초음파 신호를 생성하고 평가하기 위한, 특히 장애물로부터의 차량의 거리를 결정하기 위한 장치 및 방법

초음파 신호를 생성하고 평가하기 위한, 특히 장애물로부터의 차량의 거리를 결정하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR GENERATING AND EVALUATING ULTRASOUND SIGNALS, PARTICULARLY FOR DETERMINING THE DISTANCE OF A VEHICLE FROM AN OBSTACLE}

본 발명은 초음파 신호를 생성하고 평가하기 위한, 특히 장애물까지의 차량의 거리를 결정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

상기 형태의 장치는 또한 주차 거리 제어(PDC) 시스템으로도 지칭되고 주차 공간 내로의 차량 조작 과정을 보조하는 역할을 한다. 이러한 시스템은 복수의 초음파 송신기 및 초음파 수신기를 포함하고, 여기서 개별적으로 하나의 초음파 송신기 및 하나의 초음파 수신기는 초음파 트랜스듀서(transducer)로 결합될 수 있다. 방출된 초음파 신호가 차량 근처의 모니터링된 영역에서 사전 설정 가능한 안전 거리 내의 장애물 또는 오브젝트에 의해 반사될 경우, 에코는 수신된 신호에서 감지될 수 있다. 안타깝게도, 에코 감지는 분산, 간섭 및 잡음 신호 구성요소에 의해 유발되므로 확실하지 않다. 에코 수신 여부에 대한 결정은 임계값과 수신된 신호를 비교함으로써 대부분 수행된다. 이것은, 임계값 연산이 자동으로 수행되고 임계값이 이에 따라 추적될 경우 적절하다. 임계값의 이러한 추적 및 연산은 예컨대 DE-C-197 21 835에서 기재된다.

임계값의 추적 및 연산은 비교적 연산 집중적이다. 다수의 데이터가 포함된다. 일반적으로, 다수의 초음파 트랜스듀서는 데이터버스 시스템을 통해 중앙 제어 유닛에 연결된다. 그러므로 임계값의 추적 및 연산은 데이터 버스를 통해 비교적 다량의 데이터를 송신하고 수신하는 것의 필요성을 수반한다. 그러나 이것은 강하고 그러므로 비교적 비용이 많이 드는 데이터 버스를 요구할 것이다. 그러나 단순한 데이터 버스를 사용하고자 할 경우, 임계값의 추적 및 연산에 대한 수신된 신호의 처리는 각각의 가입자에서, 즉, 각각의 초음파 트랜스듀서의 다운스트림에 배열된 전자기기에서 분산된 방식으로 수행되어야 한다.

EP-A-2 081 052로부터, 주행 차량 주변의 영역에서의 차량을 감지하기 위한 감지 장치 및 개별적으로 감지 방법이 알려진다. 여기서, 특히, "블라인드 스팟(blind spot)"의 영역이 모니터링될 것이다. 알려진 감지 장치의 기능적 안전성을 위하여, 사용된 초음파 송신기 및 수신기의 지속적인 모니터링이 결정적으로 중요하다. 이러한 기능적인 요소에 의해 포착되는 신호는 주기적인 또는 임의 점검(spot check) 형태의 지속적인 비교의 대상이 된다. 이러한 기능 요소들 중 하나의 신호의 방해 직후, 감지될 도로면으로의 그 송신/수신 영역의 조정 또는 파라미터화가 수행되고, 그러한 방식으로, 기능적 무결성의 경우 관련된 기능 요소는 도로면을 통한 신호 반사의 수신을 위해 긍정적으로 설정된다. 이것은 측정 센서 및 개별적으로 기능 요소로부터의 신호의 상관관계를 통해 블라인드 감지를 허용한다. 이러한 알려진 방법에 있어서, 개별적인 기능 요소는 데이터 라인을 통해 제어 장치에 연결된다. 상기 문서는 데이터의 구조화에 대한 추가 정보를 제공하지 않는다.

DE-A 10 2010 033 213은 환경을 포착하기 위한 초음파 센서의 신호의 평가에 대한 방법 및 장치를 기재한다. 본 명세서에서, 복수의 초음파 송신기 및 수신기는 중앙 유닛에 연결된다. 에코 신호 시퀀스의 일시적인 간격을 기초로 하여, 센서는 상응하는 클러스터를 감지할 것이며 이러한 클러스터 정보를 중앙 유닛에 송신할 것이다.

거리 측정에 대한 추가 초음파 측정 장치는 US-A-4,975,889로부터 알려져 있다.

