專利名稱：用于匹配超聲傳感器的靈敏度的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于匹配用于識別物體到車輛的距離的超聲傳感器的靈敏度的方法。
背景技術：
尤其是在用于機動車的駕駛員的泊車支持的系統中使用包括進行測量距離的傳感器的系統。借助所述進行測量距離的傳感器來檢測車輛與物體之間的距離。為此，在常用的傳感器中由傳感器發射信號以及接收被物體反射的回波。由所述信號在發射信號與接收回波之間的傳播時間可以求得所述物體到傳感器的距離。當前，用于進行測量距離的傳感器例如是超聲傳感器、雷達傳感器、紅外傳感器或LIDAR傳感器。
所有這些傳感器的共同點在于，所發射的信號被位于所述信號的發射錐體中的物體反射，并且回波由傳感器接收。由此不能確定物體方向的指示。如果所發射的信號的發射錐體與車輛在上面行駛的地面、例如街道具有交點，則也將所述地面探測為車輛的周圍環境中的物體。但因為地面不是障礙物，所以不期望探測地面以及向駕駛員指示地面距離上的物體。由DE-T 601 17 407公開了一種方法,所述方法可以在使用雷達傳感器的情況下排除將地面探測為可能是障礙物的物體。為此，在安裝傳感器之后實施測量并且將所測量的信號存儲為基本噪聲。為了探測物體，從所測量的信號中減去所述基本噪聲。然而，在DE-T 601 17 407中公開的方法不可以用于超聲傳感器。當前在安裝在車輛中之后進行超聲傳感器的調節。為了僅僅探測障礙物而不探測地面，由此例如出現在超聲傳感器的安裝高度方面的限制和在傳感器的視向方面的限制。此外，尤其是僅僅受限制地在載貨車輛領域中應用，因為由于由車輛的不同負載狀態和/或水平調整導致的較大高度差而必須使傳感器的調節分別匹配于車輛的水平，以便避免在傳感器到地面的距離變化時探測不到車道。
發明內容
根據本發明的用于匹配用于識別物體到車輛的距離的超聲傳感器的靈敏度的方法包括以下步驟(a)調節傳感器靈敏度，如此選擇所述傳感器靈敏度，使得由所述超聲傳感器發射與地面具有交點的聲瓣；(b)借助所述超聲傳感器實施測量，其中，所述車輛的周圍環境中的物體到所述車輛的間距大于所述超聲傳感器到所述聲瓣與地面的交點的距離，從而將所述超聲傳感器到所述聲瓣與地面的交點的距離探測為到物體的最短距離；(C)根據在步驟(b)中探測到的超聲傳感器與所述聲瓣和地面的交點之間的距離來調節所述超聲傳感器的靈敏度，使得在調節之后所述聲瓣在其最接近地面的點處與地面相距不低于一預給定的距離。
將如下范圍稱作本發明范疇內的聲瓣在所述范圍內由超聲傳感器發射的信號如此強，使得所述信號的被物體反射的回波仍然由超聲傳感器接收并且可以被探測為屬于所發射的信號的回波。聲瓣與地面的交點取決于超聲傳感器的安裝高度。因此，通過根據本發明的方法可以保證包括用于距離識別的超聲傳感器的用于在引導車輛時支持駕駛員的系統與超聲傳感器的安裝高度無關地發揮作用。借助根據本發明的方法可以使超聲傳感器的靈敏度總是最優地匹配于車輛中的超聲傳感器的安裝高度。在此，總是如此調節傳感器的靈敏度，使得不進行地面的探測。如果探測到地面，則所調節的超聲傳感器的靈敏度過高。但另一方面必須識別扁平障礙物。如果識別不到扁平障礙物，則超聲傳感器的靈敏度過低。在此，如此選擇聲瓣的最接近地面的點與地面之間的預給定的距離，使得仍然探測扁平障礙物，此外優選地如此選擇聲瓣的最接近地面的點與地面之間的預給定的距離，使得例如在由于負載而引起的車輛水平變化時不需要重新調節靈敏度。