DE102010006943B4

DE102010006943B4 - Pulse transit time sensor for long distances

Info

Publication number: DE102010006943B4
Application number: DE201010006943
Authority: DE
Inventors: Hans Spies; Martin Spies
Original assignee: INGBUERO SPIES GbR VERTRETUNGSBERECHTIGTE GESELLSCHAFTER HANS SPIES MARTIN SPIES; Ingenieurbuero Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Hans Spies Martin Spies 86558 Hohenwart)
Current assignee: INGBUERO SPIES GbR VERTRETUNGSBERECHTIGTE GESELLSCHAFTER HANS SPIES MARTIN SPIES; Ingenieurbuero Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Hans Spies Martin Spies 86558 Hohenwart)
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2030-02-05
Also published as: DE102010006943A1

Abstract

Pulslaufzeitsensor für große Entfernungen mit mindestens einem Impulssender (301, 501, 502), mindestion (309, 508), wobei der Pulslaufzeitsensor derart ausgebildet ist, dass er aus Einzelimpulsen bestehende Impulsgruppen aussendet, deren Einzelimpulse bekannte veränderbare Zeitabstände aufweisen, die Impulsgruppen so kodiert, dass die Impulsgruppe selbst als auch Teile daraus in einer weiteren Signalverarbeitung aus dem Rauschen herausgefiltert werden können, die im Empfangssignal enthaltenen Impulsgruppen oder Teile daraus mit Abtastschritten digitalisiert, die kleiner sind als ein Einzelimpuls und speichert, die Einzelimpulse der digitalisierten und gespeicherten Impulsgruppe oder Teile daraus entsprechend der Pulsabstände verzögert und summiert, mit einem Mikroprozessor (314, 514) iterativ mehrere Verbesserungsläufe mit dem gespeicherten Signal durchführt und die Impulsgruppen oder die Teile daraus zeitlich für eine Abstandsmessung zuordnet.Pulse transit time sensor for long distances with at least one pulse transmitter (301, 501, 502), at least one (309, 508), the pulse transit time sensor being designed in such a way that it emits pulse groups consisting of individual pulses, the individual pulses of which have known variable time intervals, the pulse groups encoded in such a way that that the pulse group itself as well as parts of it can be filtered out of the noise in further signal processing, that the pulse groups or parts thereof contained in the received signal are digitized with sampling steps that are smaller than a single pulse and that it stores the individual pulses of the digitized and stored pulse group or parts thereof delayed and summed according to the pulse intervals, iteratively carries out several improvement runs with the stored signal with a microprocessor (314, 514) and assigns the pulse groups or the parts thereof in time for a distance measurement.

Description

Stand der TechnikState of the art

Pulslaufzeitsensoren für verschiedene Entfernungen und deren Signalverarbeitungsverfahren sind in folgenden Schriften beschrieben:

– DE 692 11 660 T2

Pulse transit time sensors for different distances and their signal processing methods are described in the following documents:

- DE 692 11 660 T2

Diese Schrift beschreibt ein Verfahren, bei dem empfangene expandierte Radarpulse durch ein gewichtetes Oberflächenwellen-Filter zur Seitenkeulendämpfung und dann in eine Abgriffsverzögerungsleitung laufen. Die Pulse erscheinen an den Abgriffen grob zeitlich ausgerichtet, laufen durch einzelne angepasste SAW-Filter zur Kompression und Hüllkurvenerfassungseinrichtungen zur Demodulation und dann in einen Summierer zur Nacherfassungsintegration. Wesentlicher Nachteil neben der Komplexität ist, dass die Ankunftszeiten aller Impulse genau erfasst werden müssen.

– DE 697 28 116 T2
– WO 03/107035 A2
– DE 41 27 168.8
– DE 197 17 399.3
– DE 101 62 668 B4

This document describes a method in which received expanded radar pulses pass through a weighted surface acoustic wave filter for side-lobe attenuation and then into a tap-delay line. The pulses appear roughly timed at the taps, pass through individual matched SAW filters for compression, and envelope detectors for demodulation, and then into a summer for post detection integration. A major disadvantage in addition to the complexity is that the arrival times of all pulses must be accurately recorded.

