用于借助至少一個(gè)聲學(xué)脈沖確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于借助至少一個(gè)所發(fā)射的并且在物體上反射的具有預(yù)給定的脈沖持續(xù)時(shí)間的聲學(xué)脈沖來確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和/或運(yùn)動的方法，其中，所反射的聲學(xué)脈沖稱作回波脈沖。在此，根據(jù)由所接收的回波脈沖的振幅第一次超過至少一個(gè)預(yù)定義的閾值的時(shí)刻和/或最后一次超過所述至少一個(gè)預(yù)定義的閾值的時(shí)刻以及超過閾值的持續(xù)時(shí)間來確定回波脈沖的回波傳播時(shí)間并且因此也確定物體的位置。
【專利說明】用于借助至少一個(gè)聲學(xué)脈沖確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和/或運(yùn)動的方法和周圍環(huán)境檢測設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于借助至少一個(gè)所發(fā)射的并且在物體上反射的具有預(yù)給定的脈沖持續(xù)時(shí)間的聲學(xué)脈沖來確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和/或運(yùn)動的方法和周圍環(huán)境檢測設(shè)備。本發(fā)明也涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境檢測設(shè)備的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，為了聲學(xué)地檢測車輛的周圍環(huán)境，通常使用以脈沖方式進(jìn)行測量的超聲系統(tǒng)，其中，自發(fā)射開始，發(fā)射短的借助Λ τρ = 0.3ms的信號脈沖調(diào)制的通常為48kHz的正弦狀的載波信號。根據(jù)所述脈沖在周圍環(huán)境的物體上的反射波(Reflexe)的傳播時(shí)間，借助聲速度c確定與物體的間距。
[0003]尤其在今天大多使用的具有經(jīng)補(bǔ)償?shù)?abgesetzter)信號判決的傳感器中，根據(jù)至少一個(gè)取決于傳播時(shí)間的閾值(也稱作特征曲線)來評估回波振幅的時(shí)間變化曲線，并且將發(fā)射的開始ts與由回波振幅的時(shí)間變化曲線超過閾值的開始tE之間的時(shí)間評估為回波傳播時(shí)間Toait = tE-ts。
[0004]然而通過這種方式確定的回波傳播時(shí)間具有相對高的波動，從而通過根據(jù)回波傳播時(shí)間的三邊測量的物體定位強(qiáng)烈地尤其橫向地有偏差。
[0005]在由現(xiàn)有技術(shù)已知的超聲系統(tǒng)的一種擴(kuò)展的實(shí)施方式中，借助例如稱作鑒別器窗的功能檢查:在確定回波傳播時(shí)間之前，回波振幅是否對于一個(gè)較長的時(shí)間(所謂的鑒別器時(shí)間)超過閾值。雖然可以在經(jīng)補(bǔ)償?shù)男盘柵袥Q與信號分析處理之間的接口上測量通過所述鑒別器窗延遲的選通信號，但是在信號分析處理中的計(jì)算時(shí)補(bǔ)償所述選通信號。因此，鑒別器窗確實(shí)沒有對信號判決產(chǎn)生影響，而在此僅僅為完整性起見而提及所述鑒別器窗。
[0006]由文獻(xiàn)DE 10 2009 002 870 Al已知一種超聲物體檢測系統(tǒng)和一種用于借助超聲檢測物體的方法，其中提及，當(dāng)前的傳輸系統(tǒng)僅僅對接收回波的開始作出反應(yīng)并且在回波接收時(shí)不分析處理脈沖持續(xù)時(shí)間。所描述的系統(tǒng)和方法涉及，發(fā)射不同的脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖強(qiáng)度的超聲脈沖，以便監(jiān)視離傳感器系統(tǒng)不同距離的部分區(qū)域。
[0007]文獻(xiàn)DE 30 37 139 C2描述了一種超聲-傳播時(shí)間-距離測量方法和一種用于實(shí)施所述方法的電路裝置，其中，借助具有0.6ms的平均持續(xù)時(shí)間的測試求取，所接收的回波脈沖是否涉及真正的回波脈沖。在此描述了，在測試之后才發(fā)出的距離測量信號具有比沒有測試時(shí)短了 0.6ms的傳播時(shí)間，因此產(chǎn)生能夠補(bǔ)償?shù)募s15cm的測量錯誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明提供一種用于借助至少一個(gè)所發(fā)射的并且在物體上反射的具有預(yù)給定的脈沖持續(xù)時(shí)間的聲學(xué)脈沖來確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和/或運(yùn)動的方法。在此，在物體上反射的聲學(xué)脈沖稱作回波脈沖。此外，由所接收的回波脈沖的振幅第一次超過至少一個(gè)預(yù)定義的閾值的時(shí)刻和/或最后一次超過所述至少一個(gè)預(yù)定義的閾值的時(shí)刻以及超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間來確定所述回波脈沖的回波脈沖傳播時(shí)間并且因此也確定所述物體的位置。
