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DE4003775A1 - METHOD FOR CONTROLLING AN ULTRASONIC REMOVAL SENSOR - Google Patents

METHOD FOR CONTROLLING AN ULTRASONIC REMOVAL SENSOR

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DE4003775A1
DE4003775A1 DE4003775A DE4003775A DE4003775A1 DE 4003775 A1 DE4003775 A1 DE 4003775A1 DE 4003775 A DE4003775 A DE 4003775A DE 4003775 A DE4003775 A DE 4003775A DE 4003775 A1 DE4003775 A1 DE 4003775A1
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Ulrich Grunewald
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Abstract

The control system allows at least one parameter of the ultrasonic transmitter to be varied, so that the measuring signals from different range sensors (1,1') can be identified. The varied parameter is provided by the frequency and/or the time interval between successive short ultrasonic pulses and/or the pulse duration. Pref. the controlled parameter is varied in dependence on a pseudo-random number, with comparison of the measured range obtd. for successive measurements, to provide a tuning signal for one of the ultrasonic sensors (1,1') upon sharp variations in the detected range. ADVANTAGE - Allows use of several overlapping range sensors.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Ultraschall-Entfernungssensors, der wenigstens einen durch eine Steuereinheit mit einer Ultraschallfrequenz erregbaren Ultraschallsender aufweist.The invention relates to a method for controlling a Ultrasonic distance sensor that passes through at least one a control unit excitable with an ultrasonic frequency Has ultrasonic transmitter.

Solche Ultraschall-Entfernungssensoren sind zur Abstandsmessung oder Objekterfassung nach dem Impulslaufzeitmeßverfahren bekannt. Für den Betrieb mehrerer solcher Geräte ist zur Vermeidung von Meßfehlern ein Mindestabstand erforderlich. Die Meßfelder der Sensoren dürfen sich nicht überlappen.Such ultrasonic distance sensors are for Distance measurement or object detection after the Pulse delay measurement method known. For the operation of several such devices is a to avoid measurement errors  Minimum distance required. The measuring fields of the sensors may do not overlap.

Es ist ferner bekannt, Ultraschall-Entfernungssensoren mit mehreren Arbeitsfrequenzen zu verwenden.It is also known to use ultrasonic distance sensors to use multiple working frequencies.

Es ist weiter die gezielte Ansteuerung mehrerer Sensorköpfe von einem zentralen Steuergerät aus bekannt. Bei unabhängigen Geräten ist aber eine störungsfreie Messung nicht möglich.It is also the targeted control of several sensor heads known from a central control unit. With independent However, interference-free measurement is not possible for devices.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Einsatz mehrerer unabhängiger Ultraschall-Entfernungssensoren mit überlappenden Arbeitsbereichen zu ermöglichen.In avoiding the disadvantages outlined present invention the task of an insert with several independent ultrasonic distance sensors to allow overlapping work areas.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zur Unterscheidung der Meßsignale mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren mindestens einer der Parameter des Ultraschall-Senders des Ultraschall-Entfernungssensors veränderbar ist, wobei als veränderbare Parameter die Frequenz und/oder der zeitliche Abstand mehrerer nacheinander abgesandter kurzer Ultraschall-Stöße und/oder deren Impulsdauer dient.To achieve this object, the invention provides that Differentiation of the measurement signals of several Ultrasonic distance sensors at least one of the parameters of the ultrasound transmitter of the ultrasound distance sensor is changeable, the frequency being the changeable parameter and / or the time interval of several in succession sent short ultrasonic shocks and / or their Pulse duration serves.

Dadurch wird erreicht, daß sich die Meßsignale mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren gegenseitig nicht stören. Besonders vorteilhaft kann dies zur Kollisionsdetektion bei fahrerlosen Transportsystemen dienen, die im Verkehr aneinander vorbeifahren.This ensures that the measurement signals are several Ultrasonic distance sensors do not interfere with each other. This can be particularly advantageous for collision detection  Driverless transportation systems are used in traffic drive past each other.