- DE 697 28 116 T2
- WO 03/107035 A2
- DE 41 27 168.8
- DE 197 17 399.3
- DE 101 62 668 B4

Diese Systeme haben alle den Nachteil, dass entweder ein Lichtimpuls in seiner Form gegenüber dem Rauschen bewertet wird oder jeweils nach Eintreffen des Signals weitere Lichtimpulse zum Ziel abgegeben werden und diese dann integriert werden.These systems all have the disadvantage that either a light pulse is evaluated in its shape with respect to the noise, or in each case after the arrival of the signal further light pulses are delivered to the destination and these are then integrated.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es für relativ große zu überbrückende Entfernungen ein System zu schaffen, das mit niedriger Impulsspitzenleistung auskommt und trotzdem das Signal aus dem Rauschen heraus erkannt wird. Zugleich wird dem Sendesignal eine Kennung mitgegeben, die eine Diskriminierung der systemeigenen Signale vom Rauschen und von anderen Störquellen ermöglicht. Gelöst wird die Aufgabe mit dem Pulslaufzeitsensor gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der UnteransprücheThe object of the invention is to provide for relatively large distances to be bridged a system that manages with low pulse peak power and still the signal is detected from the noise out. At the same time the transmission signal is given an identifier that allows discrimination of the system's signals from noise and other sources of interference. The problem is solved with the pulse transit time sensor according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung wird mittels der 1 bis 5 beschrieben.The invention is achieved by means of 1 to 5 described.

Anstatt eines einzelnen Impulses pro Messung werden entsprechend 1 mehrere Impulse in kurzen Abständen oder Impulsgruppen abgegeben.Instead of a single pulse per measurement will be accordingly 1 several pulses delivered at short intervals or groups of pulses.

Entsprechend 1 sind die Amplituden der Impulse jeweils auf den Achsen 101 und 101a dargestellt. Die Zeit ist auf den Achsen 102 und 102a dargestellt. Die Unterbrechung der Zeitachse bis zum Eintreffen der Signale ist mit den Zeichen 103 und 103a gekennzeichnet.Corresponding 1 are the amplitudes of the pulses respectively on the axes 101 and 101 shown. Time is on the axes 102 and 102 shown. The interruption of the time axis until the arrival of the signals is with the characters 103 and 103a characterized.

Das Sendesystem gibt eine Impulsgruppe 104 mit den Einzelimpulsen 105 mit deren Zeitabständen 106 ab. Die Impulsgruppe wird vom Ziel reflektiert und zeigt sich am Empfänger mit dem Signal 104r. Zur Veranschaulichung sind Sendeimpulse 105 und Empfangsimpulse 107 mit gleicher Amplitude dargestellt. Der Abstand 106 bleibt bei beiden Signalen erhalten. Die Auswertung der Impulsgruppe 104r kann mit z. B. einem digitalen oder analogen Filter oder mit einem Prozessorsystem erfolgen. Die Impulsgruppen werden nur für große Abstände bzw. bei niedrigem Signal-Rauschabstand genützt, für rauscharme Signale reicht im allgemeinen der erste Impuls aus. Um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden werden bei nahen Zielen nur der erste oder weitere wenige Impulse mit kurzen Zwischenabständen benützt. Durch die mit dem Impulsabstand 106 gegebene Frequenz und der Zahl der Impulse ist für die weitere Auswertung eine niedrigere Signalverarbeitungsbandbreite anwendbar, als dies für die Auswertung eines Einzelimpulses nötig wäre. Damit wird insgesamt der Signal-Rauschabstand verbessert. Um Signale des eigenen Systems von denen anderer Systeme zu unterscheiden, kann die jeweilige Frequenz pro Impulsgruppe durch einen Zufallsgenerator bestimmt werden.The transmission system gives a pulse group 104 with the single pulses 105 with their time intervals 106 from. The pulse group is reflected by the target and shows up at the receiver with the signal 104r , Illustrative are transmission pulses 105 and receive pulses 107 represented with the same amplitude. The distance 106 remains with both signals. The evaluation of the pulse group 104r can with z. As a digital or analog filter or with a processor system. The pulse groups are used only for large distances or with a low signal-to-noise ratio, for low-noise signals, the first pulse is generally sufficient. In order to avoid ambiguity, only the first or further pulses with short intermediate distances are used for nearby targets. By the one with the pulse interval 106 Given frequency and the number of pulses is for the further evaluation of a lower signal processing bandwidth applicable than would be necessary for the evaluation of a single pulse. This overall improves the signal-to-noise ratio. In order to distinguish signals of the own system from those of other systems, the respective frequency per pulse group can be determined by a random generator.

