(57)【要約】      （修正有）【課題】動力車両のための超音波センサ装置を作動させる方法に関する。【解決手段】周波数変調された第１励起信号を用いて第１超音波センサ４ａの振動板は励起されて第１超音波信号を発し、周波数変調された第２励起信号を用いて第２超音波センサ４ｂの振動板は励起されて第２超音波信号を発し、第１超音波センサ４ａの振動板と第２超音波センサ４ｂの振動板とは同じ共振周波数（ｆＲ）を有し、第１励起信号は、第１周波数範囲（ｆａ）を含み、第２励起信号は、第１周波数範囲（ｆａ）とは異なる第２周波数範囲（ｆｂ）を含み、第１励起信号の最大振幅（Ａｍ）の時間的プロファイル及び第２励起信号の最大振幅（Ａｍ）の時間的プロファイルは変えられる。【選択図】図１
2019035755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力車両（１）のための超音波センサ装置（３）を作動させる方法であって、周波数変調された第１励起信号（１０ａ）を用いて第１超音波センサ（４ａ）の振動板は励起されて第１超音波信号を発し、周波数変調された第２励起信号を用いて第２超音波センサ（４ｂ）の振動板は励起されて第２超音波信号を発し、前記第１超音波センサ（４ａ）の前記振動板と前記第２超音波センサ（４ｂ）の前記振動板とは同じ共振周波数（ｆＲ）を有し、
前記第１励起信号（１０ａ）は、第１周波数範囲（ｆａ）を含み、前記第２励起信号は、前記第１周波数範囲（ｆａ）とは異なる第２周波数範囲（ｆｂ）を含み、前記第１励起信号（１０ａ）の最大振幅（Ａｍ）の時間的プロファイル及び前記第２励起信号の最大振幅（Ａｍ）の時間的プロファイルは変えられることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１励起信号（１０ａ）及び前記第２励起信号はチャープとして提供されることを特徴する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１周波数範囲（ｆａ）は前記共振周波数（ｆＲ）よりも低く、前記第２周波数範囲（ｆｂ）は前記共振周波数（ｆＲ）よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１励起信号（１０ａ）及び前記第２励起信号（１０ｂ）は各々、上昇区分（１３）から、共振周波数（ｆＲ）に割り当てられる下降区分（１４）に延び、前記第１励起信号（１０ａ）の前記最大振幅（Ａｍ）及び前記第２励起信号の前記最大振幅（Ａｍ）は前記下降区分（１４）において低減されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１励起信号（１０ａ）の前記最大振幅（Ａｍ）及び前記第２励起信号の前記最大振幅（Ａｍ）は前記上昇区分（１３）において低減されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１励起信号（１０ａ）の前記最大振幅（Ａｍ）の前記時間的プロファイル及び前記第２励起信号の前記最大振幅（Ａｍ）の前記時間的プロファイルは、前記下降区分（１４）において及び／又は前記上昇区分（１３）においてシグモイド関数を描くことを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１超音波センサ（４ａ）の前記振動板と前記第２超音波センサ（４ｂ）の前記振動板とが同時に励起されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記動力車両（１）の周囲のエリア（９）における物体（８）によって反射された前記第１超音波信号及び／又は第２超音波信号は、前記第１励起信号（１０ａ）及び／又は前記第２励起信号と相関することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
周波数変調された第３励起信号を用いて、第３超音波センサの少なくとも１つの振動板はさらに励起されて第３超音波信号を発することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
第１超音波センサ（４ａ）を有し、第２超音波センサ（４ｂ）を有し、及び制御装置（５）を有する、動力車両（１）のための超音波センサ装置（３）であって、前記超音波センサ装置（３）は請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実行するように設けられている、超音波センサ装置（３）。
【請求項１１】
請求項１０に記載の超音波センサ装置（３）を有する、動力車両（１）のためのドライバー支援システム（２）。
