專利名稱：距離測量方法和距離測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種距離測量的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種相應(yīng) 的距離測量裝置，尤其是在泊車輔助裝置中使用的距離測量裝置。
背景技術(shù)：
基于本發(fā)明的問題在下面示例地用一個(gè)泊車輔助裝置來加以描述。
泊車輔助裝置尤其是由DE42 08 595A1及DE 196 45 339 Al已
公開。泊車輔助裝置基于發(fā)送出的超聲波信號(hào)脈沖的傳播時(shí)間測量來 測量相對(duì)于一個(gè)可能的障礙物的距離。如果到一個(gè)物體的確定距離小 于一個(gè)關(guān)鍵值，則發(fā)出碰撞警報(bào)。
在泊車輔助裝置中典型地使用一個(gè)電-聲信號(hào)轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)轉(zhuǎn) 換器被同時(shí)地用于發(fā)送及接收超聲波信號(hào)脈沖。在相繼的時(shí)間窗中發(fā) 送或接收超聲波信號(hào)脈沖。這些時(shí)間窗不允許重疊，因?yàn)榉駝t會(huì)確定 出虛假存在的物體。
在發(fā)送出超聲波信號(hào)脈沖后電-聲信號(hào)轉(zhuǎn)換器還繼續(xù)振動(dòng)。該繼 續(xù)振動(dòng)必需在用于接收超聲波信號(hào)脈沖的時(shí)間窗開始前充分地衰減。 否則將確定出虛假存在的物體。 電-聲信號(hào)轉(zhuǎn)換器的繼續(xù)振動(dòng)衰減到一個(gè)可忽略的值的時(shí)間間隔 限制了在其范圍內(nèi)泊車輔助裝置可識(shí)別出的物體的最小距離。典型地
該最小可測量的距離為10cm的范圍。這將導(dǎo)致到機(jī)動(dòng)車的距離小于 10cm的物體及由此可出現(xiàn)潛在碰撞的物體不能被泊車輔助裝置檢測 到。
因此對(duì)能檢測小距離上的物體或能確定到物體的小距離的泊車 輔助裝置及相應(yīng)的距離測量裝置存在極大的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種距離測量方法，該距離測量方法能可靠地確定到 小距離中的和大距離中的物體的距離。本發(fā)明還提出一種距離測量裝 置，借助該距離測量裝置可實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)了以下的方法步驟
借助一個(gè)發(fā)送-和接收裝置產(chǎn)生用于回聲測量方法的聲脈沖，尤 其是超聲波脈沖；
根據(jù)發(fā)送-和接收裝置與物體之間距離的待檢測的距離范圍來調(diào) 節(jié)聲脈沖的輸出功率；
用調(diào)節(jié)好的輸出功率發(fā)送聲脈沖；并在使用用調(diào)節(jié)好的輸出功率 發(fā)送的聲脈沖的情況下，借助回聲測量方法來確定到物體的距離。
本發(fā)明的一個(gè)擴(kuò)展方案在于，適配被發(fā)送的聲脈沖的輸出功率。 該適配如下地進(jìn)行，即是否要檢測在小距離上的還是在大距離上的物 體或者是否要確定到該物體的距離。
事實(shí)表明，在小輸出功率時(shí)，發(fā)送-和接收裝置的電-聲信號(hào)轉(zhuǎn)換 器的繼續(xù)振動(dòng)比大輸出功率時(shí)成比例地更快地衰減。因此在用于發(fā)送 聲脈沖的一個(gè)時(shí)間窗與用于接收聲脈沖的反射信號(hào)分量的第二個(gè)時(shí) 間窗之間的時(shí)間間隔可減小。因此可確定并檢測出到物體的更小的距 離。
在一個(gè)構(gòu)型中提出，這樣來調(diào)節(jié)輸出功率，使得組合的發(fā)送-和 接收裝置在發(fā)送出聲脈沖后的繼續(xù)振動(dòng)在發(fā)送出的聲脈沖到物體的 傳播時(shí)間的兩倍時(shí)間之內(nèi)衰減到一個(gè)閾值以下。
根據(jù)一個(gè)擴(kuò)展方案，用于具有小距離的近距離范圍的輸出功率被 調(diào)節(jié)得小于用于具有大距離的遠(yuǎn)距離范圍的輸出功率。相應(yīng)的輸出功 率可作為預(yù)先確定的值存儲(chǔ)在一個(gè)表格中并在需要時(shí)被讀出。
