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DE102013015411A1 - Method for operating an ultrasonic sensor of a motor vehicle when emitting a transmission signal, ultrasonic sensor device and motor vehicle - Google Patents

Method for operating an ultrasonic sensor of a motor vehicle when emitting a transmission signal, ultrasonic sensor device and motor vehicle Download PDF

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DE102013015411A1
DE102013015411A1 DE102013015411.1A DE102013015411A DE102013015411A1 DE 102013015411 A1 DE102013015411 A1 DE 102013015411A1 DE 102013015411 A DE102013015411 A DE 102013015411A DE 102013015411 A1 DE102013015411 A1 DE 102013015411A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmission
frequency
ultrasonic sensor
signal
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102013015411.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Haar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Priority to EP14750460.9A priority patent/EP3047299A1/en
Priority to PCT/EP2014/066990 priority patent/WO2015039805A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs (1) beim Aussenden eines Sendesignals in einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (1), gekennzeichnet durch Schätzen einer Dopplerverschiebung (fD), welche das Sendesignals in dem Umgebungsbereich voraussichtlich erfahren wird, durch Festlegen einer Sendefrequenz (fS) für das Sendesignal so, dass eine Empfangsfrequenz (fE) eines Empfangssignals, welche der um die geschätzte Dopplerverschiebung (fD) verschobenen Sendefrequenz (fS) entspricht, in einem vorgegebenen Frequenzwertebereich liegt, insbesondere einer Basissendefrequenz (fB) entspricht, und durch Aussenden des Sendesignals mit der festgelegten Sendefrequenz (fS).The invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor of a motor vehicle (1) when emitting a transmission signal in an environmental region of the motor vehicle (1), characterized by estimating a Doppler shift (fD), which is likely to experience the transmission signal in the surrounding area, by setting a transmission frequency (fS) for the transmission signal such that a reception frequency (fE) of a reception signal which corresponds to the transmission frequency (fS) shifted by the estimated Doppler shift (fD) is within a predetermined frequency value range, in particular corresponds to a base transmission frequency (fB), and by transmission the transmission signal with the fixed transmission frequency (fS).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs beim Aussenden eines Sendesignals in einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung, welche zum Durchführen eines solchen Verfahrens ausgebildet ist und einen Ultraschallsensor sowie eine Steuereinrichtung aufweist, die zum Ansteuern des Ultraschallsensors dient. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung.The invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor of a motor vehicle when emitting a transmission signal in an environmental region of the motor vehicle. The invention also relates to an ultrasonic sensor device which is designed to carry out such a method and has an ultrasonic sensor and a control device which serves to drive the ultrasonic sensor. The invention also relates to a motor vehicle, in particular a passenger car, with such an ultrasonic sensor device.

Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden üblicherweise zum Unterstützen des Fahrers beim Durchführen von Parkvorgängen eingesetzt. Hier gehören die Ultraschallsensoren zu einer Fahrerassistenzeinrichtung bzw. einem Fahrerassistenzsystem, welche bzw. welches als Parkhilfe bezeichnet wird. Jedoch werden Ultraschallsensoren heutzutage auch immer häufiger außerhalb dieser eigentlichen Parkhilfefunktionalität eingesetzt, wie beispielsweise zur Fahrunterstützung mit aktiven Bremseingriffen aufgrund einer detektierten Kollisionsgefahr, d. h. bei automatischen Bremsassistenzsystemen, bei Systemen zur Totwinkelüberwachung, bei Systemen zur Abstandshaltung, bei Kollisionserkennungssystemen und dergleichen. Mittels der Ultraschallsensoren können insgesamt Abstände zwischen dem Kraftfahrzeug und in dessen Umgebung befindlichen Zielobjekten bzw. Hindernissen gemessen werden. Die Ultraschallsensoren arbeiten dabei nach dem Echolaufzeitprinzip. Dies bedeutet, dass die Abstandsmessung in der Ultraschalltechnologie mittels eines Echolaufzeitverfahrens bzw. Echolotverfahrens erfolgt. Der Ultraschallsensor sendet ein Sendesignal – Ultraschall – und empfängt ein Empfangssignal, das ebenfalls ein Schallsignal ist und welches das von einem fahrzeugexternen Objekt reflektierte Sendesignal ist. Es werden also Ultraschallwellen ausgesendet, von einem Objekt reflektiert und wieder durch denselben Ultraschallsensor und/oder einen anderen Ultraschallsensor desselben Kraftfahrzeugs empfangen und ausgewertet. In Abhängigkeit von der gemessenen Laufzeit der Ultraschallwelle wird dann der Abstand und gegebenenfalls auch die relative Position des Zielobjekts relativ zum Kraftfahrzeug bestimmt. Es sind also auch so genannte Kreuzmessungen bekannt, bei denen ein erster Ultraschallsensor das Sendesignal aussendet, das Empfangssignal jedoch durch einen anderen Ultraschallsensor desselben Kraftfahrzeugs empfangen wird.Ultrasonic sensors for motor vehicles are already known from the prior art. They are commonly used to assist the driver in performing parking operations. Here, the ultrasonic sensors belong to a driver assistance device or a driver assistance system, which is referred to as a parking aid. However, ultrasonic sensors are nowadays more and more often used outside of this actual parking assistance functionality, such as for driving support with active brake interventions due to a detected risk of collision, d. H. automatic brake assist systems, blind spot monitoring systems, standoff systems, collision detection systems, and the like. By means of the ultrasonic sensors, overall distances between the motor vehicle and target objects or obstacles located in its surroundings can be measured. The ultrasonic sensors work according to the echo delay principle. This means that the distance measurement in ultrasound technology takes place by means of an echolocation method. The ultrasonic sensor transmits a transmission signal - ultrasound - and receives a reception signal, which is also a sound signal and which is the transmission signal reflected by an external vehicle object. Thus, ultrasonic waves are emitted, reflected by an object and again received and evaluated by the same ultrasonic sensor and / or another ultrasonic sensor of the same motor vehicle. Depending on the measured transit time of the ultrasonic wave, the distance and possibly also the relative position of the target object relative to the motor vehicle are then determined. Thus, so-called cross measurements are also known in which a first ultrasonic sensor emits the transmission signal, but the reception signal is received by another ultrasonic sensor of the same motor vehicle.