但替代地當然也可以尤其在發生水平變化以及超聲傳感器的安裝高度變化時根據改變的安裝高度來重新調節超聲傳感器的靈敏度。在本發明的一個實施方式中，在調節超聲傳感器的靈敏度之前，由超聲傳感器與聲瓣和地面的交點之間的距離確定超聲傳感器的安裝高度。這具有以下優點可以直接根據安裝高度進行超聲傳感器的靈敏度的調節。為此例如可以存儲特征曲線，其中，為安裝高度分配超聲傳感器的相應靈敏度。但因為安裝高度在聲瓣的開口角度恒定的情況下直接取決于聲瓣和地面的交點與超聲傳感器的距離，所以當然也可以直接由在步驟(b)中探測到的聲瓣和地面的交點與超聲傳感器之間的距離求取靈敏度的調節。為了能夠唯一地將聲瓣和地面的交點到超聲傳感器的距離分配給安裝高度，例如可以分別根據超聲傳感器的靈敏度來存儲對應于聲瓣和地面的交點與超聲傳感器之間測量到的距離的安裝高度。但替代地，也可以由超聲傳感器到聲瓣與地面的交點的距離和超聲傳感器的靈敏度計算安裝高度。優選在不需要所述系統時在步驟(b)中借助超聲傳感器實施測量。這例如是較高速度的行駛時或者在靜止時的情況，因為通常在車輛泊車并且因此緩慢移動時需要所述系統。在本發明的范疇內，尤其是將具有高于30km/h速度的行駛理解為具有較高速度的行駛。為了保證在靜止時實施測量，優選地僅僅在沒有掛檔和/或操作了駐車制動器時才實施靜止時的測量。通常，車輛在操作了駐車制動器時不移動。沒有掛檔的車輛不可以移動。然而，如果在靜止時實施根據本發明的用于匹配超聲傳感器的靈敏度的方法，則附加地應當注意沒有物體比聲瓣與地面的交點更接近超聲傳感器。如果存在更接近車輛的物體，則這會導致超聲傳感器的靈敏度的錯誤調節，并且所調節的聲瓣與地面具有交點，從而在系統運行中會探測到地面。
為了驗證在步驟(C)中調節的超聲傳感器的靈敏度或者通過根據本發明的方法求取的超聲傳感器的安裝高度，例如可以調節超聲傳感器的至少兩個不同的靈敏度，借助所述靈敏度的每一個確定超聲傳感器到相應聲瓣與地面的交點的距離，由所述距離分別計算安裝高度，以及相互比較所計算的安裝高度。通過比較可以確定所述測量是否已經提供了正確的結果。如果得出不同的安裝高度，則必須重復測量，因為這些結果中的至少一個是有誤的。為了在確定安裝高度時考慮測量公差和圓整誤差，不需要在不同靈敏度下確定的安裝高度是相同的，但它們應當不超過一個預給定的最大差。在此，所述預給定的最大差取決于所使用的系統和預期的測量精度和圓整誤差為了進行驗證，例如可以使用超聲傳感器的兩個不同的預給定的靈敏度。替代地，也可以使用超聲傳感器的多個例如連續變化的靈敏度。為了進行驗證分別僅僅需要存在聲瓣與地面的交點。在本發明的一個優選實施方式中，在車輛運行期間持續地進行靈敏度的調節的驗證。這具有以下優點通過持續的驗證可以補償安裝高度方面例如通過例如由于不同的負載狀態和/或車輛的水平調整導致的不同高度差產生的差別。分別根據例如由于負載狀態或水平調整產生的車輛水平來調節超聲傳感器。例如可以借助所存儲的傳感器特征曲線來進行超聲傳感器的靈敏度的調節。替代地，也可以為了調節超聲傳感器的靈敏度求取與情況相匹配的特征曲線。如果使用所存儲的特征曲線，則尤其存儲超聲傳感器的發射特性以及由此也存儲對于安裝高度在預給定的靈敏度下的距離的換算因子。例如可以在安裝超聲傳感器之前通過校準測量來求取所述換算因子。例如可以通過各個特征曲線采樣點的改變來求取與當前情況相匹配的傳感器特征曲線。將定義在所確定的間距下在測量范圍中必須至少存在哪些回波幅度以便可以實施分析處理的極限值稱為特征曲線采樣點。通過所述方式，根據間距來調整靈敏度。因此，對于為了求取傳感器特征曲線而檢測的每個采樣點、即每個間距或每個間距范圍，求得在哪個幅度或者靈敏度時探測到地面。例如可以首先對于每個間距以高靈敏度開始，然后降低靈敏度，并且求得從哪個靈敏度起不再探測到地面。也可以將一個安全值加到所述值上，以便避免地面回波。根據本發明的方法例如適合用于在泊車時支持駕駛員的、可以事后安裝在車輛上的系統以及用于載貨車輛中的系統。