【請求項１２】
請求項１１に記載のドライバー支援システム（２）を有する動力車両（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力車両のための超音波センサ装置を作動させる方法に関し、周波数変調された第１励起信号を使って第１超音波センサの振動板が励起されて第１超音波信号を発し、周波数変調された第２励起信号を使って第２超音波センサの振動板が励起されて第２超音波信号を発し、第１超音波センサの振動板と第２超音波センサの振動板とは同じ共振周波数を有する。また本発明は、超音波センサ装置及びドライバー支援システムに関する。最後に、本発明は動力車両に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２０１１  １２０  ４４７  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  １０  ２０１３  ２１１  ８４６  Ａ１
【発明の概要】
【０００３】
本ケースでは、動力車両のための超音波センサ装置に関心が向けられている。そのような超音波センサ装置は、例えば、動力車両の周囲のエリアにおける物体を捕捉するために使用されることができる。そのような超音波センサ装置は、通常、複数の超音波センサを備え、当該複数の超音波センサはそれぞれ物体までの距離を決定するために使用されることができる。超音波センサは、対応のトランスデューサ素子を使用して超音波信号を発することを目的として、機械的に振動するように励起される振動板を備える。その後、超音波センサによって発せられる超音波信号は、物体によって反射され、超音波センサの振動板に再び当たる。これは振動板を機械的に振動させるように励起させ、その機械的振動はトランスデューサ素子を用いて捕捉されることができ、センサ信号の形態で与えられることができる。
【０００４】
従来技術は、動力車両のバンパーに６つまでの超音波センサが配置された超音波センサ装置及びドライバー支援システムを開示している。超音波センサが相互に影響を及ぼすのを避けるために、個々の超音波センサを連続的に使用して測定が実行されることも知られている。超音波センサはそれぞれ超音波信号を同時に発しないので、超音波センサを用いた測定サイクルには比較的長い時間が必要である。そのような測定サイクルの時間を短縮するために、従来技術は、個々の超音波センサを使用して発せられた超音波信号をそれに応じて符号化することの実施を開示する。この点に関し、ＤＥ  １０  ２０１１  １２０  ４４７  Ａ１は、動力車両において超音波センサを動作させるための方法を記述する。この場合、超音波センサは送信信号を発し、送信信号の位相はそれが急激な位相変化を有するように変調される。したがって、送信信号のＰＳＫ変調が行われる。
【０００５】
従来技術はまた、超音波センサ又はそのトランスデューサ素子を励起するために使用される励起信号が周波数変調された信号であることを開示している。これに関して、ＤＥ  １０  ２０１３  ２１１  ８４６  Ａ１は、車両の環境捕捉システムを作動させるための方法を記載している。この場合、送信及び受信ユニットは、周波数変調された信号を放射するために使用され、送信及び／又は受信ユニット及び／又は１つ以上の更なる送信及び／又は受信ユニットは、放射された周波数変調された信号のエコー信号を受信する。周波数変調された信号は、チャープ信号であってもよい。
【０００６】
本発明の目的は、複数の超音波センサを有する動力車両のための超音波センサ装置を用いて、より安全でより信頼性の高い方法で、動力車両の周囲のエリアがどのように捕捉されることができるかの解決を示すことである。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、それぞれの独立請求項による特徴を有する方法によって、超音波センサ装置によって、ドライバー支援システムによって、及び動力車両によって、達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展に関する。
【０００８】
動力車両のための超音波センサ装置を作動させるための方法の一実施形態において、第１超音波センサの振動板は、好ましくは、周波数変調された第１励起信号を使用して第１超音波信号を発するように励起される。さらに、特に周波数変調された第２励起信号を用いて、第２超音波センサの振動板は励起されて第２超音波センサを放射する。この場合、特に、第１超音波センサの振動板と第２超音波センサの振動板とが同じ共振周波数を有するように設けられる。さらに、第１励起信号が第１周波数範囲を含み、第２励起信号が第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲を含むようにされることが好ましい。さらに、特に、第１励起信号の最大振幅の時間的プロファイルと、第２励起信号の最大振幅の時間的プロファイルとは変えられるようにされる。