본 발명의 목적은 초음파 신호를 생성하고 평가하기 위한, 특히 장애물까지의 차량의 거리를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이고, 여기서, 임계값의 자동 연산 및 추적이 수행되되, 간소화된 하드웨어 구성요소가 사용되어야 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 초음파 신호를 생성하고 평가하기 위한, 특히 장애물까지의 차량의 거리를 결정하기 위한 장치를 제안하고, 여기서 상기 장치는,

- 적어도 하나의 초음파 송신기 가입자, 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자와 중앙 제어 및 평가 유닛 사이에서의 유용한 데이터 및 제어 데이터의 송신을 위한 데이터 버스 - 상기 중앙 제어 및 평가 유닛은, 적어도 하나의 초음파 송신기 가입자와 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자를 제어하기 위한 것이고, 사전 설정 가능한 크기의 거리 영역 내에 장애물이 존재할 경우에 특히 장애물까지의 거리를 확보하기 위해 적어도 시간 기간 동안 수신된 신호가 추적된 임계값보다 큰지 또는 동일한지의 측면에서 임계값을 추적하는 동안 수행되는 초음파 수신기 가입자의 수신된 신호의 평가를 위한 것임 - 를 제공받고,

- 초음파 송신기 가입자는, 버스트 길이를 갖고 복수의 초음파 펄스를 포함하는 버스트 송신 신호를 방출하기 위한 초음파 송신기를 포함하며,

- 초음파 수신기 가입자는 초음파 수신 신호로서 장애물에서 반사된 버스트 송신 신호를 수신하기 위한 초음파 수신기를 포함하고 초음파 수신기에 의해 수신된 신호를 처리하기 위한 신호 처리 유닛을 포함하고, 수신된 신호는 초음파 버스트 송신 신호의 방출의 시작부터 버스트 길이의 절반과 실질적으로 동일한 길이의 개별적인 타임 섹션(소위 셀로 불림)으로 나뉜다.

이러한 장치에서, 본 발명에 있어서,

- 신호 처리 유닛은 각각의 타임 섹션 동안 수신된 신호의 피크값을 결정하도록 동작하고,

- 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자는 데이터 버스를 통해 중앙 제어 및 평가 유닛에 수신된 신호의 타임 섹션의 피크값을 송신하도록 동작하며,

- 데이터 버스를 통해 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자로부터 수신된 피크값을 기초로 하며, 특히 잠재적인 장애물까지의 거리를 얻기 위해 제어 및 평가 유닛은, 타임 섹션 중 적어도 하나에서의 수신된 신호가 추적된 임계값보다 큰지 또는 동일한지를 감지하도록 동작하는 것이 규정된다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 또한 초음파 신호를 생성하고 평가하기 위한, 특히 장애물까지의 차량의 거리를 결정하기 위한 방법을 제안하고 상기 방법에서,

- 버스트 길이를 갖고 복수의 초음파 펄스를 포함하는 버스트 송신 신호가 데이터 버스의 적어도 하나의 초음파 송신기 가입자에 의해 방출된 후, 초음파 수신 신호가 데이터 버스의 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자에 의해 수신되고,

- 초음파 수신 신호는 버스트 길이의 절반과 실질적으로 동일한 타임 섹션으로 나뉘고,

- 초음파 수신 신호의 각각의 타임 섹션 동안, 피크값이 데이터 버스를 통해 중앙 제어 및 평가 유닛에 송신되며,

- 각각의 타임 섹션 동안 초음파 수신 신호의 피크값을 기초로 하여, 초음파 수신 신호가 추적된 임계값보다 크거나 같은 타임 섹션을 초음파 수신 신호가 포함하는지가 임계값 추적을 고려하여 제어 및 평가 유닛에서 결정된다.

본 발명에 있어서, 일반적인 개념으로, 임계값의 자동 연산 및 추적은, 데이터 버스를 통해 초음파 송신기와 초음파 수신기 가입자에 연결되는 제어 및 평가 유닛에서 중심적으로 수행될 것임이 규정된다. 각각의 초음파 수신기 가입자는 버스트 길이를 갖고 복수의 초음파 펄스를 포함하는 버스트 송신 신호를 방출하기 위한 초음파 송신기를 포함한다. 각각의 초음파 수신기 가입자에는 초음파 신호를 수신하기 위한 초음파 수신기가 제공된다. 이러한 초음파 수신 신호는 예컨대 초음파 송신기 가입자에 의해 송신되고 장애물에서 반사되는 버스트 송신 신호이다. 수신된 초음파 신호를 처리하기 위한 신호 처리 유닛은 초음파 수신기의 다운스트림에서 연결된다. 공정에서, 수신된 초음파 신호는 소위 셀로 불리는 개별적인 타임 섹션으로 세분될 것이며, 이 타임 섹션은 버스트 길이의 절반과 실질적으로 동일하다. 수신된 신호의 이러한 세분은 초음파 버스트 송신 신호의 방출 시작에 수행된다.

본 발명에 있어서, 초음파 수신기 가입자로부터 제어 및 평가 유닛으로의 데이터 송신은 감소된다. 주로, 각각의 초음파 수신기 가입자는 각각의 셀에 대한 수신된 신호의 피크값만을 실질적으로 송신할 것이다. 각각의 셀에 대한 피크 값은 자동 임계값 연산을 수행하고 제어 및 평가 유닛을 추적하는데 충분하다.