Um ein digitales Filter einzusetzen, das die zu detektierende Impulsgruppe noch deutlicher aus dem Rauschpegel herausfiltert, können die Impulse mit unterschiedlichen Abständen abgegeben werden. Dieses Verfahren ist mit der Amplitude 101a und mit der Zeitachse 102a dargestellt. Die unterschiedlichen Zeiten zwischen den abgebenden Impulsen sind mit 106a, 106b 106c und 106d dargestellt. Die vom Objekt reflektierten Impulse mit ihren zeitlichen Abständen sind mit 106ar, 106br, 106cr und 106dr dargestellt. Durch die unterschiedlichen Zeiten zwischen den Impulsen wird dem Signal zugleich eine Kennung mitgegeben. Dadurch ist eine weitere Steigerung des Signal-Rauschabstandes erreichbar.In order to use a digital filter which filters out the pulse group to be detected even more clearly from the noise level, the pulses can be emitted at different intervals. This procedure is with the amplitude 101 and with the timeline 102 shown. The different times between the emitting pulses are with 106a . 106b 106c and 106d shown. The pulses reflected by the object with their time intervals are with 106ar . 106br . 106cr and 106dr shown. Due to the different times between the pulses, the signal is given an identifier at the same time. This achieves a further increase in the signal-to-noise ratio.

In 1a ist als Beispiel ein mögliches Auswertungsverfahren der Einfachheit halber mit äquidistanten Impulsen dargestellt. Die jeweiligen Amplituden sind auf der Achse 101b gezeigt, die Zeit ist auf der Achse 102b dargestellt. Die Laufzeit zwischen den gesendeten und den reflektierten Impulsen ist als Unterbrechung mit 103b bezeichnet. Die abgegebenen Impulse haben gleiche zeitliche Abstände 112. Die Impulse selbst sind mit 108, 109, 110 und 111 bezeichnet. Die am Ziel reflektierten Sendeimpulse erscheinen am Empfänger als Impulse 108a, 109a und 110a und 111a. Diese empfangenen Impulse werden, da die Zeitintervalle 112 bekannt sind, jeweils so verzögert, dass der Impuls 108a drei Einheiten 112, der Impuls 109a zwei Einheiten 112 und der Impuls 110a eine Einheit 112 nach dem Eintreffen des ersten Impulse später in einer Summiereinrichtung auflaufen und dort gemeinsam mit dem Impuls 111a z. B. über den Zeitbereich 113 aufsummiert werden. Damit entsteht ein Impuls 114 der mindestens um den Faktor √ (Anzahl der Impulse) also √ 4 und so mit doppelter Amplitude aus dem Rauschen herausragt. Das Verfahren kann in gleicher Weise mit unterschiedlichen Abständen der Impulse verwendet werden. Dabei ist nur die Abfolge der unterschiedlichen Zeiten zu beachten.In 1a As an example, a possible evaluation method is shown with equidistant pulses for the sake of simplicity. The respective amplitudes are on the axis 101b shown, time is on the axis 102b shown. The transit time between the transmitted and the reflected pulses is as an interruption with 103b designated. The delivered pulses have the same time intervals 112 , The impulses themselves are with 108 . 109 . 110 and 111 designated. The transmitted pulses reflected at the target appear as pulses at the receiver 108a . 109a and 110a and 111 , These received pulses will be because the time intervals 112 are known, each delayed so that the pulse 108a three units 112 , the impulse 109a two units 112 and the impulse 110a one unity 112 after the arrival of the first pulse accumulate later in a summing and there together with the pulse 111 z. Over the time domain 113 be summed up. This creates an impulse 114 at least by a factor of √ (Number of pulses) so √ 4 and so with double amplitude sticking out of the noise. The method can be used in the same way with different distances of the pulses. Only the sequence of different times is to be considered.

