[發(fā)明專利]具有降低的最小作用距離的超聲波測量系統(tǒng)以及用于探測障礙物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280022368.7
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103534603B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·克洛茨;D·施密德;M·舒曼;M·卡爾
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01S7/527
• 分類號: G01S7/527;G01S7/529;G01S7/534;G01S7/52
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 郭毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于探測障礙物的超聲波測量系統(tǒng)，所述超聲波測量系統(tǒng)具有用于發(fā)送超聲波脈沖和用于接收由障礙物反射的超聲波回波脈沖的諧振轉(zhuǎn)換器元件。本發(fā)明也涉及具有這種超聲波測量系統(tǒng)的車輛和一種借助超聲波探測障礙物的方法。

背景技術(shù)

使用基于超聲波的測量系統(tǒng)，以便測量與位于傳感器前方的對象的間距。所使用的超聲波傳感器通常基于脈沖回波方法。在運行中，傳感器發(fā)送超聲波脈沖并且測量通過對象引起的超聲波脈沖反射（回波）。傳感器與對象之間的間距通過所測量的回波傳播時間和聲波速度計算出。

為了測量間距，如此分析處理模擬的脈沖信號，使得當所測量的回撥脈沖電壓在一規(guī)定的最小持續(xù)時間上超過閾值時，才剛好存在有效的回波。

此外，超聲波傳感器作為發(fā)送與接收單元起作用。傳感器包括諧振轉(zhuǎn)換器元件，所述諧振轉(zhuǎn)換器元件的發(fā)射頻率與轉(zhuǎn)換器的諧振頻率調(diào)諧。

由于轉(zhuǎn)換器的諧振特性，在發(fā)送激勵的情況下發(fā)生起振與停振（Ausschwingen）。尤其停振過程導(dǎo)致死區(qū)時間，在所述死區(qū)時間內(nèi)不能夠探測到回波。所述死區(qū)時間相當于用于傳感器的最小作用距離?，F(xiàn)今不可以低于所述最小作用距離。

值得期望的是，降低最小作用距離。

也已知的是：當替代借助轉(zhuǎn)換器的諧振頻率激勵，有針對性地在諧振之外、尤其是在激勵結(jié)束時進行特殊的激勵時，如何通過頻率調(diào)制的激勵來減小死區(qū)時間。尤其是在激勵結(jié)束時借助恒定的、與諧振頻率不同的頻率對轉(zhuǎn)換器的這種激勵例如由文獻DE10103936C2已知。由此，用于停振的輸出振幅能夠減小并且因此衰減時間同樣能夠減小。在此，缺點是，這種超聲波測量系統(tǒng)被構(gòu)造用于產(chǎn)生非常特殊的發(fā)送方式并且由此限于所述非常特殊的發(fā)送方式。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的、用于借助超聲波傳感器探測障礙物的超聲波測量系統(tǒng)具有用于發(fā)送超聲波脈沖和用于產(chǎn)生接收信號的諧振轉(zhuǎn)換器元件，所述接收信號包括由障礙物反射的、稱作“回波脈沖”的超聲波脈沖。所述諧振轉(zhuǎn)換器元件在發(fā)送超聲波脈沖后繼續(xù)產(chǎn)生具有所述諧振轉(zhuǎn)換器元件的諧振頻率的停振信號。超聲波測量系統(tǒng)也包括具有控制裝置的分析處理單元，所述控制裝置被構(gòu)造用于借助由控制裝置產(chǎn)生的發(fā)送信號控制用于發(fā)送超聲波脈沖的諧振轉(zhuǎn)換器元件。此外，超聲波測量系統(tǒng)的控制單元被構(gòu)造用于借助調(diào)制信號如此產(chǎn)生頻率調(diào)制的發(fā)送信號，使得超聲波脈沖的符號不同于停振信號的符號。分析處理單元具有至少一個相關(guān)濾波器，其中，所述至少一個相關(guān)濾波器被構(gòu)造用于將由諧振轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的信號與發(fā)送信號進行相關(guān)并且產(chǎn)生相應(yīng)的相關(guān)信號。此外，分析處理單元被構(gòu)造用于在存在超過閾值的電平或存在相關(guān)信號的最大值時，識別由障礙物產(chǎn)生的回波脈沖，并且借助發(fā)送的超聲波脈沖與接收的回波脈沖之間的時間段計算與障礙物的間距。

此外，根據(jù)本發(fā)明提供一種用于借助超聲波探測障礙物的方法。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，借助諧振轉(zhuǎn)換器元件發(fā)送超聲波脈沖，借助諧振轉(zhuǎn)換器元件產(chǎn)生包括由障礙物反射的、稱作“回波脈沖”的超聲波脈沖的接收信號，其中，在由諧振轉(zhuǎn)換器元件發(fā)送超聲波脈沖后產(chǎn)生具有諧振轉(zhuǎn)換器元件的諧振頻率的停振信號，并且產(chǎn)生發(fā)送信號，借助所述發(fā)送信號控制用于發(fā)送超聲波脈沖的諧振轉(zhuǎn)換器元件。此外，借助調(diào)制信號如此調(diào)制發(fā)送信號的頻率，使得超聲波脈沖的符號不同于停振信號的符號。為了得到相應(yīng)的相關(guān)信號，借助相關(guān)濾波器的相關(guān)函數(shù)將由諧振轉(zhuǎn)換器元件產(chǎn)生的信號與發(fā)送信號進行相關(guān)。在此，在存在超過閾值的電平或存在相關(guān)信號的最大值時識別回波脈沖，并且由發(fā)送的超聲波脈沖與接收的回波脈沖之間的時間段和超聲波速度計算與障礙物的間距。

從屬權(quán)利要求示出本發(fā)明的優(yōu)選擴展方案。

在根據(jù)本發(fā)明的超聲波測量系統(tǒng)中，如此選擇控制頻率，使得發(fā)送信號包含適當?shù)仡l率調(diào)制的編碼、即符號。已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明如此選擇頻率調(diào)制的編碼，使得發(fā)送信號與停振信號之間存在盡可能大的差異。

在本發(fā)明的一種特別有利的實施方式中，借助調(diào)制信號調(diào)制發(fā)送信號，在所述調(diào)制信號中頻率在包括分別不同于諧振轉(zhuǎn)換器元件的諧振頻率的一些頻率值的頻域中變化。此外，優(yōu)選地，調(diào)制信號具有隨時間連續(xù)變化的頻率。與借助恒定頻率的控制相比，在本發(fā)明的所述優(yōu)選實施方式中如此運行超聲波傳感器，使得獨特的頻率混合（Frequenzgemisch）被發(fā)射。此外，優(yōu)選使用調(diào)頻信號、尤其是線性的或非線性的調(diào)頻信號作為調(diào)制信號。