用于识别超声信号的回波的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于识别超声信号(5)的回波(7)的一种方法和一种设备。所述方法包括以下步骤：发送超声信号的第一部分信号，该第一部分信号具有第一静态频率和第一预定义持续时间，发送超声信号的第二部分信号，该第二部分信号具有第二静态频率和第二预定义持续时间，第二静态频率与第一频率不同，并且在辨识在环境对象(6)处反射的超声信号(7)时使用所述第一频率和所述第二频率。

Method and equipment for identifying echo of ultrasonic signal

【技术实现步骤摘要】
用于识别超声信号的回波的方法和设备
本专利技术涉及用于识别超声信号的回波的一种方法和一种设备。在此，尤其使用具有不同频率的部分信号。本专利技术也涉及一种具有这种设备的运载工具。
技术介绍
使用基于超声信号的测量系统来求取与发送器前方的环境对象的距离。在此，发送器发送超声信号。由接收器接收由环境对象引起的超声信号的反射(回波)。也可以将接收器直接安装在环境对象上。在这种情况下，接收到的不是回波，而是超声信号本身。处理单元分析处理信号并且借助信号传播时间和声速来求取发送器与环境对象之间的或发送器与接收器之间的距离。为了提高识别超声信号或超声信号的回波的准确度以及系统的作用距离，有利的是，也可以从宽带噪声中过滤出弱的信号。为此，使用所谓的扩展码(Spreizcode)。在此，产生伪随机码。借助码分复用法将该代码与待发送的信号进行组合，并且接下来由超声发送器对其进行发送。因为已经与信号进行组合的代码是已知的，所以可以通过互相关或自相关在接收器侧容易地从噪声中过滤出信号。因为如此也可以识别出非常微弱的信号，所以可以增大超声传感器的有效作用距离。由现有技术已知这样的系统。DE102009031955A1例如公开一种用于借助超声波来确定待定位的单元的空间位置的方法，在所述方法中，给超声载波信号施加PN(伪随机噪声)码序列，并且该方法包含以下步骤：在发送器中产生PN码序列；将PN码序列与发送器中的超声载波信号进行混合；周期性地发射超声PN码序列；在接收器处接收信号-噪声混合物，并且分析处理所接收到的信号的传播时间特性，以求取待定位的单元的空间坐标。在此，超声信号划分成具有线性的或非线性的频率调制(所谓的Chirps：线性调频)的部分信号。线性调频信号具有开始频率和结束频率以及频率的斜率，其中，斜率可以是正的或负的。这具有以下优点：产生并且发送具有恒定幅度的宽频谱，这对识别速率产生积极影响。为此所使用的超声发送器和超声接收器必须具有相应宽的频谱。这需要以相应配置的并且因此昂贵的部件为前提，或者在识别性能方面存在限制。
技术实现思路
根据本专利技术的方法的特征在于，也可以使用简单且成本有利的部件，而不会在识别性能方面产生显著限制。用于识别超声信号的回波的方法包括多个步骤。在此，超声信号由至少两个彼此相继地发送的部分信号组成。在第一步骤中，借助超声发送器发送超声信号的第一部分信号，该第一部分信号具有第一静态频率和第一预定义持续时间。接下来在第二步骤中，借助超声发送器发送超声信号的第二部分信号，该第二部分信号具有第二静态频率和第二预定义持续时间，该第二静态频率与第一频率不同。在此，第一静态频率和第二静态频率处于超声波的范围内——优选25kHz至60kHz之间、优选30kHz至55kHz之间的范围内，并且理想地具有至少1kHz的间隔。第一频率和第二频率可以涉及谐波频率、三角频率或方波频率。如果所述信号不相应于正弦曲线，则概念“频率”涉及信号的基频。第一预定义持续时间和第二预定义持续时间不仅可以具有不同的长度，而且也可以是相等的。如果所发送的超声信号照射到环境对象(例如超声发送器的发送方向上的障碍物)上，则该超声信号由该环境对象所反射。该环境对象不仅可以是静态的交通空间对象，而且可以是能够运动的交通空间对象，和/或是对碰撞重要相关的交通元素(例如交通标志、行车道边界元素、另一运载工具、行人等)。在此，所反射的超声信号的一部分返回到超声发送器的方向上。在此，可以借助优选安装在超声发送器附近的超声接收器或者借助组合的超声发送器/接收器模块接收所反射的超声信号(回波)。在根据本专利技术的方法的第三步骤中，在辨识在环境对象处反射的超声信号时使用第一频率和第二频率。在发送超声信号时，通过对于各个部分信号使用两个不同的频率来产生信号模式。超声信号的回波也具有该信号模式。因为超声信号的或回波的模式是已知的，所以也可以由所接收的超声噪声辨识出该模式。在进行辨识时使用诸如互相关或自相关的方法。如果辨识出回波，则可以计算超声信号的发送与回波的接收之间的时间间隔(超声信号的信号传播时间)，并且因此计算出至环境对象的距离。根据本专利技术，还提供一种用于识别超声信号的回波的设备。该设备包括数据输出端、数据输入端以及处理单元。通过连接到数据输出端上的超声发送器，受处理单元控制地在第一预定义持续时间上以第一预定义的静态频率发送超声信号的第一部分信号。接下来，同样通过连接到数据输出端上的超声发送器，以与第一频率不同的第二静态频率和第二预定义持续时间发送超声信号的第二部分信号。与数据输入端连接的超声接收器可以接收由环境对象所反射的超声信号以及宽带超声噪声，并且将所述超声信号以及宽带噪声作为电信号通过数据输入端传输给处理单元。在处理单元中，根据第一频率和第二频率，可以从代表所接收的宽带噪声的电信号中辨识出并且因此过滤出超声信号或该超声信号的回波或代表该回波的电信号。同样地，处理单元可以计算出超声信号的发送与回波的接收之间的时间间隔、传播时间，并且因此计算出至环境对象的距离。说明书中示出本专利技术的优选扩展方案。在本专利技术的一种特别有利的实施方式中，借助超声发送器发射超声信号，并且由超声接收器接收在环境对象处反射的超声信号(即回波)。在此，超声发送器和超声接收器可以构型成两个分离的设备、膜片或声转换器。也可能的是，对于每个待发送的频率分别使用一个超声发送器。因此，可以将第一频率与第二频率之间的间隔最大化并且可以选择如下频率：所述频率允许尽可能最佳地进行识别，而不必依赖于各个超声发送器具有相应宽的频谱。使用不仅构型成超声发送器而且构型成超声接收器的单个设备是另一实施方式。为了优化非常小或非常大的距离中的环境对象的识别，或者为了对至环境对象的变化的距离做出反应，可以按照如下方式改善本专利技术：根据至环境对象的期望的或探测到的距离定义第一持续时间和第二持续时间，并且在发送部分信号的持续时间上始终重新进行自动匹配。对于中等距离而言，在此理想地使用200μs的持续时间来发送部分信号。由部分信号组成的超声信号例如具有2ms的持续时间。然而对于非常近的环境对象而言，也可以缩短用于发送部分信号的持续时间，并且对于非常远的环境对象而言，也可以延长用于发送部分信号的持续时间。也可以预定义和/或改变由部分信号组成的超声信号的持续时间。在一种有利的实施方式中，可以给频率分配代码的符号。在使用两个不同的频率的情况下，在此提供二进制代码。因此，例如可以将第一频率分配给0并且将第二频率分配给1。使用其他的编号系统也是可能的，并且尤其在使用超过两个不同的频率来发送部分信号的情况下是值得推荐的。如果无法给编号系统的每个符号分配频率，则例如可以将预定义的部分信号或发送暂停分配给其余符号。理想地，例如使用伪随机码来对超声信号进行编码。对此已知的示例是由卫星技术已知的PRN码(伪随机噪声码)。其他的示例是Gold码或Kasami码。所选择的代码由预定义数量的符号组成。在此，每个符号相应于超声信号的部分信号。因此，超声信号的长度取决于代码的符号的预定义数量和组成超声信号的部分信号的发送持续时间。如果同时使用超过一个超声发送器，则推荐给每个超声发送器分配一个单独的代码。因此，可以将所接收的回波分配给相应的超声发送器。在本专利技术的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别超声信号(5)的回波(7)的方法，所述方法包括以下步骤：发送(100)所述超声信号(5)的第一部分信号(25)，所述第一部分信号具有第一静态频率(21)和第一预定义持续时间；发送(200)所述超声信号(5)的第二部分信号(26)，所述第二部分信号具有第二静态频率(23)和第二预定义持续时间，所述第二静态频率与所述第一频率(21)不同；并且在辨识在环境对象(6)处反射的超声信号(7)时使用(300)所述第一频率(21)和所述第二频率(23)。