Damit nicht der erste Impuls schon genau in seiner zeitlichen Lage detektiert werden muss um das beschriebene Verfahren zu ermöglichen, wird entsprechend 2 das gesamte Signal mit einem herkömmlichen Verfahren akquiriert und digitalisiert. Solche Verfahren sind z. B. in den bekannten Schriften
DE 197 17 399.3
DE 101 62 668 B4
dargestellt. Das Signal wird entsprechend z. B. diesen Schriften akquiriert und wie in 2 schematisch mit zwei Impulsen gezeigt verarbeitet.So that the first impulse does not have to be detected precisely in its temporal position in order to enable the described method, it becomes appropriate 2 acquires and digitizes the entire signal using a conventional method. Such methods are for. B. in the known publications
DE 197 17 399.3
DE 101 62 668 B4
shown. The signal is z. B. acquired these fonts and as in 2 schematically shown with two pulses processed.

Es werden zwei Lichtimpulse 201 und 202 mit einem zeitlichen Abstand von 203 ausgesendet. Nach einer Zeit, die durch 204 zur Darstellung unterbrochen wird, werden die Lichtimpulse vom Ziel als 201r und 202r reflektiert.There are two light pulses 201 and 202 with a time interval of 203 sent out. After a time through 204 is interrupted for presentation, the light pulses from the target as 201r and 202r reflected.

Zur schematischen Darstellung sind Sendelichtimpulse und Empfangslichtimpulse mit gleicher Amplitude gezeichnet. Um die Impulse herauszufiltern wird das Signal z. B. in Quantisierungsschritten mit der Zeit 205 akquiriert und gespeichert. Dann wird das gesamte Signal so bearbeitet, dass jeweils die Signale 1 bis 13 der Gruppe 203a mit den jeweiligen Signalen 1 bis 13 der Gruppe 203b addiert werden, so dass eine Addition der Signalteile jeweils mit dem Pulsabstand 203 erfolgt. Diese Auswertung erfolgt über die gesamte Zeit in der das Rückstreusignal erwartet wird.For schematic representation, transmitted light pulses and received light pulses are drawn with the same amplitude. To filter out the pulses, the signal z. B. in quantization steps over time 205 acquired and saved. Then, the entire signal is processed so that each of the signals 1 to 13 of the group 203a with the respective signals 1 to 13 of the group 203b are added so that an addition of the signal parts respectively with the pulse spacing 203 he follows. This evaluation takes place over the entire time in which the backscatter signal is expected.

Damit werden die Impulse 201r und 202r an den Quantisierungsstellen jeweils 6 bis 12 aufeinanderaddiert und ergeben den Impuls 206 als Addition beider Impulsamplituden 201r und 202r. Nachdem dieser neue Impuls mindestens um den Faktor √ 2 also 1,4 aus dem Rauschen herausragt kann er und sein Abstand registriert werden. Mit mehreren Impulsen oder Impulsgruppen wird wie in 2 beschrieben verfahren nur dass dann mehrer Abstandsgruppen bearbeitet werden.This will be the impulses 201r and 202r 6 to 12 are added to each other at the quantization points and yield the pulse 206 as an addition of both pulse amplitudes 201r and 202r , After this new impulse at least by a factor of √ 2 so 1.4 stands out from the noise he and his distance can be registered. With multiple pulses or pulse groups will be as in 2 described procedure only that then several distance groups are processed.

Als Beispiele sind in 2a drei Impulse 209, 210 und 211 dargestellt. Der Impuls 209 hat vom Impuls 210 den Abstand 212. Der Impuls 210 hat vom Impuls 211 den Abstand 213. Um das Signal herauszufiltern wir das gesamte Signal wie in 2 beschrieben abgetastet und ausgewertet mit dem Unterschied, dass die unterschiedlichen Impulsabstände von 212 und 213 in der Aufaddierung über den Zeitraum 114 berücksichtigt werden. Damit ist es möglich die drei Impulse 209, 210 und 211 aufeinander zu addieren.As examples are in 2a three pulses 209 . 210 and 211 shown. The impulse 209 has the impulse 210 the distance 212 , The impulse 210 has the impulse 211 the distance 213 , To filter out the signal we use the entire signal as in 2 sampled and evaluated with the difference that the different pulse intervals of 212 and 213 in the summation over the period 114 be taken into account. This makes the three pulses possible 209 . 210 and 211 to add to each other.

