Title:
Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern und Anordnung zum Durchführen des Verfahrens
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15), wobei die Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in bekannten Abständen (a), oder in bekannten Verhältnissen der Abstände (a) zueinander, vorzugsweise in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, angeordnet sind, und wobei einer der Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Sendemodus und wenigstens ein anderer Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Empfangsmodus betrieben wird. embedded image




Inventors:
Schumann, Michael (70597, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102017210481A
Publication Date:
08/02/2018
Filing Date:
06/22/2017
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102014224509B3N/A2015-12-17
DE102010027972A1N/A2011-10-20
DE102006032125A1N/A2008-01-10
DE102005052633A1N/A2007-05-10
DE4120397A1N/A1992-12-24



Claims:
Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15), wobei die Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in bekannten Abständen (a), oder in bekannten Verhältnissen der Abstände (a) zueinander, vorzugsweise in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs, angeordnet sind, und wobei einer der Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Sendemodus und wenigstens ein anderer Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) in einem Empfangsmodus betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Ist-Signallaufzeit (t11ist bis t15ist) und des bekannten Abstands (a) oder eines Abstandsverhältnisses zwischen dem im Sendemodus und dem im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) auf eine fertigungs- und/oder betriebsbedingte Messgenauigkeit des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) geschlossen wird, und dass in Abhängigkeit von der Ist-Signallaufzeit (t11ist bis t15ist) das Signal des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) mit einem Korrekturwert (k11 bis k15) belegt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (k11 bis k15) bei jedem Sendezyklus des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) ermittelt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise in einer senkrechten und/oder waagerechten Ebene beidseitig des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) jeweils ein im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) angeordnet ist, und dass die Ist-Signallaufzeiten (t11ist bis t15ist) der beiden beidseitig des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) verglichen und unter Berücksichtigung der Abstände (a) angepasst werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zunächst im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) anschließend im Sendemodus und gleichzeitig der zunächst im Sendemodus betriebene Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) anschließend im Empfangsmodus betrieben wird, und dass anhand der Ist-Signallaufzeit (t11ist bis t15ist) das Signal des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) mit dem Korrekturwert (k11 bis k15) belegt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Korrekturwerte (k11 bis k15) unterschiedliche Abstände (a) oder Abstandsverhältnisse zwischen wenigstens drei Ultraschallwandlern (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) berücksichtigt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstandsmessung von Objekten ein zuvor im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) anschließend im Sendemodus betrieben wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte (k11 bis k15) unter Berücksichtigung einer bekannter Schallgeschwindigkeit berechnet werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte (k11 bis k15) unter Berücksichtigung einer angenommenen Schallgeschwindigkeit berechnet werden.

Anordnung (10; 10a bis 10c) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit wenigstens drei in bekannten Abständen (a) oder einem bekannten Abstandsverhältnisses zueinander angeordneten Ultraschallwandlern (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15), wobei die wenigstens drei Ultraschallwandler (11; 11a; 11b; 11c, 12; 12a; 12b; 12c, 13; 13a; 13b; 13c, 14; 14a; 14b, 15) nicht auf einer gemeinsamen Achse (17; 17a; 17c, 18; 18a; 18c) angeordnet sind.

Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass fünf Ultraschallwandler (11 bis 15) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Ultraschallwandler (12 bis 15) beidseitig eines zentralen Ultraschallwandlers (11) angeordnet sind, und wobei die beiden beidseitig des zentralen Ultraschallwandlers (11) angeordneten Ultraschallwandler (12 bis 15) auf einer Achse (17, 18) liegen, auf der auch der zentrale Ultraschallwandler (11) angeordnet ist.

Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vier Ultraschallwandler (11a; 11b bis 14a; 14b) vorgesehen sind, dass drei Ultraschallwandler (11a; 11b, 12a; 12b, 13a; 13b) auf einer gemeinsamen ersten Achse (17a) und der vierte Ultraschallwandler (14a; 14b) ober- oder unterhalb der gemeinsamen ersten Achse (17a) angeordnet ist, wobei eine den vierten Ultraschallwandler (14a; 14b) mit dem mittleren der auf der gemeinsamen ersten Achse (17a) angeordneten Ultraschallwandler (11a; 11b) verbindenden zweite Achse (18a) rechtwinklig zur ersten Achse (17a) angeordnet ist.

Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass drei Ultraschallwandler (11c, 12c, 13c) vorgesehen sind, die auf Eckpunkten eines die drei Ultraschallwandler (11c, 12c, 13c) verbindenden gedachten Dreiecks (20) angeordnet sind, und dass das Dreieck (20) ein rechtwinklig ausgebildetes Dreieck (20), vorzugsweise ein rechtwinklig gleichschenklig ausgebildetes Dreieck (20) ist.

Description:
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2014 224 509 B3 der Anmelderin bekannt. Das aus der genannten Schrift bekannte Verfahren dient der Erkennung der korrekten Einbauorte von Ultraschallwandlern in dem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs. Gemeint ist dabei, ob ein für einen bestimmten Einbauort in einem Stoßfänger vorgesehener Ultraschallwandler auch tatsächlich an diesem Ort eingebaut ist. Hierzu wird der betreffende Ultraschallwandler in einem Sendemodus betrieben und die Signallaufzeit zu einem benachbarten Ultraschallwandler erfasst. Die erfasste Ist-Signallaufzeit wird mit einer Soll-Signallaufzeit verglichen, die bei einer korrekten Anordnung des Ultraschallwandlers, der mit einem bestimmten Abstand zu dem im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler angeordnet ist, zu erwarten ist. Durch den Vergleich von verschiedenen Signallaufzeiten zu im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlern kann auf die korrekte Einbausituation der einzelnen Ultraschallwandler geschlossen werden. Wesentlich dabei ist, dass das aus der genannten Schrift bekannte Verfahren lediglich der Erkennung der korrekten Einbauorte der Ultraschallwandler in dem Stoßfänger dient, nicht jedoch, um fertigungs- und/oder betriebsbedingte Messungenauigkeiten der Ultraschallwandler, die insbesondere infolge von unterschiedlichem Einschwingverhalten der Ultraschallwandler oder in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Ultraschallwandler auftreten, erfassen und korrigieren zu können.

Zur Objektvermessung bei Fahrerassistenzsystemen, wie sie insbesondere bei Parkmanövern benutzt werden, findet zur Bestimmung der Objektposition das Verfahren der Trilateration Anwendung. Die laterale Genauigkeit des erfassten Abstands zu dem Objekt hängt dabei von dem Abstand zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern und der Genauigkeit der Echodistanzmessung der beteiligten Ultraschallwandler ab. Je größer der Abstand zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern, desto genauer ist die laterale Lokalisation des Objekts. Befinden sich jedoch mehrere Objekte in dem Erfassungsbereich der Ultraschallwandler, dann kommt es zu Mehrdeutigkeiten, da die Echozuordnung der im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandler zu den einzelnen Objekten nicht bekannt ist. Wünschenswert wäre es daher, die Ultraschallwandler möglichst dicht nebeneinander zu platzieren, um damit die angesprochenen Mehrdeutigkeiten zu reduzieren. Weiterhin ist eine vertikale Richtungsinformation für eine Höhenklassifikation eines erfassten Objekts wünschenswert. Typischerweise wird ein solcher Wandler als winkelgebender 3D-Wandler bezeichnet. Will man im Gegensatz zu einem sogenannten Ultraschall-Array, das eine Vielzahl von Wandlern auf einem engen Raum aufweist, übliche Standard-Wandler verwenden, so hat eine Verringerung der Abstände zwischen den Ultraschallwandlern, die zu einer Reduzierung der Mehrdeutigkeit bei dem Erfassen mehrerer Objekte führt, gleichzeitig jedoch eine größere Ungenauigkeit hinsichtlich der lateralen Position des Objekts zur Folge. Es ist daher wünschenswert, eine möglichst hohe Messgenauigkeit zu erzielen, damit die Ultraschallwandler in möglichst geringem Abstand zueinander angeordnet werden können. Hierfür sind typischerweise Messgenauigkeiten in der Größenordnung von 1µs notwendig. Derzeitige Messgenauigkeiten liegen jedoch bei ca. 60µs oder darüber. Ein wesentlicher Faktor für die Messgenauigkeit ist das Einschwingverhalten des Ultraschallwandlers, das produktionsbedingt von Ultraschallwandler zu Ultraschallwandler variiert und zudem noch von dessen Betriebstemperatur abhängt.