Besonders vorteilhaft kann der Betrieb derart erfolgen, daß zweckmäßigerweise einer der Parameter in Abhängigkeit einer Pseudozufallszahl verändert wird und daß die durch die Messung der Impulslaufzeit ermittelten Entfernungen aufeinanderfolgender Messungen miteinander verglichen werden, wobei bei Ermittlung stark schwankender Entfernungen ein Abstimmsignal für einen anderen Ultraschall-Entfernungssensor abgesandt und von dem oder den störenden benachbarten Ultraschall-Entfernungssensoren empfangbar ist, und daß für jeden Beteiligten Ultraschall-Entfernungssensor ein anderer Parameter für die Entfernungsmessung bestimmbar ist und mit den so festgelegten Parametern anschließend für eine vorzugsweise vorgegebene Zeit die Entfernungsmessungen durchgeführt werden.Operation can be particularly advantageously such that expediently one of the parameters depending on one Pseudo random number is changed and that by the measurement the distances determined by the pulse duration successive measurements are compared with each other, whereby when determining strongly fluctuating distances Voting signal for another ultrasonic distance sensor sent and from the disturbing neighbor (s) Ultrasonic distance sensors can be received, and that for each involved ultrasonic distance sensor a different one Parameters for the distance measurement can be determined and with the parameters defined in this way for a preferably predetermined time the distance measurements be performed.

Es erfolgt so eine gegenseitige Abstimmung der aufeinandertreffenden Ultraschall-Entfernungssensoren bei ihren Messungen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Parameter können dann die einzelnen Meßsignale eines Ultraschall-Entfernungssensors von den Meßsignalen der anderen Ultraschall-Entfernungssensoren sicher unterschieden werden.Mutual coordination of the colliding ultrasonic distance sensors their measurements. By using different Parameters can then be the individual measurement signals Ultrasonic distance sensor from the measurement signals of the others Ultrasonic distance sensors can be differentiated safely.

Besonders vorteilhaft kann den möglichen Parametern eine Rangfolge zugeordnet werden, wobei dann der oder die für einen Ultraschall-Entfernungssensor für eine Meßsituation zu verwendende Parameter durch das Abstimmsignal festgelegt wird.The possible parameters can be particularly advantageous Ranking are assigned, then the one or the one  Ultrasonic distance sensor for a measuring situation too using parameters is determined by the tuning signal.

Besonders vorteilhaft kann der oder die für die Entfernungsmessung verwendeten Parameter eines Ultraschall-Entfernungssensor durch die Lageorientierung des Ultraschall-Entfernungssensors gegenüber einer festen Richtung festgelegt wird. Diese Richtung kann bspw. die durch einen Kompaß leicht ermittelbare Nord-Süd-Richtung sein. Es kann dann vorteilhaft einem bestimmten Richtungssektor ein Parameter zugeordnet sein. Bspw. kann von der Nord-Richtung aus eine Unterteilung in drei oder vier Richtungssektoren von jeweils 120° bzw. 90° erfolgen, wobei dann jedem Richtungssektor ein bestimmter Parameter zugeordnet wird. Durch die Unterteilung in mehrere Sektoren ist eine Überschneidung im Bereich der Sektorengrenze sicher ausschließbar, so daß dann sich in verschiedenen Richtungen aufeinander zu bewegende Ultraschall-Entfernungssensoren jeweils mit unterschiedlichen Parametern betrieben werden. Eine gegenseitige Beeinflussung der Entfernungsmeßergebnisse kann so sicher ausgeschlossen werden.The one or more can be particularly advantageous for the Distance measurement used parameters of a Ultrasonic distance sensor due to the orientation of the position Ultrasonic distance sensor opposite a fixed direction is set. This direction can, for example Compass can be easily determined north-south direction. It can then advantageously a certain directional sector Assigned parameters. E.g. can from the north direction a division into three or four directional sectors of 120 ° or 90 °, each then Direction sector is assigned a certain parameter. The division into several sectors is one Overlap in the sector boundary is certain can be excluded so that it can move in different directions Ultrasonic distance sensors to be moved towards each other can be operated with different parameters. A mutual influence of the distance measurement results can thus be safely excluded.

