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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalwandlereinheit, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur, insbesondere ultraschallbasierten, Umfeldsensorik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Protokoll, welches bei der Umfeldsensorik eine verbesserte Nutzung vorhandener Anschlussleitungen zwischen einer Signalverarbeitungseinheit und einer abgesetzten Signalwandlereinheit ermöglicht und Störungen auf diesen Leitungen verringert.
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Im Dokument
DE 10 2008 054 789 A1 wird ein Verfahren zum Verstärken eines zur Fahrzeugumfelddetektion geeigneten Echosignals beschrieben, das einen Schritt des Verstärkens des Echosignals mit einem von einer Laufzeit des Echosignals abhängigen Verstärkungsfaktor und einen Schritt des Bereitstellens eines verstärkten Echosignals an eine Schnittstelle umfasst.
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Das Dokument
JP 2001-221 851 A beschreibt einen Controller, der mit einem Ultraschallsensor verbunden ist, wobei die Signalübertragung über eine Eindrahtleitung erfolgt. Der Controller gibt ein wertdiskretes Signal an den Sensor aus, wodurch der Ultraschallsensor ein Signal aussendet. Der Ultraschallsensor gibt ein wertekontinuierliches Signal an den Controller weiter, der dieses wertekontinuierliche Signal auswertet.
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Im Stand der Technik sind Anordnungen für die Umfeldsensorik bekannt, bei welchen Signalwandler Signale in die Umgebung (das Umfeld) des betreffenden Systems aussenden und anhand von Echos Rückschlüsse auf die Umgebungsgestaltung zulassen. Dabei werden Laufzeiten ebenso wie die Amplituden reflektierter Signale ausgewertet und hierzu von einer Signalwandlereinheit (abgesetzte Einheit) zu einer Signalverarbeitungseinheit (zentrale Einheit) geleitet. Für den Signal- und Informationsaustausch zwischen der zentralen und der abgesetzten Einheit sind dabei im Laufe der Jahre unterschiedliche Konzepte vorgeschlagen und umgesetzt worden. Zum zeitgenauen Übertragen des Sendezeitpunktes werden im Allgemeinen pulsförmige Signale verwendet. Zur Erhöhung der Störsicherheit eines solchen Systems werden in einer Ausprägung beispielsweise pulskodierte Signalformen von der zentralen Einheit an die abgesetzte Einheit gesendet, durch welche die abgesetzte Einheit entsprechende Signale in die Umgebung ausgesendet. Reflektierte Echos werden in der abgesetzten Einheit in Form analoger akustischer Signale in elektrische Signale gewandelt, dort bezüglich Amplitude ausgewertet und die Echolaufzeit in Form von pulskodierten Signalformen leitungsvermittelt an die zentrale Einheit weitergeleitet. Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit ist die Integration von Umfeldsensoriksystemen im Pkw insbesondere dann problematisch, wenn die Protokolle zur Kommunikation zwischen der abgesetzten Einheit und der zentralen Einheit hochfrequente Pulse für den Datenaustausch vorsehen. Die einfach und kostengünstig auszulegenden Anschlussleitungen zwischen der zentralen und der abgesetzten Einheit fungieren dabei mitunter als Sendeantennen, von welchen ausgehend Einstreuungen in unterschiedlichste elektrische Systeme des Kraftfahrzeugs möglich sind. Zudem ist bei Realisierung einer zweiadrigen Anschlussleitung zwischen der zentralen Einheit und der abgesetzten Einheit eine Energieübertragung unabhängig von dem Pulssignal an die abgesetzte Einheit nicht möglich. Mit anderen Worten überträgt das gepulste Signal im Moment des Aussendens akustischer Signale nur zu den Pulszeiten elektrische Energie an die abgesetzte Einheit, während in den Pulspausen kein Energieübertrag stattfindet. Bereits aus diesem Grund müssen die Anschlussleitungen mit einem Querschnitt versehen werden, der deutlich über einem bei kontinuierlicher Energieübertragung erforderlichen Querschnitt liegt und in der Signalwandlereinheit müssen entsprechend große Energiespeicher vorgesehen sein, um in den Pulspausen, in denen keine Energie übertragen wird, hinreichend Energie zur Verfügung zu stellen. Bekannte Systeme haben daher gegenüber