Bei anderen Zeitintervallen oder Impulsgruppen wird der ganze akquirierte Datenstrom des rückgestreuten Signals wie beschrieben unter den Berücksichtigung der jeweils unterschiedlichen Zeitdifferenz behandelt. Dieses Verfahren kann mit allen möglichen Impulsen und Impulsgruppen bei entsprechender Wahl der aufzuaddierenden Signale in den entsprechenden Zeitintervallen durchgeführt werden. Dabei ist es auch möglich unterschiedliche Zeitintervalle für die einzelnen Impulsgruppen zu verwenden.At other time intervals or pulse groups, the entire acquired data stream of the backscattered signal is treated as described taking into account the different time difference. This method can be performed with all possible pulses and pulse groups with appropriate choice of the signals to be added in the appropriate time intervals. It is also possible to use different time intervals for the individual pulse groups.

Das gesamte Signal kann dadurch mittels eines Mikroprozessors so behandelt werden, dass unterschiedliche Zeitintervalle zwischen dem Sendezeitimpuls und der akquirierten Empfangssignale gewählt werden und dann aus der Aufsummierung das Signal mit dem höchsten Signal/Rauschabstand herausgefiltert wird und daraus die Zeitdifferenz der Impulsgruppe zum Sendesignal gut ermittelbar wird. Wird ein Code, bei dem die Impulsabstände und die Kombination unterschiedlicher Impulse unverwechselbare Werte haben für die Impulsgruppen verwendet, kann durch die Erkennung von Teilen des Codes immer noch eine genaue Entfernungsbestimmung erfolgen, da die einzelnen Teile des Codes erkennbar und zuordenbar sind. Damit kann noch eine genaue Entfernungsbestimmung durchgeführt werden selbst wenn einige Impulse im Rauschen nicht mehr erkennbar sind. Durch diese Methode kann eine Verbesserung des Signal-Rauschabstandes fast um den Faktor der Anzahl der noch detektierbaren Impulse erreicht werden.The entire signal can thereby be treated by means of a microprocessor so that different time intervals between the transmission time pulse and the acquired received signals are selected and then the signal with the highest signal / noise ratio is filtered out of the summation and from this the time difference of the pulse group to the transmission signal is well determined , If a code in which the pulse intervals and the combination of different pulses have unique values for the pulse groups, the recognition of parts of the code can still be used to determine the exact distance, since the individual parts of the code are recognizable and can be assigned. This can still be an accurate distance determination performed even if some pulses in the noise are no longer recognizable. By this method, an improvement of the signal-to-noise ratio can be achieved almost by the factor of the number of still detectable pulses.

