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WO2007065779A1 - Verfahren zur funktionsprüfung eines ultraschallsensors - Google Patents

Verfahren zur funktionsprüfung eines ultraschallsensors Download PDF

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WO2007065779A1
WO2007065779A1 PCT/EP2006/068558 EP2006068558W WO2007065779A1 WO 2007065779 A1 WO2007065779 A1 WO 2007065779A1 EP 2006068558 W EP2006068558 W EP 2006068558W WO 2007065779 A1 WO2007065779 A1 WO 2007065779A1
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WO
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signal
ultrasound
ultrasonic sensor
ultrasonic
reflected
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2006/068558
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Preissler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to EP06819537A priority Critical patent/EP1960808A1/de
Priority to US12/086,220 priority patent/US8064285B2/en
Publication of WO2007065779A1 publication Critical patent/WO2007065779A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01S2015/937—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details
    • G01S2015/938—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details in the bumper area

Definitions

  • the invention is based on a method for functional testing of a
  • Ultrasonic sensor known.
  • a reflecting object is arranged on the vehicle at a defined distance from the ultrasonic sensor, the size of the amplitude reflected by this object being a measure of the sensitivity of the
  • the ambient temperature can also be determined from the transit time of the ultrasound signal to the fixed obstacle.
  • a corresponding measurement is possible for those sensors in the vicinity of which a corresponding obstacle is actually provided on the vehicle.
  • Vehicle environment can be interpreted. This can result in a warning of an obstacle being issued in a vehicle environment, even though there is no obstacle at the suspected point.
  • From EP 935765 Bl it is for this purpose, for. B. known to rule out corresponding false detections by deliberately lowering the sensitivity to the possible distance of the ground echo.
  • the transmission signal can also be adapted accordingly in order to avoid false detections due to ground reflections. Disclosure of the invention
  • claims have the advantage that the emitted signal is adapted in such a way that, in a test mode for the ultrasound sensor under conventional conditions, an ultrasound signal reflected from the floor can be detected by the sensor itself or by another ultrasound sensor on the vehicle. This makes it possible to easily test the functioning of the ultrasonic sensor.
  • the ultrasound sensor can be checked at least to determine whether it emits an ultrasound signal even if there is no suitable obstacle in the vehicle environment for generating a reflection signal.
  • a check is also possible if the installation location on the vehicle does not allow objects on the vehicle to be used to reflect the ultrasound signal.
  • Ultrasonic signal and / or the signal detection is chosen so that as possible
  • the amplitude and / or the duration of the emitted ultrasound signal is increased or lengthened in the test mode in such a way that a reflection of the floor echo is also detected with a properly functioning ultrasound sensor. If the ultrasonic sensor is found to be functioning, the driver knows that he can rely on the sensor used. The driver also knows that he is safe from obstacles in the vehicle's surroundings is warned. If the ultrasound sensor is not functioning properly, a warning is preferably issued to the driver. He now knows that he, e.g. B. due to contamination of the ultrasonic sensor or a defect of the sensor itself, can not rely on a distance warning that may be issued to it. He must therefore monitor the vehicle surroundings himself to avoid collisions.
  • Functioning can be determined.
  • the amplitude can be increased or the signal duration can be extended.
  • Signal duration is sufficient - the measuring time can be reduced. This is particularly advantageous if the test measurement is carried out several times in succession to check whether the sensor is actually functioning properly. Furthermore, the gradual enlargement of the gain makes it possible to detect a gradation with regard to the sensitivity determined. In addition to the mere detection of whether a ground echo is being received, it is also advantageous to also evaluate the size of the amplitude of the received signal. If necessary, a critical state of the ultrasound sensor can already be determined in this way when detection is still taking place, but contamination by mud or snow is already so great that there is a significant impairment of the sensor performance.
  • the ultrasonic sensor it is advantageous to increase the sensitivity of the ultrasonic sensor for the time in which the ground echo is expected in order to detect the ground echo.
  • This time window can be roughly determined from the geometry of the sensor arrangement with respect to the road. Due to the higher sensitivity, the detection of the ground echo can - A - be improved. Since it is particularly important whether the sensor has emitted an echo signal at all, which has been reflected, so can also on floors that reflect an ultrasonic signal poorly, for. B. as a result of light growth, a functional check of the ultrasonic sensor.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a distance measuring device according to the invention on a rear of a vehicle
  • FIG. 2 shows a side view of the vehicle above the vehicle floor
  • FIG. 3 shows several exemplary embodiments for an extension or an increase in the amplitude of the transmission signal
  • FIG. 4 shows a sensitivity curve of a receiving ultrasound sensor over time with envelope curves of received ultrasound signals from a ground echo noted therein
  • FIG. 5 shows a process flow according to the invention. Description of the embodiment
  • FIG. 1 A rear of a vehicle 1 is shown in FIG. Ultrasonic sensors 3, 3 'are arranged on a rear edge 2 of the vehicle. Accordingly, an arrangement on the front of a vehicle can also be selected. In a preferred one
  • Ultrasonic sensors 4 may be arranged.
  • the ultrasonic sensors are connected to a control unit 6, for example, via a bus system 5.
  • the control unit 6 controls the transmission of ultrasound signals by means of the ultrasound sensors 3, 3 ', 4.
  • the ultrasonic sensors have e.g. B. each have a piezo element that excites a membrane for emitting ultrasonic waves by electrical excitation.
  • the Ultrasonic waves are reflected by an obstacle that may be in the vehicle environment and are reflected back to the ultrasonic sensors.
  • the control unit 6 can switch the ultrasonic sensors 3, 3 ', 4 into a receive mode. In the receive mode, the reflected ultrasound waves excite the membrane of the ultrasound sensors to vibrate. This vibration can over the
  • Piezo element can be converted into electrical signals. These electrical signals are evaluated either in the ultrasonic sensors 3, 3 ', 4 or in the control unit 6. The evaluation is preferably carried out in such a way that an amplitude of the electrical signal is compared in a suitable manner with a threshold value. If the threshold value is exceeded, an ultrasound signal is received
  • the transit time of the signal is determined from the time at which the signal is sent and the signal is received. Including the
  • the speed of sound can thus be used to determine a distance between an obstacle between the sensors 3, 4 and thus the vehicle and an obstacle outside the vehicle. If this distance falls below a predetermined dimension, for. B. one
  • an optical warning is output via a display unit 8 and / or an acoustic warning via a loudspeaker 7.
  • the control unit 6 is also designed in accordance with the invention to carry out a test of the ultrasonic sensors 3, 4. In a first embodiment, this check is carried out at a
  • test can also be carried out when the ultrasonic sensors 3, 4 are each activated, e.g. B. for a parking process to be carried out.
  • the ultrasonic sensors 3, 4 are each activated, e.g. B. for a parking process to be carried out.
  • FIG. 2 shows the vehicle 1, on the bumper 10 of which the ultrasonic sensors 3, 4 are arranged.
  • One of the ultrasonic sensors is shown as an example in FIG.
  • the ultrasonic sensor 3 ′ generates an approximately conical sound field 11. If there were an obstacle 12 drawn in dotted behind the vehicle, sound waves could be reflected back from this obstacle to at least one of the ultrasonic sensors 3. In the present case, however, there should be no obstacle behind the vehicle. However, the vehicle stands on a floor surface 20. Because of the very flat angle of incidence of the ultrasound beam on the floor surface 20, a large part of the ultrasound waves incident are reflected away from the vehicle 1. Due to unevenness in the floor surface 20, the usual road surfaces such. B.
  • Ultrasonic signal is used, the amplitude of which is so small or the signal duration is so short that the ultrasonic signal reflected by the floor surface does not interfere with the measurement.
  • the emitted ultrasound signal is provided with a correspondingly high amplitude or with a correspondingly long signal duration, so that
  • Bottom surface 20 reflected ultrasound signal is picked up again by at least one of the ultrasound sensors 3 ′ according to the arrow representation 21.
  • the measurement can take place in such a way that the ultrasound sensor 3 ′ emits an ultrasound signal and then into one
  • Receiving mode is switched, so that it broadcasts itself
  • Ultrasound signal can also receive itself again.
  • the further ultrasonic sensors 3 are switched into a receiving operating mode in order to receive the ultrasonic signal emitted by the ultrasonic sensor 3 '.
  • FIG. 3 shows an amplitude of a transmission signal from the ultrasonic sensor 3 'over time.
  • the amplitude is plotted on the Y axis 31, while the time is plotted on the X axis 30.
  • An hatched ultrasound signal 32 is shown, which is used for distance measurements from the vehicle 1.
  • a typical transmission time for receiving object reflections is, for example, 300 ⁇ s.
  • Control voltage of the piezo element which can be 120V in a normal measurement, for example 150V in a test measurement.
  • the membrane is also excited to oscillate for a predetermined time for the predetermined transmission duration. Start-up and decay behavior of the vibration are neglected in the illustration according to FIG. 3. To ensure a safe reflection from the floor, in a first embodiment corresponding to the dashed line 33
  • Send signal can be easily extended.
  • the transmitted signal can also be larger in accordance with the dashed line
  • Amplitude 34 can be increased. A combination of both measures is also possible: the amplitude can be increased and the signal duration can be extended. especially the
  • the pulse duration and / or the amplitude size of the transmitted signal may have to be in the test mode at the installation site of the
  • Ultrasonic sensors on the vehicle can be adjusted.
  • the maximum duration and maximum amplitude are not emitted directly in the first measurement, for example according to the dashed line 34. So it would be z. B. possible to first just double the pulse duration, corresponding to the dashed line 33. In a next step, the amplitude could be increased by 50%, corresponding to the dash-dot line 35. In a further step, a transmission signal according to the maximum amplitude 34 would be used. An error message is only output if no ground echo is detected in this case either.