【０００９】
本発明による方法は、動力車両のための超音波センサ装置を作動させるように使用される。この場合、第１超音波センサの振動板は、周波数変調された第１励起信号を用いて第１超音波信号を発するように励起され、第２超音波センサの振動板は、周波数変調された第２励起信号を用いて第２超音波信号を発するように励起され、第１超音波センサの振動板と第２超音波センサの振動板とは、同じ共振周波数を有する。この場合、第１励起信号は第１周波数範囲を含み、第２励起信号は第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲を含む。また、特に、第１励起信号の最大振幅の時間的プロファイル及び第２励起信号の最大振幅の時間的プロファイルが変更される。
【００１０】
その方法は、動力車両のための超音波センサ装置を作動させるように使用されることが意図されている。超音波センサ装置は、第１超音波センサと第２超音波センサとを備える。この場合、特に、第１超音波センサと第２超音波センサとが構造的に同一であるようにされる。超音波センサ装置が複数の超音波センサを備えるようにされてもよい。超音波センサ装置は、動力車両の周りのエリアにおいて物体又は障害物を捕捉するように使用されることができる。この目的のために、複数の超音波センサの各々を用いて超音波信号が発せられることができる。本ケースにおいて、第１超音波信号は第１超音波センサを用いて発せられ、第２超音波信号は第２超音波センサを用いて発せられる。この目的のために、それぞれの超音波センサの振動板は、対応するトランスデューサ素子、例えば圧電素子、を用いて機械的に振動するように励起される。この目的のために、時間的に可変な電圧の形の励起信号がそれぞれのトランスデューサ素子に適用されることができる。次いで、それぞれ発せられた超音波信号は、動力車両の周囲のエリアにおいて物体で反射され、超音波センサの振動板に再び当たる。その結果、超音波センサの振動板が励起され、機械的に振動する。振動板のこれらの機械的振動は、トランスデューサ素子を用いて捕捉されることができ、特に時間的に可変な電圧として提供されるセンサ信号又は生信号の形態で出力されることができる。
【００１１】
本発明の重要な態様によれば、第１周波数範囲の第１励起信号を用いて第１超音波センサの振動板が励起され、第２周波数範囲の第２励起信号を用いて第２超音波センサの振動板が励起されるようにされている。この場合、それぞれの励起信号は周波数変調信号として提供される。これは、各励起信号の周波数が時間に基づいて変化することを意味する。また、第１励起信号の第１周波数範囲が第２励起信号の第２周波数範囲と異なるようにされる。これは、特に、第１周波数範囲と第２周波数範囲とがオーバーラップしないことを意味する。既に説明したように、それらの超音波センサは構造的に同一である。これは、第１超音波センサの振動板と第２超音波センサの振動板とが構造的に同一であることも意味する。それらの振動板は、製造公差を考慮して同じ共振周波数を有する。第１超音波センサの振動板が第１周波数範囲で励起され、第２超音波センサの振動板が第２周波数範囲で励起されることの結果として、その後の受信の間、第１超音波信号及び第２超音波信号はお互いに区別されることができる。したがって、特に、異なる超音波センサであって、当該異なる超音波センサの振動板が異なる共振周波数を有するような異なる超音波センサを使用する必要はない。したがって、第１超音波センサからの及び第２超音波センサからの信号は、簡単でコスト効率の良い方法で互いに区別されることができる。これは、特に、第１超音波センサ及び第２超音波センサが動力車両のバンパーに互いに横に配置されることが意図され、したがって相互に影響を及ぼしうる場合に、適している。
【００１２】