Es ist auch Stand der Technik (z. B. DE 10 2011 109 915 A1 ), das Sendesignal eines Ultraschallsensors zu modulieren, sodass mit dem Sendesignal ein spezifisches Codewort – nämlich eine Kennung – übertragen wird. Dieses Sendesignal kann dann von anderen Störsignalen bzw. von Schallsignalen anderer Sensoren bzw. anderer Kraftfahrzeuge unterschieden werden. Auf der einen Seite kann somit das empfangene Signal von Ultraschallsignalen anderer Kraftfahrzeuge unterschieden werden; andererseits wird somit auch ein gleichzeitiger Betrieb mehrerer Ultraschallsensoren ein und desselben Kraftfahrzeugs ermöglicht. In diesem Falle sendet jeder Ultraschallsensor ein Sendesignal mit einer zugeordneten spezifischen Kennung und kann dann das eigene Schallsignal wieder erkennen.It is also state of the art (eg DE 10 2011 109 915 A1 ) to modulate the transmission signal of an ultrasonic sensor, so that with the transmission signal a specific code word - namely an identifier - is transmitted. This transmission signal can then be distinguished from other interference signals or from sound signals of other sensors or other motor vehicles. On the one hand, therefore, the received signal can be distinguished from the ultrasound signals of other motor vehicles; On the other hand, therefore, a simultaneous operation of a plurality of ultrasonic sensors of the same motor vehicle is possible. In this case, each ultrasonic sensor sends a transmission signal with an associated specific identifier and can then recognize its own sound signal again.

Wenn das Sendesignal moduliert ist, so muss auch das Empfangssignal demoduliert werden können. Es muss also überprüft werden, ob das empfangene Empfangssignal dieselbe Kennung wie das Sendesignal aufweist und somit das von einem Objekt reflektierte Sendesignal ist. Nach heutigem Stand der Technik werden die empfangenen Empfangssignale mittels Korrelation auf ihre Codierung hin überprüft. Das Ergebnis der Korrelation ist ein Maß für die Übereinstimmung zwischen dem empfangenen Ultraschallsignal und dem erwarteten. Es wird also eine Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und einem Referenzsignal berechnet, wobei das Referenzsignal dem ausgesendeten Sendesignal entspricht. Wird eine relativ große Korrelation zwischen dem Empfangssignal und dem Referenzsignal erkannt, so wird festgestellt, dass es sich bei dem Empfangssignal um das eigene Signal des Ultraschallsensors handelt.If the transmission signal is modulated, the reception signal must also be able to be demodulated. It must therefore be checked whether the received received signal has the same identifier as the transmission signal and thus is the transmission signal reflected by an object. According to the current state of the art, the received received signals are checked for their coding by means of correlation. The result of the correlation is a measure of the correspondence between the received ultrasound signal and the expected one. Thus, a correlation between the received signal and a reference signal is calculated, the reference signal corresponding to the transmitted signal transmitted. If a relatively large correlation between the received signal and the reference signal is detected, then it is determined that the received signal is the own signal of the ultrasonic sensor.