[0009]此外，根據(jù)本發(fā)明提供一種用于借助至少一個(gè)所發(fā)射的并且在物體上反射的具有預(yù)給定的脈沖持續(xù)時(shí)間的聲學(xué)脈沖來確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和/或運(yùn)動的周圍環(huán)境檢測設(shè)備。在此，在物體上反射的聲學(xué)脈沖稱作回波脈沖。此外，周圍環(huán)境檢測設(shè)備構(gòu)造用于根據(jù)由所接收的回波脈沖的振幅第一次超過至少一個(gè)預(yù)定義的閾值的時(shí)刻和/或最后一次超過所述至少一個(gè)預(yù)定義的閾值的時(shí)刻以及超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間來確定所述回波脈沖傳播時(shí)間并且因此也確定所述物體的位置。
[0010]從屬權(quán)利要求示出本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展方案。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，借助所發(fā)射的脈沖狀調(diào)制的具有預(yù)定義的脈沖持續(xù)時(shí)間Λ τ P的聲學(xué)信號來確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的物體——例如醫(yī)院電梯、賽格威(Segway)、自行車、電動汽車、其他車輛(如汽車、公共汽車和載重車輛)——的位置和/或運(yùn)動。
[0012]換言之，借助根據(jù)本發(fā)明的方法根據(jù)至少一個(gè)閾值尤其通過考慮第一次超過所述閾值的時(shí)刻tE和超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間△ τΕ來確定聲傳播時(shí)間(回波脈沖傳播時(shí)間)τ Oneu并且因此確定進(jìn)行反射的物體的位置。 [0013]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，尤其根據(jù)所述第一次超過的時(shí)刻和/或根據(jù)所述最后一次超過的時(shí)刻來計(jì)算所述回波傳播時(shí)間，在所述第一次超過的時(shí)刻加上超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間的一半，從所述最后一次超過的時(shí)刻減去超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間的一半。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選借助發(fā)射開始ts作為時(shí)間上的參考點(diǎn)工作，并且在所述情形中尤其由持續(xù)時(shí)間Λ τ P的發(fā)射脈沖的發(fā)射的在時(shí)間上的結(jié)束(ts+A τρ)與由回波振幅第一次超過閾值的時(shí)刻^之間的時(shí)間差并且由回波振幅超過閾值的持續(xù)時(shí)間△ τΕ根據(jù)以下關(guān)系(I)計(jì)算進(jìn)行反射的物體的聲傳播時(shí)間Ttaw:
[0015]T Qneu = tE- (tS+ Δ 丁 Ρ)+0.5.Δ T Ε ⑴
[0016]此外，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選借助由回波振幅最后一次超過閾值的時(shí)刻tEEnd作為時(shí)間上的參考點(diǎn)工作并且在所述情形中尤其在考慮由所述回波振幅最后一次超過所述閾值的時(shí)亥lJtEEn(^P超過閾值的持續(xù)時(shí)間△、的情況下根據(jù)以下關(guān)系(2)來計(jì)算進(jìn)行反射的物體的
聲傳播時(shí)間τ 0neu:
[0017]τ Qneu — tEEnd_ (ts+ Δ τ p) _0.5.Δ τ ε (2)
[0018]因?yàn)樽畲蟮幕夭ㄕ穹c閾值的關(guān)系取決于各種影響，所以清楚的是，為何當(dāng)今基于傳播時(shí)間確定的通常的物體定位也短時(shí)強(qiáng)烈地有偏差，所述傳播時(shí)間確定僅僅基于通過回波振幅的時(shí)間變化曲線的閾值超過的開始tE或者結(jié)束tEEnd。