本発明はまた、第１超音波信号及び第２超音波信号を発する場合に、周波数範囲においてオーバーラップが生じることができるという知見にも基づいている。既に説明したように、２つの周波数変調された励起信号の周波数範囲は異なる。しかしながら、これらの励起信号は、徐々に立ち上がり及び立ち下がるエッジを有し、その結果、その周波数範囲において発せられた超音波信号の帯域幅は、それらの実際の周波数範囲を超えて広げられる。これは、超音波信号が周波数範囲において重畳され、したがって影響を受ける結果をもたらしうる。本ケースでは、これは、励起信号のそれぞれの最大振幅の時間的プロファイルを変えることによって防止される。この場合、最大振幅は、それぞれの励起信号によって最大で想定されることができる振幅を表す。それぞれの励起信号は時間的に可変の信号である。したがって、最大振幅は、それぞれの励起信号の包絡線又は包絡線曲線を表すことができる。この場合、特に、その周波数範囲において第１超音波信号と第２超音波信号との間の可能な最小のオーバーラップが存在するように、励起信号の最大振幅が放射中に影響を受けるようにされる。さらに、特に、第１周波数範囲及び第２周波数範囲は互いにより適合又はシフトされる必要はなく、それによって送信エネルギーを低減する。さらに、それぞれの周波数範囲を狭くする必要はなく、それによって実現可能な分解能を低下させる。したがって、超音波センサ装置の効率的且つ信頼性の高い作動を全体的に可能にすることができる。
【００１３】
第１励起信号及び第２励起信号は、好ましくは、チャープとして提供される。既に説明したように、周波数は第１励起信号及び第２励起信号において時間に基づいて変化する。この場合、第１周波数範囲が共振周波数よりも低く、第２周波数範囲が共振周波数よりも高くなるようにされてもよい。共振周波数より低い第１励起信号は、正のチャープであってもよい。この場合、信号の周波数は時間に基づいて増加してもよい。共振周波数より高い第２励起信号は、時間に基づいて周波数が減少する負のチャープであってもよい。それらの励起信号は、励起信号の最大振幅の時間的プロファイルをそれに応じて適合させることによって、互いに明確に区別されることができる。
【００１４】
一実施形態によれば、第１励起信号及び第２励起信号はそれぞれ、上昇区分から、共振周波数に割り当てられる下降区分まで延び、第１励起信号の最大振幅及び第２励起信号の最大振幅は、下降区分において減少する。換言すれば、第１励起信号及び第２励起信号の最大振幅の時間的プロファイルは、それぞれの下降区分に適合させられることができる。最大振幅は、下降区分において所定の勾配又はエッジ急峻性を有することができる。励起信号の上昇区分は励起信号の開始周波数に割り当てられることができ、下降区分は励起信号の終了周波数に割り当てられることができる。励起信号のこのそれぞれの下降区分は共振周波数に割り当てられ、したがって励起信号の可能な重畳範囲に割り当てられる。それぞれの励起信号は、この下降区分における最大振幅の時間的プロファイルを適合させることによって、共振周波数の領域において比較的平坦なエッジを有することを防止することができる。特に、エッジが純粋な周波数変調された励起信号と比較してより急勾配になるように、最大振幅が下降区分において適合されるようにされてもよい。従って、その周波数範囲において励起信号が重ならないようにすることができる。
【００１５】
別の実施形態では、第１励起信号の最大振幅及び第２励起信号の最大振幅が、上昇区分で低減される。最大振幅の時間的プロファイルはまた、上昇区分に適合させられることもできる。この上昇区分は、それぞれの励起信号の放射の開始時に存在する。この上昇区分は、共振周波数から最も離れた励起信号の周波数範囲を表す。したがって、ここでは、それぞれの超音波信号がその周波数範囲において広がることを防ぐことも可能である。
【００１６】
別の実施形態によれば、第１励起信号の最大振幅の時間的プロファイル及び第２励起信号の最大振幅の時間的プロファイルは、下降区分及び／又は上昇区分においてシグモイド関数を描く。そのようなシグモイド関数は、Ｓ字形プロファイルを有する。これは、上昇区分における最大振幅の時間的プロファイルが、最初にこのＳ関数に沿って増加され、励起信号の終わりで逆Ｓ関数に沿って減少されることを意味する。それぞれの励起信号の最大振幅は、一定値を有してもよいし、上昇区分と下降区分との間の線形関数に対応してもよい。原則、そのようなプロファイルは、対応する窓関数の助けを借りて有効にすることができる。例えば、この窓関数は、それぞれの励起信号の伝送時間の半分に重なる２つのシグモイド関数の組合せによってそれが形成されるように、設計されてもよい。原則、他の関数又は窓関数も使用されることができる。例は、ハニング窓（Ｈａｎｎｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗｓ）、ブラックマン窓（Ｂｌａｃｋｍａｎ  ｗｉｎｄｏｗｓ）、テューキー窓（Ｔｕｋｅｙ  ｗｉｎｄｏｗｓ）などである。これは、特に、最大振幅の時間的プロファイルを容易且つ確実に適合させることを可能にする。
【００１７】
それは、第１超音波センサの振動板と第２超音波センサの振動板とが同時に励起される場合も有利である。これは、第１超音波信号及び第２超音波信号が同時に発せられることを意味する。第１超音波センサを用いて発せられる第１超音波信号は、動力車両の周囲のエリアにおいて物体で反射されることができる。次いで、第１超音波信号は、第１超音波センサを使用して再び受信されることができる。いわゆるクロス測定を行うことも可能であり、当該クロス測定において第２超音波センサを用いて第１超音波信号が受信される。同じやり方で、第２超音波センサを用いて発せられる第２超音波信号は、第２超音波センサを用いること及び第１超音波センサを用いることの両方で、受信されることができる。第１超音波信号と第２超音波信号とは、受信の間それらの異なる周波数帯域に基づいて区別されることができるので、第１超音波信号と第２超音波信号とは同時に発せられることができる。したがって、超音波センサ装置を用いて行われる測定サイクルは、例えば、より短時間内で行われることができる。これは、動力車両の周囲のエリアを確実に監視することを可能にする。
【００１８】
別の構成において、動力車両を周囲のエリアにおける物体によって反射された第１超音波信号及び／又は第２超音波信号は、第１励起信号及び／又は第２励起信号と相関する。既に説明したように、第１超音波センサを用いて第１の反射された超音波信号と第２の反射された超音波信号の両方が受信されることができる。受信された超音波信号が第１超音波信号又は第２超音波信号を表すかどうかを確認するために、受信された超音波信号は第１励起信号及び／又は第２励起信号と相関させられることができる。したがって、励起信号のうちの１つとの受信された超音波信号の対応が確認される。これは、第２超音波センサについても同様に行われることができる。したがって、例えば、受信された超音波信号がそれに応じてフィルタがかけられることは必要ではない。
【００１９】
別の実施形態では、周波数変調された第３の励起信号を用いて、第３の超音波センサの少なくとも１つの振動板がさらに励起されて第３の超音波信号を発する。換言すれば、その方法は、複数の超音波センサ又はチャネルに基本的に拡張されることができる。この場合、定められた周波数範囲が各超音波センサに割り当てられることができる。
【００２０】
動力車両のための発明による超音波センサ装置は、第１超音波センサと第２超音波センサとを備える。この場合、超音波センサ装置は、好ましくは、本発明による方法及びその後者の有利な構成を実行するように設計される。既に説明したように、超音波センサ装置は、複数の超音波センサを備えていてもよい。さらに、超音波センサ装置は、データを送信する目的で超音波センサに接続された電子制御装置を備えることができる。それぞれの励起信号は、この制御装置を用いて超音波センサ又はそれらのトランスデューサ素子に送信されることができる。さらに、受信の際に、それぞれの超音波センサを用いてセンサ信号又は生信号が制御装置に送信されることができる。
【００２１】
動力車両のための本発明によるドライバー支援システムは、本発明による超音波センサ装置を備える。原則的に、物体は、ドライバー支援システムの助けを借りて動力車両の周囲のエリアにおいて検出されることができる。動力車両と物体との間で衝突の脅威があることが検出された場合には、対応する警告がドライバーに対して出力されることができる。ドライバー支援システムが、動力車両と物体との間の相対位置に基づいて少なくとも半自律的な方法で動力車両を操縦するようにされることも可能である。ドライバー支援システムは、例えば、駐車支援システムの形態としうる。
【００２２】
本発明による動力車両は、本発明によるドライバー支援システムを備える。動力車両は、特に、乗用車の形態である。動力車両は商用車の形態とされてもよい。
【００２３】
したがって、本発明による方法に関して提示される好ましい実施形態及びそれらの利点は、本発明による超音波センサ装置、本発明によるドライバー支援システム及び本発明による動力車両に対して適用される。
【００２４】
本発明のさらなる特徴は、特許請求の範囲、図面、及び図面の説明から明らかになる。本説明における上述の特徴及び特徴の組み合わせ及び図面の説明における下述の及び／又は図面にのみ示された特徴及び特徴の組み合わせは、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ述べられる組み合わせにおいてのみだけではなく、他の組み合わせにおいても使われることが可能である。したがって、図面において明示的には示されておらず説明されていないが、説明された実施形態からの特徴の別個の組み合わせによって生成されることができる実施形態も、本発明によってカバーされ、開示されているとみなされるべきである。したがって、当初に述べられた独立請求項の特徴の全てを有さない実施形態及び特徴の組み合わせも、開示されているとみなされることができる。特に上述の実施形態の結果としての請求項の従属参照において提示される特徴の組合せに対して越えるか又は異なる実施形態及び特徴の組合せも、開示されたとみなすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明は、好ましい例示的実施形態に基づいて、添付の図面を参照して、より詳細に説明される：