Im Betrieb eines Ultraschallsensors kommt es jedoch auch zu einer Dopplerverschiebung des Sendesignals in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs. Diese Dopplerverschiebung bedeutet, dass sich die Frequenz des ausgesendeten Sendesignals verschiebt und das Empfangssignal eine von der Sendefrequenz des Sendesignals unterschiedliche Empfangsfrequenz aufweist. Aufgrund der Dopplerverschiebung gestaltet sich die Demodulation des Empfangssignals relativ aufwändig. Für die Demodulation des Empfangssignals müssen so genannte Doppler-Bänke genutzt werden, um das Empfangssignal auch bei einer Dopplerverschiebung zuverlässig demodulieren und somit das oben genannte Codewort sicher zurückgewinnen zu können.In the operation of an ultrasonic sensor, however, there is also a Doppler shift of the transmission signal in the surrounding area of the motor vehicle. This Doppler shift means that the frequency of the transmitted transmission signal shifts and the received signal has a reception frequency different from the transmission frequency of the transmission signal. Due to the Doppler shift, the demodulation of the received signal is relatively complex. For the demodulation of the received signal so-called Doppler banks must be used to reliably demodulate the received signal even with a Doppler shift and thus be able to recover the above-mentioned codeword safely.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufwand bei dem Empfangen eines Empfangssignals durch einen Ultraschallsensor, insbesondere beim Demodulieren des Empfangssignals, im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.It is an object of the invention to reduce the effort in the reception of a received signal by an ultrasonic sensor, in particular when demodulating the received signal, in comparison to the prior art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.This object is achieved by a method, by an ultrasonic sensor device and by a motor vehicle with the features according to the respective independent Claims solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs beim Aussenden eines Sendesignals in einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs. Es wird eine Dopplerverschiebung, welche das Sendesignal in dem Umgebungsbereich voraussichtlich erfahren wird, geschätzt. Dann wird eine Sendefrequenz für das Sendesignal so festgelegt, dass eine Empfangsfrequenz eines Empfangssignals, welche der um die geschätzte Dopplerverschiebung verschobenen Sendefrequenz entspricht, in einem vorgegebenen Frequenzwertebereich liegt. Dann wird das Sendesignal mit der so festgelegten Sendefrequenz ausgesendet.A method according to the invention serves for operating an ultrasonic sensor of a motor vehicle when emitting a transmission signal into an environmental region of the motor vehicle. A Doppler shift which the probing signal is likely to undergo in the surrounding area is estimated. Then, a transmission frequency for the transmission signal is set so that a reception frequency of a reception signal which corresponds to the transmission frequency shifted by the estimated Doppler shift is within a predetermined frequency value range. Then, the transmission signal is transmitted at the transmission frequency thus set.

Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass die Dopplerverschiebung noch vor dem Aussenden des Sendesignals im Voraus abgeschätzt wird und die Sendefrequenz abhängig von der voraussichtlichen Dopplerverschiebung festgelegt wird, um ein Empfangssignal mit einer gewünschten Empfangsfrequenz zu erreichen. Mit anderen Worten wird somit die Empfangsfrequenz des Empfangssignals auf den vorgegebenen Frequenzwertebereich gesteuert. Eine solche Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Verarbeitung des Empfangssignals beim Empfänger im Vergleich zum Stand der Technik erheblich vereinfacht wird. Insbesondere beim Aussenden eines modulierten Sendesignals wird der Aufwand bei der Demodulation des Empfangssignals im Empfänger erheblich reduziert. Das Empfangssignal weist nämlich eine vorgegebene Empfangsfrequenz auf bzw. eine Empfangsfrequenz, die in einem vorgegebenen Frequenzwertebereich liegt. Somit kann insbesondere auf die oben genannten Doppler-Bänke zur Signaldemodulierung verzichtet werden oder die Anzahl der erforderlichen Doppler-Bänke kann deutlich reduziert werden. Dieser Effekt ist auch bei der Codierung bzw. bei der Modulation von Sendesignalen hilfreich. Das Frequenzband kann nämlich insgesamt eingeschränkt werden, und es können somit die Doppler-Bänke optimiert werden, die für die Decodierung im Empfänger verantwortlich sind. Auch bei Kreuzmessungen wird die Demodulierung von Empfangssignalen anderer Sensoren erleichtert.According to the invention, it is accordingly provided that the Doppler shift is estimated in advance even before the transmission signal is transmitted and the transmission frequency is determined as a function of the probable Doppler shift in order to achieve a reception signal with a desired reception frequency. In other words, the reception frequency of the reception signal is thus controlled to the predetermined frequency value range. Such an approach has the advantage that the processing of the received signal at the receiver is considerably simplified compared to the prior art. In particular, when transmitting a modulated transmission signal of the effort in the demodulation of the received signal in the receiver is significantly reduced. Namely, the received signal has a predetermined reception frequency or a reception frequency which is in a predetermined frequency value range. Thus, in particular, the above-mentioned Doppler banks for signal demodulation can be omitted or the number of required Doppler banks can be significantly reduced. This effect is also helpful when coding or modulating transmit signals. Namely, the frequency band can be restricted as a whole, and thus the Doppler banks responsible for the decoding in the receiver can be optimized. Even with cross measurements, the demodulation of received signals from other sensors is facilitated.

Die Festlegung der Sendefrequenz erfolgt vorzugsweise derart, dass eine vorgegebene Basissendefrequenz, welche üblicherweise im Stand der Technik für das Sendesignal verwendet wird und fest in dem Ultraschallsensor oder einem Steuergerät abgelegt ist, um die geschätzte Dopplerverschiebung erhöht oder reduziert wird, nämlich abhängig von dem Zeichen bzw. der Richtung der Dopplerverschiebung.The determination of the transmission frequency is preferably carried out in such a way that a predetermined base transmission frequency, which is conventionally used in the prior art for the transmission signal and is stored permanently in the ultrasonic sensor or a control device, is increased or reduced by the estimated Doppler shift, namely depending on the character or signal the direction of the Doppler shift.

