DE102018201303A1

DE102018201303A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von mehreren Sensoren eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018201303A1
Application number: DE102018201303.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Engewald; Stefan Heilmann; Michael Schoor
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2019-08-01
Also published as: KR20200111768A; US20210055413A1; CN111656210A; KR102682267B1; CN111656210B; WO2019145072A1; US11460539B2; EP3746806A1; JP7078731B2; JP2021512307A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von mehreren Sensoren (402) eines Fahrzeugs (400) in zumindest teilweise räumlich übereinstimmenden Erfassungsbereichen (404) und einem gemeinsamen Frequenzraum (100), das dadurch gekennzeichnet ist, dass zu einem Sendezeitpunkt (t) zeitgleich zumindest zwei der Sensoren (402) auf durch eine Frequenzlücke (102) getrennten Momentanfrequenzen (f1, f2) senden, wobei die Frequenzlücke (102) zumindest eine momentane Empfangsbandbreite (104) der Sensoren (402) umfasst, wobei anschließend an den Sendezeitpunkt (t) jede Momentanfrequenz (f1, f2) für die Dauer einer Zeitlücke (106) für eine Verwendung durch die Sensoren (402) gesperrt ist, wobei die Zeitlücke (106) zumindest eine Signallaufzeit (108) über eine Empfangsreichweite der Sensoren (402) umfasst.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben von mehreren Sensoren eines Fahrzeugs in zumindest teilweise räumlich übereinstimmenden Erfassungsbereichen und einem gemeinsamen Frequenzraum.
Stand der Technik
Wenn ein Sensor ein von einem Fremdsensor gesendetes Fremdsignal oder sein Fremdecho empfangen kann, kann dieses Fremdsignal oder Fremdecho ein Signal oder Echo des Sensors überlagern und stören. Um Störungen zu vermeiden ist das Frequenzspektrum der elektromagnetischen Wellen in Frequenzbänder aufgeteilt und die Frequenzbänder sind in Kanäle aufgeteilt. Sensoren eines Fahrzeugs können auf unterschiedlichen Kanälen parallel betrieben werden. Um mehrere Sensoren des Fahrzeugs auf dem gleichen Kanal zu betreiben, können die Sensoren so ausgerichtet werden, dass ihre Erfassungsbereiche auf unterschiedlichen Seiten des Fahrzeugs liegen oder in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind. Ebenso können die Sensoren nacheinander senden. Dabei fängt ein Sensor an zu senden, wenn der vorhergehende Sensor mit seiner Modulation fertig ist.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben von mehreren Sensoren eines Fahrzeugs in zumindest teilweise räumlich übereinstimmenden Erfassungsbereichen und einem gemeinsamen Frequenzraum, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Vorteile der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, im gleichen Erfassungsbereich oder in überlappenden Erfassungsbereichen mehrere Sensoren im gleichen Frequenzband beziehungsweise im gleichen Frequenzraum zu betreiben, ohne dass jeweils nur einer der Sensoren arbeiten darf.
Dabei können mehrere Sensoren mit überlappenden Erfassungsbereichen ohne störende Interferenzen gleichzeitig betrieben werden. Die Sensorsignale werden verschachtelt gesendet und empfangen. So kann der mögliche Frequenzraum ausgenutzt werden und eine zum Verarbeiten der Sensorsignale erforderliche, eine Modulationszeit umfassende Zykluszeit gefüllt werden.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben von mehreren Sensoren eines Fahrzeugs in zumindest teilweise räumlich übereinstimmenden Erfassungsbereichen und einem gemeinsamen Frequenzraum vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zu einem Sendezeitpunkt zeitgleich zumindest zwei der Sensoren auf durch eine Frequenzlücke getrennten Momentanfrequenzen senden, wobei die Frequenzlücke zumindest eine momentane Empfangsbandbreite der Sensoren umfasst, wobei anschließend an den Sendezeitpunkt jede Momentanfrequenz für die Dauer einer Zeitlücke für eine Verwendung durch die Sensoren gesperrt ist, wobei die Zeitlücke zumindest eine Signallaufzeit über eine Empfangsreichweite der Sensoren umfasst.