idealen Bedingungen einen Kostennachteil und einen Materialmehraufwand, wobei letzterer auch das Fahrzeuggewicht erhöht. Zudem entgeht der Signalverarbeitungseinheit durch die Reduktion des Echos auf seine Echolaufzeit Information über den Amplitudenverlauf des Echos, insbesondere über die Amplitudenstärke. Alternative Formen der Echoübertragung von der Sensoreinheit zu Signalverarbeitungseinheit, bei denen die empfangenen Signale einer konstanten Verstärkung unterzogen werden, ggf. in Verbindung mit Amplitudenkompression, haben den Nachteil, dass die mit zunehmender Echolaufzeit schwächeren Echoamplituden entsprechend stärker durch einstrahlende Signale gestört werden können. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik auszuräumen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Signalwandlereinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8. Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen. Entsprechend wird eine Signalwandlereinheit zur Umfeldsensorik vorgeschlagen, welche insbesondere eine ultraschallbasierte Abstandsmessung durchzuführen im Stande ist. Dabei ist die Signalwandlereinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung als abgesetzte Einheit kompakter Bauform zu verstehen, welche bei bekannten Systemen beispielsweise in den Stoßfängern mit Parkabstandssensorik ausgestatteter Fahrzeuge angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Signalwandlereinheit umfasst einen Signalwandler, welcher insbesondere zur Schallwandlung eingerichtet ist. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Piezomembran zum Empfang von Ultraschallsignalen handeln. Des Weiteren kann die Signalwandlereinheit zwei Anschlussleitungen aufweisen, mittels welcher sie an eine signalverarbeitende Peripherie angeschlossen werden kann.
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Erfindungsgemäß werden zwei Anschlussleitungen beansprucht. Erfindungsgemäß ist die so ausgestaltete Signalwandlereinheit eingerichtet, über die Anschlussleitungen wertdiskrete Steuersignale zu empfangen und zur Beeinflussung des Verhaltens der Signalwandlereinheit auszuwerten. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Signalwandlereinheit eingerichtet, elektrische Signale vordefinierter Pegel als Steuersignale zu interpretieren und im Ansprechen auf ein Empfangen eines vordefinierten Signals vordefinierte Schritte durchzuführen. Alternativ oder zusätzlich können die wertdiskreten Steuersignale als Information für einen Sendezeitpunkt eines auszusendenden Signals interpretiert werden. Mit anderen Worten kann über die Anschlussleitungen ein Sendezeitpunkt codiert werden, zu welchem ein Signal in die Umgebung der Signalwandlereinheit abgestrahlt werden soll. Dabei muss der Abstrahlvorgang nicht notwendigerweise durch die erfindungsgemäße Signalwandlereinheit selbst durchgeführt werden. Wird beispielsweise die Signalwandlereinheit in einem Verbund verwendet, in welchem nicht für alle Signalwandlereinheiten eine Aussendung von Signalen vorgesehen ist, kann der Sendezeitpunkt einem von einer anderen Signalwandlereinheit im Verbund abzustrahlenden Signal zugeordnet sein. Auf diese Weise kann die betrachtete Signalwandlereinheit aus dem Sendezeitpunkt und/oder dem Nachrichteninhalt des wertdiskreten Steuersignals eine Verzögerungszeit ermitteln, wenn ein korrespondierendes auszusendendes Signal von einer anderen abgesetzten Einheit ausgesandt wird, um seine Empfangseinrichtungen auf das ausgesandte Signal, insbesondere auf dessen Sendezeitpunkt, zu synchronisieren. Während sich die Steuersignale von eine auszusendende Signalform beschreibenden Signalen dadurch unterscheiden, dass sie selbst keine Informationen enthalten, welche die Signalform beispielsweise in Form von Stützstellen beschreiben, bedeutet dies nicht, dass die Signalwandlereinheit nicht zusätzlich eingerichtet sein kann, insbesondere nach Ankündigung einer solchen Übertragung auch Signalformen und/oder in der abgesetzten Sensoreinheit abzuspeichernde Parameter, wie beispielsweise den Zeitverlauf einer Verstärkung des Empfangssignals, für abzusendende Signale in beliebiger Weise zu empfangen und abzustrahlen. Letztere Übertragung