【図１】図１は、超音波センサ装置を具備するドライバー支援システムを有する本発明の一実施形態による動力車両を示す。
【図２】図２は、従来技術によって超音波センサを励起して超音波信号を発するのに使用される励起信号の時間的プロファイルを示す。
【図３】図３は、従来技術による第１超音波信号の及び第２超音波信号の周波数スペクトルを示す。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による超音波センサのための励起信号の時間的プロファイルを示す。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による、第１超音波信号の及び第２超音波信号の周波数スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面において、同一又は機能的に同一の要素には同じ参照符号が与えられている。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による動力車両１の平面図を示す。本ケースにおいて、動力車両１は乗用車の形態である。動力車両１は、動力車両１の運転によってドライバーをアシストするために使用されるドライバー支援システム２を含む。特に、ドライバー支援システム２は、動力車両１を駐車スペースに駐車する際に及び／又は駐車スペースから車両を移動させる際にドライバーを助けるために使用されることができる駐車アシストシステムの形態としうる。
【００２８】
次に、ドライバー支援システム２は、超音波センサ装置３を備える。超音波センサ装置３は、少なくとも１つの第１超音波センサ４ａと１つの第２超音波センサ４ｂとを有する。本例示的実施形態において、超音波センサ装置３は、合計で１２個の超音波センサ４ａ、４ｂを備える。この場合、動力車両１の前方領域６には６個の超音波センサ４ａ、４ｂが配置され、動力車両１の後方領域７には６個の超音波センサ４ａ、４ｂが配置されている。本ケースにおいて、第１超音波センサ４ａと第２超音波センサ４ｂとは交互に配置されている。超音波センサ４ａ、４ｂは、特に、動力車両１のバンパーに取り付けられることができる。この場合、超音波センサ４ａ、４ｂは、少なくともある領域において、バンパーの対応の凹部又は通路開口に配置されてもよい。超音波センサ４ａ、４ｂがバンパーの背後に隠されるように配置されるようにされてもよい。原則的には、超音波センサ４ａ、４ｂは、動力車両１のさらなるトリム部分に配置されることもできる。例えば、超音波センサ４ａ、４ｂは、動力車両１のドア上に配置されるか、又は動力車両１のドアの背後に隠されることができる。
【００２９】
それぞれの超音波センサ４ａ、４ｂは、動力車両１の周囲のエリア９において少なくとも１つの物体８を表すセンサ信号を提供するように使用されることができる。本ケースにおいて、周囲エリア９において物体８が概略的に示されている。センサ信号を決定するために、超音波センサ４ａ、４ｂの各々を用いて超音波信号が発っせられることができる。そして、物体８によって反射された超音波信号は、再び受信されることができる。そして、超音波センサ４ａ、４ｂと物体８との間の距離は、超音波信号の伝搬時間に基づいて決定されることができる。異なる超音波センサ４ａ、４ｂを用いて決定されるそれぞれの距離が考慮されるようにされてもよい。したがって、動力車両１と物体との間の相対的な位置は三辺測量によって決定されることができる。
【００３０】
超音波センサ装置３はまた、データを送信する目的のために超音波センサ４ａ、４ｂに接続された電子制御装置５を含む。本ケースにおいて、明確さのために、対応するデータ線は図示されていない。超音波センサ４ａ、４ｂからのセンサ信号は、このようにして制御装置５によって受信され且つ評価されることができる。その後、この情報は、ドライバー支援システム２によって使用されて、動力車両１のドライバーに出力を提供することができる。さらに、捕捉された物体８に基づいて動力車両１を少なくとも半自律的方法で操縦するために、ドライバー支援システム２は、操縦システム、ブレーキシステム及び／又は駆動モータに介入するように設けられてもよい。