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Ein Sensor kann ein aktiver Sensor sein, der ein Signal emittiert und reflektierte Echos des Signals empfängt. Das Signal kann ein Schallsignal oder ein elektromagnetisches Signal, wie ein Lichtsignal oder ein Funksignal sein. Insbesondere kann das Signal ein Radarsignal sein. Über eine Laufzeit zwischen dem Emittieren und dem Empfangen kann eine Entfernung zu einem reflektierenden Objekt bestimmt werden. Über eine Frequenzverschiebung des Echos gegenüber dem Signal kann eine Relativgeschwindigkeit des Objekts zu dem Sensor bestimmt werden. Über einen Laufzeitunterschied kann eine Richtung zu dem Objekt bestimmt werden. Die Sensoren können gleichartig sein. Die Sensoren werden synchronisiert betrieben. Die Sensoren können Signale in einem gemeinsamen Frequenzraum emittieren. Der Frequenzraum ist ein Abschnitt eines möglichen Arbeitsbereichs der Sensoren. Der Frequenzraum ist durch eine obere Grenzfrequenz und eine untere Grenzfrequenz bestimmt. Der Frequenzraum umfasst eine Bandbreite von zur Verwendung vorgesehenen Frequenzen. Eine Momentanfrequenz ist eine momentan von dem Sensor emittierte beziehungsweise belegte Frequenz des Frequenzraums. Die Momentanfrequenz ist einstellbar. Eine Frequenzlücke ist ein zum Trennen zweier Signale minimal erforderlicher Frequenzabstand zwischen zwei Momentanfrequenzen. Die minimal einzuhaltende Frequenzlücke zwischen zwei zeitgleich emittierten Momentanfrequenzen ist durch Empfangseigenschaften der zwei zeitgleich emittierenden Sensoren bestimmt. Während ein Sensor auf eine Momentanfrequenz abgestimmt ist, kann er Frequenzen mit einer Empfangsbandbreite empfangen. Die aktuelle Momentanfrequenz kann bei einem Zweiseitenbandempfänger zentral in der Empfangsbandbreite liegen. Dadurch umfasst die Frequenzlücke zumindest die eine Hälfte der Frequenzen der Empfangsbandbreite des einen Sensors und die andere Hälfte der Frequenzen der Empfangsbandbreite des anderen Sensors. Die aktuelle Momentanfrequenz kann alternativ bei einem Einseitenbandempfänger am Rand der Empfangsbandbreite liegen. Dadurch umfasst die Frequenzlücke zumindest die ganze Empfangsbandbreite eines Sensors. Eine Zeitlücke ist ein minimaler Zeitabstand zwischen zwei Sendezeitpunkten auf derselben Frequenz. Die Zeitlücke ist damit ein zeitlicher Abstand, der mindestens eingehalten wird, bis erneut auf einer Frequenz emittiert wird. Während der Zeitlücke werden auf der Frequenz Echos empfangen. Die Zeitlücke ist zumindest so lang, dass das Signal ein Objekt in einer Empfangsreichweite erreichen kann und das an dem Objekt reflektierte Echo des Signals den Sensor wieder erreichen kann. Die Zeitlücke ist also zumindest zweimal so lang, wie das Produkt aus der Empfangsreichweite und einer Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals. Ein maximal möglicher Wert der Empfangsreichweite ist durch eine maximale Sendeleistung und eine Empfangsempfindlichkeit des Sensors bestimmt. Ein verwendeter Wert kann kleiner als der maximale Wert sein.
Einer der Sensoren kann für eine Teilmodulationszeitdauer in einem Teilfrequenzband des Frequenzraums modulieren. Innerhalb der Teilmodulationszeitdauer können alle Frequenzen des Teilfrequenzbands zumindest einmal als Momentanfrequenz gesendet werden. Der Frequenzraum kann in mehrere Frequenzbereiche, sogenannte Teilfrequenzbänder, unterteilt sein. Einem Sensor kann für eine vorbestimmte Zeitdauer, der sogenannten Teilmodulationszeitdauer, ein Teilfrequenzband zugeordnet werden. Für die Teilmodulationszeitdauer kann die Momentanfrequenz innerhalb des Teilfrequenzbands eingestellt beziehungsweise moduliert werden.
Der Sensor kann über eine mehrere Teilmodulationszeitdauern umfassende Gesamtmodulationszeitdauer sequenziell in unterschiedlichen Teilfrequenzbändern senden. Die Teilfrequenzbänder einer Gesamtmodulationszeitdauer können zumindest einen Großteil aller in dem Frequenzraum enthaltenen Frequenzen abdecken. Insbesondere können die Teilfrequenzbänder den gesamten Frequenzraum abdecken. Die Frequenzen des Frequenzraums können so stückweise abgearbeitet werden. Andere Sensoren können dabei zeitgleich jeweils die freien Teilfrequenzbänder verwenden.
Die Teilfrequenzbänder der Gesamtmodulationszeitdauer können zumindest teilweise überlappen. Dabei werden die überlappenden Frequenzen in einer Gesamtmodulationszeitdauer mehrfach gesendet. Diese Frequenzen werden somit öfter abgetastet.