Offenbarung der Erfindung

Das Verfahren zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Messgenauigkeit der Ultraschallwandler erhöht werden kann. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, fertigungs- und/oder betriebsbedingte Unterschiede zwischen den einzelnen, üblicherweise im Stoßfänger angeordneten Ultraschallwandlern zu erfassen und zu kompensieren. In Kenntnis des fertigungs- und/oder betriebsbedingten individuellen Verhaltens der Ultraschallwandler kann dadurch deren relative Messgenauigkeit untereinander angeglichen werden, so dass eine verbesserte und genauere Messung eines Objektabstands ermöglicht wird. Dies wiederum ermöglicht es, die Ultraschallwandler in relativ geringem Abstand zueinander anzuordnen, sodass unterschiedliche Objekte besonders gut voneinander unterschieden werden können.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass der Abstand zwischen zwei Ultraschallwandlern bzw. das Verhältnis der Abstände zwischen zumindest drei Ultraschallwandlern bekannt ist und der bekannte Abstand bzw. das bekannte Abstandsverhältnis bei der Erfassung einer Ist-Signallaufzeit eines im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers insofern berücksichtigt wird, als dass bei einem Abweichen der Ist-Solllaufzeit von einer Soll-Signallaufzeit (in Kenntnis des Abstands bzw. des Abstandsverhältnisses zwischen den Ultraschallwandlern) das Signal bzw. der von dem im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers erfasste Abstand mit einem entsprechenden Korrekturwert belegt wird. Die Kalibrierung der Ultraschallwandler erfolgt dabei vorzugsweise gleichzeitig mit der Objektvermessung, sodass kein separater Kalibriermodus erforderlich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren von Ultraschallwandlern sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Um insbesondere beim Betrieb des Ultraschallwandlers wechselnde Temperaturen des Ultraschallwandlers kompensieren bzw. berücksichtigen zu können, die sich beispielsweise während dem Betrieb einstellen, ist es vorgesehen, dass der Korrekturwert bei jedem Sendezyklus des im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers ermittelt wird. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass eine ständige Anpassung des Korrekturwerts des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers erfolgt. Dadurch erfolgt eine besonders genaue Abstandsmessung durch den Ultraschallwandler.

Um alle bei einer Anordnung vorgesehenen Ultraschallwandler auch zur Objektmessung einsetzen zu können, ist es wichtig, auch die Eigenschaften des zunächst ausschließlich im Sendemodus betriebenen Ultraschallwandlers zu kennen. Daher ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die eine Einsparung der Anzahl von Ultraschallwandlern ermöglicht, vorgesehen, dass wenigstens ein zunächst im Empfangsmodus betriebener Ultraschallwandler anschließend im Sendemodus und gleichzeitig der zunächst im Sendemodus betriebene Ultraschallwandler anschließend im Empfangsmodus betrieben wird, und dass anhand der Ist-Signallaufzeit das Signal des im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallwandlers mit dem ersten Korrekturwert belegt wird.

Die Anordnung der unterschiedlichen, an der Abstandsmessung beteiligten Ultraschallwandler ist nicht darauf beschränkt, dass die Abstände zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern jeweils gleich groß sind. Vielmehr ist es auch denkbar, dass die Abstände zwischen wenigstens drei Ultraschallwandlern unterschiedlich groß sind. Die unterschiedlichen Abstände werden dabei über unterschiedlich große Soll-Signallaufzeiten berücksichtigt.

Die Erfindung umfasst auch eine Anordnung zur Durchführung der soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, wobei sich die Anordnung dadurch auszeichnet, dass diese wenigstens drei Ultraschallwandler aufweist, die vorzugsweise nicht auf einer gemeinsamen Achse bzw. Geraden angeordnet sind.