In besonders einfacher Weise kann das Abstimmsignal ein langer Ultraschall-Impuls sein. Es kann aber auch ein optisches Signal, bspw. ein Infrarotsignal sein. Hier besteht allerdings der Nachteil, daß ein entsprechender zusätzlicher Sensor für das optische Signal erforderlich ist. In a particularly simple manner, the tuning signal can be a long one Be an ultrasonic pulse. But it can also be an optical one Signal, for example an infrared signal. Here, however, exists the disadvantage that a corresponding additional sensor for the optical signal is required.  

Durch das Abstimmsignal kann besonders vorteilhaft eine zeitliche Synchronisation aller das Signal erreichenden Ultraschall-Entfernungssensoren erfolgen, wobei dann die Entfernungsmessungen über mehrere Zeitstufen verteilt von den einzelnen beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren erfolgt. Die Reihenfolge kann ggf. durch weitere Abstimmsignale der anderen noch beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren erfolgen.The tuning signal can be particularly advantageous temporal synchronization of all those reaching the signal Ultrasonic distance sensors take place, the then Distance measurements over several time stages from the individual ultrasound distance sensors involved. If necessary, the sequence can be determined by further tuning signals other ultrasonic distance sensors still involved respectively.

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigen:Based on the accompanying drawings, the invention in the following description will be explained. Show it:

Fig. 1 zwei gegeneinander bewegte Ultraschall-Entfernungssensoren mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen und Fig. 1 two mutually moving ultrasonic distance sensors with different operating frequencies and

Fig. 2 zwei gegeneinander bewegte Ultraschall-Entfernungssensoren die mit zeitlichem Abstand Schallimpulse bestimmter Dauer aussenden. Fig. 2 two mutually moving ultrasonic distance sensors which emit sound pulses of a certain duration at intervals.

Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ dargestellt, die mit unterschiedlichen Ultraschallfrequenzen arbeiten, was durch die Schallfelder 2, 2′ verdeutlicht wird. Die Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ können so die eigenen ausgesandten Schallwellen einer bestimmten Frequenz von den Schallwellen des anderen Ultraschall-Entfernungssensors unterscheiden. Die Entfernungsmessungen werden so gegenseitig nicht beeinflußt.In the embodiment shown in Fig. 1, two ultrasonic distance sensors 1 , 1 'are shown, which work with different ultrasonic frequencies, which is illustrated by the sound fields 2 , 2 '. The ultrasonic distance sensors 1 , 1 'can distinguish the own emitted sound waves of a certain frequency from the sound waves of the other ultrasonic distance sensor. The distance measurements are thus not influenced by one another.

Die abgestrahlte Schallfrequenz kann bspw. in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Ultraschall-Entfernungssensors 1, 1′ vorgegeben werden. Vorteilhaft ist hier, daß die Meßfunktion nicht durch die Relativgeschwindigkeit der sich bewegenden Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ beschränkt ist. Es sind aber für die Abstrahlung unterschiedlicher Ultraschall-Frequenzen unterschiedliche Schallköpfe erforderlich und es stehen nur wenige nutzbare Frequenzbänder zur Verfügung, so daß bei einer gleichzeitigen Begegnung mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ Schwierigkeiten auftreten können, da die Variationsmöglichkeiten der Frequenzen beschränkt sind.The emitted sound frequency can be predetermined, for example, depending on the direction of movement of the ultrasonic distance sensor 1 , 1 '. It is advantageous here that the measuring function is not limited by the relative speed of the moving ultrasonic distance sensors 1 , 1 '. However, different transducers are required for the radiation of different ultrasound frequencies and there are only a few usable frequency bands available, so that difficulties can arise when several ultrasound distance sensors 1 , 1 'are encountered at the same time, since the possibilities of varying the frequencies are limited.