Die zu einem Sendezeitpunkt sendenden Sensoren können in unterschiedlichen überlappungsfreien Teilfrequenzbändern senden. Alternativ können zumindest zwei der zu einem Sendezeitpunkt sendenden Sensoren in zumindest teilweise überlappenden Teilfrequenzbändern oder dem gleichen Teilfrequenzband senden. Pro Teilfrequenzband kann also ein Sensor senden oder es können mehrere Sensoren innerhalb eines Teilfrequenzbands modulieren. Mehrere Sensoren können innerhalb einer gemeinsamen Teilmodulationszeitdauer betrieben werden. Diese Sensoren senden die gleiche Frequenz dann um zumindest die Zeitlücke versetzt. Durch das Verwenden mehrerer Sensoren im gleichen Teilfrequenzband kann eine besonders enge Verschachtelung erreicht werden. Durch die gleichzeitige Verwendung unterschiedlicher Teilfrequenzbänder kann der zur Verfügung stehende Frequenzraum gut ausgenutzt werden.
Zwei benachbarte Teilfrequenzbänder können durch ein Pufferfrequenzband voneinander beabstandet sein. Ein Pufferfrequenzband zwischen zwei Teilfrequenzbändern bietet einen zusätzlichen Frequenzabstand. So kann eine sichere Trennung der gleichzeitig gesendeten Signale und Echos erreicht werden. Die Frequenzen des Pufferfrequenzbands können in einem die beiden benachbarten Teilfrequenzbänder überlappenden, zeitlich nachfolgend benutzten Teilfrequenzband enthalten sein.
Der Sensor kann innerhalb einer Teilmodulationszeitdauer zumindest eine das Teilfrequenzband überstreichende Frequenzrampe senden. Eine Frequenzrampe kann eine vorbestimmte Steigung aufweisen. Die Frequenzrampe kann steigend oder fallend gesendet werden. Aufeinanderfolgende Frequenzrampen können unterschiedliche Steigungen aufweisen. Mit dem Frequenzumfang des Teilfrequenzbands ergibt sich eine maximal mögliche Sendedauer einer Momentanfrequenz. Die Frequenzrampe kann aus einer Vielzahl von aufeinander abfolgenden Sendezeitpunkten mit jeweils unterschiedlicher Momentanfrequenz bestehen.
Die Teilmodulationszeitdauern der der zu einem Sendezeitpunkt sendenden Sensoren können zeitversetzt beginnen. Durch den Versatz kann eine Verschachtelung der Sensoren erreicht werden.
Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
Die Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen als Verfahren und Vorrichtung beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

1 zeigt eine zeitliche Darstellung eines Frequenzraums in dem mehrere Sensoren jeweils zeitgleich gemäß einem Ausführungsbeispiel aktiv sind;
2 zeigt eine Darstellung einer Synchronisation zumindest zweier Sensoren im gleichen Frequenzraum gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 zeigt eine Darstellung einer Synchronisation einer Mehrzahl von Sensoren gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
4 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit mehreren Sensoren und überlappenden Erfassungsbereichen.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung
Bevor mit Bezug auf die Figuren Details von Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden, sollen Gedanken zu dem hierin vorgestellten Ansatz sowie zu möglichen Varianten desselben erläutert werden, teilweise mit einer Wortwahl, welche sich der einfacheren Verständlichkeit halber vor derjenigen, wie sie in den Ansprüchen verwendet ist, unterscheidet.
Der hier vorgestellte Ansatz zeigt eine Methode für die Synchronisation mehrerer Radarsensoren in einem Sensorverbund. Dadurch ergibt sich eine Verringerung von gegenseitiger Interferenz mehrerer Sensoren in einem Fahrzeug.
Mit dem zunehmenden Ausbau von Fahrzeugen mit vielen Radarsensoren steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Interferenz zwischen den einzelnen Sensoren entsteht. Insbesondere wenn sich der Sichtbereich der Sensoren überschneidet und sich die Modulationszeit gegenüber der Verarbeitungszeit bzw. Zykluszeit erhöht. Interferenz entsteht dabei durch Reflexionen an Objekten welche sich im Sichtbereich mehrerer Sensoren befindet und an denen sich die reflektierte Leistung einzelner Sensoren überlagert.
Um das zu vermeiden können die Sensoren der Reihe nach moduliert werden, sodass sich die Modulationszeiten nicht überschneiden. Dabei können nur so viele Sensoren synchronisiert werden, wie ein Vielfaches der Modulationszeit in die Zykluszeit passt.
Da das Verhältnis zwischen der Modulationszeit und der Zykluszeit aufgrund von schnelleren Prozessoren und weniger Wärmeentwicklung steigt, lassen sich durch Synchronisation der Modulationszeiten nur wenige, also ein bis zwei Sensoren interferenzfrei synchronisieren.
Das hier vorgestellte Verfahren erweitert die Möglichkeit, Sensoren interferenzfrei zu synchronisieren.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert darauf, dass bei den derzeit im Automobilbereich verwendeten linearen Modulationen nicht zu jeder Zeit die komplette Bandbreit belegt wird. Dadurch ist es möglich, mehrere Sensoren verschachtelt zu synchronisieren. Die Anzahl der interferenzfrei synchronisierbaren Sensoren kann entsprechend der Form der Modulation deutlich erhöht werden.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht es aufgrund der Eigenschaften der Modulation von Automotive-Radarsensoren mehrere Sensoren in einem Fahrzeug interferenzfrei zu synchronisieren. Dabei kann die Anzahl der Sensoren erhöht werden, welche interferenzfrei synchronisiert werden können.
Um die Anzahl der synchronisierbaren Sensoren in einem Messzyklus zu erhöhen kann der Start der Modulation so verschachtelt werden, dass keine Überschneidung der ausgesendeten Rampen entsteht.
1 zeigt eine zeitliche Darstellung eines Frequenzraums 100, in dem mehrere Sensoren jeweils zeitgleich gemäß einem Ausführungsbeispiel aktiv sind. Die Sensoren sind hier Radarsensoren. Deshalb ist der Frequenzraum 100 ein kleiner Ausschnitt aus einem elektromagnetischen Spektrum. Wenn die Sensoren akustische Sensoren sind, ist der Frequenzraum 100 ein kleiner Ausschnitt aus einem akustischen Spektrum.
Der Frequenzraum 100 kann als Frequenzband oder Ausschnitt aus einem Frequenzband bezeichnet werden. Die Sensoren sind in einem Fahrzeug verbaut und weisen zumindest teilweise räumlich übereinstimmende Erfassungsbereiche auf, sodass die Sensoren Signale und/oder Echos der anderen Sensoren empfangen können. Wenn einer der Sensoren ein fremdes Signal oder Echo empfängt, während er für sein eigenes Echo empfangsbereit ist, resultieren verfälschte Entfernungswerte. Zu einem Sendezeitpunkt t senden zumindest zwei der Sensoren zeitgleich auf durch eine Frequenzlücke 102 getrennten Momentanfrequenzen f1, f2.
Die Frequenzlücke 102 liegt also zwischen den Momentanfrequenzen f1, f2 und umfasst zumindest eine momentane Empfangsbandbreite 104 zumindest eines der Sensoren. Die Empfangsbandbreite 104 ist also kleiner als oder gleich groß wie die Frequenzlücke 102. Die Empfangsbandbreite 104 kann dabei die obere Hälfte der Frequenzen umfassen, die der erste Sensor empfangen kann, während er auf die erste Momentanfrequenz f1 abgestimmt ist und kann die untere Hälfte der Frequenzen umfassen, die der zweite Sensor empfangen kann, während er auf die zweite Momentanfrequenz f2 abgestimmt ist. Alternativ kann die Frequenzlücke 102 die gesamte Empfangsbandbreite 104 eines der Sensoren umfassen, wenn dieser Sensor ein Einseitenbandempfänger ist. Wenn die Frequenzlücke 102 größer als die Empfangsbandbreite 104 ist, sind die empfangbaren Frequenzen durch dazwischenliegende, nicht empfangbare Frequenzen voneinander beabstandet.
Anschließend an den Sendezeitpunkt t ist jede benutzte Momentanfrequenz f1, f2 für die Dauer einer Zeitlücke 106 für eine Verwendung durch die Sensoren gesperrt. Die Zeitlücke 106 umfasst zumindest eine Signallaufzeit 108 über eine Empfangsreichweite der Sensoren. Die Signallaufzeit 108 ist also kleiner als oder gleich groß wie die Zeitlücke 106. Die maximale Signallaufzeit 108 ist durch das schwächste durch die Sensoren auswertbare Signal beziehungsweise Echo bestimmt. Dabei kann die Signallaufzeit 108 mit einer steigenden Sendeleistung und/oder einer steigenden Empfindlichkeit der Sensoren größer werden. Die Signallaufzeit 108 kann auch durch eine gewünschte Größe des Erfassungsbereichs begrenzt sein, wenn Objekte außerhalb des Erfassungsbereichs nicht erfasst werden sollen. Ebenso können Signale und Echos unterhalb einer Mindestsignalstärke unterdrückt werden.
Die Sensoren werden innerhalb des Frequenzraums 100 moduliert betrieben. Dabei senden die Sensoren in aufeinander zeitlich abfolgenden Sendezeitpunkten auf unterschiedlichen Momentanfrequenzen. Dabei werden jeweils mindestens die oben beschriebenen Regeln beachtet.