【００３１】
制御装置５はまた、それぞれの超音波センサ４ａ、４ｂを励起するために使用される励起信号１０ａを提供するために使用される。図２は、例として、第１超音波センサ４ａの第１励起信号１０ａを示す。この場合、横座標に時間ｔがとられ、縦座標に振幅Ａがプロットされている。励起信号１０ａは、特に電圧の形で与えられ、第１超音波センサ４ａのトランスデューサ素子に適用される。図２において、第１励起信号が周波数変調された信号、特にチャープであることが分かる。これは、励起信号１０ａの周波数ｆが時間ｔに基づいて変化することを意味する。本ケースにおいて、第１励起信号１０ａの周波数ｆは、時間ｔに基づいて線形に増大する。第１励起信号１０ａは、超音波センサ４ａ、４ｂの振動板の共振周波数ｆＲよりも低い第１周波数範囲ｆａを含む。第２超音波センサ４ｂは、第２励起信号を用いて励起される。第２励起信号１０ｂは、共振周波数ｆＲを上回る第２周波数範囲ｆｂを含む。それらの振動板の共振周波数は、５０ｋＨｚの領域内にあってもよい。第２励起信号において、同様に周波数ｆは線形に増大してもよい。したがって、それは第１励起信号１０ａと同様のプロファイルを有するが、より高い周波数を有していてもよい。また第２励起信号における時間ｔに基づいて周波数ｆが線形に低減するようになっていてもよい。
【００３２】
図２において分かるように、第１励起信号１０ａの最大振幅Ａｍは一定値を有する。第１励起信号１０ａはまた、正弦関数プロファイルを有し、その周波数ｆは、時間ｔに基づいて線形に増大する。第１励起信号１０ａ及び第２励起信号の時間的プロファイルは、以下の式に従って決定されることができる。
【数１】
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【００３３】
第１超音波センサ４ａは、第１超音波信号を発するように使用される。このために、第１超音波センサ４ａは、第１励起信号１０ａを用いて励起される。第２超音波センサ４ｂは、第２超音波信号を発するように使用される。このために、第２超音波センサ４ｂは、第２励起信号１０ｂを用いて励起される。この点に関して、図３は、発せられた第１超音波信号の第１振幅スペクトル１１ａと、発せられた第２超音波信号の第２振幅スペクトル１１ｂと、を示す。この場合、横座標に周波数ｆがプロットされ、縦座標に振幅Ａｆがプロットされている。励起信号１０ａのエッジのために、振幅スペクトル１１ａ、１１ｂは、スペクトル範囲において超音波信号に関して重なる。本ケースにおいて、振幅スペクトル１１ａ、１１ｂのオーバーラップを表す領域１２がマークされている。このオーバーラップのために、物体８によって反射された超音波信号が影響されうる。
【００３４】
これと比べて、図４は、本発明の一実施形態による第１励起信号１０ａの時間的プロファイルを示す。この場合、第１励起信号１０ａの最大振幅Ａｍが時間ｔに基づいて適応されることが分かる。第１励起信号１０ａは、放射の開始に割り当てられる上昇区分１３を有する。第１励起信号１０ａはまた、放射の終わりに割り当てられる下降区分１４を有する。下降区分１４は同様に振動板の共振周波数ｆＲに割り当てられる。したがって、最大振幅Ａｍの時間的プロファイルは、励起信号１０ａに適合される。第１励起信号１０ａの時間的プロファイルは、以下の式を使用して表されることができる。
【数２】
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【００３５】
本例において、第１励起信号１０ａの最大振幅Ａｍは、上昇区分１３において及び下降区分１４においてシグモイド関数のプロファイルを有する。第２励起信号の最大振幅Ａｍの時間的プロファイルは、同じプロファイルを有していてもよい。その結果、励起信号は、上昇区分１３で及び特に下降区分１４で、定められた勾配又はエッジを有する。これにより、周波数範囲において発信された及び受信された超音波信号の広がりを大幅に低減することが可能になる。特に、共振周波数の領域における振幅スペクトル１１ａ、１１ｂのオーバーラップを表す領域１２は、かなり低減されることができる。これは、超音波信号の振幅スペクトル１１ａ、１１ｂを示す図５において分かる。この場合、最大振幅Ａｍの時間的プロファイルが適合された励起信号１０ａを用いて超音波センサ４ａ、４ｂは励起された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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