[发明专利]用于确定物体的位置和/或运动的周围环境检测设备和所属方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于至少一个所发射的并且在物体上反射的声学脉冲来确定运动辅助装置的周围环境中的至少一个物体的位置和/或运动的周围环境检测设备。本发明还涉及一种可借助于根据本发明的周围环境检测设备实施的相应方法以及一种具有根据本发明的周围环境检测设备的车辆。

背景技术

为了进行车辆的声学周围环境检测，当前通常使用脉冲式测量的超声系统，其中通过电声转换器发射短的、以具有0.3ms的脉冲持续时间的信号脉冲调制的、正弦形的载波信号，所述载波信号具有48kHz的频率。在这样的超声系统中，根据所发射的脉冲在物体上的反射的传播时间以及声速来确定与周围环境中的物体的间距。

在图1中示出了这种在现有技术中已知的超声系统10。发射脉冲生成器20产生相应于待发射的脉冲30的相应的强功率发射信号，其方式是，其在发射持续时间期间将电信号输出到电声转换器40上。转换器40开始以发射脉冲的频率f₀振动并且因此发出声学发射脉冲。回波周期、即回波的接收尤其随着发射脉冲生成开始。如果所发射的声学脉冲在一个物体上被反射，则所发射的声学能量的一部分返回到电声转换器40中，所述电声转换器将到达的声学信号(未示出)重新转换回电信号。电回波信号通过耦合电容器50抵达放大器60中，所述放大器使所述电回波信号经受借助于分析处理单元70实施的随后分析处理。

为了高效的能量充分利用，耦合电容器50的电容C大多如此设计，使得其阻抗1/(2π*f0*C)在工作频率f₀时相对于电阻80的电阻值R_i是可忽略的，从而通过连接端71电耦合到电声转换器40上的分析处理单元70的输入电阻对于小的有效电压而言主要通过电阻80的电阻值R_i确定。根据放大器60的电路设计，电耦合到放大器60的输入端61上的电阻80的电阻值R_i也由放大器电路确定。保护电路90防止在进行发射时和在回波振幅较高时损坏放大器60。

在一些情形中，声电转换器40包含用于使转换器40匹配于放大器阻抗和/或匹配于发射脉冲生成器20和/或匹配于确定的气候影响——如湿度和/或工作温度的电路部分(未示出)。

借助于所述已知架构不能测量例如10cm以下的特别小的间距上的物体，因为声电转换器40对于这些物体生成1V和更高的振幅。为了能够测量特别小的间距上的物体，当今常用的放大器的动态性范围是不够的。

由文档JP 2001221851 A公开了一种超声传感器设备，其中在接收路径中放大器借助于晶体管在确定的时间上接地，以便在发射超声脉冲之后以及在接收在周围环境的物体上反射的超声脉冲之前衰减超声转换器的暂态振荡。

在文档DE 199 19 227 A1中描述了如何实施机动车近距脉冲雷达的灵活控制，其中接收信号的可变衰减根据待观察的距离窗以及预期的目标物体的可能反射强度的预给定来预给定。在同一文档中还描述了进行接收信号的可变衰减以便实现随后的分析处理电路的工作点调节。在此不利的是，来自不位于预给定的距离窗中和/或不具有预给定的反射强度的物体反射的接收信号不适当地衰减，这可以导致这些物体的探测概率的显著减小。

在文档WO 2010/076061 A1中描述了一种具有取决于回波信号的传播时间的放大因数的回波信号放大。在同一文档中还描述了当取决于传播时间的放大的动态性不足以既将小信号也将大信号压缩到传输强度上时额外地可以进行回波信号的振幅压缩，以便可以发生对于进一步传输而言过大的信号强度。借助于这样的压缩虽然可以使总振幅范围匹配于再处理的动态性范围，例如放大器的动态性范围，但因为另一方面这样的再处理的分辨率也大多低于技术极限，例如信号噪声，所以这样的压缩的使用受制于待分析处理的信号振幅的不同性，如同其例如通过不同声反射表面的不同强度的反射引起的那样。

发明内容

根据本发明，提供一种用于借助于至少一个所发射的并且在物体上反射的声学脉冲确定运动辅助装置的周围环境中的至少一个物体的位置和/或运动的周围环境检测设备，其包括用于在接收路径中接收至少一个在物体反射并且称作回波脉冲的声学脉冲的电声转换器以及用于分析处理声电转换器的信号的分析处理单元。在此，周围环境检测设备构造用于借助于包含在分析处理单元的输入级中的衰减设备至少在回波脉冲的接收时间期间衰减存在于接收路径中的声电转换器的信号。此外，周围环境检测设备还包括时间控制装置，其构造用于如此控制衰减设备，使得至少在回波脉冲的接收时间期间出现电声转换器的信号的衰减的减小。