2 zeigt eine Darstellung einer Synchronisation zumindest zweier Sensoren im gleichen Frequenzraum 100 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz. Die Synchronisation erfolgt im Wesentlichen wie in 1. Im Gegensatz dazu ist der Frequenzraum 100 hier in zumindest vier teilweise überlappende Teilfrequenzbänder 200 aufgeteilt. Für eine Teilmodulationszeitdauer 202 sendet in diesem Ausführungsbeispiel je ein Sensor sein Signal in einem der Teilfrequenzbänder 200. In zumindest zwei der Teilfrequenzbänder 200 wird parallel gesendet. Zu einem Sendezeitpunkt senden dabei je zumindest zwei Sensoren auf durch zumindest die Frequenzlücke getrennten Momentanfrequenzen. Eine Momentanfrequenz ist dabei jeweils Bestandteil eines der Teilfrequenzbänder 200. Nachdem auf einer Momentanfrequenz gesendet wurde, wird die jeweilige Momentanfrequenz für zumindest die Dauer der Zeitlücke nicht verwendet.
Die verwendeten Teilfrequenzbänder 200 sind je durch ein Pufferfrequenzband 204 voneinander beabstandet. In aufeinanderfolgenden Teilmodulationszeitdauern 202 senden die Sensoren in unterschiedlichen Teilfrequenzbändern 200. Innerhalb einer Gesamtmodulationszeitdauer 206 sendet ein Sensor zumindest einmal in allen Teilfrequenzbändern 200. Damit sendet der Sensor innerhalb der Gesamtmodulationszeitdauer 206 zumindest einmal auf zumindest einem Großteil aller Frequenzen des Frequenzraums 100. Im hier dargestellten Beispiel ist die Gesamtmodulationszeitdauer 206 viermal so lang, wie die Teilmodulationszeitdauer 202.
Die Teilmodulationszeitdauer 202 ist hier so lang, dass der Sensor fünf unmittelbar aufeinander abfolgende Frequenzrampen 208 innerhalb der Teilmodulationszeitdauer 202 sendet. Die Frequenzrampen 208 können ansteigend und/oder abfallend gesendet werden. Innerhalb einer Teilmodulationszeitdauer 202 sind die Frequenzrampen 208 jeweils um die Zeitlücke zueinander versetzt. Ein Teilfrequenzband 200 ist hier zumindest so breit, wie die Empfangsbandbreite. Dadurch startet die nächste Frequenzrampe 208 unmittelbar im Anschluss an das Ende der vorausgehenden Frequenzrampe 208. Durch das Pufferfrequenzband 204 und den Frequenzumfang des Teilfrequenzbands ist die Frequenzlücke zwischen zwei Momentanfrequenzen größer als die Empfangsbandbreite.
In einem Ausführungsbeispiel werden unter Verwendung des hier vorgestellten Ansatzes drei Sensoren verschachtelt synchronisiert betrieben. Dabei senden immer zwei der Sensoren in zwei unterschiedlichen, aufgrund der Pufferfrequenzbänder 204 nicht überlappenden Teilfrequenzbändern 200. Nachdem einer der Sensoren für die Gesamtmodulationszeitdauer 206 im Wesentlichen auf allen Frequenzen des Frequenzraums 100 zumindest einmal gesendet hat, sendet er für zwei Teilmodulationszeitdauern 202 nicht, da eine Zykluszeitdauer 210 sechs Teilmodulationszeitdauern 202 umfasst. Die drei Sensoren beginnen ihre Gesamtmodulationszeitdauern 206 jeweils um zwei Teilmodulationszeitdauern 202 versetzt. Damit überlappen zwei der Gesamtmodulationszeitdauern 206 jeweils um zwei Teilmodulationszeitdauern 202.
Eine mögliche Variation zeigt 2. Bei dieser Variante der Modulation sind die Rampen in Blöcke aufgeteilt, wobei ein Block nur einen Teil der genutzten Bandbreite überstreicht. Durch die Art der Modulation können mehrere Sensoren nacheinander gestartet werden, ohne dass sich die einzelnen Rampen bzw. Blöcke im Frequenzbereich überschneiden. Die Anzahl der Sensoren hängt dabei von den Parametern der Modulation ab, ist aber dennoch größer als wie wenn der zweite Sensor erst nach dem Ende der Modulation des ersten Sensors gestartet wird. Bei der gezeigten Modulationsform könnten herkömmlicherweise aufgrund des Verhältnisses der Modulationszeit zur Zykluszeit (>0.5) keine zwei Sensoren synchronisiert werden. Durch die Verschachtelung können jedoch drei Sensoren interferenzfrei synchronisiert werden.
3 zeigt eine Darstellung einer Synchronisation einer Mehrzahl von Sensoren gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Synchronisation erfolgt im Wesentlichen wie in 1. Im Gegensatz dazu senden die Sensoren hier wie in 2 Frequenzrampen 208. Hier wird innerhalb einer Zykluszeitdauer 210 eine Gruppe aus drei Sensoren synchronisiert. Die Frequenzrampen 208 der Gruppe werden innerhalb der Gesamtmodulationszeitdauer 206 der drei Sensoren engst möglich verschachtelt gesendet.