[0019]如果與此相反附加地考慮通過回波振幅的時(shí)間變化曲線的閾值超過的持續(xù)時(shí)間并且尤其借助與發(fā)射脈沖匹配的接收濾波器借助關(guān)系(I)和(2)來確定回波傳輸時(shí)間，則結(jié)果與最大的回波振幅無關(guān)。
[0020]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，借助校正因數(shù)校正回波傳播時(shí)間，尤其從回波傳播時(shí)間的未經(jīng)校正的表達(dá)式減去所述校正因數(shù)。[0021]因此，根據(jù)本發(fā)明借助校正因數(shù)Λ τ 尤其根據(jù)關(guān)系(3)和(4)來校正根據(jù)關(guān)系
(I)和⑵計(jì)算的聲傳播時(shí)間T0neuo
[0022]τ Oneu = tE- (ts+ Δ τ ρ) +0.5.Δ τ Ε_ Λ τ Korr (3)
[0023]τ Qneu — tEEnd- (ts+ Δ τ ρ) -0.5.Δ τ Ε_ Λ τ Korr (4)
[0024]根據(jù)本發(fā)明，校正因數(shù)Λ 優(yōu)選由用于回波脈沖的接收濾波器的沖激響應(yīng)的脈沖持續(xù)時(shí)間△ ^和所發(fā)射脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間△ τ ρ構(gòu)成，尤其作為用于回波脈沖的接收濾波器的沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間△ Tf與所發(fā)射的脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間△ τ ρ之間的差根據(jù)以下關(guān)系(5)計(jì)算:
[0025]Δ τ Korr = Δ τ F- Δ τ ρ (5)
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的回波傳播時(shí)間確定中，借助校正因數(shù)Λ τΚ()?尤其如此考慮與發(fā)射脈沖的持續(xù)時(shí)間△ Tp偏離的用于回波脈沖的接收濾波器的沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間Λ Tf的影響，使得根據(jù)本發(fā)明的回波傳播時(shí)間保持與回波振幅無關(guān)。此外，用于回波脈沖的接收濾波器的沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間△ Tf和所發(fā)射的脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間△ τP是固定的系統(tǒng)參量，它們在相應(yīng)的周圍環(huán)境檢測設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確定并且與相應(yīng)的物體情況無關(guān)。因此，能夠少耗費(fèi)地考慮所述系統(tǒng)參量。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一種特別有利的實(shí)施方式中，在超過所述預(yù)定義的閾值的持續(xù)時(shí)間Λ τΕ明顯超過最小持續(xù)時(shí)間的情況下確定多個(gè)回波傳播時(shí)間τΜ.、τ<)2.。
[0028]借助根據(jù)本發(fā)明的方法提供用于確定反射間距的算法，所述反射間距幾乎沒有偏差。此外，所述算法在以下反射點(diǎn)處也起作用:所述反射點(diǎn)的回波疊加。此外，根據(jù)本發(fā)明提供實(shí)現(xiàn)所述算法的周圍環(huán)境檢測設(shè)備。
[0029]在本發(fā)明的一種特別有利的實(shí)施方式中，周圍環(huán)境檢測設(shè)備包括用于產(chǎn)生開關(guān)信號的閾值開關(guān)和用于分析處理信號的分析處理單元，其中，周圍環(huán)境檢測設(shè)備如此控制閾值開關(guān)，使得所述閾值開關(guān)在根據(jù)第一次超過閾值的時(shí)刻和超過閾值的持續(xù)時(shí)間計(jì)算的時(shí)間期滿之后、尤其在緊隨第一次超過閾值的時(shí)刻的由固定的延遲時(shí)間和正比于回波脈沖持續(xù)時(shí)間的延遲時(shí)間構(gòu)成的時(shí)間期滿之后產(chǎn)生相應(yīng)于回波傳播時(shí)間的開關(guān)信號并且將其傳輸?shù)椒治鎏幚韱卧?br> [0030]換言之，在根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境檢測設(shè)備、尤其在根據(jù)本發(fā)明的具有經(jīng)補(bǔ)償?shù)男盘柵袥Q的周圍環(huán)境檢測設(shè)備中，在所述閾值開關(guān)和信號分析處理之間僅僅傳輸?shù)谝淮纬^閾值的時(shí)刻&與超過閾值的持續(xù)時(shí)間△、的組合。特別地，在閾值開關(guān)和信號分析處理之間尤其通過以下方式傳輸?shù)谝淮纬^閾值的時(shí)刻^與超過閾值的持續(xù)時(shí)間△、的組合:在第一次超過閾值之后等待固定的延遲時(shí)間以及正比于回波脈沖持續(xù)時(shí)間的延遲時(shí)間。