Eine erste konkrete Anordnung sieht vor, dass fünf Ultraschallwandler vorhanden sind, wobei jeweils zwei Ultraschallwandler beidseitig eines zentralen Ultraschallwandlers angeordnet sind, und wobei die beiden jeweils beidseitig des zentralen Ultraschallwandlers angeordneten Ultraschallwandler auf einer Achse liegen, auf der auch der zentrale Ultraschallwandler angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung kann der zentrale Ultraschallwandler dazu benutzt werden, die um ihn angeordneten Ultraschallwandler zu kalibrieren. Weiterhin dient der zentrale Ultraschallwandler auch der Objekt- bzw. Abstandsmessung.

Um die Anzahl der benötigten Ultraschallwandler reduzieren zu können, sieht eine alternative Anordnung vor, dass vier Ultraschallwandler vorgesehen sind, wobei drei Ultraschallwandler auf einer gemeinsamen (ersten) Achse und der vierte Ultraschallwandler ober- oder unterhalb der gemeinsamen (ersten) Achse angeordnet ist, und wobei eine den vierten Ultraschallsensor mit dem mittleren, auf der gemeinsamen (ersten) Achse angeordneten Ultraschallwandler verbindende (zweite) Achse rechtwinklig zur gemeinsamen (ersten) Achse angeordnet ist. In diesem Fall ist es vorgesehen, dass der mittlere, auf der (ersten) gemeinsamen Achse angeordnete (zentrale) Ultraschallwandler zusätzlich im Empfangsmodus betrieben wird, wobei dann beispielsweise der vierte Ultraschallwandler im Sendebetrieb betrieben wird.

Noch kostengünstiger lässt sich eine Anordnung aus Ultraschallwandlern realisieren, wenn der mittlere der drei auf der (ersten) gemeinsamen Achse angeordnete Ultraschallwandler lediglich als Sender ausgebildet ist. In diesem Fall ergibt sich die Laufzeitkorrektur aus der Forderung, dass die Azimutposition zwischen einem randseitigen und dem zentralen Ultraschallwandler auf der (ersten) gemeinsamen Achse gleich groß sein muss wie die Azimutposition zwischen dem zentralen Ultraschallwandler und dem anderen, randseitigen Ultraschallwandler.

Eine besonders kostengünstige Anordnung durch die Verwendung lediglich dreier Ultraschallwandler wird erzielt, wenn diese auf Eckpunkten eines die drei Ultraschallwandler verbindenden gedachten Dreiecks angeordnet sind, wobei das Dreieck ein rechtwinklig ausgebildetes Dreieck, vorzugsweise ein rechtwinklig gleichschenklig ausgebildetes Dreieck ist. Hierbei ist es erforderlich, dass zwei der drei Ultraschallwandler sowohl im Empfangsmodus als auch im Sendemodus betrieben werden können.

Weiterhin wird ergänzend erwähnt, dass die Anordnung der Ultraschallwandler auf einer horizontalen oder vertikalen Achse nicht zwingend erforderlich ist. Vielmehr kann die Korrektur der erfassten Messwerte eines Ultraschallwandlers auch bei einer Anordnung der Ultraschallwandler erfolgen, bei der diese auf einem gedrehten oder einem nicht rechtwinkligen Koordinatensystem angeordnet sind. Weiterhin wird erwähnt, dass die Laufzeitkorrektur bzw. die Bestimmung der beiden Korrekturwerte anhand einer Phasenauswertung, einer präzisen TOF (Time of Flight)-Messung oder über ein Kreuzkorrelationsverfahren gemäß dem Stand der Technik erfolgen kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt in:

  • 1
    bis
    4 in jeweils stark vereinfachten Darstellungen unterschiedliche Anordnungen von Ultraschallwandlern und
  • 5 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der 1 ist eine erste Anordnung 10 aus fünf Ultraschallwandlern 11 bis 15 dargestellt, wie sie insbesondere im Bereich eines Stoßfängers eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind und der Abstandsmessung zu einem Objekt dienen. Die Ultraschallwandler 11 bis 15 sind gemäß dem Stand der Technik ausgebildet, wobei beispielhaft bzgl. deren Aufbau und Funktionsweise auf die DE 10 2005 052 633 A1 der Anmelderin verwiesen wird, die insofern Bestandteil dieser Anmeldung sein soll. Weiterhin sind die Ultraschallwandler 11 bis 15 über einen Kabelbaum des Kraftfahrzeugs mit einer Steuereinrichtung gekoppelt (nicht dargestellt).