在附圖中示出并且在以下描述中進一步闡述本發明的實施例。附圖示出圖I :在不同安裝高度下進行距離確定的示意圖；圖2 :在不同傳感器靈敏度下進行距離確定的示意圖；圖3 :在所調節的傳感器靈敏度下傳感器特征曲線的示圖；圖4 :超聲傳感器的對于不同安裝高度進行調節的合適靈敏度。
具體實施例方式在圖I示出了在不同的安裝高度下進行距離確定的示意圖。為了如此調節用于距離識別的超聲傳感器I的靈敏度使得在使用超聲傳感器的系統的運行中(例如，用于泊車支持的系統)不將地面探測為障礙物，必須使超聲傳感器I的靈敏度匹配于其安裝高度3。在超聲傳感器I的靈敏度過高的情況下，由超聲傳感器I發射的聲瓣5如此構造，使得所述聲瓣與地面9具有交點7。這導致，由超聲傳感器I發射的信號被地面9反射，并且所反射的回波被接收。通過所述方式將地面9同樣探測為超聲傳感器I的范圍內的物體。然而，因為地面9不是障礙物，所以關于地面9到超聲傳感器I的距離的信息不是所期望的。出于所述原因，必須如此調節超聲傳感器I的靈敏度，使得聲瓣5在持續運行中與地面9不具有交點7。為了如此調節用于距離測量的超聲傳感器I的靈敏度使得在持續運行中不探測地面9，首先調節超聲傳感器I的高靈敏度。通過超聲傳感器I的高靈敏度得到聲錐體5，所述聲錐體與地面9具有交點7。在已經如此調節超聲傳感器I的靈敏度使得聲錐體5與地面9具有交點7之后，借助超聲傳感器I實施測量。為此，由超聲傳感器I發出聲脈沖。所述聲脈沖被地面9反射，并且這樣反射的回波再次被超聲傳感器I接收。可以通過所述方式在考慮聲速的情況下由信號的傳播時間計算超聲傳感器I到聲脈沖被反射的點的距離。如果產生聲瓣5與地面9的交點并且在聲瓣5的范圍內不存在另外的物體，則由超聲傳感 器I探測到的最短距離是聲瓣5與地面9的交點7到超聲傳感器I的距離11。因為聲瓣5 通常與超聲傳感器的軸線13不成直角，所以探測到的距離11不是超聲傳感器I與地面9之間的最短路徑并且因此不是安裝高度3。但由所調節的超聲傳感器I的靈敏度以及通過所述靈敏度預給定的已知聲瓣5，可以由聲瓣5與地面9的交點7到超聲傳感器I的距離11確定安裝高度3。因此，例如可以對于每個可能的距離11在超聲傳感器I的最大可能的靈敏度下存儲分別屬于每個距離
11的安裝高度3。替代地，也可以在已知聲瓣5的情況下以及由此在聲瓣5與地面9的分別清楚定義的交點的情況下在距離11已知的情況下計算相應的安裝高度3。例如可以在行駛期間或者在靜止時由所測量的聲瓣5和地面9的交點與超聲傳感器I的距離11求取安裝高度3。如果在車輛行駛期間進行所述測量，則優選在車輛以較高的速度、例如以高于15km/h的速度運動時實施所述測量。這樣的速度顯示車輛恰好沒有進行調整操縱——例如泊車操縱，并且所述系統未被使用。此外，通常在行駛期間在聲瓣5內不存在物體。為了進行比較，在圖I中還示出了在更大的安裝高度下的距離確定。在更大的安裝高度15下，聲瓣5與地面19的交點17不僅在更大的安裝高度15的方向上移動而且也在軸向上移動。因此，所測量的超聲傳感器I與聲瓣5和地面9的交點17之間的距離21同樣明顯更大。