[0031]因此，根據(jù)本發(fā)明提供一種周圍環(huán)境檢測設(shè)備，其中，實(shí)現(xiàn)第一次超過閾值的時(shí)刻^和超過閾值的持續(xù)時(shí)間Λ τΕ的簡單的低耗費(fèi)的消息用于校正聲傳播時(shí)間。通過一種簡單的方式在經(jīng)補(bǔ)償?shù)男盘柵袥Q與信號分析處理之間控制小的數(shù)據(jù)流，以所述方式尤其借助根據(jù)本發(fā)明的具有經(jīng)補(bǔ)償?shù)男盘柵袥Q的周圍環(huán)境檢測設(shè)備來實(shí)現(xiàn)聲傳播時(shí)間的校正。
[0032]此外，根據(jù)本發(fā)明提供一種具有根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境檢測設(shè)備的車輛。
【專利附圖】

【附圖說明】[0033]以下在參考附圖的情況下詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出:
[0034]圖1:針對兩個(gè)回波脈沖的回波振幅的變化曲線，所述兩個(gè)回波脈沖具有真實(shí)的回波傳播時(shí)間Ttj和在時(shí)刻tsl、tS2時(shí)的不同的回波傳輸特性以及等長的脈沖持續(xù)時(shí)間Δ τ ρ和等長的接收濾波器沖激持續(xù)時(shí)間Λ τ F ;
[0035]圖2:在真實(shí)的回波傳播時(shí)間τ 0的情況下的回波脈沖的回波振幅的變化曲線以及兩個(gè)不同的閾值變化曲線SW1、SW2和由此得到的、閾值超過的開始的不同時(shí)刻τΕ1、τΕ2和閾值超過的相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間Λ τΕ1、Λ τΕ2 ;
[0036]圖3a至3c:具有等長的發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間Λ τ ρ的發(fā)射脈沖的變化曲線和根據(jù)真實(shí)的回波傳播時(shí)間Tfj和不同的接收濾波器沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間△ Tf的回波振幅的變化曲線.[0037]圖4a至4c:相比于由根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境檢測設(shè)備根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式產(chǎn)生的開關(guān)脈沖的詳細(xì)的變化曲線，由現(xiàn)有技術(shù)已知的周圍環(huán)境檢測設(shè)備產(chǎn)生的開關(guān)脈沖的變化曲線，其中，根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境檢測設(shè)備相互組合閾值超過的開始的時(shí)刻tE和閾值超過的持續(xù)時(shí)間Λ τΕ。
【具體實(shí)施方式】
[0038]在圖l、2、3a、3b和3c中始終僅僅示出包絡(luò)線、即回波信號的脈沖狀的調(diào)制信號及其序列。通過放棄顯示經(jīng)調(diào)制的載波信號而使顯示更清楚，而不失對有效性的陳述。
[0039]在圖1中示 出針對兩個(gè)回波脈沖的回波振幅的變化曲線，所述兩個(gè)回波脈沖具有真實(shí)的回波傳播時(shí)間τ ^和在時(shí)刻ts1、ts2時(shí)的不同的回波傳輸特性以及等長的脈沖持續(xù)時(shí)間Λ τ ρ和等長的接收濾波器沖激持續(xù)時(shí)間Λ τρο
[0040]圖1示出借助濾波器接收的以理想方式點(diǎn)狀地(即非空間延展地)反射的物體的回波的振幅Α(τ)的變化曲線，其中，τ =t-(ts+A τ p)。因?yàn)樵趯?shí)際中所有傳輸信道具有有限的帶寬，所以在單個(gè)的點(diǎn)狀的反射體的情況下在濾波器輸出端上在回波振幅A任何時(shí)候再次下降之前始終能夠確定回波振幅A—直朝回波振幅最大值的連續(xù)上升。如示出的那樣，在理想情形中回波振幅最大值僅僅對于短的時(shí)間存在，即其形成峰。另外，尤其對于空間延展的反射體而言，回波振幅最大值平臺狀地在更長的持續(xù)時(shí)間上存在。