Die in den 1 bis 5 dargestellten kreis- bzw. topfförmigen, schwingungsfähigen Membranelemente 1 der fünf Ultraschallwandler 11 bis 15 sind dabei in Art eines Kreuzes auf zwei, beispielhaft senkrecht zueinander angeordneten Achsen 17, 18 angeordnet. Der zentral angeordnete Ultraschallwandler 11 ist beidseitig auf der ersten Achse 17 von dem zweiten bzw. dritten Ultraschallwandler 12 und 13 umgeben. Weiterhin sind der vierte und der fünfte Ultraschallwandler 14, 15 beidseitig des zentralen Ultraschallwandlers 11 auf der vertikal angeordneten zweiten Achse 18 angeordnet. Beispielhaft sind die Abstände a zwischen der Mitte der Membranelemente 1 der Ultraschallwandler 12 bis 15 und dem zentralen Ultraschallwandler 11 jeweils gleich groß ausgebildet.

Ergänzend wird erwähnt, dass die Abstände a zwischen den Ultraschallwandlern 11 bis 15 auch unterschiedlich sein können. Wesentlich ist lediglich, dass entweder der jeweilige genaue Abstand a, oder aber das Verhältnis der Abstände a zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern 11 bis 15 bekannt ist.

Die vier, den zentralen Ultraschallwandler 11 umgebenden Ultraschallwandler 12 bis 15 weisen Messungenauigkeiten bei der Erfassung bzw. Distanzermittlung zu einem Objekt auf, die fertigungsbedingt sind, insbesondere durch unterschiedliche Einschwingverhalten der Ultraschallwandler 12 bis 15, sowie aufgrund der Betriebstemperatur des jeweiligen Ultraschallwandlers 12 bis 15.

Zur Kalibrierung der Ultraschallwandler 12 bis 15, die, wie an sich bekannt, zur Abstandsmessung zu einem Objekt zunächst jeweils im Sendemodus und anschließend im Empfangsmodus betrieben werden können, wird nachfolgend auf das Ablaufdiagramm gemäß der 5 verwiesen. Das Kalibrierverfahren zur Erfassung und Korrektur der individuellen Messungenauigkeiten der Ultraschallwandler 12 bis 15 sieht vor, dass in einem ersten Schritt 101 der zentrale Ultraschallwandler 11 im Sendemodus betrieben wird und die vier, den zentralen Ultraschallwandler 11 umgebenden Ultraschallwandler 12 bis 15 im Empfangsmodus. Anschließend werden nach Aussenden der Ultraschallimpulse durch den zentralen Ultraschallwandler 11 von den vier Ultraschallwandlern 12 bis 15 vier Ist-Signallaufzeiten t12ist bis t15ist erfasst. Die Signallaufzeiten t12ist bis t15ist ergeben sich aufgrund der Schallgeschwindigkeit sowie des Abstands a zwischen den Ultraschallwandlern 11 bis 15.

Dabei wird von einer Schallgeschwindigkeit ausgegangen, wie sie sich bei einer (Außen-) Temperatur von zum Beispiel 15°C einstellt. Alternativ kann auch der Messwert eines fahrzeugeigenen Temperatursensors o.ä. verwendet werden, um die vorhandene Schallgeschwindigkeit exakter bestimmen zu können.

Die fertigungs- bzw. betriebsbedingten individuellen Messungenauigkeiten der Ultraschallwandler 12 bis 15 resultieren üblicherweise in Ist-Signallaufzeiten t12 bis t15, die sich von Soll-Signallaufzeiten t12soll bis t15soll unterscheiden. Die in dem zweiten Schritt 102 erfassten Ist-Signallaufzeiten t12ist bis t15ist werden anschließend in einem dritten Schritt 103 durch einen Algorithmus mit einem individuellen Korrekturwert k12 bis k15 belegt, derart, dass unter Berücksichtigung des Korrekturwerts k12 bis k15 sich die Soll-Signallaufzeiten t12soll bis t15soll ergeben.

Die Soll-Signallaufzeiten t12soll bis t15soll sind für den Fall richtig, dass die exakte Schallgeschwindigkeit bekannt ist. Ist diese nicht bekannt bzw. wird ein Wert für die Schallgeschwindigkeit angenommen, so dient das Verfahren dazu, die Messungenauigkeiten zwischen den einzelnen Ultraschallwandlern 12 bis 15 auszugleichen, indem beispielsweise bei jeweils gleichen Abständen a zwischen den Ultraschallwandlern 12 bis 15 die Korrekturwerte k12 bis k15 so berechnet werden, dass sich gleiche Signallaufzeiten t12ist bis t15ist ergeben. Sinngemäß kann das Verfahren in Kenntnis des Verhältnisses der Abstände a zwischen wenigstens drei Ultraschallwandlern 12 bis 15 angewandt werden, auch ohne Kenntnis der genauen Abstände a, um die individuellen Messungenauigkeiten der Ultraschallwandler 12 bis 15 zu nivellieren. Bei letztgenanntem Fall ist die Kenntnis der Schallgeschwindigkeit nicht erforderlich.

In der 2 ist eine Anordnung 10a unter Verwendung von vier Ultraschallwandlern 11a bis 14a gezeigt. Dabei ist der zentrale Ultraschallwandler 11a auf einer horizontalen Achse 17a beidseitig von den beiden Ultraschallwandlern 12a und 13a umgeben, während der Ultraschallwandler 14a unterhalb des zentralen Ultraschallwandlers 11a auf der vertikalen Achse 18a angeordnet ist. Auch in dem Fall der Anordnung 10a wird beispielhaft von jeweils gleich großen Abständen a zwischen den Ultraschallwandlern 11a bis 14a ausgegangen. Die Anordnung 10a unterscheidet sich von der Anordnung 10 dadurch, dass der zentrale Ultraschallwandler 11a zusätzlich auch in einem Empfangsmodus betrieben werden kann. In diesem Fall ist es erforderlich, auch die Eigenschaften des zentralen Ultraschallwandlers 11a zu kennen bzw. diesen mit einem Korrekturwert k11 zu belegen. Hierzu wird beispielsweise der Ultraschallwandler 14a in einem Sendemodus betrieben, während der zentrale Ultraschallwandler 11a gleichzeitig im Empfangsmodus betrieben wird. Weiterhin wird entsprechend der Anordnung 10 davon unabhängig der zentrale Ultraschallwandler 11a in einem Sendemodus betrieben, und die Ultraschallwandler 12a bis 14a in einem Empfangsmodus, um deren individuelle Messungenauigkeiten über den Korrekturwert k12 bis k14 zu korrigieren.

Die Anordnung 10b gemäß der 3 unterscheidet sich von der Anordnung 10a gemäß der 2 dadurch, dass lediglich der zentrale Ultraschallwandler 11b im Sendemodus betrieben wird, während die drei anderen Ultraschallwandler 12b bis 14b jeweils (ausschließlich) im Empfangsmodus betrieben werden, um die Korrekturwerte k12 bis k14 zu erfassen. Die Anordnung 10b kann dann verwendet werden, wenn die Azimutposition, die aus den Ultraschallwandlern 12b und 13b ermittelt wird, gleich groß ist wie die aus den Ultraschallwandlern 11b und 12b.

Die Anordnung 10c gemäß der 4 weist lediglich drei Ultraschallwandler 11c bis 13c auf. Hierbei ist der Ultraschallwandler 12c links bzw. seitlich neben dem Ultraschallwandler 11c auf einer horizontalen Achse 17c angeordnet, während der Ultraschallwandlern 13c unterhalb des zentralen Ultraschallwandlers 11c auf einer vertikal angeordneten Achse 18c angeordnet ist. Die drei Ultraschallwandler 11c bis 13c bilden dabei Eckpunkte eines rechtwinklig gleichschenkligen Dreiecks 20 aus, wobei der erste Ultraschallwandler 11c und einer der beiden anderen Ultraschallwandler 12c, 13c jeweils sowohl im Sendemodus, als auch im Empfangsmodus betrieben werden können. Dabei erfolgt die Ermittlung der Korrekturwerte k11 bis k13 durch abwechselnden Betrieb der einzelnen Ultraschallwandler 11c bis 13c im Sende- bzw. Empfangsmodus.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102014224509 B3 [0002]
  • DE 102005052633 A1 [0019]