  • An error message is output by the control unit 6 to the display unit 8, for example.
  • the driver is then shown in the display, for example:
  • warning tone can also be output via the loudspeaker 7.
  • FIG. 4 shows a reception characteristic for the ultrasonic sensors 3, 3 '.
  • an amplitude of the envelope of the received ultrasound signal (amount of the envelope) is plotted on the Y-axis 41 with respect to the time on the X-axis 40.
  • a sensitivity curve 42 indicates when signal reception is detected becomes. If an incoming signal lies above the sensitivity curve 42, it is detected. If the signal is below this, no signal is detected.
  • Sensitivity curve 42 serves this purpose, in particular caused by noise
  • a dead time is provided in a first time interval 43, which makes it possible that there are no disturbances due to the decay behavior of the
  • Sensitivity level for the measurement for test operation can be reduced to a lower level 45.
  • three different reflected ground echo signals are shown in the illustration according to FIG. 4.
  • the signals increase in intensity from a first signal 51 via a second signal 52 to a third signal 53.
  • the first signal 51 is only detected when the sensitivity level is reduced to the level 45.
  • the second signal 52 is only recognized when the level is smoothed to a standard value corresponding to the sensitivity curve 42.
  • the third signal 53 is so strong that it always exceeds the normal sensitivity level 42.
  • FIG. 4 shows fairly regular reflections of the sound signal emitted. Due to the sometimes irregular scattering at very small scattering centers, the signal can also have an irregular structure. To determine whether an input signal is received, it is sufficient that at least one point in time during the
  • Initialization step 60 becomes a test method according to the invention of a
  • Ultrasonic sensor started. If necessary, the test methods for several ultrasonic sensors can be carried out in succession on one vehicle.
  • a transmission step 61 an ultrasound signal is emitted, the duration and / or its duration compared to a signal used in normal distance measuring operation Amplitude is increased.
  • a subsequent first test step 62 it is checked whether the transmitted ultrasound signal has been received again. For this purpose, the emitting sensor and / or other ultrasonic sensors on the vehicle are switched to a receiving mode. If an ultrasound signal is detected after a period of time which approximately corresponds to the transit time of a signal to the floor surface 20 and to one of the ultrasound sensors, the floor echo was received. The
  • the examination procedure is thus ended in a first final step 63.
  • the functioning of the ultrasonic sensor is determined. If necessary, the test method for an ultrasonic sensor can also be carried out several times in succession.
  • a functioning is only determined if the multiple, for. B. three consecutive tests, the ground echo was also sensed.
  • Checking step 64 checks whether the amplitude and / or the duration of the
  • a branch is made to a second final step 65.
  • the second final step 65 it is determined that the ultrasonic sensor is malfunctioning. Accordingly, the
  • Control unit 6 issued a warning to a user. If, on the other hand, it is determined in the second test step 64 that the maximum has not yet been reached, a branch is made to a setting step 66. In the setting step 66, the duration of the ultrasound signal and / or the amplitude is increased in accordance with a predetermined rule. The program then branches back to transmission step 61 by transmitting the signal, which is now increased in duration and / or in amplitude.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Ultraschallsensors an einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, bei dem in einem Prüfungsbetrieb ein so großes Ultraschallsignal ausgestrahlt wird, dass unter herkömmlichen Bedingungen dieses Ultraschallsignal von einem Boden vor dem Fahrzeug reflektiert und wieder empfangen wird. Damit kann auf einfache Weise ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Ultraschallsensors festgestellt werden.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN ZUR FUNKTIONSPRÜFUNG EINES ULTRASCHALLSENSORS Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Funktionsprüfung eines
Ultraschallsensors an einem Kraftfahrzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE 4338743 Al ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen eines
Ultraschallsensors bekannt. Hierzu ist an dem Fahrzeug in einem definierten Abstand zu dem Ultraschallsensor ein reflektierendes Objekt angeordnet, wobei die Größe der von diesem Objekt reflektierten Amplitude als ein Maß für die Empfindlichkeit des
Ultraschallsensors ausgewertet wird. Aus der Laufzeit des Ultraschallsignals zu dem feststehenden Hindernis kann ferner auch die Umgebungstemperatur bestimmt werden.
Eine entsprechende Messung ist bei denjenigen Sensoren möglich, in deren Umgebung tatsächlich ein entsprechendes Hindernis am Fahrzeug vorgesehen ist.