그러므로, 본 발명에 있어서, 감소된 양의 데이터는 자동 임계값 연산 및 추적을 수행하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 본 발명은 에코 데이터를 그 생성과 동시에 송신하고 외부적으로 그리고 눈에 띄는 손실 없이 이들을 처리할 기회를 제공한다. 초음파 수신기 가입자(IC)의 임계값 연산에 있어서, 대규모 임시 저장 장치는 요구되지 않는다. 그러므로 본 발명에서, 초음파 수신기 가입자에 의해 그리고 초음파 버스트 수신된 신호의 평가 후에 송신된 데이터의 최소 가능 양을 기초로 한 임계값 추적 및 연산이 사용될 수 있다. 이러한 임계값 연산 및 추적은 더 긴 거리에 대한 오브젝트의 안전한 감지가 상당히 변화하는 환경적 조건(지하 차고, 자유 공간)의 경우에 또한 가능한 것을 고려하면 특히 실용적이다.

본 발명의 유리한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자의 신호 처리 유닛은 각각의 시간 동안 수신된 신호의 평균값을 감지하고, 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자는 데이터 버스를 통해 각각의 타임 섹션 동안 평균값을 제어 및 평가 유닛에 송신할 것이 규정된다. 각각의 타임 섹션 동안, 예컨대 각각의 셀 동안 수신된 신호의 평균값의 추가 송신에 의해, 자동 임계값 연산 및 추적은 여전히 더 빠를 수 있다. 이제, 평균값이 수신된 신호의 각각의 타임 섹션 동안 송신되므로, 제어 및 평가 유닛은 이러한 평균값으로부터 그 타임 섹션의 전체에 걸쳐서 수신된 신호의 평균값을 연산할 수 있다. 이러한 연산은 결국 자동 임계값 연산 및 추적에서 고려될 수 있다.

데이터 버스가 이것에 복수의 초음파 송신기 가입자 및 복수의 초음파 수신기 가입자를 연결할 경우 이것은 적절하다.

상기 언급된 바와 같이, 적어도 하나의 초음파 송신기 가입자와 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자 또는 개별적으로 초음파 송신기 가입자와 초음파 수신기 가입자의 한 쌍은 데이터 버스의 공통 가입자로서 설계될 수 있고, 여기서, 초음파 수신기와 초음파 송신기는 초음파 트랜스듀서의 형태인 하나의 유닛으로 결합된다.

또한, 데이터 버스는 그것에 연결된 복수의 초음파 수신기 가입자를 갖고, 초음파 수신기 가입자의 수는 초음파 송신기 가입자의 수보다 더 많거나 더 적은 것이 규정될 수 있다.

최종적으로, 본 발명의 추가 실시예에 있어서, 데이터 버스를 통해 수신된 것과 같이 적어도 하나의 초음파 수신기 가입자의 수신된 신호의 각각의 시간 섹션에 대한 피크값 및 선택적으로 평균값을 기초로 하여, 제어 및 평가 유닛은, 잠재적인 에코를 감지할 것이며, 초음파 버스트 송신 신호의 방출의 시작과 에코의 발생 사이의 시간의 길이를 기초로 하여, 잠재적 장애물까지의 거리를 결정할 것임이 규정된다.

예컨대 그에 연결된 데이터 버스 및 IC의 복수의 초음파 수신기 가입자를 포함하는 시스템에서의 자동 임계값 연산 및 추적을 위한 알려진 방법에서, 측정 범위는 복수의 개별적인 섹션(소위 셀)으로 세분될 것이고, 이것은 초음파 수신 신호를 이러한 타임 섹션으로 세분하는 것을 의미한다. 타임 섹션 및 개별적으로 셀은 펄스(버스트) 길이의 절반과 실질적으로 동일한 길이를 갖는다. 섹션의 크기는 2개의 에코 신호의 해상도에 상응한다. 선행 기술에서, 셀(x)의 영역에서의 임계값의 연산에 있어서, 관찰된 셀의 좌측으로의 그리고 우측으로의 셀에서의 발달이 참조된다. 모든 알려진 방법은 이들이 셀에서의 수신된 신호의 평균값을 기초로 한다는 공통점을 갖는다.

본 발명의 방법은, 평균값이 연산에서 필수적으로 포함되지 않는 선행기술과는 상이하다. 에코의 존재 여부에 대한 결정을 위해, 이로써 연산된 임계값은 에코 신호에 비교될 것이다. 이러한 목적으로, 에코 신호의 중간 저장이 요구된다. 테스트는, 이것이 실제로 각각의 셀에 대한 에코 신호의 피크값만 고려되는 것이 충분하다는 것을 보여준다. 공간적 해상도가 다소 감소하였으나, 에코는 손실되지 않을 것이며, 모든 에코가 감지될 것임이 보장된다. 에코 신호 그 자체는 각각의 셀에 대한 피크값에 의해 (특히 그 신호 레벨에 있어서) 그 필수적인 구성요소에서 올바르게 제시될 것이다. 공간적 해상도의 증가된 포기(abandonment) - 여전히 감지되어야 할 원거리 오브젝트의 경우에 정당화됨 - 에 의해, 각각의 수신된 신호에 대한 데이터의 양은 셀의 확장에 의해 더욱 감소될 수 있다.