Das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems ist in 3 dargestellt. Die Steuerung des Systems und Einstellung der Impulsgruppen sowie die Auswertung der Echosignale erfolgt im Mikroprozessorbaustein 314, der über den Bus 313 den Impulserzeuger 305 ansteuert. Der Impulserzeuger 305 steuert die Pulsformerstufe 302 über die Schnittstelle 304 an. Die Pulsformerstufe 302 steuert die Laserdiode 301 an, die ihre Lichtimpulse über die Optik 303 auf die zu vermessende Szene abgibt. Die vom Objekt reflektierten Impulsfolgen gelangen über die Empfangsoptik 308 und das Filter 307 auf den Detektor 306. Die Signale des Detektors 306 werden in der Verstärkereinheit 309 konditioniert und gelangen über die Schnittstelle 310 in den Analog-Digitalwandler 311, dem eine Auswerteeinheit 312 nachgeschaltet ist, die die Verzögerung der einzelnen Impulse entsprechend der Pulsabstände entsprechend 1, 2, 2a vornimmt und die Summierung oder die Signale durch Erkennen von Teilen der Impulsgruppe auswertet. Das Ergebnis gelangt über den Bus 313 zum Mikroprozessor und wird dort auf Plausibilität und Wirksamkeit des Signal-Rauschabstandgewinns und der Teilcodeerkennung gegenüber dem Rohsignal geprüft und gelangt als Entfernungsinformation über die Schnittstelle 315 zu Versorgungs- und Schnittstellenbaustein 316. Mit einer Plausibilitäts-, Wirksamkeitsprüfung und Codeerkennung können, da alle Signale gespeichert sind auch iterativ mehrere Verbesserungsläufe durch den Mikroprozessor erfolgen. Werden diese Signalbewertungen in einem Teilbereich des Bausteins 312 vorgenommen, so kann während der Verbesserungsläufe bereits eine neue Messung gestartet werden. Die Bausteine 302, 305 und 312 können vorwiegend z. B. durch eine schnelle frei programmierbare Logik dargestellt werden. Der Baustein 316 wird vom entsprechenden Träger über die Schnittstelle 317 über das Bordnetz versorgt und liefert über die Ausgänge 318 alle notwendigen Spannungen für das System. Über die Außenschnittstelle 319 wird die Verbindung zum Träger hergestellt. Mit Träger wird im folgenden z. B. das Gesamtsystem wie Fahrzeug, Flugzeug, Drohne oder auch Überwachungssystem bezeichnet. Die entsprechenden Impulsabstände im Impulserzeuger 305 und in der Einheit 312 werden entweder fest oder pro Messzyklus vom Mikroprozessor 314 aus gesteuert.The block diagram of a system according to the invention is shown in FIG 3 shown. The control of the system and adjustment of the pulse groups as well as the evaluation of the echo signals takes place in the microprocessor module 314 that's over the bus 313 the pulse generator 305 controls. The pulse generator 305 controls the pulse shaper stage 302 over the interface 304 at. The pulse shaper stage 302 controls the laser diode 301 on, their light pulses through the optics 303 on the scene to be measured. The pulse sequences reflected by the object pass through the receiving optics 308 and the filter 307 on the detector 306 , The signals of the detector 306 be in the amplifier unit 309 conditioned and pass through the interface 310 in the analog-to-digital converter 311 to which an evaluation unit 312 is connected downstream, corresponding to the delay of the individual pulses according to the pulse intervals 1 . 2 . 2a and the summation or the signals by recognizing parts of the Evaluates pulse group. The result arrives via the bus 313 to the microprocessor and is there checked for plausibility and effectiveness of the signal-to-noise ratio gain and the partial code recognition compared to the raw signal and passes as distance information via the interface 315 to supply and interface module 316 , With a plausibility, effectiveness check and code recognition, since all signals are stored, iteratively, several improvement runs can be performed by the microprocessor. Will these signal scores be in a subset of the building block 312 a new measurement can already be started during the improvement runs. The building blocks 302 . 305 and 312 can mainly z. B. be represented by a fast freely programmable logic. The building block 316 is sent from the corresponding carrier via the interface 317 supplied via the electrical system and supplies via the outputs 318 all necessary voltages for the system. About the external interface 319 the connection to the carrier is made. With carrier is in the following z. B. the entire system such as vehicle, aircraft, drone or monitoring system called. The corresponding pulse intervals in the pulse generator 305 and in the unit 312 are either fixed or per measurement cycle by the microprocessor 314 controlled from.

Die Impulsabstände können auch durch den Mikroprozessor 314 so gesteuert werden, dass Informationen wie

– Eigengeschwindigkeit
– Bewegungsvektor
– Eigenmanövrierfähigkeit
– Eigenposition
– Eigene Ausweichstrategie
– Vorschlag einer Ausweichstrategie für einen Kollisionspartner
– Rückmeldung der Tendenz der Wirksamkeit des Ausweichmanövers

objektselektiv übertragen werden. Die Information kann mit einem Kode mit unverwechselbaren Werten übertrage werden. Das System ist auch geeignet für Entfernungsmessung und Informationsübertragung unterschiedliche Kodierungen anzuwenden. Damit ist für mögliche Kollisionspartner nur ein passiver Empfänger entsprechen 4 nötig. In 4 ist ein solcher passiver Empfänger gezeigt.The pulse intervals can also be controlled by the microprocessor 314 be controlled so that information like

