用于在持續(xù)運(yùn)行中匹配至少一個(gè)超聲波傳感器的靈敏度的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于匹配超聲波傳感器的靈敏度的方法，其中，在持續(xù)運(yùn)行期間借助第一參數(shù)估計(jì)至少一個(gè)第一超聲波傳感器在至少一個(gè)預(yù)定義的時(shí)刻的靈敏度，所述第一參數(shù)取決于所述第一超聲波傳感器的在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)和在所述預(yù)定義的時(shí)刻求取的品質(zhì)因數(shù)，以及將所述第一超聲波傳感器的所估計(jì)的靈敏度作為用于匹配所述第一超聲波傳感器的和/或至少一個(gè)第二超聲波傳感器的靈敏度的控制參量。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。
【專利說明】用于在持續(xù)運(yùn)行中匹配至少一個(gè)超聲波傳感器的靈敏度的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在持續(xù)運(yùn)行中匹配至少一個(gè)超聲波傳感器的靈敏度的方法和裝置。本發(fā)明也涉及一種具有用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的車輛輔助系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于超聲波傳感器的駕駛員輔助功能已經(jīng)上市超過15年。越來越多地借助復(fù)雜的功能補(bǔ)充經(jīng)典的泊車輔助一例如泊出輔助、半自主泊車和側(cè)視輔助(Side-View-Assist)。另外，根據(jù)類型在ISO標(biāo)準(zhǔn)IS026262的意義上歸為安全重要相關(guān)的(ASIL)A)功能在開發(fā)中或出現(xiàn)在市場上。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)主要的并且安全重要相關(guān)的功能，必須總是在其功率極限附近運(yùn)行超聲波傳感器。由于不利的環(huán)境條件或老化現(xiàn)象造成的功率損失導(dǎo)致經(jīng)常不能探測到的功能限制。另外，對于這些要求更高的功能而言，更全面且更有針對性的傳感器自診斷越來越重要。
[0004]通常通過元件的由生產(chǎn)決定的公差離散、不同的溫度歷程或者老化效應(yīng)或者其他影響因素，當(dāng)今在駕駛員輔助系統(tǒng)中使用的超聲波傳感器具有不可避免的、超聲波傳感器個(gè)體的靈敏度差異。
[0005]然而，有些超聲波傳感器駕駛員輔助功能一例如側(cè)視輔助(“Side View Assist(SVA)O以具有可比的靈敏度的傳感器為前提條件。這在更小的程度上同樣適用于泊車導(dǎo)航系統(tǒng)，其中傳感器也需要交叉回波信息并且因此必須具有足夠相似的傳感器靈敏度。如果靈敏度差異超過一定程度，則在功能的工作能力方面部分地出現(xiàn)顯著的損失。
[0006]由現(xiàn)有技術(shù)已知一些方法，借助這些方法可以在持續(xù)運(yùn)行中求取超聲波傳感器的電等效參數(shù)(Ersatzparameter )。
[0007]由文獻(xiàn)WO 2007/051665 Al已知一種超聲波傳感器的校準(zhǔn),其中第一超聲波傳感器的超聲波信號在沒有在周圍環(huán)境物體上的反射的情況下傳輸?shù)降诙暡▊鞲衅鳎约皩⒂傻诙暡▊鞲衅鹘邮盏牟⑶曳Q作串?dāng)_信號的超聲波信號的振幅與所存儲的值進(jìn)行比較，據(jù)此當(dāng)由第二傳感器接收的串?dāng)_信號的振幅低于或者超過第一值時(shí)，提高或者降低靈敏度。為了能夠排除第二傳感器的顯著的功能干擾，也將所接收的串?dāng)_信號的振幅與所存儲的、比第一值更小的第二值進(jìn)行比較。在此，當(dāng)所接收的串?dāng)_信號的振幅低于所存儲的第二值時(shí)，輸出故障報(bào)告。在此不利的是，通過所接收的并且先前在周圍環(huán)境物體上反射的超聲波可能嚴(yán)重地歪曲或者損害第二傳感器的靈敏度的確定。
[0008]由文獻(xiàn)DE 10 2006 053 112 Al已知一種用于調(diào)節(jié)超聲波傳感器的發(fā)射聲壓和可調(diào)節(jié)的接收增益的方法，其中以可調(diào)節(jié)的發(fā)射電流激勵(lì)轉(zhuǎn)換器并且借助測量裝置實(shí)施傳感器的發(fā)射聲壓的間接測量。通過非線性漸進(jìn)調(diào)節(jié)借助可調(diào)節(jié)的發(fā)射電流和可調(diào)節(jié)的接收增益的跟蹤根據(jù)發(fā)射聲壓的間接測量的結(jié)果調(diào)節(jié)傳感器的發(fā)射聲壓和接收增益。由相同的文獻(xiàn)已知，可以改變超聲波轉(zhuǎn)換器的等效電路圖中的衰減電阻Rs，并且通過測量激勵(lì)電壓間接地確定發(fā)射聲壓。在此不利的是，在調(diào)節(jié)發(fā)射聲壓和接收增益時(shí)借助發(fā)射聲壓的間接并且由此也容易具有測量錯(cuò)誤的測量來實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的發(fā)射電流和可調(diào)節(jié)的接收增益的跟蹤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]提出根據(jù)所附獨(dú)立權(quán)利要求的方法和裝置。