ist dann jedoch nicht als ”Steuersignal” im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Mit anderen Worten bedingen Steuersignale ein Mindestmaß an Kenntnis der Signalwandlereinheit über die zu erwartenden Signale. Schließlich ist die erfindungsgemäße Signalwandlereinheit eingerichtet, über den Signalwandler empfangene Signale über die Anschlussleitungen wertkontinuierlich zur Verfügung zu stellen. Mit anderen Worten ist es möglich, empfangene Signale in analoger Form als elektrische Signale über die Anschlussleitungen von der abgesetzten Einheit (Signalwandlereinheit) an eine zentrale Einheit (z. B. Signalverarbeitungseinheit) zu senden. Eine solche analoge Übertragung bietet die höchstmögliche Information über die Gestalt des empfangenen Signals, wodurch beispielsweise Dämpfungsparameter für das System und Dopplerinformationen für die Justage des Systems erhalten bleiben.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt ist die Signalwandlereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung überdies eingerichtet, ein Signal über den Signalwandler in das Umfeld der Signalwandlereinheit auszusenden. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Signalwandlereinheit beispielsweise im Ansprechen auf Steuersignale, welche sie über die Anschlussleitungen erhält, Signale zur Umfeldsensorik in die Umgebung abstrahlen und die Echos empfangen, auswerten und korrespondierende Informationen über die Anschlussleitungen zurück an die zentrale Einheit senden. Dies bietet den Vorteil, dass zum Senden und Empfangen lediglich ein gemeinsames Bauelement erforderlich ist und im Verbund weniger Signalwandlereinheiten eine erforderliche Auflösung realisieren können.
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Weiter bevorzugt kann die Signalwandlereinheit eingerichtet sein, anhand der wertdiskreten Steuersignale Parameter zur Signalerzeugung festzulegen. Mit anderen Worten können die wertdiskreten Steuersignale Informationen über auszusendende Signale enthalten. Beispielsweise kann dies eine Hüllkurve (entsprechend einem Amplitudenverlauf), eine Frequenz, eine Phase sowie Veränderungsanweisungen und Kombinationen aus den vorgenannten Parametern umfassen. Die Signalwandlereinheit kann dabei eingerichtet sein, ein den Parametern entsprechendes Signal über den Signalwandler zu senden. Hierzu kann sich die Signalwandlereinheit eines internen oder eines externen Signalgenerators bedienen. Gemäß einer Weiterbildung kann die Ausstrahlung des Signals dabei eine vordefinierbare bzw. vordefinierte Zeit verzögert werden. Auf diese Weise können beispielsweise nach einem Empfangen der Parameter über Wert diskrete Steuersignale in Form gepulster Daten zunächst die Parameter in den Signalgenerator geladen werden und gegebenenfalls in der abgesetzten Einheit vorhandene Energiespeicher geladen werden. Dies bietet den Vorteil, dass nur sehr wenige Informationen zur Definition eines auszusendenden Signals über die Anschlussleitungen zu transportieren sind, so dass Zeit und Bandbreite auf den Anschlussleitungen eingespart werden kann.
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Erfindungsgemäß umfasst die Signalwandlereinheit einen Signalgenerator und einen Datenspeicher. Durch diese ist die Signalwandlereinheit eingerichtet, anhand der wertdiskreten Steuersignale eine Signalform aus dem Datenspeicher auszuwählen, ein entsprechendes Signal mittels des Signalgenerators zu erzeugen und es zur Erzeugung entsprechender Echos über den Signalwandler zu senden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine vordefinierte bzw. vordefinierbare Zeitverzögerung zwischen dem Erzeugen und dem Aussenden der Signalform vorzusehen.
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Indem die wertdiskreten Steuersignale lediglich auf eine abzählbare Anzahl von Signalformen aus dem Datenspeicher verweisen müssen, können weiter Übertragungszeit und Bandbreite eingespart werden. Die in dem Datenspeicher vorgehaltenen Signalformen können beispielsweise in Form von das auszusendende Signal im Zeitbereich beschreibenden Stützstellen oder ebenfalls durch einen Parametersatz (wie zuvor beschrieben) definiert sein.