Ferner ist es bekannt, dass bei Ultraschall- Abstandsmessungen die ausgesendeten Signale nicht nur von Hindernissen in der Fahrzeugumgebung reflektiert werden, sondern gegebenenfalls auch ein Signal vom Boden reflektiert und an das Fahrzeug zurück übertragen wird. Dieser Effekt ist im Allgemeinen unerwünscht, da Reflektionen von der Fahrbahnoberfläche möglicherweise irrtümlich als ein Hindernis in der
Fahrzeugumgebung interpretiert werden. So kann es dazu kommen, dass eine Warnung vor einem Hindernis in einer Fahrzeugumgebung ausgegeben wird, obwohl sich an der vermuteten Stelle kein Hindernis befindet. Aus der EP 935765 Bl ist es hierzu z. B. bekannt, durch eine gezielte Absenkung der Empfindlichkeit für den möglichen Abstand des Bodenechos entsprechende Fehldetektionen auszuschließen. Entsprechend kann auch das Sendesignal angepasst werden, um Fehldetektionen durch Bodenreflektionen zu vermeiden. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Funktionsprüfung eines Ultraschallsensors und eine erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung mit den Merkmalen der nebengeordneten
Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass das ausgesendete Signal derart angepasst wird, dass in einem Prüfbetrieb für den Ultraschallsensor unter herkömmlichen Bedingungen ein von dem Boden reflektiertes Ultraschallsignal durch den Sensor selbst oder durch einen anderen Ultraschallsensor am Fahrzeug erfasst werden kann. Hierdurch ist es möglich, auf einfache Weise ein Funktionieren des Ultraschallsensors zu prüfen.
Denn eine Überprüfung des Ultraschallsensors zumindest dahingehend, ob er ein Ultraschallsignal aussendet, ist auch dann möglich, wenn sich in der Fahrzeugumgebung kein geeignetes Hindernis zur Erzeugung eines Reflektionssignals befindet. Eine Überprüfung ist auch dann möglich, wenn der Einbauort am Fahrzeug es nicht ermöglicht, Objekte am Fahrzeug für eine Reflektion des Ultraschallsignals auszunutzen.
Unter herkömmlichen Bedingungen soll dabei verstanden werden, dass das Fahrzeug sich auf einer normalen Straßenfläche befindet. Eine Reflektion des Bodens setzt zunächst voraus, dass entsprechend auch ein Boden vor dem Fahrzeug vorhanden ist. Sollte das Fahrzeug also mit dem Heck oder mit dem Bug in einen z.B. einen Parkplatz
begrenzenden Strauch hineinragen, wären derartige herkömmliche Bedingungen nicht gegeben. Gleiches gilt für ein Parken des Fahrzeugs derart, dass sich vor dem Fahrzeug keine Bodenfläche befindet, z. B. bei einem an einem steilen Hang gelegenen Parkplatz. Zudem sollte das Signal derart stark bemessen sein, dass auch unter leicht ungünstigen Wetterbedingungen, z. B. Regen, ein von dem Boden reflektiertes Ultraschallsignal erfasst wird.
Im Gegensatz zu der normalen Abstandsmessung, bei der das ausgesendete
Ultraschallsignal und/ oder die Signaldetektion so gewählt wird, dass möglichst
Bodenechos erst gar nicht detektiert werden, wird in dem Prüfbetrieb die Amplitude und/ oder die Dauer des ausgesendeten Ultraschallsignals derart vergrößert beziehungsweise verlängert, dass bei einem ordnungsgemäß funktionierenden Ultraschallsensor auch eine Reflektion des Bodenechos erfasst wird. Wird ein Funktionieren des Ultraschallsensors festgestellt, so weiß der Fahrer, dass er sich auf den verwendeten Sensor verlassen kann. Damit weiß der Fahrer auch, dass er vor Hindernissen in der Fahrzeugumgebung sicher gewarnt wird. Wird ein Funktionieren des Ultraschallsensors nicht festgestellt, so wird vorzugsweise an den Fahrer eine Warnung ausgegeben. Er weiß nun, dass er sich, z. B. in Folge einer Verschmutzung des Ultraschallsensors oder eines Defekts des Sensors selbst, nicht auf eine ihm gegebenenfalls ausgegebene Abstandswarnung verlassen kann. Er muss daher das Fahrzeugumfeld selbst überwachen, um Kollisionen zu vermeiden.