[0010]在用于在持續(xù)運(yùn)行中匹配超聲波傳感器的靈敏度的根據(jù)本發(fā)明的方法中，在持續(xù)運(yùn)行期間借助第一參數(shù)估計(jì)至少一個(gè)第一超聲波傳感器在至少一個(gè)預(yù)定義的時(shí)刻的靈敏度并且將所述靈敏度作為用于匹配第一超聲波傳感器的和/或至少一個(gè)第二超聲波傳感器的靈敏度的控制參量，所述第一參數(shù)取決于超聲波傳感器的在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)和在所述預(yù)定義的時(shí)刻求取的品質(zhì)因數(shù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置，所述裝置包括控制裝置，所述控制裝置構(gòu)造用于求取第一參數(shù)以及借助所述第一參數(shù)估計(jì)第一超聲波傳感器在至少一個(gè)預(yù)定義的時(shí)刻的靈敏度以及將所述靈敏度作為用于匹配第一超聲波傳感器的和/或至少一個(gè)第二超聲波傳感器的靈敏度的控制參量，所述第一參數(shù)取決于至少一個(gè)第一超聲波傳感器的在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)和在至少一個(gè)預(yù)定義的時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)。
[0012]從屬權(quán)利要求示出本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展方案。
[0013]通過根據(jù)本發(fā)明的方法，尤其為了至少一個(gè)超聲波傳感器的自診斷，借助可靠的、簡單的并且由此也計(jì)算較少的方法來估計(jì)傳感器個(gè)體的瞬時(shí)靈敏度。特別地，可以由相應(yīng)的超聲波傳感器的品質(zhì)因數(shù)的商計(jì)算至少一個(gè)超聲波傳感器的第一參數(shù)。
[0014]特別地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在生產(chǎn)時(shí)刻優(yōu)選在相應(yīng)的超聲波傳感器中存儲至少一個(gè)超聲波傳感器的等效參數(shù)，并且由控制裝置(控制設(shè)備)讀取所述等效參數(shù)，并且在持續(xù)運(yùn)行中確定至少一個(gè)超聲波傳感器的等效參數(shù)并且將所述等效參數(shù)傳輸給控制裝置。
[0015]有利地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在生產(chǎn)時(shí)刻有效的和/或在預(yù)定義的時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)和/或至少一個(gè)超聲波傳感器的第一參數(shù)以簡單的方式由其等效參數(shù)確定。
[0016]特別地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，為了進(jìn)行至少一個(gè)超聲波傳感器的所估計(jì)的靈敏度的合理性檢驗(yàn)，考慮至少一個(gè)獨(dú)立于第一參數(shù)的第二參數(shù)。為了進(jìn)行至少一個(gè)超聲波傳感器的所估計(jì)的靈敏度的合理性檢驗(yàn)，在故障報(bào)告和/或系統(tǒng)反應(yīng)的觸發(fā)之前可以附加地使用其他直接地或者間接地導(dǎo)出的信號——例如溫度信號、車輛中的其他超聲波傳感器的靈敏度改變、傳感器自身的噪聲估計(jì)和/或盲識別等。
[0017]特別地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在存在至少一個(gè)超聲波傳感器的與預(yù)先確定的閾值偏離的靈敏度時(shí)適當(dāng)?shù)仄ヅ渲辽僖粋€(gè)超聲波傳感器的靈敏度和/或產(chǎn)生故障報(bào)告和/或停用至少一個(gè)尤其與至少一個(gè)超聲波傳感器的狀態(tài)有關(guān)的功能。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選通過相應(yīng)的發(fā)射電流和/或相應(yīng)的接收增益的適當(dāng)改變來匹配第一超聲波傳感器的靈敏度和/或至少一個(gè)第二超聲波傳感器的靈敏度。
[0019]通過本發(fā)明，可以在時(shí)間上以簡單的方式診斷各個(gè)傳感器的靈敏度差異也診斷共同安裝在車輛中的傳感器之間的靈敏度差異。如果所估計(jì)的靈敏度差異在特定界限之外，則可以或者向駕駛員提供相應(yīng)的信息、生成系統(tǒng)故障(所述系統(tǒng)故障必須在維修車間中例如通過傳感器更換來消除)或者通過電子措施來動態(tài)地匹配至少一個(gè)傳感器的傳感器靈敏度。
[0020]在此，可以借助以下駕駛員信息實(shí)現(xiàn)不同功能的停用:系統(tǒng)由于各個(gè)傳感器和/或確定傳感器和/或傳感器對的受限制的靈敏度或不同的靈敏度暫時(shí)不可用。
[0021]對于以下情況也可以產(chǎn)生駕駛員信息一例如服務(wù)提示:低于至少一個(gè)超聲波傳感器的最小靈敏度。
[0022]由此，或者可以適當(dāng)?shù)貙ο到y(tǒng)中功能限制作出反應(yīng),或者可以避免或者減少功能限制。
[0023]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)是對于傳感器生產(chǎn)中的產(chǎn)量而言最大允許的靈敏度離散的擴(kuò)展或者不過分的約束。
[0024]有利地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在存在至少一個(gè)超聲波傳感器的與預(yù)先確定的閾值偏離的靈敏度時(shí)，適當(dāng)?shù)馗淖冎辽僖粋€(gè)超聲波傳感器的發(fā)射電流和/或接收增益來動態(tài)匹配其靈敏度。
[0025]特別地，通過使用超聲波傳感器的優(yōu)選在至少一個(gè)超聲波傳感器自身中存儲的并且優(yōu)選傳輸給控制裝置的發(fā)射電流/靈敏度特征曲線和/或接收增益/靈敏度特征曲線，實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)超聲波傳感器的發(fā)射電流和/或接收增益的改變。
[0026]根據(jù)本發(fā)明提供一種具有車輛輔助系統(tǒng)的車輛，所述車輛輔助系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的裝置。通過使用根據(jù)本發(fā)明的車輛輔助系統(tǒng)尤其保證:可以可靠地求取車輛與至少一個(gè)車輛周圍環(huán)境障礙物的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，所述碰撞風(fēng)險(xiǎn)由這樣的車輛輔助系統(tǒng)求取。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的裝置、根據(jù)本發(fā)明的車輛輔助系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明的車輛的優(yōu)點(diǎn)基本相應(yīng)于相應(yīng)的根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)。因此不再重復(fù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]以下參考附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出:
[0029]圖1:用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在圖1中示出用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置
10。特別地，所述裝置10包括兩個(gè)超聲波傳感器20、30和一個(gè)控制裝置(控制設(shè)備)40，所述控制裝置構(gòu)造用于根據(jù)第一參數(shù)估計(jì)超聲波傳感器20、30的當(dāng)前靈敏度以及將所述靈敏度作為用于匹配至少一個(gè)超聲波傳感器20、30的靈敏度的控制參量。特別地，由超聲波傳感器20、30的在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)QO和相同超聲波傳感器20、30的當(dāng)前品質(zhì)因數(shù)Q_akt之間的商Q_ratio來計(jì)算用于超聲波傳感器20、30的第一參數(shù)。也可考慮使用所述第一參數(shù)與所述品質(zhì)因數(shù)的其他等效相關(guān)性。
[0031]在本發(fā)明中，可以在生產(chǎn)時(shí)刻在傳感器中存儲每一個(gè)單個(gè)傳感器20、30的等效參數(shù)(EP)并且在傳感器集成在車輛中之后由控制設(shè)備40讀取所述等效參數(shù)。特別地，可以繼續(xù)在持續(xù)運(yùn)行中求取每一個(gè)單個(gè)傳感器20的等效參數(shù)。優(yōu)選地，在尤其由控制設(shè)備40包括的功能軟件中已知至少一個(gè)傳感器20、30的發(fā)射電流與靈敏度之間和/或接收增益與靈敏度之間的(經(jīng)校準(zhǔn)的)相關(guān)性。[0032]對于每個(gè)傳感器20、30尤其由單個(gè)傳感器20、30的等效參數(shù)確定所述品質(zhì)因數(shù)和所述第一參數(shù):
[0033]在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)QO
[0034]Q0=sqrt(LsO/CsO)/RsO
[0035]改動的品質(zhì)因數(shù)
[0036]Q_akt=f(Cr, CrO)*sqrt(Ls_akt/Cs_akt)/Rs_akt
[0037]以及
[0038]取決于品質(zhì)因數(shù)的第一參數(shù)
[0039]Qratio=Qakt/Q0
[0040]在此，Ls、Rs、Cs、Cr是每一個(gè)傳感器20、30的電子等效電路圖的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在此，索引“O”代表生產(chǎn)時(shí)刻的等效參數(shù)(EP)并且索引“akt”代表當(dāng)前時(shí)刻的等效參數(shù)。在改動的品質(zhì)因數(shù)的表達(dá)式中，品質(zhì)因數(shù)和取決于等效參數(shù)Cr的函數(shù)f (Cr_akt，CrO)相乘。
[0041]參量Q_ratio作為靈敏度漂移的度量并且用作控制參量。對于降低的靈敏度有:Q_ratio〈lο
[0042]在本發(fā)明中，動態(tài)地匹配各個(gè)傳感器的靈敏度、尤其按照如下闡述的那樣:
[0043](i)如果Q_ratio下降到閾值Q_ratio_limit之下,可以匹配傳感器20、30的傳感器靈敏度，其方式尤其是，可以增大相同傳感器20、30的發(fā)射電流。對此，在系統(tǒng)中必須創(chuàng)造前提條件，例如存在具有可參數(shù)化的電流的超聲波傳感器20、30和/或用于電流增大的控制設(shè)備40的總電流預(yù)算的合適設(shè)計(jì)和/或存在存儲在控制設(shè)備40中的超聲波傳感器20的發(fā)射電流/靈敏度特征曲線。
[0044](ii)當(dāng)總電流預(yù)算受限或者已經(jīng)耗盡時(shí)，替代地可以降低另一個(gè)傳感器30、20的發(fā)射電流(并且因此降低靈敏度)。當(dāng)功能一例如側(cè)視輔助功能以現(xiàn)有傳感器20、30的可比的傳感器靈敏度為前提時(shí)，這是有利的。
[0045](iii)也可以通過增大至少一個(gè)傳感器20、30的接收增益的方式來匹配所述傳感器靈敏度。特別地，當(dāng)相鄰的傳感器20、30示出不同的漂移特性并且交換交叉回波信息時(shí)，這是有利的。在這種情況下，可以動態(tài)地匹配所述交叉回波靈敏度。
[0046]同樣可考慮步驟(i)或者步驟(ii)與步驟(iii)的組合和其他組合。
[0047]除所述Q_ratio標(biāo)準(zhǔn)之外，所述傳感器靈敏度的動態(tài)匹配也可以考慮其他可供使用的信息——例如周圍環(huán)境溫度、在超聲波傳感器中求取的噪聲水平或者考慮在車輛中安裝的其他傳感器30、20的Q_ratio水平來進(jìn)行合理性檢驗(yàn)。
[0048]替代地或附加地，為了匹配傳感器靈敏度也可以使用關(guān)于傳感器20、30的靈敏度改變的信息來停用功能并且借助顯示裝置50向駕駛員顯示不可用性。附加地，可以產(chǎn)生相應(yīng)的故障存儲記錄。這尤其對于安全重要的應(yīng)用或者對于具有對傳感器靈敏度的穩(wěn)定性的高要求的功能是有益的。
[0049]除以上文字公開內(nèi)容之外，在此對于本發(fā)明的其他公開內(nèi)容補(bǔ)充地參考圖1中的示圖。
【權(quán)利要求】
1.一種用于匹配超聲波傳感器(20，30)的靈敏度的方法，其特征在于，在持續(xù)運(yùn)行期間借助第一參數(shù)(Q_ratio)估計(jì)至少一個(gè)第一超聲波傳感器(20, 30)在至少一個(gè)預(yù)定義的時(shí)刻的靈敏度，所述第一參數(shù)取決于所述第一超聲波傳感器(20, 