Beim in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel senden die Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ Schallfelder 2, 2′ aus, die aus zeitlich getrennten Schallimpulsen 3 bestehen. Impulsdauer und Impulsabstand können hier ggf. als Parameter variiert werden. Vorteilhaft ist hier, daß einfache Schallköpfe verwendet werden können. Der Zeitabstand der einzelnen Entfernungsmessungen muß aber hier größer gewählt werden, so daß die Entfernungsmessung bei hohen Fahrgeschwindigkeiten Schwierigkeiten bereitet und daher bei einer Fahrzeugbegegnung eine Geschwindigkeitsherabsetzung erforderlich ist.In the embodiment shown schematically in FIG. 2, the ultrasonic distance sensors 1 , 1 'emit sound fields 2 , 2 ', which consist of temporally separated sound pulses 3 . Pulse duration and pulse spacing can be varied as parameters here if necessary. The advantage here is that simple transducers can be used. The time interval between the individual distance measurements must, however, be chosen larger here, so that the distance measurement is difficult at high driving speeds and a speed reduction is therefore necessary when encountering a vehicle.

Der Zwischenraum der einzelnen Schallimpulse kann durch eine akustische oder optische Arbitrierung so gewählt werden, daß jeweils nur ein Ultraschall-Entfernungssensor 1 oder 1′ eine Entfernungsmessung durchführt. Es werden also sogenannte Zeitscheiben gebildet, in denen nur ein Fahrzeug messen darf. Nach dem Erkennen einer Begegnungssituation einigen sich die betroffenen Fahrzeuge auf die Zuteilung der Zeitscheiben - der Reihenfolge der Meßerlaubnis. Durch diese Synchronisierung arbeitet jeweils nur ein Meßsystem. Signalvermischungen werden so vermieden. Vorteilhaft ist hier, daß einfache Sensoren verwendet werden können. Auch die Begegnung mehrerer mit Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ bestückter Fahrzeuge ist ohne Schwierigkeiten beherrschbar.The space between the individual sound pulses can be selected by an acoustic or optical arbitration so that only one ultrasonic distance sensor 1 or 1 'carries out a distance measurement. So-called time slices are formed in which only one vehicle is allowed to measure. After recognizing an encounter situation, the affected vehicles agree on the allocation of the time slices - the sequence of the measurement permit. This synchronization means that only one measuring system works at a time. This prevents signal mixing. It is advantageous here that simple sensors can be used. The encounter of several with ultrasonic distance sensors 1 , 1 'equipped vehicles can be controlled without difficulty.

Claims (10)