Die Sendefrequenz für das Sendesignal wird vorzugsweise so festgelegt, dass die Empfangsfrequenz des Empfangssignals der oben genannten Basissendefrequenz entspricht, welche bei dem Festlegen der Sendefrequenz für das Sendesignal um die geschätzte Dopplerverschiebung verschoben und somit beeinflusst wird. Die Empfangsfrequenz des Empfangssignals ist somit gleich der idealen bzw. optimalen Basissendefrequenz, was den Aufwand bei der Auswertung des Empfangssignals im Empfänger auf ein Minimum reduziert.The transmission frequency for the transmission signal is preferably set so that the reception frequency of the reception signal corresponds to the abovementioned base transmission frequency, which is shifted by the estimated Doppler shift in determining the transmission frequency for the transmission signal and thus influenced. The reception frequency of the received signal is thus equal to the ideal or optimal base frequency, which reduces the effort in the evaluation of the received signal in the receiver to a minimum.

Es kann optional auch vorgesehen sein, dass über eine Vielzahl von Messzyklen des Ultraschallsensors hinweg die Empfangsfrequenz des Empfangssignals durch das Festlegen der Sendefrequenz konstant – d. h. auf einen konstanten Wert – geregelt wird. Bei jedem Messzyklus wird dabei eine Membran des Ultraschallsensors zum Aussenden jeweils eines Sendesignals mit der festgelegten Sendefrequenz angeregt. Wird die Empfangsfrequenz auf einen konstanten Wert – insbesondere auf die oben genannte Basissendefrequenz – geregelt, so kann im Empfänger somit auf die Vielzahl von Doppler-Bänken verzichtet werden.Optionally, it can also be provided that, over a large number of measuring cycles of the ultrasonic sensor, the reception frequency of the received signal is constant by setting the transmission frequency - d. H. to a constant value - is regulated. In each measurement cycle, a membrane of the ultrasonic sensor is thereby excited to emit a respective transmission signal at the fixed transmission frequency. If the reception frequency is regulated to a constant value-in particular to the abovementioned base transmission frequency-then the plurality of Doppler banks can thus be dispensed with in the receiver.

Die Schätzung der Dopplerverschiebung kann grundsätzlich auf unterschiedlichste Art und Weise vorgenommen werden. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass für die Schätzung der Doppler-Verschiebung zunächst eine Eigengeschwindigkeit bzw. die eigene Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs relativ zur Fahrbahn erfasst und bei der Schätzung der Dopplerverschiebung berücksichtigt wird. Im einfachsten Fall kann die Schätzung der Dopplerverschiebung sogar ausschließlich anhand der Eigengeschwindigkeit erfolgen, sodass angenommen wird, dass sich die Zielobjekte bzw. Hindernisse in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs nicht bewegen. Diese Annahme kann insbesondere beim Durchführen von Parkmanövern getroffen werden. Die Dopplerverschiebung kann hier direkt aus der Eigengeschwindigkeit berechnet werden.The estimation of the Doppler shift can in principle be made in many different ways. In principle, it can be provided that, for the estimation of the Doppler shift, an own speed or the own speed of the motor vehicle relative to the roadway is first detected and taken into account in the estimation of the Doppler shift. In the simplest case, the estimation of the Doppler shift can even be made exclusively on the basis of the intrinsic speed, so that it is assumed that the target objects or obstacles do not move in the surrounding area of the motor vehicle. This assumption can be made in particular when performing parking maneuvers. The Doppler shift can be calculated directly from the airspeed here.

Es kann jedoch optional auch vorgesehen sein, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug und einem in dem Umgebungsbereich befindlichen Zielobjekt bestimmt wird und das Schätzen der Dopplerverschiebung unter Berücksichtigung der Relativgeschwindigkeit erfolgt. Dies verbessert die Genauigkeit der Schätzung.However, it may also be optionally provided that a relative speed between the motor vehicle and a target object located in the surrounding area is determined and estimation of the Doppler shift takes place taking into account the relative speed. This improves the accuracy of the estimate.

Beispielsweise kann dies so durchgeführt werden, dass die Schätzung der Dopplerverschiebung anhand von Messwerten bzw. Empfangssignalen des Ultraschallsensors aus vorherigen Messzyklen erfolgt. Ergänzend oder alternativ können auch aktuelle Messwerte eines von dem Ultraschallsensor verschiedenen Sensors berücksichtigt werden, wie beispielsweise eines Lidar-Sensors und/oder eines Radar-Sensors und/oder eines anderen Ultraschallsensors. Werden die Signale aus dem unmittelbar vorherigen Messzyklus des Ultraschallsensors berücksichtigt, so kann die Schätzung der Dopplerverschiebung besonders präzise und ohne viel Aufwand erfolgen.For example, this can be carried out in such a way that the estimation of the Doppler shift on the basis of measured values or received signals of the ultrasonic sensor takes place from previous measurement cycles. Additionally or alternatively, current measured values of a sensor other than the ultrasonic sensor can be taken into account, such as a lidar sensor and / or a radar sensor and / or another ultrasonic sensor. If the signals from the immediately preceding measuring cycle of the ultrasonic sensor are taken into account, then the estimation of the Doppler shift can be carried out particularly precisely and without much effort.