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Weiter bevorzugt kann die Signalwandlereinheit weiter eingerichtet sein, ein über die zwei Anschlussleitungen empfangenes Signal hinsichtlich seines Zeitverhaltens zu verarbeiten. Beispielsweise kann dies eine Heraufsetzung oder Herabsetzung der Signalfrequenz bzw. der zeitlichen Abstände der Samples umfassen. Auf diese Weise kann eine Übertragung des Signals über die zwei Anschlussleitungen in einem ersten Frequenzbereich geschehen, der beispielsweise hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) weniger problematisch ist und erst bei Ankunft in der Signalwandlereinheit das empfangene Signal in ein auszusendendes Signal gewandelt werden. Anschließend kann das Ergebnis als analoges Signal aufbereitet und mittels des Signalwandlers gesendet werden. Auf diese Weise können neue Signalformen über die Anschlussleitungen zum Signalwandler der Signalwandlereinheit gelangen, ohne die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme hinsichtlich der EMV mit sich zu bringen.
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Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Signalwandlereinheit einen Empfangsverstärker. Dabei kann die Signalwandlereinheit mittels des Empfangsverstärkers eingerichtet werden, aus dem Umfeld empfangene Signale elektrisch zu verstärken und über die Anschlussleitungen zur Verfügung zu stellen. Einerseits kann eine Verstärkung des Empfangsverstärkers über die vorbeschriebenen wertdiskreten Steuersignale codiert, empfangen und in einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor umgewandelt werden. Allerdings kann bevorzugt ebenfalls vorgesehen werden, den Verstärkungsfaktor des Empfangsverstärkers im Ansprechen auf ein über die zwei Anschlussleitungen empfangenes, wertkontinuierliches Signal einzustellen. Auf diese Weise kann beispielsweise durch ein spannungsgesteuertes Verstärkungsmodul im Empfangsverstärker einer zu erwartenden Echoamplitude in Abhängigkeit der Echolaufzeit eine angepasste Verstärkung gegenübergestellt werden, so dass nach kurzer Zeit empfangene Echos mit einer geringeren Verstärkung über die Anschlussleitungen transportiert werden, während nach einer längeren Zeit ein höherer Verstärkungsfaktor eingestellt wird, um das Signal-Stör- bzw. das Signal-Rausch-Verhältnis auf den Anschlussleitungen zu verbessern. Der Zeitverlauf der Verstärkung ist dazu in der abgesetzten Sensoreinheit in geeigneter Weise entweder fest gespeichert oder mittels wertdiskreter Steuersignale von der zentralen Signalverarbeitungseinheit einstellbar.
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Alternativ und/oder in Kombination mit der laufzeitabhängigen Verstärkung kann die abgesetzte Einheit äquivalente Maßnahmen zur Signalaufbereitung durchführen, wie Filterung, Pegelkompression u. s. w. und dies wahlweise ohne zeitliche Veränderung ihrer Aufbereitungsmerkmale oder mit parametrierbaren Aufbereitungsmerkmalen, insbesondere mit laufzeitabhängig veränderlichen Merkmalen.