- Airspeed
- motion vector
- Self-maneuverability
- Own position
- Own evasion strategy
- Proposing an evasion strategy for a collision partner
- Feedback of the tendency of the effectiveness of the evasive maneuver

be transferred objectively. The information can be transmitted with a code with distinctive values. The system is also suitable for distance measurement and information transmission to apply different codes. This means that only one passive receiver can be used for possible collision partners 4 necessary. In 4 such a passive receiver is shown.

Die Sendeimpulse eines Systems nach 3 werden über die Empfangsoptik 401 dem Filter 402 auf den Fotodetektor 403 geleitet. Das Signal wird in der Stufe 404 konditioniert und über die Schnittstelle 405 den Analog/Digital Wandler 406 zugeführt. Die digitalen Signale werden über den Bus 407 der Auswerteeinheit 408 bestehend aus einer freiprogrammierbaren Logik mit Mikroprozessor zur Auswertung zugeführt. Das Ergebnis wird über den Bus 413 an den Schnittstellenbaustein 409 weitergegeben. Dieser Baustein wird vom Träger über den Eingang 411 versorgt und stellt für das System alle nötigen Spannungen über die Schnittellen 410 zur Verfügung und gibt zugleich das Ergebnis über den Bus 412 an den Träger weiter.The transmission pulses of a system after 3 be via the receiving optics 401 the filter 402 on the photodetector 403 directed. The signal is in the stage 404 conditioned and over the interface 405 the analog / digital converter 406 fed. The digital signals are sent over the bus 407 the evaluation unit 408 consisting of a programmable logic with microprocessor supplied for evaluation. The result is over the bus 413 to the interface block 409 passed. This module is carried by the carrier via the input 411 supplies and provides the system with all the necessary voltages via the interfaces 410 available and gives at the same time the result over the bus 412 to the carrier on.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Systems gezeigt. Über die Sendeoptik 303 werden mehrere Laserdioden 501 und 502 auf die Szene abgebildet. Die Laserdioden werden vom steuerbaren Pulsformer 503 angesteuert. Die von Objekten zurückgestreuten Lichtimpulse gelangen über die Empfangsoptik 308, das Filter 307 auf mehrere abbildungsmäßig den Laserdioden 501 und 502 zugeordnete Empfangsdioden 506 und 507. Die Signale der Empfangsdioden werden im Baustein 508 verstärkt, gemultiplext und in digitale Werte gewandelt und an die Bewertungseinheit 510 über den Bus 509 weitergeleitet. Die Auswahl der Laser und der Empfänger wird über den Bus 512 vom Mikroprozessor 514 getroffen.In 5 another embodiment of the system is shown. About the transmission optics 303 become several laser diodes 501 and 502 pictured on the scene. The laser diodes are from the controllable pulse shaper 503 driven. The light pulses scattered back by objects pass through the receiving optics 308 , the filter 307 on several imagewise the laser diodes 501 and 502 assigned receiving diodes 506 and 507 , The signals of the receiving diodes are in the block 508 amplified, multiplexed and converted into digital values and sent to the valuation unit 510 over the bus 509 forwarded. The selection of the laser and the receiver is via the bus 512 from the microprocessor 514 met.