Bevorzugt wird das Sendesignal moduliert ausgesendet, sodass durch diese Modulation ein vorbestimmtes Codewort dem Sendesignal aufgeprägt wird. Auf diese Art und Weise können beispielsweise Kreuzmessungen durchgeführt werden, bei denen das Sendesignal durch einen ersten Ultraschallsensor ausgesendet und das zugehörige Empfangssignal durch einen zweiten Ultraschallsensor empfangen und in dem zweiten Ultraschallsensor demoduliert wird. Außerdem können die Sendesignale somit von anderen Störsignalen externer Störquellen unterschieden werden. Es ist auch ein gleichzeitiger Betrieb mehrerer Ultraschallsensoren möglich, deren Signale unterschiedlich codiert werden.Preferably, the transmission signal is transmitted modulated, so that a predetermined code word is impressed on the transmission signal by this modulation. In this way, for example, cross measurements can be carried out in which the transmission signal is emitted by a first ultrasonic sensor and the associated reception signal is received by a second ultrasonic sensor and demodulated in the second ultrasonic sensor. In addition, the transmission signals can thus be distinguished from other interference signals from external sources of interference. It is also possible to operate several ultrasonic sensors simultaneously whose signals are coded differently.

Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor zum Aussenden eines Sendesignals in einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs sowie eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Ultraschallsensors. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, eine Dopplerverschiebung des Sendesignals in dem Umgebungsbereich zu schätzen, die Sendefrequenz für das Sendesignal so festzulegen, dass eine Empfangsfrequenz eines Empfangssignals, die der um die geschätzte Dopplerverschiebung verschobenen Sendefrequenz entspricht, in einem vorgegebenen Frequenzwertebereich liegt, und den Ultraschallsensor zum Aussenden des Sendesignals mit der festgelegten Sendefrequenz anzusteuern.An inventive ultrasonic sensor device for a motor vehicle comprises an ultrasonic sensor for emitting a transmission signal in an environmental region of the motor vehicle and a control device for driving the ultrasonic sensor. The controller is configured to estimate a Doppler shift of the transmission signal in the surrounding area, to set the transmission frequency for the transmission signal so that a reception frequency of a reception signal corresponding to the transmission frequency shifted by the estimated Doppler shift is within a predetermined frequency value range, and the ultrasonic sensor to To send out the transmission signal with the specified transmission frequency.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung.A motor vehicle according to the invention, in particular a passenger car, comprises an ultrasonic sensor device according to the invention.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The preferred embodiments presented with reference to the method according to the invention and their advantages apply correspondingly to the ultrasonic sensor device according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to a preferred embodiment and with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallsensorvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic representation of a motor vehicle with an ultrasonic sensor device according to an embodiment of the invention;

2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und 2 a flowchart of a method according to an embodiment of the invention; and

3 bis 5 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Verfahrens. 3 to 5 schematic representations for explaining the method.

Ein in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Ultraschallsensorvorrichtung 2, welche eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 3 sowie eine elektronische Steuereinrichtung 4 beispielsweise in Form eines Mikrocontrollers bzw. Steuergeräts aufweist. Die Anzahl und die Anordnung der Ultraschallsensoren 3 sind in 1 lediglich beispielhaft dargestellt und können je nach Ausführungsform variieren. Im Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 3 an einem vorderen Stoßfänger 5 angeordnet, eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 3 sind auch an einem hinteren Stoßfänger 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Hinsichtlich der Einbauart der Ultraschallsensoren 3 können zwei alternative Ausführungsformen vorgesehen sein. Zum einen können die Ultraschallsensoren 3 jeweils in einer Aussparung des jeweiligen Stoßfängers 5, 6 angeordnet sein, sodass die Membranen der jeweiligen Ultraschallsensoren 3 innerhalb der jeweiligen durchgängigen Aussparung des Stoßfängers 5, 6 angeordnet sind. Zum anderen kann jedoch auch ein verdeckter Einbau der Ultraschallsensoren 3 hinter dem jeweiligen Stoßfänger 5, 6 vorgesehen sein. Hier sind die Membranen der Ultraschallsensoren 3 an der Rückseite des jeweiligen Stoßfängers 5, 6 anliegend angeordnet und senden die Ultraschallsignale durch das Material des Stoßfängers 5, 6 hindurch aus.An in 1 illustrated motor vehicle 1 is for example a passenger car. The car 1 includes an ultrasonic sensor device 2 containing a variety of ultrasonic sensors 3 and an electronic control device 4 For example, in the form of a microcontroller or controller has. The number and arrangement of ultrasonic sensors 3 are in 1 merely exemplified and may vary depending on the embodiment. In the embodiment, a plurality of ultrasonic sensors 3 on a front bumper 5 arranged a variety of ultrasonic sensors 3 are also on a rear bumper 6 of the motor vehicle 1 arranged. Regarding the type of installation of the ultrasonic sensors 3 two alternative embodiments may be provided. On the one hand, the ultrasonic sensors 3 each in a recess of the respective bumper 5 . 6 be arranged so that the membranes of the respective ultrasonic sensors 3 within the respective continuous recess of the bumper 5 . 6 are arranged. On the other hand, however, can also be a hidden installation of the ultrasonic sensors 3 behind the respective bumper 5 . 6 be provided. Here are the membranes of the ultrasonic sensors 3 at the back of each bumper 5 . 6 arranged adjacent and send the ultrasonic signals through the material of the bumper 5 . 6 through out.

Die Ultraschallsensoren 3 sind jeweils zum Erfassen von Abständen zu in einem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 befindlichen Zielobjekten 8 bzw. Hindernissen ausgebildet. Die jeweils gemessenen Abstandswerte werden von den Ultraschallsensoren 3 an die zentrale Steuereinrichtung 4 übermittelt, welche die Messwerte der Ultraschallsensoren 3 verarbeitet. In dem Kraftfahrzeug 1 können mehrere Fahrerassistenzsysteme vorgesehen sein, welche zum Bereitstellen unterschiedlicher Funktionalitäten in dem Kraftfahrzeug 1 ausgebildet sind, und zwar anhand der gemessenen Abstände der Ultraschallsensoren 3. Als Fahrerassistenzsysteme können beispielsweise folgende Systeme vorgesehen sein: ein Parkhilfesystem, bei welchem die gemessenen Abstände akustisch und/oder optisch ausgegeben werden, ein automatisches Parkassistenzsystem zum automatischen Berechnen einer Parkbahn und zum automatischen Einparken, ein automatisches Bremsassistenzsystem, welches zum autonomen Bremsen des Kraftfahrzeugs 1 aufgrund einer anhand der Messwerte der Ultraschallsensoren 3 detektierten Kollisionsgefahr dient, ein System zur Totwinkelüberwachung, ein System zur Abstandshaltung, ein Kollisionserkennungssystem und dergleichen.The ultrasonic sensors 3 are each for detecting distances to in a surrounding area 7 of the motor vehicle 1 located target objects 8th or obstacles. The measured distance values are measured by the ultrasonic sensors 3 to the central control device 4 which transmits the measured values of the ultrasonic sensors 3 processed. In the motor vehicle 1 a plurality of driver assistance systems may be provided, which for providing different functionalities in the motor vehicle 1 are formed, based on the measured distances of the ultrasonic sensors 3 , As driver assistance systems, for example, the following systems can be provided: a parking assistance system in which the measured distances acoustically and / or optically output, an automatic parking assistance system for automatically calculating a parking path and for automatic parking, an automatic brake assist system, which is for autonomous braking of the motor vehicle 1 based on one of the measurements of the ultrasonic sensors 3 detected collision hazard, a system for blind spot monitoring, a system for keeping apart, a collision detection system and the like.

Die Steuereinrichtung 4 kann zu jedem Ultraschallsensor 3 separat die Sendefrequenz des jeweiligen Sendesignals festlegen und den Ultraschallsensor 3 zum Aussenden des Sendesignals mit der zuvor festgelegten Sendefrequenz ansteuern.The control device 4 can be with any ultrasound sensor 3 separately determine the transmission frequency of the respective transmission signal and the ultrasonic sensor 3 to send the transmission signal with the previously set transmission frequency.

Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 2 näher erläutert. Das Verfahren startet in einem Schritt S1 und geht zu einem weiteren Schritt S2 über, in welchem ein neuer Messzyklus des Ultraschallsensors 3 eingeleitet wird. In einem weiteren Schritt S3 wird eine Dopplerverschiebung fD geschätzt, welche das Sendesignal in dem Umgebungsbereich 7 voraussichtlich erfahren wird. Mit anderen Worten wird abgeschätzt, wie stark sich die Frequenz des Sendesignals bei dessen Ausbreitung in dem Umgebungsbereich 7 voraussichtlich verschieben wird. Zu diesem Zwecke wird zunächst die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 relativ zur Fahrbahn erfasst und ausgewertet. Optional kann auch eine Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftfahrzeug 1 und Zielobjekt 8 ermittelt und bei der Schätzung der Dopplerverschiebung berücksichtigt werden. Dabei können beispielsweise die Signale der Ultraschallsensoren 3 aus vorherigen Messzyklen und/oder Signale anderer Sensoren berücksichtigt werden.A method according to an embodiment of the invention will now be described with reference to FIG 2 explained in more detail. The method starts in a step S1 and proceeds to a further step S2, in which a new measurement cycle of the ultrasonic sensor 3 is initiated. In a further step S3, a Doppler shift fD is estimated which the transmission signal in the surrounding area 7 expected to be experienced. In other words, it is estimated how strong the frequency of the transmission signal is as it propagates in the surrounding area 7 is likely to postpone. For this purpose, first the intrinsic speed of the motor vehicle 1 recorded and evaluated relative to the roadway. Optionally, a relative speed between motor vehicle 1 and target object 8th determined and taken into account in the estimation of the Doppler shift. In this case, for example, the signals of the ultrasonic sensors 3 from previous measurement cycles and / or signals from other sensors.

In einem weiteren Schritt S4 wird die Sendefrequenz fS für das auszusendende Sendesignal so festgelegt, dass eine Empfangsfrequenz eines Empfangssignals, die der um die geschätzte Dopplerverschiebung fD verschobenen Sendefrequenz fS entspricht, einer Basissendefrequenz fB entspricht. Beim Festlegen der Sendefrequenz fS wird also die abgelegte und vorgegebene Basissendefrequenz fB um die ermittelte Dopplerverschiebung fD auf die Sendefrequenz fS verschoben. In einem weiteren Schritt S5 wird das Sendesignal mit der bereits festgelegten Sendefrequenz fS ausgesendet. In einem weiteren Schritt S6 wird das zugehörige Empfangssignal durch denselben Ultraschallsensor 3 und/oder durch einen anderen Ultraschallsensor 3 empfangen. Die Schritte S1 bis S6 werden dann wiederholt.In a further step S4, the transmission frequency fS for the transmission signal to be transmitted is determined such that a reception frequency of a reception signal which corresponds to the transmission frequency fS shifted by the estimated Doppler shift fD corresponds to a base transmission frequency fB. When specifying the transmission frequency fS, therefore, the stored and predetermined base transmission frequency fB is shifted by the determined Doppler shift fD to the transmission frequency fs. In a further step S5, the transmission signal is transmitted with the transmission frequency fS already set. In a further step S6, the associated received signal is transmitted by the same ultrasonic sensor 3 and / or by another ultrasonic sensor 3 receive. Steps S1 to S6 are then repeated.

Beim Aussenden des Sendesignals kann optional auch eine Modulation vorgenommen werden. Es kann sich hier beispielsweise um eine Phasenmodulation und/oder eine Amplitudenmodulation und/oder eine Frequenzmodulation handeln. Wird eine Frequenzmodulation vorgenommen, so kann es sich bei der oben genannten Sendefrequenz fS um die mittlere Frequenz des Sendesignals handeln. Durch die vorgenommene Modulation wird dem Sendesignal ein vorbestimmtes Codewort aufgeprägt, um zu ermöglichen, dass das Sendesignal von anderen Signalen unterschieden werden kann. Beim Empfangen des Empfangssignals gemäß Schritt S6 wird dann eine entsprechende Demodulation des Empfangssignals durchgeführt. Dies kann vorliegend ohne viel Aufwand vorgenommen werden, da die Empfangsfrequenz der Basissendefrequenz fB entspricht bzw. in einem Toleranzbereich um diesen Wert liegt.When transmitting the transmission signal optionally also a modulation can be made. This may be, for example, a phase modulation and / or an amplitude modulation and / or a frequency modulation. If a frequency modulation is performed, the above-mentioned transmission frequency fS may be the mean frequency of the transmission signal. By the modulation made, a predetermined code word is impressed on the transmission signal to enable the transmission signal to be distinguished from other signals. Upon receiving the received signal according to step S6, a corresponding demodulation of the received signal is then performed. In the present case, this can be done without much effort since the reception frequency corresponds to the base transmission frequency fB or lies within a tolerance range around this value.

Das Verfahren kann auch anhand der 3 bis 5 veranschaulicht werden: 3 zeigt dabei ein Szenario mit dem Kraftfahrzeug 1 und dem Zielobjekt 8 ohne eine Relativbewegung und ohne die erfindungsgemäße Anpassung der Sendefrequenz fS, d. h. gemäß dem Stand der Technik. Das Sendesignal wird hier mit der Sendefrequenz fS = fB = A ausgesendet. Da keine Relativbewegung vorliegt, ist auch die Empfangsfrequenz fE gleich der Sendefrequenz fS und somit gleich A. 4 zeigt ein Szenario mit einer Relativbewegung zwischen Kraftfahrzeug 1 und Zielobjekt 8 gemäß dem Stand der Technik. Auch hier wird eine Sendefrequenz fS gewählt, die gleich der Basissendefrequenz fB ist. Aufgrund der Relativgeschwindigkeit verschiebt sich nun die Empfangsfrequenz fE, sodass gilt: fE = B. Hingegen ist das erfindungsgemäße Verfahren in 5 veranschaulicht. Hier wird die Basissendefrequenz fB um die geschätzte Dopplerverschiebung fD verschoben, sodass: fS = fB + fD = C. Die Empfangsfrequenz fE beträgt dann A und entspricht somit der Basissendefrequenz fB.The procedure can also be based on 3 to 5 to be illustrated: 3 shows a scenario with the motor vehicle 1 and the target object 8th without a relative movement and without the inventive adaptation of the transmission frequency fs, ie according to the prior art. The transmission signal is transmitted here with the transmission frequency fS = fB = A. Since there is no relative movement, the reception frequency fE is equal to the transmission frequency fs and thus equal to A. 4 shows a scenario with a relative movement between motor vehicle 1 and target object 8th according to the prior art. Again, a transmission frequency fS is selected which is equal to the base transmission frequency fB. Due to the relative speed, the reception frequency fE is now shifted, so that the following applies: fE = B. On the other hand, the method according to the invention is in 5 illustrated. Here, the base transmission frequency fB is shifted by the estimated Doppler shift fD, so that: fS = fB + fD = C. The reception frequency fE is then A and thus corresponds to the base transmission frequency fB.