[0041]通過深入研究最佳接收的理論，在考慮發(fā)射持續(xù)時(shí)間Λ τ ρ和真實(shí)的回波傳播時(shí)間τ 0的情況下清楚的是，在時(shí)刻t = ts+ Λ τ ρ+、回波振幅A具有其最大值，而與在傳輸介質(zhì)中剛剛存在哪些當(dāng)前的傳播衰減無關(guān)。在此，兩個(gè)不同的最大的回波振幅值A(chǔ)l (Tsi)、Α2(τ S2)象征性地表示:根據(jù)傳輸介質(zhì)中的當(dāng)前的傳播衰減回波振幅變化曲線的所述最大值可能會不同。
[0042]圖2示出在真實(shí)的回波傳播時(shí)間τ 0的情況下的回波脈沖的回波振幅A ( τ )的變化曲線，其中，τ = t_(ts+A τρ)，以及兩個(gè)不同的閾值變化曲線SW1、SW2和由此得到的、閾值超過的開始的不同時(shí)刻τΕ1、τΕ2和閾值超過的相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間Λ τΕ1、Λ τ Ε2。
[0043]借助圖2示出最大的回波振幅與閾值的關(guān)系對借助閾值記錄的閾超過的開始τ Ε的影響。閾值SW1、SW2越遠(yuǎn)地位于回波振幅A的最大值以下，則差(τ Q- τ Ε)越大。因?yàn)殚撝礢Wl靠近回波振幅A的最大值，所以差(τ0τΕ1)是小的。因?yàn)殚撝礢W2非常遠(yuǎn)地位于回波振幅A的最大值以下，所以差(τ0-τΕ2)是相對大的。[0044]因?yàn)樽畲蟮幕夭ㄕ穹c閾值的關(guān)系取決于各種影響，例如取決于當(dāng)前的空間衰減、物體的反射性等，所以清楚的是，為何當(dāng)今基于傳播時(shí)間確定的通常的物體定位也短時(shí)強(qiáng)烈地有偏差，所述傳播時(shí)間確定僅僅基于通過回波振幅的時(shí)間變化曲線的閾值超過的開始τ ε或者結(jié)束(τ Ε+ Δ τ Ε)。
[0045]如果與此相反附加地考慮通過回波振幅的時(shí)間變化曲線的閾值超過的持續(xù)時(shí)間Δ 1￡并且如果借助尤其與發(fā)射脈沖匹配的接收濾波器借助關(guān)系(7)來確定回波傳播時(shí)間τ o?w，則結(jié)果與最大的回波振幅無關(guān)。
[0046]Taneu= τ E+0.5.Δ τΕ 其中，T；E = tE-(ts+A τ p) (7)
[0047]在圖3a至3c中示出等長的發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間Λ τ ρ的發(fā)射脈沖的變化曲線和具有真實(shí)的回波傳播時(shí)間Ttj和不同的接收濾波器沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間△ ^的回波振幅的變化曲線。
[0048]圖3a至3c因此示出在發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間Λ τ ρ與不同的接收濾波器沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間△ Tf的不同關(guān)系的情況下以及在不同的回波振幅的情況下的濾波器輸出的變化曲線。
[0049]在圖3a至3c中分別在水平上示出時(shí)間t并且在豎直上示出包絡(luò)線根據(jù)時(shí)間t的強(qiáng)度(振幅)A。一個(gè)豎直的線表不發(fā)射開始的共同時(shí)刻ts。另一個(gè)豎直的線表不回波傳播時(shí)間Ttj與發(fā)射開始ts相加的時(shí)刻。借助中斷標(biāo)記Tl表示，回波傳播時(shí)間可能比示出的時(shí)間范圍顯著更長。在圖3a至3c中，分別示出在時(shí)刻(k+h)之前始終相同的具有脈沖持續(xù)時(shí)間Λ τ ρ的 發(fā)射脈沖的時(shí)間變化曲線。在圖3a至3c中，示出在時(shí)刻(ts+ τ 0)之后濾波器輸出值的不同的時(shí)間變化曲線，其中，對于小的回波振幅Al的所述濾波器輸出值借助實(shí)線示出，而對于大的回波振幅Α2的濾波器輸出值借助虛線示出。在圖3a至3c中也示出閾值SW的時(shí)間變化曲線。
[0050]在圖3a中示出對于具有沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Λ τ F的接收濾波器的回波振幅A1、A2根據(jù)時(shí)間t的變化曲線，所述沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間根據(jù)發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間△ τρ匹配。
[0051]在所述匹配的濾波器的沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Λ 具有脈沖持續(xù)時(shí)間Λτρ =Δ τρ。如示出的那樣，對于總持續(xù)時(shí)間(Λ τρ+Δ τ F)而言濾波器輸出值A(chǔ)l、A2的變化曲線始終不等于零。在圖3a中，記錄在小的回波振幅Al的情況下的時(shí)間差Tteltl或者在大的回波振幅A2的情況下的時(shí)間差τΜ?2，其相應(yīng)于當(dāng)今通常的傳播時(shí)間確定形式，其僅僅借助閾值超過的開始來計(jì)算。在圖3a中也示出根據(jù)本發(fā)明提出的新的傳播時(shí)間確定方式Toneu = tE-(ts+A τ ρ) +0.5.Δ τΕ。清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的方法與回波脈沖振幅Al、Α2無關(guān)。
[0052]在圖3b和3c中，示出對于接收濾波器而言的回波振幅A1、A2的變化曲線，所述接收濾波器沒有與發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間△ τρ匹配。圖3b所基于的濾波器的沖激響應(yīng)具有脈沖持續(xù)時(shí)間Λ tf>A τρ。如示出的那樣，對于總持續(xù)時(shí)間(Λ τρ+Λ tf)而言濾波器輸出值A(chǔ)l、Α2的與時(shí)間相關(guān)的變化曲線在此也不等于零。因?yàn)樗畹木哂忻}沖長度Λ τρ的回波脈沖比濾波器沖激相應(yīng)持續(xù)時(shí)間Λ ^短，所以在Λ τΡ之后濾波器響應(yīng)Α1、Α2的上升已經(jīng)中斷并且從此在對回波脈沖的濾波器響應(yīng)再次下降之前對于持續(xù)時(shí)間(Λ τρ-Λ τρ)水平地延伸。然而，由于濾波器的錯誤匹配，時(shí)刻TQneu= tE_(ts+A τρ)+0.5.Δ τΕ位于相應(yīng)偏移的位置處，但是此外與回波振無關(guān)。因此，在低的錯誤匹配I Λ Tf-A τρ| << Λ τρ的情況下，方程式Ttaeu= tE_(ts+Λ τρ)+0.5.Λ、還導(dǎo)致比目前所使用的方程式TQneu=tE-ts更可靠的回波傳播時(shí)間估計(jì)。
[0053]然而，也可以通過以下方式校正錯誤匹配:使不匹配的濾波器的濾波器響應(yīng)的不等于零的總持續(xù)時(shí)間(Λ τρ+Δ tf)等于匹配的濾波器的濾波器響應(yīng)的總持續(xù)時(shí)間一所述匹配的濾波器的濾波器響應(yīng)的總持續(xù)時(shí)間已知為(2.Λ τρ)—加上校正值Λ τΚ()?，即等于匹配的濾波器的濾波器響應(yīng)的經(jīng)校正的總持續(xù)時(shí)間(2.Λ τρ+Λ τκ_)，如關(guān)系(8)中示出的那樣。
[0054](Δ τ ρ+ Δ τ F) ε (2.Δ τρ+Δ τ Korr) (8)
[0055]然后由關(guān)系⑶得到對于校正值Λ τ Korr的表達(dá)式，其在關(guān)系(9)中闡述:
[0056]Δ τ Korr = Δ τ F_ Δ τ ρ
[0057](9)
[0058]τ Oneu = tE- (ts+ Δ τ ρ) +0.5.Δ τ Ε+Δ τ Korr
[0059]不僅Δ tf而且Δ τ ρ是固定的系統(tǒng)參量，其在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定并且與相應(yīng)的物體情況無關(guān)。因此，能夠容易地考慮所述系統(tǒng)參量。
[0060]相比于由根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境檢測設(shè)備根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式產(chǎn)生的開關(guān)脈沖SPl的在圖4b和4c中示出的詳細(xì)的變化曲線，在圖4a中示出由現(xiàn)有技術(shù)已知的周圍環(huán)境檢測設(shè)備產(chǎn)生的開關(guān)脈沖SP的變化曲線，其中，根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境檢測設(shè)備相互組合閾值超過的開始的時(shí)刻^和閾值超過的持續(xù)時(shí)間Λ τΕ。
[0061]換言之，在圖4a至4c中示出，如何能夠?qū)⒌谝淮纬^閾值的時(shí)刻tE與超過閾值的持續(xù)時(shí)間Λ τ Ε的組合產(chǎn)生為開關(guān)信號SPl。