在此，也出現聲瓣5與地面19的交點，從而可以由更大的距離21求取更大的安裝高度15。尤其在載貨車輛的情況下(其中，超聲傳感器I到地面9、19的安裝高度3、15例如由于負載狀態和/或由于水平調整而可能發生變化)，例如可能在車輛空載的情況下確定一次安裝高度15并且在車輛負載的情況下確定一次安裝高度3。隨后可以如此調節超聲傳感器I的靈敏度，使得聲瓣既在車輛空載的情況下也在車輛負載的情況下與地面9、19不具有交點并且通過所述方式可以在調整操縱時始終用于距離識別。在圖2中示意性地示出了不同的傳感器靈敏度下的距離確定。為了驗證根據在圖I中描述的方法已經求取的安裝高度3，例如可以以超聲傳感器的更小靈敏度實施第二測量。如果以更小靈敏度實施第二測量，則得出與聲瓣5不同的第二聲瓣23。由于第二聲瓣23的更小靈敏度，所述聲瓣與地面9具有交點25，所述交點具有到超聲傳感器I的更大軸向間距。這還導致交點25到超聲傳感器I的距離27大于聲瓣5與地面9的交點的距離11。在傳感器特性已知的情況下以及因此在超聲傳感器I的更小靈敏度下得出的聲瓣23的走向已知的情況下，同樣可以直接由聲瓣23與地面9的交點25到超聲傳感器I的距離推斷出安裝高度3。在正確測量的情況下，對于以不同靈敏度確定的安裝高度3分別得出基本上相同的值。在此，安裝高度3的值例如可以由于測量精度和圓整誤差而不同。在以不同靈敏度確定的安裝高度3的過大差別下，應當重復所述測量。在此將超過一個預給定的值的差別稱作過大差別。所述預給定的值在此取決于例如可以由所使用的超聲傳感器的類型得出的可能的測量精度和例如由于距離計算而產生的圓整誤差。在圖3中相比于最大可能的傳感器靈敏度下的聲瓣示出了所調節的傳感器靈敏度下的聲瓣。使用具有最大靈敏度的聲瓣5來確定超聲傳感器I到地面9的安裝高度3。但為了尤其是在泊車過程中可以使用傳感器求取到障礙物的距離，需要地面9不被超聲傳感器I探測到。否則，由于超聲傳感器I的通常較小的安裝高度3，地面總是最接近超聲傳感器I的物體，并且超聲傳感器I不能用于支持駕駛員。為了避免地面9被超聲傳感器I探測到，如此選擇超聲傳感器I的靈敏度，使得得到在其最接近地面的點31處具有到地面29的距離33的聲瓣29，所述距離不低于一個預給定的距離。在此，如此選擇所述預給定的距離，使得一方面不將地面9識別為障礙物，但另一方面也探測扁平障礙物，尤其是具有駛過會導致車輛損壞的高度的扁平障礙物。此外，如此選擇聲瓣29的最接近地面9的點31與地面9之間的預給定的距離，使得在安裝高度3的波動(其例如可能由于不同的負載狀態或者由于水平調整的調節導致)的情況下始終不發生聲瓣29與地面9的接觸。這示例性地針對三種不同的水平在圖4中示出。在圖4中示出了在車輛空載的情況下的安裝高度3、在車輛具有中等負載的情況下的安裝高度35以及在車輛完全負載的情況下的安裝高度37。為了分別得到聲瓣29與地面9之間的最優距離33，除固定地調節超聲傳感器I的靈敏度以外還可以持續地求取安裝高度3并且使靈敏度分別匹配于當前負載狀態或者當前安裝高度3。在此，同樣可以或 者在靜止中或者在車輛行駛期間進行安裝高度3的持續求取。如果在車輛行駛期間進行求取，則為此尤其選擇如下的行駛在所述行駛中用于障礙物識別的系統未使用，即尤其是具有較高速度的行駛。
權利要求