1. Verfahren zur Steuerung eines Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) der wenigstens einen durch eine Steuereinheit mit einer Ultraschall-Frequenz erregbaren Ultraschall-Sender aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterscheidung der Meßsignale mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren (1, 1′) mindestens einer der Parameter des Ultraschall-Senders des Ultraschall-Entfernungssensors (1 bzw. 1′) veränderbar ist, wobei als veränderbare Parameter die Frequenz und/oder der zeitliche Abstand mehrerer nacheinander abgesandter kurzer Ultraschall-Stöße und/oder deren Impulsdauer dient.1. A method for controlling an ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') which has at least one ultrasonic transmitter excitable by a control unit with an ultrasonic frequency, characterized in that to differentiate the measurement signals of several ultrasonic distance sensors ( 1 , 1 ') at least one of the parameters of the ultrasound transmitter of the ultrasound distance sensor ( 1 or 1 ') can be changed, the frequency and / or the time interval between several successively sent short ultrasound impacts and / or their pulse duration being used as the changeable parameters. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Parameter in Abhängigkeit von einer Pseudozufallszahl veränderbar ist, und daß die durch die Messung der Impulsfrequenz ermittelten Entfernungen aufeinanderfolgender Messungen miteinander verglichen werden, und daß bei Ermittlung stark schwankender Entfernungen ein Abstimmsignal für einen anderen Ultraschall-Enfernungssensor (1, 1′) abgesandt wird und von dem oder den störenden benachbarten Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) empfangbar ist, und daß das für jeden beteiligten Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) ein anderer Parameter für die Entfernungsmessung bestimmbar ist und mit den so festgelegten Parametern anschließend für eine vorzugsweise vorgegebene Zeit die Entfernungsmessungen durchgeführt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the parameters can be changed as a function of a pseudo random number, and that the distances determined by the measurement of the pulse frequency of successive measurements are compared with one another, and that when determining strongly fluctuating distances a tuning signal for a other ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') is sent and can be received by the disturbing or adjacent ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 '), and that for each ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') involved a different parameter for the distance measurement can be determined, and the distance measurements are then carried out for a preferably predetermined time using the parameters defined in this way. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den möglichen Parametern eine Rangfolge zugeordnet ist, und daß der oder die für einen Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) für eine Meßsituation verwendeten Parameter durch das Abstimmsignal festgelegt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the possible parameters are assigned a ranking, and that the one or more parameters used for an ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') are determined by the tuning signal by the tuning signal. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die für die Entfernungsmessungen verwendeten Parameter eines Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) durch die Lageorientierung des Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) gegenüber einer festen Richtung festgelegt ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the or the parameters used for the distance measurements of an ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') is determined by the positional orientation of the ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') relative to a fixed direction. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem bestimmten Richtungssektor ein Parameter zugeordnet ist.5. The method according to claim 4, characterized in that a parameter assigned to a certain direction sector is. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Nord-Richtung eine Unterteilung in drei oder vier Richtungssektoren von jeweils 120° bzw. 90° erfolgt, und daß jedem Richtungssektor ein bestimmter Parameter zugeordnet wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that based on the north direction, a division into three or four direction sectors of 120 ° and 90 °, respectively and that each directional sector has a specific one Parameter is assigned.   7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmsignal ein langer Ultraschall-Impuls oder ein optisches Signal ist.7. The method according to claim 2, characterized in that the Tuning signal a long ultrasonic pulse or a optical signal is. 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Abstimmsignal eine zeitliche Synchronisation aller das Signal erreichenden Ultraschall-Entfernungssensoren (1, 1′) erfolgt, und daß dann die Entfernungsmessungen über mehrere Zeitstufen verteilt von den einzelnen beteiligten Ultraschall-Enfernungssensoren (1, 1′) erfolgt, wobei die Reihenfolge ggf. durch weitere Abstimmsignale der anderen noch beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren oder durch eine durch das Abstimmsignal festgelegte Prioritätszahl erfolgt.8. The method according to claim 2, characterized in that the timing signal synchronizes all the ultrasonic distance sensors reaching the signal ( 1 , 1 '), and then the distance measurements are distributed over several time stages by the individual ultrasonic distance sensors involved ( 1st , 1 ') takes place, the sequence possibly being carried out by further tuning signals from the other ultrasound distance sensors still involved or by a priority number determined by the voting signal. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ultraschall-Entfernungssensor eine Prioritätszahl zugeordnet ist und bei der Begegnung mit dem Ultraschall-Feld (2, 2′) eines anderen Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) akustisch oder optisch übertragen und verglichen werden, wobei eine höhere Prioritätszahl zur Zuteilung eines Parameters oder mehrerer Parameter höherer Rangfolge bewirkt.9. The method according to any one of claims 1-8, characterized in that each ultrasonic distance sensor is assigned a priority number and acoustically when encountering the ultrasonic field ( 2 , 2 ') of another ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') or transmitted optically and compared, with a higher priority number for assigning one parameter or several parameters of higher order. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) eine Prioritätszahl zugeordnet ist und/oder bei einem neuen Begegnungsfall durch einen Zufallsgenerator zugeordnet wird, daß diese Prioritätszahlen akustisch oder optisch übertragen und verglichen werden und danach die Parameter jedes der beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren bestimmt werden, wobei bei gleichem Stand der Prioritätszahlen eine Wiederholung der Zuordnung erfolgt.10. The method according to any one of claims 1-8, characterized in that each ultrasonic distance sensor ( 1 , 1 ') is assigned a priority number and / or in a new encounter is assigned by a random number generator that these priority numbers are transmitted acoustically or optically and are compared and then the parameters of each of the ultrasound distance sensors involved are determined, the assignment being repeated if the priority numbers are the same.
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