[0062]在圖4a中示出所接收的回波脈沖A的信號SA的和開關(guān)脈沖SW的在時(shí)間上的變化曲線。水平示出的時(shí)間軸線τ = t-(ts+A τρ)涉及由發(fā)射開始ts和發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間Δ τ ρ形成的原點(diǎn)(Ursprung)。在當(dāng)今通常的、由現(xiàn)有技術(shù)已知的系統(tǒng)中，借助所示出的閾值SW確定回波振幅A超過最小值。在所述系統(tǒng)中，在第一次超過閾值SW之后在隨后的鑒別器時(shí)間Λ τ D期間檢查，回波振幅A是否重復(fù)地超過閾值SW。如果所述超過經(jīng)常發(fā)生，則在鑒別器時(shí)間差Λ τ D期滿之后設(shè)置開關(guān)脈沖SW，所述開關(guān)脈沖相應(yīng)于回波傳播時(shí)間并且僅僅由閾值超過的開始tE推導(dǎo)出。為了完整性起見，在圖4a和4b中如圖3中那樣在時(shí)間原點(diǎn)之前示出具有發(fā)射脈沖持續(xù)時(shí)間△ Tp以及發(fā)射開始ts的發(fā)射脈沖，其中，在所有情形中發(fā)射脈沖的強(qiáng)度明顯與回波振幅的強(qiáng)度偏離。
[0063]在圖4b中示出，如何能夠根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生用于求取改進(jìn)的回波傳播時(shí)間確定而沒有大的硬件耗費(fèi)的周圍環(huán)境檢測設(shè)備。在此，在第一次超過閾值SW之后期望固定的延遲時(shí)間Λ Tdf以及隨后在產(chǎn)生示出的相應(yīng)于回波傳播時(shí)間τ 的開關(guān)信號SPl之前期望另一個(gè)正比于回波脈沖持續(xù)時(shí)間的延遲時(shí)間Λ TdE。特別地，如至今可以借助鑒別器時(shí)間Δ τ D檢查，閾值超過是否比鑒別器時(shí)間Λ τ D更長并且僅僅在這種情形中產(chǎn)生相應(yīng)于回波傳播時(shí)間Ttau的開關(guān)信號SPl。如果根據(jù)圖4b的根據(jù)本發(fā)明的測量的在時(shí)間上的零點(diǎn)涉及發(fā)射脈沖的結(jié)束，則在匹配的濾波的情況下導(dǎo)通的時(shí)刻相應(yīng)于回波傳播時(shí)間τ 0neu加上固定的延遲時(shí)間Λ τ；1?。
[0064]在圖4c中示出，正比于回波脈沖持續(xù)時(shí)間的延遲持續(xù)時(shí)間Λ TdE可能如何與回波脈沖持續(xù)時(shí)間△ τΕ相關(guān)。尤其借助硬件的時(shí)鐘分頻器能夠容易地實(shí)現(xiàn)所述時(shí)間特性。[0065]在此沒有詳細(xì)地探討在此提出的產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)脈沖SPl的擴(kuò)展的不同可能性。一方面，開關(guān)脈沖SPl能夠如至今相應(yīng)于回波脈沖持續(xù)時(shí)間那樣長時(shí)間地保持其狀態(tài)，或者所述開關(guān)脈沖能夠在約定的固定的持續(xù)時(shí)間之后再次返回相應(yīng)于不存在回波(在此邏輯零)的狀態(tài)。由閾值超過的開始與持續(xù)時(shí)間的組合產(chǎn)生的信號SPl也能夠在數(shù)據(jù)流中、例如總線線路中經(jīng)編碼地傳輸或者在中央單元中直接分析處理。
[0066]在具有經(jīng)補(bǔ)償?shù)男盘柵袥Q的不僅傳輸回波開始而且傳輸回波持續(xù)時(shí)間的當(dāng)今的系統(tǒng)中，在此公開的算法在信號處理單元(分析處理單元)中已經(jīng)能夠考慮兩個(gè)參量。
[0067]除了所述的文字上的公開內(nèi)容之外，借此對本發(fā)明的其他公開內(nèi)容補(bǔ)充地參考圖1至4中的示圖。
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助至少一個(gè)所發(fā)射的并且在物體上反射的具有預(yù)給定的脈沖持續(xù)時(shí)間的聲學(xué)脈沖一以下稱作回波脈沖來確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和/或運(yùn)動的方法，其特征在于，根據(jù)由所接收的回波脈沖的振幅(A)第一次超過至少一個(gè)預(yù)定義的閾值(SW)的時(shí)刻(tE)和/或最后一次超過所述至少一個(gè)預(yù)定義的閾值(SW)的時(shí)刻(tEEnd)以及超過所述閾值(SW)的持續(xù)時(shí)間(Λ τΕ)來確定所述回波脈沖的回波脈沖傳播時(shí)間(T0neu)并且因此也確定所述物體的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述第一次超過的時(shí)刻(tE)和/或根據(jù)所述最后一次超過的時(shí)刻(tEEnd)來計(jì)算所述回波傳播時(shí)間(τ OnJ，在所述第一次超過的時(shí)刻加上超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間(Λ τΕ)的一半，從所述最后一次超過的時(shí)刻減去超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間(Λ τΕ)的一半。