在一個(gè)特別優(yōu)選的構(gòu)型中，首先用小輸出功率調(diào)節(jié)聲脈沖以確定 到近距離范圍中的物體的距離，然后用大輸出功率調(diào)節(jié)聲脈沖以確定 到遠(yuǎn)距離范圍中的物體的距離。由此首先確定靠近例如一個(gè)機(jī)動(dòng)車的 有潛在危險(xiǎn)的物體，以便可避免直接的碰撞。隨著輸出功率的改變， 用于發(fā)送聲脈沖的第一時(shí)間窗與用于接收聲脈沖的反射信號(hào)分量的 第二時(shí)間窗之間的間隔也可相應(yīng)于小輸出功率及大輸出功率從小的 值變化到大的值。
根據(jù)一個(gè)構(gòu)型，當(dāng)物體被確定為位于近距離范圍中時(shí)逐步地降低 輸出功率。在泊車時(shí)一個(gè)典型的情況是，機(jī)動(dòng)車逐步地接近位于它前 面或后面的另一車輛。通過逐步地調(diào)節(jié)來連續(xù)地提升最小可檢測的距 離。


以下將示例性地借助優(yōu)選實(shí)施例及附圖來描述本發(fā)明。圖中示
出
圖1為距離測量裝置的一個(gè)實(shí)施方式的框圖，和 圖2為用于解釋距離測量的一個(gè)振幅變化圖。
具體實(shí)施例方式
以下示例性地借助一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例及附圖來描述本發(fā)明。
圖1中表示與一個(gè)可能相撞的物體2相隔距離d的機(jī)動(dòng)車l。在 該機(jī)動(dòng)車l中或在其上設(shè)置有一個(gè)距離測量裝置3，該距離測量裝置 例如用于泊車輔助裝置或碰撞警報(bào)裝置。合乎目的地，該距離測量裝 置3的傳感器安裝在機(jī)動(dòng)車1的保險(xiǎn)杠或其它凸出的表面的區(qū)域中。
距離測量裝置3具有一個(gè)作為組合的發(fā)送-和接收裝置的電-聲轉(zhuǎn) 換器4。該轉(zhuǎn)換器4合乎目的地由一個(gè)膜片及一個(gè)壓電元件形式的或 電磁執(zhí)行器形式的執(zhí)行器構(gòu)成。該轉(zhuǎn)換器一方面可將施加在該電-聲 轉(zhuǎn)換器4上的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)。另一方面電-聲轉(zhuǎn)換器4也將到 達(dá)的聲信號(hào)或超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。
信號(hào)發(fā)生器5被設(shè)置用于產(chǎn)生電信號(hào)脈沖，該電信號(hào)脈沖通過電 -聲轉(zhuǎn)換器4被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲脈沖。在信號(hào)發(fā)生器5與電-聲轉(zhuǎn)換器 4之間設(shè)置一個(gè)可被調(diào)節(jié)的放大單元6或一個(gè)可被調(diào)節(jié)的衰減單元， 在電信號(hào)被傳送到電-聲轉(zhuǎn)換器4上之前，該放大單元或衰減單元將 電信號(hào)提高或衰減到預(yù)定電平上。以此方式產(chǎn)生具有確定的輸出功率 或信號(hào)強(qiáng)度的聲脈沖。
由電-聲轉(zhuǎn)換器4發(fā)送出的聲脈沖經(jīng)過長度為d的路段到達(dá)物體 2，在該物體上部分地被反射并且反射的聲脈沖分量部分地到達(dá)電-聲轉(zhuǎn)換器4。電-聲轉(zhuǎn)換器4響應(yīng)該反射的聲脈沖分量而相應(yīng)地產(chǎn)生一 個(gè)電信號(hào)。該電信號(hào)通過一個(gè)適當(dāng)?shù)木€路被輸送給一個(gè)檢測裝置7。 該檢測裝置7確定出從聲脈沖的發(fā)送直到反射的聲脈沖分量輸入所 經(jīng)過的聲脈沖傳播時(shí)間。在考慮聲速的情況下，可從該傳播時(shí)間中確 定出物體2到機(jī)動(dòng)車1或電-聲轉(zhuǎn)換器4的距離。
信號(hào)發(fā)生器5的電信號(hào)通過放大器6的放大或衰減是可調(diào)節(jié)的。 控制裝置8通過控制信號(hào)9控制相應(yīng)的放大率或衰減率。其中，當(dāng)物 體2以小距離d位于機(jī)動(dòng)車1或相應(yīng)的電-聲轉(zhuǎn)換器4前面時(shí)，放大 率降低。