Gegebenenfalls ist es auch ausreichend, den Ultraschallsensor von Schmutz oder Schnee zu reinigen, um ein Funktionieren wieder herzustellen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, Messungen zunächst nicht mit dem maximalen Wert der Dauer und/ oder der Amplitude des ausgesendeten Ultraschallsignals zu beginnen. In vielen Fällen wird es nämlich ausreichend sein, für eine Detektion des Bodenechos bereits eine kleinere Amplitude beziehungsweise eine kürzere Signaldauer zu verwenden. Wird bereits hierbei das Bodenecho detektiert, so kann schon ein
Funktionieren festgestellt werden. Für den Fall, dass ein Bodenecho nicht detektiert wird, kann die Amplitude vergrößert beziehungsweise die Signaldauer verlängert werden. Durch einen Beginn bei kürzeren Signaldauern kann - für den Fall, dass diese
Signaldauer ausreichend ist - die Messzeit verringert werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn zur Überprüfung, ob tatsächlich ein sicheres Funktionieren des Sensors vorliegt, die Prüfmessung mehrfach hintereinander ausgeführt wird. Weiterhin ist durch die schrittweise Vergrößerung der Verstärkung auch ein Erfassen einer Abstufung bezüglich der ermittelten Empfindlichkeit möglich. Es ist ferner vorteilhaft, neben der bloßen Detektion, ob ein Bodenecho empfangen wird, auch die Größe der Amplitude des empfangenen Signals auszuwerten. Gegebenenfalls kann hierdurch ein kritischer Zustand des Ultraschallsensors schon dann ermittelt werden, wenn zwar noch eine Detektion erfolgt, aber möglicherweise eine Verschmutzung durch Matsch oder Schnee bereits so groß ist, dass eine signifikante Beeinträchtigung der Sensorleistung erfolgt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, zur Detektion des Bodenechos eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensors für die Zeit, in der das Bodenecho erwartet wird, zu erhöhen. Dieses Zeitfenster ist aus der Geometrie der Sensoranordnung gegenüber der Fahrbahn ungefähr bestimmbar. Durch die höhere Empfindlichkeit kann die Detektion des Bodenechos - A - verbessert werden. Da es insbesondere darauf ankommt, ob der Sensor überhaupt ein Echosignal ausgesendet hat, das reflektiert wurde, kann somit auch bei Böden, die nur schlecht ein Ultraschallsignal reflektieren, z. B. in Folge von leichtem Bewuchs, eine Funktionsüberprüfung des Ultraschallsensors erfolgen.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Abstandsmessvorrichtung an einem Heck eines Fahrzeugs,
Figur 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs oberhalb des Fahrzeugbodens,
Figur 3 mehrere Ausführungsbeispiele für eine Verlängerung beziehungsweise eine Vergrößerung der Amplitude des Aussendesignals,
Figur 4 eine Empfindlichkeitskurve eines empfangenden Ultraschallsensors über die Zeit mit darin vermerkten Hüllkurven von empfangenen Ultraschallsignalen aus einem Bodenecho,
Figur 5 einen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 ist ein Heck eines Fahrzeugs 1 gezeigt. An einer hinteren Kante 2 des Fahrzeugs sind Ultraschallsensoren 3, 3' angeordnet. Entsprechend ist auch eine Anordnung an einer Vorderseite eines Fahrzeugs wählbar. In einer bevorzugten
Ausführungsform können auch an den seitlichen Ecken des Fahrzeugs
Ultraschallsensoren 4 angeordnet sein. Die Ultraschallsensoren sind beispielsweise über ein Bussystem 5 mit einer Steuereinheit 6 verbunden. Die Steuereinheit 6 steuert das Aussenden von Ultraschallsignalen mittels der Ultraschallsensoren 3, 3 ', 4 an. Die Ultraschallsensoren weisen z. B. jeweils ein Piezoelement auf, das durch elektrische Anregung eine Membran zum Aussenden von Ultraschallwellen anregt. Die Ultraschallwellen werden von einem möglicherweise in der Fahrzeugumgebung befindlichen Hindernis reflektiert und zu den Ultraschallsensoren zurück reflektiert. Die Steuereinheit 6 kann die Ultraschallsensoren 3, 3', 4 in einen Empfangsmodus schalten. In dem Empfangsmodus regen die reflektierten Ultraschallwellen die Membran der Ultraschallsensoren zu einer Schwingung an. Diese Schwingung kann über das
Piezoelement in elektrische Signale umgewandelt werden. Diese elektrischen Signale werden entweder in den Ultraschallsensoren 3, 3', 4 oder in der Steuereinheit 6 ausgewertet. Die Auswertung erfolgt vorzugsweise derart, dass eine Amplitude des elektrischen Signals mit einem Schwellwert in geeigneter Weise verglichen wird. Wird der Schwellwert überschritten, so wird ein Empfang eines Ultraschallsignals
angenommen. Aus dem Zeitpunkt der Aussendung des Signals und des Empfangs des Signals wird die Laufzeit des Signals bestimmt. Unter Einbeziehung der
Schallgeschwindigkeit kann damit ein Abstand eines Hindernisses zwischen den Sensoren 3, 4 und damit dem Fahrzeug und einem Hindernis außerhalb des Fahrzeugs bestimmt werden. Unterschreitet dieser Abstand ein vorgegebenes Maß, z. B. einen
Meter, so wird eine optische Warnung über eine Anzeigeeinheit 8 und/ oder eine akustische Warnung über einen Lautsprecher 7 ausgegeben. Die Steuereinheit 6 ist ferner in erfindungsgemäßer Weise dazu ausgelegt, eine Prüfung der Ultraschallsensoren 3, 4 durchzuführen. In einer ersten Ausführungsform erfolgt diese Prüfung bei einem
Einschalten des Fahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform kann die Prüfung auch dann durchgeführt werden, wenn die Ultraschallsensoren 3, 4 jeweils aktiviert werden, z. B. für einen vorzunehmenden Einparkvorgang. In einer weiteren Ausführungsform kann aber auch in regelmäßigen Zeitabständen während einer Benutzung der
Ultraschallsensoren die Funktionsprüfung wiederholt werden.
In der Figur 2 ist das Fahrzeug 1 gezeigt, an dessen Stoßfänger 10 die Ultraschallsensoren 3, 4 angeordnet sind. In der Figur 2 ist beispielhaft einer der Ultraschallsensoren gezeigt. Der Ultraschallsensor 3 ' erzeugt ein ungefähr kegelförmiges Schallfeld 11. Würde sich hinter dem Fahrzeug ein gepunktet eingezeichnetes Hindernis 12 befinden, könnten Schallwellen von diesem Hindernis zu wenigstens einem der Ultraschallsensoren 3 zurück reflektiert werden. Im vorliegenden Fall soll sich jedoch hinter dem Fahrzeug kein Hindernis befinden. Das Fahrzeug steht jedoch auf einer Bodenfläche 20. Aufgrund des sehr flachen Auftreffwinkels der Ultraschallkeule auf die Bodenfläche 20 wird ein Großteil der auftreffenden Ultraschallwellen von dem Fahrzeug 1 weg reflektiert. Durch Unebenheiten der Bodenoberfläche 20, die bei üblichen Fahrbahnbelägen, wie z. B. Asphalt, praktisch stets vorhanden sind, wird jedoch auch ein geringer Teil der ausgesendeten Ultraschallsignale gemäß dem Pfeil 21 von der Bodenfläche 20 zu dem Ultraschallsensor 3 ' beziehungsweise zu einem der benachbarten Ultraschallsensoren 3 zurück reflektiert. Für eine Messung z. B. des Abstands zu dem Hindernis 12 sind die Echos von der Bodenfläche 20 unerwünscht. Im Allgemeinen wird daher ein
Ultraschallsignal verwendet, dessen Amplitude so gering ist beziehungsweise dessen Signaldauer so gering ist, dass das von der Bodenfläche reflektierte Ultraschallsignal die Messung nicht stört. In erfindungsgemäßer Weise wird für den vorliegenden Prüfbetrieb jedoch das ausgesendete Ultraschallsignal mit einer entsprechend hohen Amplitude beziehungsweise mit einer entsprechend langen Signaldauer versehen, dass das von der
Bodenfläche 20 reflektierte Ultraschallsignal gemäß der Pfeildarstellung 21 von wenigstens einem der Ultraschallsensoren 3 ' wieder aufgenommen wird.
Die Messung kann dabei in einer ersten Ausführungsform derart erfolgen, dass der Ultraschallsensor 3 ' ein Ultraschallsignal aussendet und im Anschluss in einen
Empfangsbetrieb geschaltet wird, sodass er das von ihm selbst ausgesendete
Ultraschallsignal auch wieder selbst empfangen kann. In einer weiteren Betriebsart werden die weiteren Ultraschallsensoren 3 in eine Empfangsbetriebsart geschaltet, um das von dem Ultraschallsensor 3 ' ausgesendete Ultraschallsignal zu empfangen.
In der Figur 3 ist eine Amplitude eines Sendesignals des Ultraschallsensors 3 ' über der Zeit aufgetragen. Auf der Y-Achse 31 ist die Amplitude aufgetragen, während auf der X- Achse 30 die Zeit aufgetragen ist. Schraffiert dargestellt ist ein Ultraschallsignal 32, das für Abstandsmessungen ausgehend von dem Fahrzeug 1 verwendet wird.
Eine typische Sendezeit zum Empfang von Objektreflektionen beträgt beispielsweise 300μs. Für eine Prüfmessung zur Detektion des Bodens wäre beispielsweise eine Verlängerung des Sendepulses auf 700μs sinnvoll. Gleiches gilt für die
Ansteuerspannung des Piezoelements, die in einer normalen Messung 120V, in einer Prüfmessung beispielsweise 150V betragen kann.
Für die vorgegebene Sendedauer wird bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Membran für eine vorgegebene Zeit mit zu einer Schwingung angeregt. Anschwing- und Abklingverhalten der Schwingung sind in der Darstellung gemäß der Figur 3 vernachlässigt. Um eine sichere Reflektion von dem Boden zu gewährleisten, kann in einer ersten Ausfuhrungsform entsprechend der gestrichelten Linie 33 das
Aussendesignal einfach verlängert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das ausgesendete Signal entsprechend der gestrichelten Linie auch auf eine größere
Amplitude 34 erhöht werden. Auch die Kombination beider Maßnahmen ist möglich: so kann die Amplitude erhöht und die Signaldauer verlängert werden. Insbesondere die
Verbreiterung des Pulses trägt zu einer besseren Detektierbarkeit des von dem Boden reflektierten Echos bei. Generell gilt, dass ein Bodenecho umso besser erkannt werden kann, umso länger der Puls dauert und umso größer die Amplitude ist. In vielen Fällen ist eine Verdopplung oder eine Verdreifachung der Pulsdauer bereits ausreichend, um eine sichere Reflektion des Bodenechos zu erhalten. Möglicherweise muss je nach Einbauort am Fahrzeug ein entsprechender Standardwert verändert werden. So ist z. B: die Höhe des Stoßfängers je nach Fahrzeugtyp unterschiedlich: bei Lastkraftwagen oder bei Geländewagen wird beispielsweise die Höhe des Stoßfängers größer sein als bei herkömmlichen PKWs. Entsprechend muss gegebenenfalls die Pulsdauer und/ oder die Amplitudengröße des gesendeten Signals im Prüfbetrieb an den Einbauort des
Ultraschallsensors am Fahrzeug angepasst werden.
Bei einer Prüfmessung muss z. B. nicht direkt bei der ersten Messung die maximale Dauer und maximale Amplitude beispielsweise entsprechend der gestrichelten Linie 34 ausgesendet werden. So wäre es z. B. möglich, zunächst nur die Pulsdauer zu verdoppeln, entsprechend der gestrichelten Linie 33. In einem nächsten Schritt könnte die Amplitude um 50 % erhöht werden, entsprechend der Strichpunktlinie 35. In einem weiteren Schritt erst würde ein Sendesignal gemäß der maximalen Amplitude 34 verwendet. Erst wenn auch in diesem Fall kein Bodenecho detektiert wird, wird eine Fehlermeldung ausgegeben.
Eine Fehlermeldung wird beispielsweise von der Steuereinheit 6 an die Anzeigeeinheit 8 ausgegeben. In der Anzeige wird dann beispielsweise dem Fahrer angezeigt:
„Abstandsmessvorrichtung gestört". Entsprechend kann auch ein Warnton über den Lautsprecher 7 ausgegeben werden.
In der Figur 4 ist eine Empfangscharakteristik für die Ultraschallsensoren 3, 3' dargestellt. Hierbei ist eine Amplitude der Hüllkurve des empfangenen Ultraschallsignals (Betrag der Hüllkurve) auf der Y-Achse 41 gegenüber der Zeit auf der X-Achse 40 aufgetragen. Eine Empfmdlichkeitskurve 42 gibt an, wann ein Signalempfang detektiert wird. Liegt ein eingegangenes Signal oberhalb der Empfindlichkeitskurve 42, so wird es detektiert. Liegt das Signal darunter, so wird kein Signal detektiert. Die
Empfindlichkeitskurve 42 dient dazu, insbesondere durch Rauschen verursachte
Störungen herausfiltern zu können. In einem ersten Zeitintervall 43 ist eine Totzeit vorgesehen, die es ermöglicht, dass keine Störungen durch das Ausschwingverhalten des
Ultraschallsensors hervorgerufen werden. Im Anschluss kann gegebenenfalls für den Messbetrieb entsprechend der gestrichelten Linie 44 die Empfindlichkeit kurzfristig durch eine Erhöhung des Schwellwerts abgesenkt werden, um Bodenechos
auszuschließen. Mit dem Prüfungsbetrieb wird diese Absenkung bevorzugt rückgängig gemacht, sodass die Empfindlichkeitskurve 42 für den Prüfbetrieb verwendet wird. In einer weiteren Ausführungsform kann auch das herkömmliche verwendete
Empfindlichkeitsniveau für die Messung für den Prüfbetrieb auf ein tieferes Niveau 45 abgesenkt werden. Beispielhaft sind drei verschiedene reflektierte Bodenechosignale in der Darstellung gemäß der Figur 4 eingezeichnet. Die Signale nehmen von einem ersten Signal 51 über ein zweites Signal 52 zu einem dritten Signal 53 in ihrer Intensität zu. Das erste Signal 51 wird nur bei einer Absenkung des Empfmdlichkeitsniveaus auf das Niveau 45 detektiert. Das zweite Signal 52 wird nur bei einem Glattziehen des Niveaus auf einen Standardwert entsprechend der Empfindlichkeitskurve 42 erkannt. Das dritte Signal 53 ist so stark, dass es stets das normale Empfindlichkeitsniveau 42 überschreitet. In der Figur 4 sind recht regelmäßig verlaufende Reflektionen des ausgesendeten Schallsignals dargestellt. Durch zum Teil unregelmäßige Streuung an sehr kleinen Streuzentren kann das Signal durchaus auch eine unregelmäßige Struktur erhalten. Für die Feststellung, ob ein Eingangssignal empfangen wird, reicht es aus, dass zu wenigstens einem Zeitpunkt während des
Signalempfangs eine entsprechend vorgegebene Schwelle überschritten wird, die ausreichend groß sein muss, um ein tatsächliches, reflektiertes Signal von einem stets vorhandenen Grundrauschen trennen zu können. In der Figur 5 ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf gezeigt. Mit einem
Initialisierungsschritt 60 wird ein erfindungsgemäßes Prüfverfahren eines
Ultraschallsensors gestartet. Gegebenenfalls können die Prüfverfahren für mehrere Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug nacheinander durchgeführt werden. In einem Sendeschritt 61 wird ein Ultraschallsignal ausgesendet, das gegenüber einem im normalen Abstandsmessbetrieb verwendeten Signal in seiner Dauer und/ oder seiner Amplitude vergrößert ist. In einem anschließenden ersten Prüfschritt 62 wird überprüft, ob das ausgesendete Ultraschallsignal wieder empfangen wurde. Dazu werden der aussendende Sensor und/ oder andere Ultraschallsensoren an dem Fahrzeug in einen Empfangsbetrieb geschaltet. Wird nach einer Zeitdauer, die in etwa der Laufzeit eines Signals zu der Bodenfläche 20 und zu einem der Ultraschallsensoren zurück entspricht, ein Ultraschallsignal detektiert, so wurde das Bodenecho empfangen. Das
Prüfungsverfahren wird damit in einem ersten Endschritt 63 beendet. Dabei wird ein Funktionieren des Ultraschallsensors festgestellt. Gegebenenfalls kann das Prüfverfahren für einen Ultraschallsensor auch mehrfach hintereinander durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird ein Funktionieren dabei nur festgestellt, wenn bei den mehreren, z. B. drei nacheinander durchgeführten Prüfungen, jeweils das Bodenecho auch sensiert wurde.
Wird in dem ersten Prüfungsschritt 62 festgestellt, dass das Bodenecho nicht detektiert wird, so wird zu einem zweiten Prüfungsschritt 64 verzweigt. In dem zweiten
Prüfungsschritt 64 wird überprüft, ob die Amplitude und/ oder die Dauer des
ausgesendeten Ultraschallsignals bereist so groß gewählt wurde, dass ein Bodenecho bei einem ordnungsgemäß funktionierenden Ultraschallsensor mit Sicherheit hätte detektiert werden müssen. Ist ein entsprechendes Maximum bereits erreicht worden, so wird zu einem zweiten Endschritt 65 verzweigt. In dem zweiten Endschritt 65 wird festgestellt, dass eine Fehlfunktion des Ultraschallsensors vorliegt. Entsprechend wird dann von der
Steuereinheit 6 eine Warnung an einen Benutzer ausgegeben. Wird dagegen in dem zweiten Prüfungsschritt 64 festgestellt, dass das Maximum noch nicht erreicht wurde, so wird zu einem Setzschritt 66 verzweigt. In dem Setzschritt 66 wird die Dauer des Ultraschallsignals und/ oder die Amplitude entsprechend einer vorgegebenen Vorschrift erhöht. Anschließend wird zu dem Sendeschritt 61 zurück verzweigt, indem das nunmehr in seiner Dauer und/ oder seiner Amplitude nochmals vergrößerte Signal ausgesendet wird.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Funktionsprüfung eines Ultraschallsensors an einem Kraftfahrzeug, wobei der Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal abgibt und das Ultraschallsignal von einer Bodenfläche vor dem Fahrzeug reflektiert und von dem Ultraschallsensor oder einem weiteren Ultraschallsensor wieder empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer und/oder die Amplitude des ausgesendeten Ultraschallsignals derart groß gewählt wird, um unter herkömmlichen Bedingungen ein Empfangen des von der Bodenfläche reflektierten Signals zu ermöglichen, und dass bei einem Empfangen des reflektierten Signals eine Funktion des Ultraschallsensors festgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein erstes Ultraschallsignal ausgesendet wird und dass für den Fall, dass kein von der Bodenfläche reflektiertes Ultraschallsignal empfangen wird, die Dauer und/oder die Amplitude eines nächsten ausgesendeten Ultraschallsignals erhöht wird, falls noch kein Wert der Dauer und/oder der Amplitude erreicht wird, bei dem unter herkömmlichen Bedingungen ein
Empfang mit Sicherheit des reflektierten Ultraschallsignals mit Sicherheit erfolgen muss.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Größe der Amplitude des empfangenen Signals zur Funktionsprüfung des Ultraschallsensors ausgewertet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion des von der Bodenfläche reflektierten Signals die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors erhöht wird.
5. Abstandsmessvorrichtung mit wenigsten einem Ultraschallsensor (3, 3', 4) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einer Steuereinheit (6) zur Veranlassung eines Aussendens eines Ultraschallsignals durch den Ultraschallsensor (3 ') in einem
Prüfbetrieb des Ultraschallsensors, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) die
Amplitude und/oder die Dauer des ausgesendeten Ultraschallsignals derart verlängert, das das ausgesendete und von der Bodenfläche (20) vor dem Fahrzeug reflektierte
Ultraschallsignal unter herkömmlichen Bedingungen mit Sicherheit durch den
Ultraschallsensor (3') oder einen weiteren Ultraschallsensor (3) wieder empfangbar ist und dass die Steuereinheit (6) mit einer Ausgabeeinheit (7, 8) zur Ausgabe eines Fehlers für den Fall verbunden ist, dass dennoch nach dem Aussenden des Ultraschallsignals kein von der Bodenfläche (20) reflektiertes Signal empfangen wird.
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