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助校正因數(shù)(Λτ Korr)校正所述回波傳播時(shí)間(τ ，尤其由用于所述回波脈沖的接收濾波器的沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間(Λ τρ)和所發(fā)射的脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間(Λ τρ)計(jì)算所述校正因數(shù)，優(yōu)選作為用于所述回波脈沖的接收濾波器的沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間(Λ τρ)與所發(fā)射的脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間(Δ τρ)之間的差并且優(yōu)選將所述校正因數(shù)加到所述回波傳播時(shí)間(T0nJ的未經(jīng)校正的表達(dá)式上。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在超過所述預(yù)定義的閾值的持續(xù)時(shí)間(Λ τΕ)明顯超過最小持續(xù)時(shí)間的情況下確定多個(gè)回波傳播時(shí)間(τΜ.，τ-J。
5.一種周圍環(huán)境檢測設(shè)備，其用于借助至少一個(gè)所發(fā)射的并且在物體上反射的具有預(yù)給定的脈沖持續(xù)時(shí)間(Λ τρ)的聲學(xué)脈沖——以下稱作回波脈沖來確定運(yùn)動輔助裝置的周圍環(huán)境中的至少一個(gè)物體的位置和/或運(yùn)動，其特征在于，所述周圍環(huán)境檢測設(shè)備構(gòu)造用于根據(jù)由所接收的回波脈沖的振幅(A)第一次超過至少一個(gè)預(yù)定義的閾值(SW)的時(shí)刻(tE)和/或最后一次超過所述至少一個(gè)預(yù)定義的閾值(SW)的時(shí)刻(tEEnd)以及超過所述閾值(SW)的持續(xù)時(shí)間(Λ τΕ)來確定所述回波脈沖傳播時(shí)間(Ttau)并且因此也確定所述物體的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的周圍環(huán)境檢測設(shè)備，其特征在于，所述周圍環(huán)境檢測設(shè)備構(gòu)造用于尤其由用于所述回波脈沖的接收濾波器的沖激響應(yīng)的持續(xù)時(shí)間(Λ τρ)和所發(fā)射的脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間(Λ τρ)來計(jì)算校正因數(shù)(Λ τ Korr)并且借助所計(jì)算的校正因數(shù)(Δ τ Korr)來校正所述回波傳播時(shí)間(τ 0neu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5至6中任一項(xiàng)所述的周圍環(huán)境檢測設(shè)備，其特征在于，所述周圍環(huán)境檢測設(shè)備構(gòu)造用于在超過所述預(yù)定義的閾值的持續(xù)時(shí)間(Λ τΕ)明顯超過最小持續(xù)時(shí)間的情況下確定多個(gè)回波傳播時(shí)間(τ 01neu, τ 02neu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的周圍環(huán)境檢測設(shè)備，其特征在于，所述周圍環(huán)境檢測設(shè)備包括用于產(chǎn)生開關(guān)信號(SPl)的閾值開關(guān)和用于分析處理信號的分析處理單元，其中，所述周圍環(huán)境檢測設(shè)備如此控制所述閾值開關(guān)，使得所述閾值開關(guān)在根據(jù)第一次超過所述閾值的時(shí)刻(tE)和超過所述閾值的持續(xù)時(shí)間(Λ τΕ)計(jì)算的時(shí)間期滿之后、尤其在緊隨第一次超過所述閾值的時(shí)刻(tE)的由固定的延遲時(shí)間(Λ Tdf)和正比于所述回波脈沖持續(xù)時(shí)間的延遲時(shí)間(Λ xdE)構(gòu)成的時(shí)間期滿之后產(chǎn)生相應(yīng)于所述回波傳播時(shí)間的開關(guān)信號(SPl)并且將其傳輸?shù)剿龇治鎏幚韱卧?br> 9.一種具 有根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的周圍環(huán)境檢測設(shè)備的車輛。
【文檔編號】G01S15/93GK104024883SQ201280065565
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月2日
【發(fā)明者】M·卡爾 申請人:羅伯特·博世有限公司