以下借助圖2來說明當(dāng)物體2靠近機(jī)動(dòng)車1時(shí)，降低發(fā)送出的聲 脈沖的輸出功率的措施。在圖2中記錄了電-聲轉(zhuǎn)換器4的膜片偏移 的幅值I隨時(shí)間t的變化。在時(shí)刻to與時(shí)刻^之間通過信號(hào)發(fā)生器5 對(duì)電-聲轉(zhuǎn)換器4施加一個(gè)電壓脈沖U。由此激勵(lì)膜片并形成一個(gè)聲 脈沖IO。膜片及電-聲轉(zhuǎn)換器4的慣性將引起在通過電信號(hào)的激勵(lì) 的結(jié)束時(shí)刻t,之后，膜片還繼續(xù)振動(dòng)，直到時(shí)刻t2。
聲脈沖的被物體2反射的分量在時(shí)刻13與t4之間入射到電-聲轉(zhuǎn)
換器4的膜片上。在此情況下膜片被激勵(lì)而振動(dòng)。電-聲轉(zhuǎn)換器4則 將該振動(dòng)轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。
如果確定一個(gè)發(fā)送時(shí)間窗12和一個(gè)接收時(shí)間窗13，則因此發(fā)送
的聲脈沖10與接收的聲脈沖11是可被區(qū)分的。在發(fā)送時(shí)間窗12期 間分析處理裝置7與電-聲轉(zhuǎn)換器4去耦合，而在接收時(shí)間窗13期間 信號(hào)發(fā)生器5與電-聲轉(zhuǎn)換器4去耦合。在發(fā)送時(shí)間范圍12與接收時(shí) 間范圍13之間的時(shí)間間隔14期間既不發(fā)送也不接收。該時(shí)間間隔 14相應(yīng)于時(shí)刻trt2之間的繼續(xù)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。由此避免由于發(fā)送 的聲脈沖的繼續(xù)振動(dòng)而檢測出虛假的物體。
在時(shí)刻t,與t2之間的繼續(xù)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間主要取決于電-聲轉(zhuǎn)換
器4的膜片振動(dòng)的振幅。該振幅越大，繼續(xù)振動(dòng)越顯著。與此相應(yīng)地， 當(dāng)電-聲轉(zhuǎn)換器4的輸出功率大時(shí)，時(shí)間間隔14必須被選擇得長些。
時(shí)間間隔14的持續(xù)時(shí)間確定了通過距離測量裝置3最小可測量 的距離。因?yàn)閷?duì)于檢測靠近距離測量裝置的物體2， 一個(gè)小的發(fā)送輸 出功率就夠了，故當(dāng)要檢測靠近距離測量裝置3的物體2時(shí)發(fā)送輸出 功率可減小。因此有利地使繼續(xù)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間減小并相應(yīng)地可縮短 時(shí)間間隔14。其結(jié)果是有利地實(shí)現(xiàn)可測量的最短距離的減小。
通過放大器6對(duì)輸出功率的調(diào)節(jié)可根據(jù)一個(gè)固定的預(yù)給定的模 式來進(jìn)行。在此情況下，首先總是以聲脈沖的小發(fā)送輸出功率來檢測 物體是否位于距離測量裝置3的緊鄰附近。如果不能檢測到該物體， 則提高輸出發(fā)送功率并檢測較大距離上的物體并確定到該物體2的 距離。當(dāng)距離測量裝置3新接通時(shí)，這種方案尤其具有優(yōu)點(diǎn)。這在例 如機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)進(jìn)行。例如當(dāng)機(jī)動(dòng)車停放在兩個(gè)機(jī)動(dòng)車之間 的停車位中時(shí)，在這種情況下，物體2典型地位于機(jī)動(dòng)車l及距離測
檢測裝置7也可連續(xù)地確定到物體2的距離。與距離相應(yīng)的控制 信號(hào)被傳送到控制裝置8上?？刂蒲b置8將當(dāng)前的距離與預(yù)給定的表 格進(jìn)行比較并借助該表格來調(diào)節(jié)最佳的輸出發(fā)送功率，其方式是控制 裝置8對(duì)放大器6進(jìn)行控制。
可有利地確定兩個(gè)或三個(gè)距離范圍。相應(yīng)地配置兩個(gè)或三個(gè)不同 的輸出發(fā)送功率及時(shí)間間隔14。
聲脈沖可具有一個(gè)在可聽頻率范圍中的或優(yōu)選在超聲波范圍中 的載波頻率。
權(quán)利要求