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Claims (9)

Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors (3) eines Kraftfahrzeugs (1) beim Aussenden eines Sendesignals in einen Umgebungsbereich (7) des Kraftfahrzeugs (1), gekennzeichnet durch: – Schätzen einer Dopplerverschiebung (fD) des Sendesignals in dem Umgebungsbereich (7), – Festlegen einer Sendefrequenz (fS) für das Sendesignal so, dass eine Empfangsfrequenz (fE) eines Empfangssignals, welche der um die geschätzte Dopplerverschiebung (fD) verschobenen Sendefrequenz (fS) entspricht, in einem vorgegebenen Frequenzwertebereich liegt, und – Aussenden des Sendesignals mit der festgelegten Sendefrequenz (fS).Method for operating an ultrasonic sensor ( 3 ) of a motor vehicle ( 1 ) when transmitting a transmission signal in a surrounding area ( 7 ) of the motor vehicle ( 1 ), characterized by: estimating a Doppler shift (fD) of the transmit signal in the surrounding area ( 7 ), - setting a transmission frequency (fS) for the transmission signal such that a reception frequency (fE) of a reception signal which corresponds to the transmission frequency (fS) shifted by the estimated Doppler shift (fD) is within a predetermined frequency value range, and - transmitting the transmission signal with the specified transmission frequency (fS). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefrequenz (fS) für das Sendesignal so festgelegt wird, dass die Empfangsfrequenz (fE) des Empfangssignals einer Basissendefrequenz (fB) entspricht, welche bei dem Festlegen der Sendefrequenz (fS) für das Sendesignal durch die geschätzte Dopplerverschiebung (fD) beeinflusst wird.A method according to claim 1, characterized in that the transmission frequency (fS) for the transmission signal is set so that the reception frequency (fE) of the reception signal corresponds to a base transmission frequency (fB), which in determining the transmission frequency (fS) for the transmission signal by the estimated Doppler shift (fD) is affected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Vielzahl von Messzyklen des Ultraschallsensors (3) hinweg die Empfangsfrequenz (fE) des Empfangssignals durch das Festlegen der Sendefrequenz (fS) konstant geregelt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that over a plurality of measuring cycles of the ultrasonic sensor ( 3 ) the reception frequency (fE) of the received signal is constantly controlled by the setting of the transmission frequency (fS). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzen der Dopplerverschiebung (fD) abhängig von einer Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the estimation of the Doppler shift (fD) depends on an intrinsic speed of the motor vehicle ( 1 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug (1) und einem in dem Umgebungsbereich (7) befindlichen Zielobjekt (8) bestimmt wird und das Schätzen der Dopplerverschiebung (fD) unter Berücksichtigung der Relativgeschwindigkeit erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a relative speed between the motor vehicle ( 1 ) and one in the surrounding area ( 7 ) ( 8th ) and the estimation of the Doppler shift (fD) is made taking into account the relative velocity. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzen der Dopplerverschiebung (fD) anhand eines in einem vorherigen Messzyklus des Ultraschallsensors (3) empfangenen Empfangssignals und/oder anhand von Messwerten eines von dem Ultraschallsensor (3) verschiedenen Sensors erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the estimation of the Doppler shift (fD) is determined on the basis of a in a previous measuring cycle of the ultrasonic sensor ( 3 received received signal and / or based on measured values of one of the ultrasonic sensor ( 3 ) different sensor takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendesignal moduliert ausgesendet wird und durch diese Modulation ein vorbestimmtes Codewort dem Sendesignal aufgeprägt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission signal is transmitted in a modulated manner and by this modulation a predetermined code word is impressed on the transmission signal. Ultraschallsensorvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Ultraschallsensor (3) zum Aussenden eines Sendesignals in einen Umgebungsbereich (7) des Kraftfahrzeugs (1), und mit einer Steuereinrichtung (4) zum Ansteuern des Ultraschallsensors (3), wobei die Steuereinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, eine Sendefrequenz (fS) des Sendesignals festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, – eine Dopplerverschiebung (fD) des Sendesignals in dem Umgebungsbereich (7) zu schätzen, – die Sendefrequenz (fS) für das Sendesignal so festzulegen, dass eine Empfangsfrequenz (fE) eines Empfangssignals, welche der um die geschätzte Dopplerverschiebung (fD) verschobenen Sendefrequenz (fS) entspricht, in einem vorgegebenen Frequenzwertebereich liegt, und – den Ultraschallsensor (3) zum Aussenden des Sendesignals mit der festgelegten Sendefrequenz (fS) anzusteuern.Ultrasonic sensor device ( 2 ) for a motor vehicle ( 1 ), with an ultrasonic sensor ( 3 ) for transmitting a transmission signal in a surrounding area ( 7 ) of the motor vehicle ( 1 ), and with a control device ( 4 ) for driving the ultrasonic sensor ( 3 ), wherein the control device ( 4 ) is arranged to set a transmission frequency (fS) of the transmission signal, characterized in that the control device ( 4 ) is designed to - a Doppler shift (fD) of the transmission signal in the surrounding area ( 7 ) - to set the transmission frequency (fS) for the transmission signal such that a reception frequency (fE) of a reception signal which corresponds to the transmission frequency (fS) shifted by the estimated Doppler shift (fD) is within a predetermined frequency value range, and Ultrasonic sensor ( 3 ) to send the transmission signal at the fixed transmission frequency (fS) to control. Kraftfahrzeug (1) mit einer Ultraschallsensorvorrichtung (2) nach Anspruch 8.Motor vehicle ( 1 ) with an ultrasonic sensor device ( 2 ) according to claim 8.
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