1.用于匹配用于識別物體到車輛的距離的超聲傳感器(I)的靈敏度的方法，所述方法包括以下步驟 (a)調節傳感器靈敏度，如此選擇所述傳感器靈敏度，使得由所述超聲傳感器(I)發射與地面具有交點(7)的聲瓣(5)， (b)借助所述超聲傳感器(I)實施測量，其中，所述車輛的周圍環境中的物體到所述車輛的間距大于所述超聲傳感器⑴到所述聲瓣(5)與所述地面(9)的交點(7)的距離(11)，從而將所述超聲傳感器(I)到所述聲瓣(5)與所述地面(9)的交點(7)的距離(11)探測為到物體的最短距離， (c)根據在步驟(b)中探測到的超聲傳感器(I)與所述聲瓣(5)和所述地面(9)的交 點(7)之間的距離(11)來調節所述超聲傳感器(I)的靈敏度，使得在調節所述靈敏度之后所述聲瓣在其最接近所述地面(9)的點(31)處與所述地面(9)相距不低于ー預給定的距尚(33)ο
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，在調節所述超聲傳感器(I)的靈敏度之前，由所述超聲傳感器⑴與所述聲瓣(5)和所述地面(9)的交點(7)之間的距離(11)確定所述超聲傳感器(I)的安裝高度(3)。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，在較高速度下的行駛期間或者在靜止時實施步驟(b)中的所述測量。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，僅僅當沒有掛檔和/或操作了駐車制動器時才在靜止時實施所述測量。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，為了驗證所求取的安裝高度(3)，調節所述超聲傳感器(I)的至少兩個不同的靈敏度，以這些靈敏度中的每ー個確定所述超聲傳感器⑴到相應的聲瓣(5，23)與所述地面(9)的交點(7，25)的距離，由這些距離(11，27)分別計算所述安裝高度(3)，以及相互比較所計算的安裝高度(3)。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述車輛運行期間持續地進行所述靈敏度的調節的驗證。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，借助所存儲的傳感器特征曲線來進行所述超聲傳感器(I)的靈敏度的調節。
8.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在干，為了調節所述超聲傳感器(I)的靈敏度，求取與所述情況相匹配的特征曲線。
全文摘要
本發明涉及用于匹配用于識別物體到車輛的距離的超聲傳感器(1)的靈敏度的方法，其中首先調節傳感器靈敏度，如此選擇傳感器靈敏度，使得由超聲傳感器(1)發射與地面具有交點(7)的聲瓣(5)。在下一步驟中借助超聲傳感器(1)實施測量，其中車輛的周圍環境中的物體到車輛的間距大于超聲傳感器(1)到聲瓣(5)與地面(9)的交點(7)的距離(11)，從而將超聲傳感器(1)到聲瓣(5)與地面(9)的交點(7)的距離(11)探測為到物體的最短距離。隨后根據之前探測的超聲傳感器(1)與聲瓣(5)和地面(9)的交點(7)之間的距離(11)來調節超聲傳感器(1)的靈敏度，使得在調節靈敏度之后聲瓣在其最接近地面(9)的點(31)處與地面(9)相距不低于預給定的距離(33)。
文檔編號G01S7/52GK102640013SQ201080054186
公開日2012年8月15日 申請日期2010年10月6日 優先權日2009年11月30日
發明者F·克洛斯 申請人:羅伯特·博世有限公司