1.距離測量方法，其特征在于具有以下步驟利用發(fā)送-和接收裝置(4)產(chǎn)生用于回聲測量方法的聲脈沖(10)；根據(jù)發(fā)送-和接收裝置(4)與物體(2)之間的距離(d)的待檢測距離范圍來調(diào)節(jié)聲脈沖(10)的輸出功率；用調(diào)節(jié)過的輸出功率發(fā)送聲脈沖(10)；并在使用用調(diào)節(jié)過的輸出功率發(fā)送的聲脈沖(10)的情況下，借助回聲測量方法來確定到物體(2)的距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的距離測量方法，其特征在于這樣調(diào)節(jié)輸出 功率，使得發(fā)送-和接收裝置(4)在發(fā)送出聲脈沖(10)之后的繼續(xù)振動(dòng)在發(fā)送出的聲脈沖(10)到物體(2)的傳播時(shí)間的兩倍時(shí)間之內(nèi)衰減到一個(gè)閾值以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的距離測量方法，其特征在于用于具有小距離的近距離范圍的輸出功率被調(diào)節(jié)得小于用于具有大距離的遠(yuǎn) 距離范圍的輸出功率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的距離測量方法，其特征在于首先用小輸出 功率來調(diào)節(jié)聲脈沖以確定到近距離范圍中的物體(2)的距離，然后 用大輸出功率來調(diào)節(jié)聲脈沖以確定到遠(yuǎn)距離范圍中的物體(2)的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4的距離測量方法，其特征在于如果物體 (2)被確定為位于近距離范圍中，則逐步地降低輸出功率。
6. 距離測量裝置，其特征在于具有用于產(chǎn)生并發(fā)送用于回聲測量方法的聲脈沖(10)的發(fā)送-和接收裝置(4);具有一個(gè)具有可被調(diào)節(jié)的放大-或衰減單元(6)的控制裝置(4，8)，用于根據(jù)發(fā)送-和接收裝置(4)與物體(2)之間的距離(d)的 待檢測的距離范圍來調(diào)節(jié)聲脈沖(10)的輸出功率；和具有一個(gè)分析處理裝置(7)，用于在使用用調(diào)節(jié)過的輸出功率發(fā) 送的聲脈沖(10)的情況下借助回聲測量方法來確定到物體(2)的 距離。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的距離測量裝置，其特征在于這樣來設(shè)置用 于調(diào)節(jié)輸出功率的控制裝置，使得該組合的發(fā)送-和接收裝置(4)在 發(fā)送出聲脈沖(10)之后的繼續(xù)振動(dòng)在發(fā)送出的聲脈沖(10)到物體(2)的傳播時(shí)間的兩倍時(shí)間之內(nèi)衰減到一個(gè)閾值以下。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6至7之一的距離測量裝置，其特征在于控制 裝置被設(shè)置用于調(diào)節(jié)用于聲脈沖的小輸出功率，該聲脈沖用于確定到 近距離范圍中的物體(2)的距離；接著調(diào)節(jié)用于聲脈沖(10)的大 輸出功率，該聲脈沖用于確定到遠(yuǎn)距離范圍中的物體(2)的距離。
9. 泊車輔助裝置，其特征在于具有根據(jù)權(quán)利要求8的距離測 量裝置(3)。
10. 機(jī)動(dòng)車(1)，其特征在于具有根據(jù)權(quán)利要求9的泊車輔助裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種距離測量的方法及裝置。一個(gè)組合的發(fā)送-和接收裝置4用于產(chǎn)生并發(fā)送用于回聲測量方法的聲脈沖。一個(gè)具有可被調(diào)節(jié)的放大-或衰減單元6的控制裝置8用于根據(jù)組合的發(fā)送-和接收裝置4與物體2之間的距離d的待檢測的距離范圍來調(diào)節(jié)聲脈沖10的輸出功率。一個(gè)分析處理裝置7用于在使用用調(diào)節(jié)過的輸出功率發(fā)送的聲脈沖10的情況下借助回聲測量方法來確定到物體2的距離。
文檔編號(hào)G01S15/00GK101187706SQ200710192760
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
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