Hier beginnt ein erster der Sensoren am Anfang der Gesamtmodulationszeitdauer 206 eine erste erste Frequenzrampe 208 an einem ersten ersten Sendezeitpunkt t1 bei der ersten Momentanfrequenz f1 zu senden. Ein zweiter der Sensoren beginnt eine erste zweite Frequenzrampe 208 an einem um die Zeitlücke 106 versetzten ersten zweiten Sendezeitpunkt t2 ebenfalls mit der ersten Momentanfrequenz f1 zu senden. Der erste Sensor hat auf seiner ersten ersten Frequenzrampe 208 zum ersten zweiten Sendezeitpunkt t2 die um die Frequenzlücke 102 versetzte zweite Momentanfrequenz f2 erreicht. Zu einem um die Zeitlücke 106 zu dem ersten zweiten Sendezeitpunkt t2 versetzten ersten dritten Sendezeitpunkt t3 startet ein dritter der Sensoren seine erste dritte Frequenzrampe 208 bei der ersten Momentanfrequenz f1. Zu dem ersten dritten Sendezeitpunkt t3 hat der zweite Sensor auf seiner ersten zweiten Frequenzrampe 208 die zweite Momentanfrequenz f2 erreicht. Der erste Sensor sendet zu dem ersten dritten Sendezeitpunkt t3 auf seiner ersten ersten Frequenzrampe 208 auf einer um die Frequenzlücke 102 zu der zweiten Momentanfrequenz f2 beabstandeten dritten Momentanfrequenz f3.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel endet die erste erste Frequenzrampe 208 beim Erreichen der dritten Momentanfrequenz f3. Anschließend pausiert der erste Sensor für die Dauer einer Zeitlücke 106, um zu einem zweiten ersten Sendezeitpunkt t1 die Abfolge der Frequenzrampen 208 erneut zu beginnen. Innerhalb der Gesamtmodulationszeitdauer 206 wird die Abfolge der ersten, zweiten und dritten Frequenzrampen 208 hier viermal wiederholt. Nach Ablauf der Gesamtmodulationszeitdauer 206 setzen die Sensoren bis zum Ende der Zykluszeitdauer 210 aus.
In einem Ausführungsbeispiel beginnt nach Ablauf der Gesamtmodulationszeitdauer 206 eine weitere Gesamtmodulationszeitdauer 300. In der weiteren Gesamtmodulationszeitdauer 300 wird eine weitere Gruppe aus drei Sensoren synchronisiert. Am Anfang der weiteren Gesamtmodulationszeitdauer 300 beginnt ein vierter der Sensoren zu einem ersten vierten Sendezeitpunkt t4 seine erste vierte Frequenzrampe 208 bei der ersten Momentanfrequenz f1. Ein fünfter der Sensoren beginnt eine erste fünfte Frequenzrampe 208 an einem um die Zeitlücke 106 versetzten ersten fünften Sendezeitpunkt t5 ebenfalls mit der ersten Momentanfrequenz f1. Die Zeitlücken 106 können unterschiedlich lang sein. Der vierte Sensor hat auf seiner ersten vierten Frequenzrampe 208 zum ersten fünften Sendezeitpunkt t5 die zweite Momentanfrequenz f2 erreicht. Zu einem um die Zeitlücke 106 zu dem ersten fünften Sendezeitpunkt t5 versetzten ersten sechsten Sendezeitpunkt t6 startet ein sechster der Sensoren seine erste sechste Frequenzrampe 208 bei der ersten Momentanfrequenz f1. Zu dem ersten sechsten Sendezeitpunkt t6 hat der fünfte Sensor auf seiner ersten fünften Frequenzrampe 208 die zweite Momentanfrequenz f2 erreicht. Der vierte Sensor hat zu dem ersten sechsten Sendezeitpunkt t6 auf seiner ersten vierten Frequenzrampe 208 die dritte Momentanfrequenz f3 erreicht.
Die erste vierte Frequenzrampe 208 endet hier ebenso bei Erreichen der dritten Momentanfrequenz f3. Anschließend pausiert der vierte Sensor für die Dauer einer Zeitlücke 106, um zu einem zweiten vierten Sendezeitpunkt t4 die Abfolge der Frequenzrampen 208 erneut zu beginnen. Innerhalb der weiteren Gesamtmodulationszeitdauer 300 wird die Abfolge der vierten, fünften und sechsten Frequenzrampen 208 ebenfalls viermal wiederholt.
Nach Ablauf der Zykluszeitdauer 210 beginnt die Sequenz hier erneut mit einer ersten ersten Frequenzrampe 208 des ersten Sensors zu einem ersten ersten Sendezeitpunkt t1 und der ersten Momentanfrequenz f1.