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Weiter bevorzugt kann die Signalwandlereinheit eingerichtet sein, über die zwei Anschlussleitungen und/oder mindestens eine weitere Anschlussleitung mit elektrischer Energie versorgt zu werden. Mit anderen Worten können die Komponenten der Signalwandlereinheit über die gleichen Anschlussleitungen mit elektrischer Energie versorgt werden, über welche die wertdiskreten Steuersignale und/oder die vom Signalwandler empfangenen Signale an die zentrale Einheit gesendet werden. Alternativ kann eine weitere Anschlussleitung oder auch eine Vielzahl weiterer Anschlussleitungen zur Versorgung der Signalwandlereinheit mit elektrischer Energie vorgesehen sein. Je geringer die Anzahl der verwendeten Anschlussleitungen ausfällt, umso geringer ist der erforderliche Materialaufwand. Gegebenenfalls kann sich durch eine erhöhte Anzahl von Anschlussleitungen jedoch der erforderliche Schaltungsaufwand verringern und die Performance des Systems verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Umfeldsensorik mit einer Signalverarbeitungseinheit und einer Signalwandlereinheit vorgeschlagen. Wie in Verbindung mit dem erstgenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt, kann es sich bei der Vorrichtung insbesondere um eine ultraschallbasierte Abstandsmessvorrichtung handeln, wobei die Signalverarbeitungseinheit als zentrale Einheit und die Signalwandlereinheit wie in Verbindung mit dem erstgenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt sein kann. Die Signalverarbeitungseinheit und die Signalwandlereinheit sind über mindestens zwei Anschlussleitungen miteinander verbunden, wobei die Signalverarbeitungseinheit eingerichtet ist, der Signalwandlereinheit über die Anschlussleitungen die zuvor beschriebenen wertdiskreten Steuersignale zur Beeinflussung des Verhaltens der Signalwandlereinheit zu senden. Alternativ oder zusätzlich können die wertdiskreten Steuersignale in der Signalwandlereinheit zur Bestimmung eines Sendezeitpunktes eines auszusendenden Signals verwendet werden. Zusätzlich ist die Signalwandlereinheit eingerichtet, mittels des Signalwandlers Signale aus dem Umfeld zu empfangen und über die zwei Anschlussleitungen der Signalverarbeitungseinheit wertkontinuierlich zur Verfügung zu stellen. Mit anderen Worten fungieren die Signalverarbeitungseinheit und die Signalwandlereinheit gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils als zentrale Einheit und abgesetzte Einheit, wie sie bereits in Verbindung mit dem erstgenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung angeführt wurden. Es gelten daher auch die übrigen Ausführungen zu Vorteilen und funktionalen Aspekten, die in Verbindung mit dem erstgenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert wurden, entsprechend.
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Bevorzugt weist auch die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Empfangsverstärker auf, wobei die Signalverarbeitungseinheit der Vorrichtung weiter eingerichtet ist, einen Verstärkungsfaktor des Empfangsverstärkers mittels in der abgesetzten Sensoreinheit gespeicherten Parametern einzustellen. Wie in Verbindung mit dem erstgenannten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es dabei möglich, die Einstellung über einen insbesondere langsam veränderlichen Verlauf der Verstärkung, der reziprok einer Echostärke insbesondere einer maximalen Echostärke eines anzunehmenden Echosignals verläuft, vorzunehmen. Auf diese Weise kann der Signal-Stör-Abstand eines wertkontinuierlichen, vom abgesetzten Sensor an die zentrale Signalverarbeitungseinheit übertragenen Empfangssignals auf den Anschlussleitungen im Wesentlichen konstant gegenüber in die Anschlussleitungen eingekoppelte Störungen gehalten werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug, umfassend mindestens eine Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Pkw sein, in dessen Stoßfängern (vorne und hinten) jeweils ein Cluster von Signalwandlereinheiten mit jeweils einer Signalverarbeitungseinheit als zentrale Einheit vorgesehen sind. Es ergeben sich die in Verbindung mit den zuvor genannten Aspekten ausgeführten Vorteile und Funktionen.