Die Auswertung der Signale über die entsprechenden Impulsabstände der einzelnen Impulse oder Impulsgruppen erfolgt über den Baustein 510, der seine Ergebnisse über den Bus 512 dem Mikroprozessor 514 weiterleitet. Zum schnellen Signalaustausch zwischen Pulsformer 505 und Auswerteinheit 510 ist der schnelle Bus 513 vorgesehen. Werden von der Empfangsgruppe 308 bis 510 Impulsgruppen von einem anderen System gleicher Art empfangen die nicht mit der Kodierung der Abstandmessung korrelierbar sind, werden diese Signale über den Bus 512 an die Einheit 516 weitergeleitet und dort z. B. als Daten eines korrespondierenden Kollisionspartners dekodiert und für Ausweichmanöver ausgewertet. Die Versorgung des Gesamtsystems erfolgt über die Trägerversorgung 317 auf den Schnittsellenbaustein 316, der seinerseits das System über die Schnittstellen 318 mit der nötigen Spannungen versorgt und die Daten der Einheiten 515 und 516 über den Bus 319 auf den Träger leitet.The evaluation of the signals via the corresponding pulse intervals of the individual pulses or pulse groups via the block 510 who gives his results on the bus 512 the microprocessor 514 forwards. For fast signal exchange between pulse shaper 505 and evaluation unit 510 is the fast bus 513 intended. Are from the receiving group 308 to 510 Receive pulse groups from another system of the same type that are not correlated with the coding of the distance measurement, these signals are transmitted over the bus 512 to the unit 516 forwarded and there z. B. decoded as data of a corresponding collision partner and evaluated for evasive maneuvers. The supply of the entire system via the carrier supply 317 on the interface module 316 who in turn has the system through the interfaces 318 supplied with the necessary voltages and the data of the units 515 and 516 over the bus 319 leads to the carrier.

Die Mehrfachlaser 501 und 502 und die Mehrfachempfänger 506 und 507 können dabei sowohl als Zeilen als auch als Matrix mit einer Vielzahl solcher Einheiten ausgeführt werden um damit eine elektronisch gemultiplexte Entfernungsmessung, Signalauswertung und Datenübermittlung in einer Zeile oder einer Fläche durchführen zu können.The multiple lasers 501 and 502 and the multiple receivers 506 and 507 can be carried out both as rows and as a matrix with a plurality of such units in order to be able to carry out an electronically multiplexed distance measurement, signal evaluation and data transmission in one row or one area.

Um Interferenzen mit anderen gleichartigen Systemen zu vermeiden, kann die Kodierung der Impulse pro Einzellaser, pro Zeile oder pro Umlauf des Systems durch einen Zufallsgenerator gesteuert werden. Trotz dieser Maßnahme kann die Kodierung jeweils so ausgeführt werden, dass der Code selbst bei Ausfall einiger Impulse durch z. B. Rauschen noch mindestens in Teilen erkennbar und auswertbar ist. Eine Anordnung nach 5 kann auch in einer Vorrichtung untergebracht werden, die das System azimutal über z. B: 360° schwenkt und entweder wie beschrieben den Elevationsbereich elektronisch abtastet oder ebenfalls mechanisch überstreicht.To avoid interference with other similar systems, the coding of the pulses per single laser, per line or per revolution of the system can be controlled by a random generator. Despite this measure, the coding can be carried out in each case so that the code even in case of failure of some pulses by z. B. noise is still at least partially recognizable and evaluable. An arrangement after 5 can also be accommodated in a device that the system azimuthally z. B: swivels 360 ° and either electronically scans the elevation area as described or also passes over it mechanically.

Damit ist das System geeignet den gesamten Raum um den Träger herum zu überwachen.This allows the system to monitor the entire space around the wearer.

Claims

Pulse transit time sensor for long distances with at least one pulse transmitter ( 301 . 501 . 502 ), at least one pulse receiver and a signal acquisition ( 309 . 508 ), wherein the pulse transit time sensor is designed such that it emits pulse trains consisting of individual pulses whose individual pulses have known variable time intervals, the pulse groups coded so that the pulse group itself and parts thereof can be filtered out of the noise in a further signal processing, the Received pulse signal groups or parts thereof digitized with sampling steps that are smaller than a single pulse and stores, the individual pulses of the digitized and stored pulse group or parts thereof delayed and summed according to the pulse intervals, with a microprocessor ( 314 . 514 ) iteratively performs several improvement runs with the stored signal and assigns the pulse groups or the parts thereof temporally for a distance measurement.

Pulse transit time sensor according to claim 1, wherein the coding of the pulse groups is controlled by a random generator.

Pulse transit time sensor according to claim 1, wherein the pulse groups are coded so that at the same time with the distance measurement information is transmitted to a same system.

Pulse transit time sensor according to one of the preceding claims, wherein the time range of the pulse groups is so low that no motion blur occurs during this time by the movement of the objects.