30)的在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)(QO)和在所述預(yù)定義的時(shí)刻求取的品質(zhì)因數(shù)(Q_akt)，以及將所述第一超聲波傳感器(20，30)的所估計(jì)的靈敏度作為用于匹配所述第一超聲波傳感器(20，30)的和/或至少一個(gè)第二超聲波傳感器(20，30)的靈敏度的控制參量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由相應(yīng)的超聲波傳感器(20，30)的電等效參數(shù)(Ls，Rs, Cs, Cr)確定所述在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)(QO)和/或所述在預(yù)定義的時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)(Q_akt)和/或所述第一參數(shù)(Q_ratio)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，為了進(jìn)行所估計(jì)的靈敏度的合理性檢驗(yàn)，考慮與所述第一參數(shù)(Q_ratio)不同的第二參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)至少一個(gè)第一超聲波傳感器(20，30)的靈敏度與預(yù)先確定的閾值偏離時(shí)，適當(dāng)?shù)仄ヅ渌龅谝怀暡▊鞲衅?20，30)的和/或至少一個(gè)第二超聲波傳感器(20，30)的靈敏度和/或產(chǎn)生故障報(bào)告和/或停用至少一個(gè)尤其與至少一個(gè)超聲波傳感器(20，30)的狀態(tài)有關(guān)的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了匹配所述第一超聲波傳感器(20，30)的和/或所述至少一個(gè)第二超聲波傳感器的靈敏度，適當(dāng)?shù)馗淖兿鄳?yīng)的發(fā)射電流和/或相應(yīng)的接收增益。
6.一種用于實(shí)施根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的裝置(10)，其特征在于控制裝置(40)，所述控制裝置構(gòu)造用于確定第一參數(shù)(Q_ratio)，所述第一參數(shù)取決于至少一個(gè)第一超聲波傳感器(20，30)的在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)(QO)和在至少一個(gè)預(yù)定義的時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)(Q_akt)，借助所述第一參數(shù)(Q_ratio)估計(jì)所述第一超聲波傳感器(20，30)在所述預(yù)定義的時(shí)刻的靈敏度以及將所述靈敏度作為用于匹配所述第一超聲波傳感器(20，30)的和/或 至少一個(gè)第二超聲波傳感器(20，30)的靈敏度的控制參量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置(10)，其特征在于，所述控制裝置(40)構(gòu)造用于由相應(yīng)的超聲波傳感器(20，30)的電等效參數(shù)(Ls，Rs, Cs, Cr)確定所述在生產(chǎn)時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)(QO)和/或所述在預(yù)定義的時(shí)刻有效的品質(zhì)因數(shù)(Q_akt)和/或所述第一參數(shù)(Q_ratio)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其特征在于，所述控制裝置(40)構(gòu)造用于借助至少一個(gè)與所述第一參數(shù)(Q_ratio)不同的第二參數(shù)來進(jìn)行所估計(jì)的靈敏度的合理性檢驗(yàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述控制裝置(40)構(gòu)造用于在存在至少一個(gè)第一超聲波傳感器(20，30)的與預(yù)先確定的閾值偏離的靈敏度時(shí)適當(dāng)?shù)仄ヅ渌龅谝怀暡▊鞲衅?20，30)的和/或至少一個(gè)第二超聲波傳感器(20，30)的靈敏度和/或產(chǎn)生故障報(bào)告和/或停用至少一個(gè)尤其與至少一個(gè)超聲波傳感器(20，30)的狀態(tài)有關(guān)的功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其特征在于，所述控制裝置(40)構(gòu)造用于通過適當(dāng)?shù)馗淖兿鄳?yīng)的發(fā)射電流和/或相應(yīng)的接收增益來匹配所述第一超聲波傳感器(20，30)的和/或所述至少一個(gè)第二超聲波傳感器(20，30)的靈敏度。
11.一種車輛輔助系統(tǒng)， 其具有根據(jù)權(quán)利要求6至10中至少一項(xiàng)所述的裝置(10)。
【文檔編號】G01S7/52GK103688190SQ201280035473
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月18日
【發(fā)明者】A·克洛茨, P·拉普斯 申請人:羅伯特·博世有限公司