CN102640013B - 用于匹配超声传感器的灵敏度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于匹配用于识别物体到车辆的距离的超声传感器(1)的灵敏度的方法，其中首先调节传感器灵敏度，如此选择传感器灵敏度，使得由超声传感器(1)发射与地面具有交点(7)的声瓣(5)。在下一步骤中借助超声传感器(1)实施测量，其中车辆的周围环境中的物体到车辆的间距大于超声传感器(1)到声瓣(5)与地面(9)的交点(7)的距离(11)，从而将超声传感器(1)到声瓣(5)与地面(9)的交点(7)的距离(11)探测为到物体的最短距离。随后根据之前探测的超声传感器(1)与声瓣(5)和地面(9)的交点(7)之间的距离(11)来调节超声传感器(1)的灵敏度，使得在调节灵敏度之后声瓣在其最接近地面(9)的点(31)处与地面(9)相距不低于预给定的距离(33)。

Description

用于匹配超声传感器的灵敏度的方法

技术领域

本发明涉及一种用于匹配用于识别物体到车辆的距离的超声传感器的灵敏度的方法。

背景技术

尤其是在用于机动车的驾驶员的泊车支持的系统中使用包括进行测量距离的传感器的系统。借助所述进行测量距离的传感器来检测车辆与物体之间的距离。为此，在常用的传感器中由传感器发射信号以及接收被物体反射的回波。由所述信号在发射信号与接收回波之间的传播时间可以求得所述物体到传感器的距离。当前，用于进行测量距离的传感器例如是超声传感器、雷达传感器、红外传感器或LIDAR传感器。

所有这些传感器的共同点在于，所发射的信号被位于所述信号的发射锥体中的物体反射，并且回波由传感器接收。由此不能确定物体方向的指示。

如果所发射的信号的发射锥体与车辆在上面行驶的地面、例如街道具有交点，则也将所述地面探测为车辆的周围环境中的物体。但因为地面不是障碍物，所以不期望探测地面以及向驾驶员指示地面距离上的物体。

由DE-T 601 17 407公开了一种方法，所述方法可以在使用雷达传感器的情况下排除：将地面探测为可能是障碍物的物体。为此，在安装传感器之后实施测量并且将所测量的信号存储为基本噪声。为了探测物体，从所测量的信号中减去所述基本噪声。

然而，在DE-T 601 17 407中公开的方法不可以用于超声传感器。当前在安装在车辆中之后进行超声传感器的调节。为了仅仅探测障碍物而不探测地面，由此例如出现在超声传感器的安装高度方面的限制和在传感器的视向方面的限制。此外，尤其是仅仅受限制地在载货车辆领域中应用，因为由于由车辆的不同负载状态和/或水平调整导致的较大高度差而必须使传感器的调节分别匹配于车辆的水平，以便避免在传感器到地面的距离变化时探测不到车道。

发明内容

根据本发明的用于匹配用于识别物体到车辆的距离的超声传感器的灵敏度的方法包括以下步骤：

(a)调节传感器灵敏度，如此选择所述传感器灵敏度，使得由所述超声传感器发射与地面具有交点的声瓣；

(b)借助所述超声传感器实施测量，其中，所述车辆的周围环境中的物体到所述车辆的间距大于所述超声传感器到所述声瓣与地面的交点的距离，从而将所述超声传感器到所述声瓣与地面的交点的距离探测为到物体的最短距离；

(c)根据在步骤(b)中探测到的超声传感器与所述声瓣和地面的交点之间的距离来调节所述超声传感器的灵敏度，使得在调节之后所述声瓣在其最接近地面的点处与地面相距不低于一预给定的距离。

将如下范围称作本发明范畴内的声瓣：在所述范围内由超声传感器发射的信号如此强，使得所述信号的被物体反射的回波仍然由超声传感器接收并且可以被探测为属于所发射的信号的回波。

声瓣与地面的交点取决于超声传感器的安装高度。因此，通过根据本发明的方法可以保证：包括用于距离识别的超声传感器的用于在引导车辆时支持驾驶员的系统与超声传感器的安装高度无关地发挥作用。借助根据本发明的方法可以使超声传感器的灵敏度总是最优地匹配于车辆中的超声传感器的安装高度。在此，总是如此调节传感器的灵敏度，使得不进行地面的探测。如果探测到地面，则所调节的超声传感器的灵敏度过高。但另一方面必须识别扁平障碍物。如果识别不到扁平障碍物，则超声传感器的灵敏度过低。在此，如此选择声瓣的最接近地面的点与地面之间的预给定的距离，使得仍然探测扁平障碍物，此外优选地如此选择声瓣的最接近地面的点与地面之间的预给定的距离，使得例如在由于负载而引起的车辆水平变化时不需要重新调节灵敏度。但替代地当然也可以尤其在发生水平变化以及超声传感器的安装高度变化时根据改变的安装高度来重新调节超声传感器的灵敏度。

在本发明的一个实施方式中，在调节超声传感器的灵敏度之前，由超声传感器与声瓣和地面的交点之间的距离确定超声传感器的安装高度。这具有以下优点：可以直接根据安装高度进行超声传感器的灵敏度的调节。为此例如可以存储特征曲线，其中，为安装高度分配超声传感器的相应灵敏度。但因为安装高度在声瓣的开口角度恒定的情况下直接取决于声瓣和地面的交点与超声传感器的距离，所以当然也可以直接由在步骤(b)中探测到的声瓣和地面的交点与超声传感器之间的距离求取灵敏度的调节。

为了能够唯一地将声瓣和地面的交点到超声传感器的距离分配给安装高度，例如可以分别根据超声传感器的灵敏度来存储对应于声瓣和地面的交点与超声传感器之间测量到的距离的安装高度。但替代地，也可以由超声传感器到声瓣与地面的交点的距离和超声传感器的灵敏度计算安装高度。

优选在不需要所述系统时在步骤(b)中借助超声传感器实施测量。这例如是较高速度的行驶时或者在静止时的情况，因为通常在车辆泊车并且因此缓慢移动时需要所述系统。

在本发明的范畴内，尤其是将具有高于30km/h速度的行驶理解为具有较高速度的行驶。为了保证在静止时实施测量，优选地仅仅在没有挂档和/或操作了驻车制动器时才实施静止时的测量。通常，车辆在操作了驻车制动器时不移动。没有挂档的车辆不可以移动。

然而，如果在静止时实施根据本发明的用于匹配超声传感器的灵敏度的方法，则附加地应当注意：没有物体比声瓣与地面的交点更接近超声传感器。如果存在更接近车辆的物体，则这会导致超声传感器的灵敏度的错误调节，并且所调节的声瓣与地面具有交点，从而在系统运行中会探测到地面。

为了验证在步骤(c)中调节的超声传感器的灵敏度或者通过根据本发明的方法求取的超声传感器的安装高度，例如可以调节超声传感器的至少两个不同的灵敏度，借助所述灵敏度的每一个确定超声传感器到相应声瓣与地面的交点的距离，由所述距离分别计算安装高度，以及相互比较所计算的安装高度。通过比较可以确定：所述测量是否已经提供了正确的结果。如果得出不同的安装高度，则必须重复测量，因为这些结果中的至少一个是有误的。为了在确定安装高度时考虑测量公差和圆整误差，不需要在不同灵敏度下确定的安装高度是相同的，但它们应当不超过一个预给定的最大差。在此，所述预给定的最大差取决于所使用的系统和预期的测量精度和圆整误差。

为了进行验证，例如可以使用超声传感器的两个不同的预给定的灵敏度。替代地，也可以使用超声传感器的多个例如连续变化的灵敏度。为了进行验证分别仅仅需要存在声瓣与地面的交点。

在本发明的一个优选实施方式中，在车辆运行期间持续地进行灵敏度的调节的验证。这具有以下优点：通过持续的验证可以补偿安装高度方面例如通过例如由于不同的负载状态和/或车辆的水平调整导致的不同高度差产生的差别。分别根据例如由于负载状态或水平调整产生的车辆水平来调节超声传感器。

例如可以借助所存储的传感器特征曲线来进行超声传感器的灵敏度的调节。替代地，也可以为了调节超声传感器的灵敏度求取与情况相匹配的特征曲线。如果使用所存储的特征曲线，则尤其存储超声传感器的发射特性以及由此也存储对于安装高度在预给定的灵敏度下的距离的换算因子。

例如可以在安装超声传感器之前通过校准测量来求取所述换算因子。例如可以通过各个特征曲线采样点的改变来求取与当前情况相匹配的传感器特征曲线。将定义在所确定的间距下在测量范围中必须至少存在哪些回波幅度以便可以实施分析处理的极限值称为特征曲线采样点。通过所述方式，根据间距来调整灵敏度。因此，对于为了求取传感器特征曲线而检测的每个采样点、即每个间距或每个间距范围，求得在哪个幅度或者灵敏度时探测到地面。例如可以首先对于每个间距以高灵敏度开始，然后降低灵敏度，并且求得从哪个灵敏度起不再探测到地面。也可以将一个安全值加到所述值上，以便避免地面回波。