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Umfeldsensorik, insbesondere zur ultraschallbasierten Abstandsmessung, bevorzugt mittels einer Signalwandlereinheit oder einer Vorrichtung oder einem Fahrzeug gemäß den vorstehend genannten Aspekten vorgeschlagen. Dieses umfasst zumindest die folgenden Schritte. Empfangen wertdiskreter Steuersignale mittels einer Signalwandlereinheit, Auswerten der wertdiskreten Steuersignale, Beeinflussen des Verhaltens der Signalwandlereinheit basierend auf den wertdiskreten Steuersignalen und/oder Bestimmen eines Sendezeitpunktes eines auszusendenden Signals basierend auf den wertdiskreten Steuersignalen, und schließlich Bereitstellen über den Signalwandler empfangener wertkontinuierlicher Signale. Dabei können die wertdiskreten Steuersignale und wertkontinuierlichen Signale über Anschlussleitungen zwischen einer Signalverarbeitungseinheit und der Signalwandlereinheit übertragen werden. Es ergeben sich die in Verbindung mit den zuvor genannten Aspekten ausgeführten Vorteile und Funktionen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die vorgenannten Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren im Detail erläutert, in welchen:
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1 einen schematischen Aufbau einer Signalwandlereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 einen schematischen Aufbau einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 einen schematischen Aufbau eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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4 ein Flussdiagramm, visualisierend Schritte eines Verfahrens gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Signalwandlereinheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Signalwandlereinheit 1 als Komponente kompakter Bauform in einem Gehäuse 9 angeordnet ist. Im Gehäuse 9 ist weiter eine Membran 2 als Signalwandler mit einer Komponente 10 verbunden, welche einen Signalgenerator 3 und einen Empfangsverstärker 8 umfasst. Die Komponente 10 ist weiter mit einem Datenspeicher 4 verbunden, in welchem Signalformen in Form von im Zeitbereich beschriebenen Signalen oder anhand von Parametern beschriebenen Signalen oder/und Parameter zur Steuerung der Signalwandlereinheit vorgehalten werden. Zwei Anschlussleitungen 5 sind mit der Komponente 10 verbunden, welche eingerichtet ist, über die Anschlussleitungen 5 empfangene wertdiskrete Steuersignale auszuwerten, zu interpretieren und korrespondierende Befehle auszuführen. Beispielsweise können die empfangenen wertdiskreten Steuersignale die Komponente 10 veranlassen, aus dem Datenspeicher 4 Signalformen auszuwählen und über den Signalwandler in das Umfeld der Signalwandlereinheit 1 abzustrahlen. Treffen Echos der ausgesendeten Signale auf den Signalwandler 2, kann die Komponente 10 mittels des Empfangsverstärkers 8 die in den elektrischen Bereich gewandelten Empfangssignale anhand über die Anschlussleitungen 5 eingestellter Empfangsverstärkungsparameter verstärken und über die Anschlussleitungen 5 an eine zentrale Einheit (nicht dargestellt) weiterleiten.
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2 zeigt drei Signalwandlereinheiten 1, wie sie in Verbindung mit 1 bereits vorgestellt worden sind. Über jeweilige Anschlussleitungspaare 5 sind die Signalwandlereinheiten 1 mit einer Signalverarbeitungseinheit 6 als zentrale Einheit verbunden. Dabei bilden die einzelnen Signalwandlereinheiten 1 abgesetzte Einheiten im Sinne der vorliegenden Erfindung. Grundsätzlich ist selbstverständlich eine Anbindung der abgesetzten Einheiten an die zentrale Einheit über ein Bussystem möglich. Allerdings sind Bussysteme als überwiegend digital fungierende Informationsvermittler nicht zur Übermittlung wertkontinuierlicher Empfangssignale oder langsam veränderlicher Signale zur Verstärkungsanpassung geeignet. Beispielsweise wäre es jedoch möglich, über ein Bussystem wertdiskrete Steuersignale an die Signalwandlereinheiten 1 zu senden und über separate Anschlussleitungen 5 die wertkontinuierlichen Empfangssignale an die Signalverarbeitungseinheit 6 zu leiten.
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In 3 ist schematisch ein Fahrzeug 7 dargestellt, in dessen Front bzw. Heck jeweils eine Vorrichtung integriert ist, wie sie in Verbindung mit 2 vorgestellt worden ist. Dabei sind die Signalwandlereinheiten 1 als Cluster nebeneinander in die Stoßfänger des Fahrzeugs 7 integriert und jeweils mit einer im vorderen Bereich des Fahrzeugs 7 bzw. im hinteren Bereich des Fahrzeugs 7 befindlichen Signalverarbeitungseinheit 6 verbunden. Selbstverständlich können sämtliche im Fahrzeug 7 verbaute Signalwandlereinheiten 1 auch durch eine gemeinsame Signalverarbeitungseinheit 6 betrieben werden. Dies würde jedoch die Gesamtleitungslänge der Anschlussleitungen 5 insgesamt erheblich verlängern und die Abstrahlung von elektromagnetisch kritischen Störungen im Fahrzeugverbund begünstigen.
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4 zeigt ein Flussdiagramm, visualisierend Schritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren startet durch Einschalten der Zündung eines Fahrzeugs bzw. durch Aktivieren einer erfindungsgemäßen Signalwandlereinheit 1 bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20. In Schritt 100 werden wertdiskrete Steuersignale von der Signalverarbeitungseinheit 6 an mindestens eine Signalwandlereinheit 1 gesendet. Nachfolgend wird in Schritt 200 anhand der empfangenen Steuersignale eine Signalform und eine Sendeverzögerung ausgewählt bzw. festgelegt. Alternativ zu der Sendeverzögerung kann durch ein weiteres Signal der Versand des zuvor definierten Sendesignals veranlasst (”getriggert”) werden. Zur Veranlassung kann beispielsweise ein Zeitstempel des gewünschten Sendezeitpunkts gesendet und interpretiert werden oder auch eine einfache Signalflanke oder Ähnliches vereinbart sein, im Ansprechen auf deren Empfang die Signalwandlereinheit 1 das vordefinierte Signal in das Umfeld aussendet. Weiter kann in Schritt 200 ein zuvor wertkontinuierlich oder wertdiskret beschriebenes auszusendendes Signal im Zeitbereich geändert werden, welches anschließend (beispielsweise durch einen Zeitstempel oder Trigger) ausgesendet wird. Äquivalent können weitere Parameter zur Steuerung der abgesetzten Signalwandlereinheit übertragen werden. Im Schritt 300 empfängt der Signalwandler 2 der Signalwandlereinheit 1 ein Echosignal und unterzieht es gemäß der in der Sensoreinheit hinterlegten Parameter einer wertkontinuierlichen Empfangsverstärkung. In Schritt 400 kann nachfolgend zum Schritt 300 oder zeitgleich eine weitere Signalverarbeitung, beispielsweise eine laufzeitabhängige Filterung, durchgeführt werden, um die Auswertung des Empfangssignals in der Signalverarbeitungseinheit 6 zu begünstigen. Anschließend wird in Schritt 500 das aufbereitete Signal über die Anschlussleitungen an die Signalverarbeitungseinheit 6 gesendet.
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In Schritt 600 wird entschieden, ob eine vordefinierte Abbruchbedingung erfüllt ist. Diese kann beispielsweise ein Ausschalten des Systems oder ein Betätigen der Zündeinheit des Fahrzeugs 7 sein. Ist die vordefinierte Abbruchbedingung nicht erfüllt (N), so fährt das Verfahren in Schritt 100 erneut mit dem Senden wertdiskreter Steuersignale von der Signalverarbeitungseinheit 6 an die Signalwandlereinheit 1 fort. Ist die vorliegende Abbruchbedingung erfüllt (Y), so endet das Verfahren.
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Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, ein Protokoll für ein System zur Umfeldsensorik dahingehend zu verbessern, dass die Datenrate bei der Kommunikation einer zentralen Einheit und einer abgesetzten Einheit zur Vorbereitung eines Sende- bzw. Empfangsvorgangs verringert und die Kommunikation robuster gestaltet werden kann, während gemäß dem Stand der Technik nicht mehr durch die Signalwandlereinheit zur Verfügung gestellte Informationen, welche insbesondere in analogen Empfangssignalen noch enthalten sind, der zentralen Einheit zur Verfügung gestellt werden und damit weitergehende Auswertungen zur Verbesserung der aktuellen Systemkonfiguration möglich sind. Gegenüber dem Stand der Technik wird dabei insbesondere eine Trennung zwischen die auszusendende Signalform im Zeitbereich beschreibenden Daten und Steuersignalen vorgeschlagen, mittels welcher das Verhalten der Signalwandlereinheit beeinflusst oder ein Sendezeitpunkt eines auszusendenden Signals bestimmt werden kann.
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Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren in Form bevorzugter Ausführungsformen vorstehend im Detail beschrieben worden ist, verbleiben Modifikationen und Kombinationen der darin offenbarten Merkmale im Bereich des Könnens des einschlägigen Fachmanns, wodurch der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht verlassen wird, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