【技术特征摘要】
2018.04.30 DE 102018206649.31.一种用于识别超声信号(5)的回波(7)的方法，所述方法包括以下步骤：发送(100)所述超声信号(5)的第一部分信号(25)，所述第一部分信号具有第一静态频率(21)和第一预定义持续时间；发送(200)所述超声信号(5)的第二部分信号(26)，所述第二部分信号具有第二静态频率(23)和第二预定义持续时间，所述第二静态频率与所述第一频率(21)不同；并且在辨识在环境对象(6)处反射的超声信号(7)时使用(300)所述第一频率(21)和所述第二频率(23)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助第一超声发送器(3)发射所述超声信号(5)，并且借助第一超声接收器(8)接收所反射的超声信号(7)。3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，根据对环境对象(6)的存在的识别，定义所述第一部分信号(25)的第一预定义持续时间和/或所述第二部分信号(26)的第二预定义持续时间和/或所述超声信号(5)的持续时间。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一频率(21)被分配给代码的第一符号(22)，并且所述第二频率(23)被分配给代码的第二符号(24)，其中，所述代码尤其是PRN码或Gold码或Kasami码或另一伪随机码。5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在第二次发送所述超声信号(5)时，将所述超声信号(5)的相位相对于之前发送的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·魏森迈尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE