种具有根据本发明的装置的车辆辅助系统。

附图说明

以下参考附图详细描述本发明的实施例。附图示出：

图1：根据背景技术的超声测量系统的框图，

图2：根据背景技术的根据用于对象探测的超声脉冲的传输时间的由图 1中的超声测量系统产生的且放大的测量信号的信号振幅的变化曲线，

图3：根据本发明的第一实施方式的超声测量系统的框图，

图4：根据用于对象探测的超声脉冲的传输时间的由根据本发明的第一 实施方式的超声测量系统产生的且放大的测量信号的信号振幅的变化曲 线。

具体实施方式

在图3中示出根据本发明的第一实施方式的超声测量系统11的框图。 在超声测量系统11中，借助超声传感器40的转换器30发射由信号发生器 21产生的发射信号。通过传感器40的相同的转换器30来接收回波。因为 所述回波非常小，所以必须放大所述回波。借助放大器51放大测量信号 U1并且将所述测量信号继续传输给信号分析处理单元60。增益控制装置 52借助取决于时间的增益V(τ)改变放大器51的增益。

在图4中根据用于对象探测的超声脉冲的传输时间τ示出由根据本发 明的第一实施方式的超声测量系统11在放大器输出端上产生的测量信号 U1的信号振幅的变化曲线。在时间区间0≤τ≤T₁中发射发射信号期间，放 大器输出端上的测量信号振幅取最大可由放大器51产生的值U_max。在关断 发射信号之后，必须减小在转换器30中存储的振荡能量。根据本发明，借 助取决于时间的增益V(τ)放大测量信号U1。增益控制装置52从发射信号 产生装置21得到发射停止的信息以及（可选择地）发射开始的或者发射持 续时间的信息以及（可选择地）发射信号强度的信息，并且以可调节的或 者可切换的增益V(τ)如此改变放大器51的增益，使得得到缩短的暂态振荡 时间T_N2以及缩短的过载时间。根据以下分析处理技术的构型，尤其在 发射声脉冲期间以及之后不久，增益的值也小于1。本领域技术人员也将具 有小于1的值的增益称作信号衰减。

出于比较目的，在图4中也示出由背景技术已知的测量信号U的取决 于时间的变化曲线，其具有暂态振荡时间T_N和过载时间的相应值。在 此可以看到，相对于由背景技术已知的过载时间和暂态振荡时间T_N的 值，借助根据本发明的方法和根据本发明的装置实现了过载时间与暂 态振荡时间T_N2的明显缩短的值。

除以上文字公开内容以外，在此明确地参阅图1至4中的图形示图。