根据本发明的方法例如适合用于在泊车时支持驾驶员的、可以事后安装在车辆上的系统以及用于载货车辆中的系统。

附图说明

在附图中示出并且在以下描述中进一步阐述本发明的实施例。

附图示出：

图1：在不同安装高度下进行距离确定的示意图；

图2：在不同传感器灵敏度下进行距离确定的示意图；

图3：在所调节的传感器灵敏度下传感器特征曲线的示图；

图4：超声传感器的对于不同安装高度进行调节的合适灵敏度。

具体实施方式

在图1示出了在不同的安装高度下进行距离确定的示意图。

为了如此调节用于距离识别的超声传感器1的灵敏度使得在使用超声传感器的系统的运行中(例如，用于泊车支持的系统)不将地面探测为障碍物，必须使超声传感器1的灵敏度匹配于其安装高度3。在超声传感器1的灵敏度过高的情况下，由超声传感器1发射的声瓣5如此构造，使得所述声瓣与地面9具有交点7。这导致，由超声传感器1发射的信号被地面9反射，并且所反射的回波被接收。通过所述方式将地面9同样探测为超声传感器1的范围内的物体。然而，因为地面9不是障碍物，所以关于地面9到超声传感器1的距离的信息不是所期望的。出于所述原因，必须如此调节超声传感器1的灵敏度，使得声瓣5在持续运行中与地面9不具有交点7。

为了如此调节用于距离测量的超声传感器1的灵敏度使得在持续运行中不探测地面9，首先调节超声传感器1的高灵敏度。通过超声传感器1的高灵敏度得到声锥体5，所述声锥体与地面9具有交点7。在已经如此调节超声传感器1的灵敏度使得声锥体5与地面9具有交点7之后，借助超声传感器1实施测量。为此，由超声传感器1发出声脉冲。所述声脉冲被地面9反射，并且这样反射的回波再次被超声传感器1接收。可以通过所述方式在考虑声速的情况下由信号的传播时间计算超声传感器1到声脉冲被反射的点的距离。如果产生声瓣5与地面9的交点并且在声瓣5的范围内不存在另外的物体，则由超声传感器1探测到的最短距离是声瓣5与地面9的交点7到超声传感器1的距离11。因为声瓣5通常与超声传感器的轴线13不成直角，所以探测到的距离11不是超声传感器1与地面9之间的最短路径并且因此不是安装高度3。

但由所调节的超声传感器1的灵敏度以及通过所述灵敏度预给定的已知声瓣5，可以由声瓣5与地面9的交点7到超声传感器1的距离11确定安装高度3。因此，例如可以对于每个可能的距离11在超声传感器1的最大可能的灵敏度下存储分别属于每个距离11的安装高度3。替代地，也可以在已知声瓣5的情况下以及由此在声瓣5与地面9的分别清楚定义的交点的情况下在距离11已知的情况下计算相应的安装高度3。

例如可以在行驶期间或者在静止时由所测量的声瓣5和地面9的交点与超声传感器1的距离11求取安装高度3。如果在车辆行驶期间进行所述测量，则优选在车辆以较高的速度、例如以高于15km/h的速度运动时实施所述测量。这样的速度显示：车辆恰好没有进行调整操纵——例如泊车操纵，并且所述系统未被使用。此外，通常在行驶期间在声瓣5内不存在物体。

为了进行比较，在图1中还示出了在更大的安装高度下的距离确定。

在更大的安装高度15下，声瓣5与地面19的交点17不仅在更大的安装高度15的方向上移动而且也在轴向上移动。因此，所测量的超声传感器1与声瓣5和地面9的交点17之间的距离21同样明显更大。在此，也出现声瓣5与地面19的交点，从而可以由更大的距离21求取更大的安装高度15。

尤其在载货车辆的情况下(其中，超声传感器1到地面9、19的安装高度3、15例如由于负载状态和/或由于水平调整而可能发生变化)，例如可能在车辆空载的情况下确定一次安装高度15并且在车辆负载的情况下确定一次安装高度3。随后可以如此调节超声传感器1的灵敏度，使得声瓣既在车辆空载的情况下也在车辆负载的情况下与地面9、19不具有交点并且通过所述方式可以在调整操纵时始终用于距离识别。

在图2中示意性地示出了不同的传感器灵敏度下的距离确定。为了验证根据在图1中描述的方法已经求取的安装高度3，例如可以以超声传感器的更小灵敏度实施第二测量。如果以更小灵敏度实施第二测量，则得出与声瓣5不同的第二声瓣23。由于第二声瓣23的更小灵敏度，所述声瓣与地面9具有交点25，所述交点具有到超声传感器1的更大轴向间距。这还导致：交点25到超声传感器1的距离27大于声瓣5与地面9的交点的距离11。在传感器特性已知的情况下以及因此在超声传感器1的更小灵敏度下得出的声瓣23的走向已知的情况下，同样可以直接由声瓣23与地面9的交点25到超声传感器1的距离推断出安装高度3。在正确测量的情况下，对于以不同灵敏度确定的安装高度3分别得出基本上相同的值。在此，安装高度3的值例如可以由于测量精度和圆整误差而不同。在以不同灵敏度确定的安装高度3的过大差别下，应当重复所述测量。在此将超过一个预给定的值的差别称作过大差别。所述预给定的值在此取决于例如可以由所使用的超声传感器的类型得出的可能的测量精度和例如由于距离计算而产生的圆整误差。

在图3中相比于最大可能的传感器灵敏度下的声瓣示出了所调节的传感器灵敏度下的声瓣。

使用具有最大灵敏度的声瓣5来确定超声传感器1到地面9的安装高度3。但为了尤其是在泊车过程中可以使用传感器求取到障碍物的距离，需要地面9不被超声传感器1探测到。否则，由于超声传感器1的通常较小的安装高度3，地面总是最接近超声传感器1的物体，并且超声传感器1不能用于支持驾驶员。为了避免地面9被超声传感器1探测到，如此选择超声传感器1的灵敏度，使得得到在其最接近地面的点31处具有到地面29的距离33的声瓣29，所述距离不低于一个预给定的距离。在此，如此选择所述预给定的距离，使得一方面不将地面9识别为障碍物，但另一方面也探测扁平障碍物，尤其是具有驶过会导致车辆损坏的高度的扁平障碍物。

此外，如此选择声瓣29的最接近地面9的点31与地面9之间的预给定的距离，使得在安装高度3的波动(其例如可能由于不同的负载状态或者由于水平调整的调节导致)的情况下始终不发生声瓣29与地面9的接触。这示例性地针对三种不同的水平在图4中示出。

在图4中示出了在车辆空载的情况下的安装高度3、在车辆具有中等负载的情况下的安装高度35以及在车辆完全负载的情况下的安装高度37。为了分别得到声瓣29与地面9之间的最优距离33，除固定地调节超声传感器1的灵敏度以外还可以持续地求取安装高度3并且使灵敏度分别匹配于当前负载状态或者当前安装高度3。在此，同样可以或者在静止中或者在车辆行驶期间进行安装高度3的持续求取。如果在车辆行驶期间进行求取，则为此尤其选择如下的行驶：在所述行驶中用于障碍物识别的系统未使用，即尤其是具有较高速度的行驶。

Claims (6)

1.用于匹配用于识别物体到车辆的距离的超声传感器(1)的灵敏度的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)调节传感器灵敏度，如此选择所述传感器灵敏度，使得由所述超声传感器(1)发射与地面具有交点(7)的声瓣(5)，

(b)借助所述超声传感器(1)实施测量，其中，所述车辆的周围环境中的物体到所述车辆的间距大于所述超声传感器(1)到所述声瓣(5)与所述地面(9)的交点(7)的距离(11)，从而将所述超声传感器(1)到所述声瓣(5)与所述地面(9)的交点(7)的距离(11)探测为到物体的最短距离，

(c)根据在步骤(b)中探测到的超声传感器(1)与所述声瓣(5)和所述地面(9)的交点(7)之间的距离(11)来调节所述超声传感器(1)的灵敏度，使得在调节所述灵敏度之后所述声瓣在其最接近所述地面(9)的点(31)处与所述地面(9)相距不低于一预给定的距离(33)，

其特征在于，在调节所述超声传感器(1)的灵敏度之前，由所述超声传感器(1)与所述声瓣(5)和所述地面(9)的交点(7)之间的距离(11)确定所述超声传感器(1)的安装高度(3)，直接根据所述安装高度进行超声传感器的灵敏度的调节，其中，为了验证所求取的安装高度(3)，调节所述超声传感器(1)的至少两个不同的灵敏度，以这些灵敏度中的每一个确定所述超声传感器(1)到相应的声瓣(5，23)与所述地面(9)的交点(7，25)的距离，由这些距离(11，27)分别计算所述安装高度(3)，以及相互比较所计算的安装高度(3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在较高速度下的行驶期间或者在静止时实施步骤(b)中的所述测量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，仅仅当没有挂档和/或操作了驻车制动器时才在静止时实施所述测量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述车辆运行期间持续地进行所述灵敏度的调节的验证。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助所存储的传感器特征曲线来进行所述超声传感器(1)的灵敏度的调节。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，为了调节所述超声传感器(1)的灵敏度，求取与情况相匹配的特征曲线。