In einem Ausführungsbeispiel zeigt 3 einen Ausschnitt aus einer Modulation wie in 2. Dabei entspricht ein Frequenzumfang der Frequenzrampen 208 einem Frequenzumfang eines der Teilfrequenzbänder 200. Der vollständige Frequenzraum ist nicht dargestellt und umfasst wie in 2 zumindest ein weiteres Teilfrequenzband mit höheren oder niedrigeren Frequenzen. Das weitere Teilfrequenzband kann mit oder ohne Frequenzabstand durch das Pufferfrequenzband oberhalb oder unterhalb des hier dargestellten Teilfrequenzbands 200 angeordnet sein. Wenn das weitere Teilfrequenzband zu den höheren oder niedrigeren Frequenzen unmittelbar anschließt, ist keine Überlappung durch weitere Teilfrequenzbänder wie in 2 erforderlich.
Die Gesamtmodulationszeitdauer 206 zum Senden der ersten, zweiten und dritten Frequenzrampen 208 entspricht dabei einer Teilmodulationszeitdauer 202 wie in 2. Die weitere Gesamtmodulationszeitdauer 300 zum Senden der vierten, fünften und sechsten Frequenzrampen 208 entspricht einer weiteren Teilmodulationszeitdauer 202. Um zumindest auf einem Großteil aller Frequenzen des Frequenzbands zumindest einmal zu senden, sind dann zumindest zwei Zykluszeitdauern 210 erforderlich.
Mit anderen Worten zeigen die 2 und 3 Signalverläufe von mehreren Sensoren eines Fahrzeugs, die in einem gemeinsamen Frequenzraum betrieben werden. Die Sensoren werden in Frequenzrampen 208 moduliert betrieben und weisen zumindest teilweise räumlich überlappende Erfassungsbereiche auf. Bei dem hier vorgestellten Ansatz sendet ein erster der Sensoren auf einer ersten Momentanfrequenz f1 einer ersten Frequenzrampe 208, während zumindest ein zweiter der Sensoren zeitgleich auf einer zweiten Momentanfrequenz f2 einer zweiten Frequenzrampe 208 sendet. Die die erste Momentanfrequenz f1 und die zweite Momentanfrequenz f2 sind zumindest um die Frequenzlücke 102 voneinander beabstandet. Die in zwei aufeinander abfolgenden Frequenzrampen 208 enthaltene gleiche Momentanfrequenz f1 wird zumindest um die Zeitlücke 106 zeitversetzt gesendet.
Zeitgleich werden zumindest zwei Frequenzrampen 208 moduliert. Momentanfrequenzen f1, f2 der Frequenzrampen 208 sind zumindest um die Frequenzlücke 102 voneinander beabstandet. Eine in zwei aufeinander abfolgenden Frequenzrampen 208 enthaltene Momentanfrequenz f1 wird zumindest um die Zeitlücke 106 zeitversetzt gesendet.
Eine weitere mögliche Variation zeigt 3. Bei dieser Variante erfolgt eine Verschachtelung einzelner Rampen verschiedener Sensoren, welche beispielsweise die ganze verfügbare Bandbreite belegen. In dieser Variante werden die Rampen der Sensoren so verschachtelt, dass sich diese nicht überschneiden. Dabei werden die Zeiten zwischen den Sensoren so gewählt, dass die Reflexionen weit entfernter Objekte nicht in den Sichtbereich eines anderen Sensors fallen. Bei diesem Verfahren können zusätzliche Sensoren in der Pause zwischen dem Ende der Modulation und dem Start des neuen Zyklus verschachtelt werden. Bei dieser Art der Synchronisation werden die Sensoren in einem zeitlich feineren Raster aufeinander abgestimmt, als in der oben beschriebenen Variante.
Durch unterschiedliche Variationsmöglichkeiten der Modulation können auch Mischformen beider Varianten zur Synchronisation genutzt werden. Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass sich durch den hier vorgestellten Ansatz eine größtmögliche Anzahl von interferenzfrei synchronisierbaren Sensoren ergibt. Die Sensoren können mit linearen Rampen und gleicher Modulation der synchronisierten Sensoren betrieben werden.
4 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 400 mit mehreren Sensoren 402 und überlappenden Erfassungsbereichen 404. Das Fahrzeug 400 weist hier sieben aktive Sensoren 402 auf, die im gleichen Frequenzraum senden. Das Fahrzeug 400 kann weitere aktive Sensoren aufweisen, die in anderen Frequenzbereichen des elektromagnetischen Spektrums senden. Ebenso kann das Fahrzeug 400 passive Sensoren aufweisen.
Das Fahrzeug 400 weist im Frontbereich drei Sensoren 402, an den Seiten je einen Sensor und zwei Sensoren im Heckbereich auf. Je zumindest zwei der Erfassungsbereiche 404 überlappen sich zumindest teilweise. Zwei unmittelbar benachbarte Sensoren 402 mit überlappenden Erfassungsbereichen 404 senden bei dem hier vorgestellten Ansatz wie in den vorhergehenden Figuren beschrieben zu unterschiedlichen Sendezeitpunkten, die um mindestens die Zeitlücke zueinander versetzt sind und/oder mit unterschiedlichen Momentanfrequenzen, die um mindestens die Frequenzlücke voneinander beabstandet sind.
Sensoren 402 mit nicht überlappenden Erfassungsbereichen 404, wie beispielsweise der vordere mittige Sensor 402 und die seitlichen Sensoren 402, können zum selben Sendezeitpunkt mit derselben Momentanfrequenz senden. Am Fahrzeug 400 in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtete Sensoren 402, wie beispielsweise der vordere rechte Sensor 402 und der hintere linke Sensor 402 beziehungsweise der vordere linke Sensor 402 und der hintere rechte Sensor 402 können ebenfalls zum selben Sendezeitpunkt mit derselben Momentanfrequenz senden.
Sensoren 402 welche keinen oder sehr kleinen überlappenden Sichtbereich haben, also Sensoren 402, welche z.B. vorne links und hinten rechts im Fahrzeug 400 verbaut sind, können weiterhin parallel betrieben werden.
Mit anderen Worten ist in 4 beispielhaft gezeigt, wie Sensoren 402 in einem Fahrzeug 400 mit dem hier vorgestellten Verfahren synchronisiert werden können. Hier werden mittels drei Synchronisationszeitpunkten sieben Sensoren 402 synchronisiert. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, kann durch die Erweiterung der Synchronisationsmöglichkeiten eine wesentlich größere Anzahl von Sensoren 402 mit überschneidenden Sichtbereichen im Fahrzeug 400 interferenzfrei betrieben werden.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Verfahren zum Betreiben von mehreren Sensoren (402) eines Fahrzeugs (400) in zumindest teilweise räumlich übereinstimmenden Erfassungsbereichen (404) und einem gemeinsamen Frequenzraum (100), dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Sendezeitpunkt (t) zeitgleich zumindest zwei der Sensoren (402) auf durch eine Frequenzlücke (102) getrennten Momentanfrequenzen (f1, f2) senden, wobei die Frequenzlücke (102) zumindest eine momentane Empfangsbandbreite (104) der Sensoren (402) umfasst, wobei anschließend an den Sendezeitpunkt (t) jede Momentanfrequenz (f1, f2) für die Dauer einer Zeitlücke (106) für eine Verwendung durch die Sensoren (402) gesperrt ist, wobei die Zeitlücke (106) zumindest eine Signallaufzeit (108) über eine Empfangsreichweite der Sensoren (402) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem einer der Sensoren (402) für eine Teilmodulationszeitdauer (202) in einem Teilfrequenzband (200) des Frequenzraums (100) moduliert, wobei innerhalb der Teilmodulationszeitdauer (202) alle Frequenzen des Teilfrequenzbands (200) zumindest einmal als Momentanfrequenz (f) gesendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der Sensor (402) über eine mehrere Teilmodulationszeitdauern (202) umfassende Gesamtmodulationszeitdauer (206) sequenziell in unterschiedlichen Teilfrequenzbändern (200) sendet, wobei die Teilfrequenzbänder (200) einer Gesamtmodulationszeitdauer (206) zumindest einen Großteil aller in dem Frequenzraum (100) enthaltenen Frequenzen abdecken.
Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die Teilfrequenzbänder (200) der Gesamtmodulationszeitdauer (206) zumindest teilweise überlappen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die zu einem Sendezeitpunkt (t) sendenden Sensoren (402) in unterschiedlichen überlappungsfreien Teilfrequenzbändern (200) senden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem zumindest zwei der zu einem Sendezeitpunkt (t) sendenden Sensoren (402) in zumindest teilweise überlappenden Teilfrequenzbändern (200) senden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem zwei benachbarte Teilfrequenzbänder (200) durch ein Pufferfrequenzband (204) voneinander beabstandet sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem der Sensor (402) innerhalb einer Teilmodulationszeitdauer (202) zumindest eine das Teilfrequenzband (200) überstreichende Frequenzrampe (208) sendet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem die Teilmodulationszeitdauern (202) der der zu einem Sendezeitpunkt (t) sendenden Sensoren (402) zeitversetzt beginnen.
Vorrichtung zum Betreiben von mehreren Sensoren (402) eines Fahrzeugs (400) in zumindest teilweise räumlich übereinstimmenden Erfassungsbereichen (404) und einem gemeinsamen Frequenzraum (100), wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in entsprechenden Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
Computerprogrammprodukt, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 11 gespeichert ist.