WO1999050687A1 - Verfahren zum betrieb mehrerer benachbarter ultraschall-sensoren - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a plurality of adjacent ultrasound sensors, which are synchronized and of which a first first transmit pulse, a second second transmit pulse and a third third transmit pulse are emitted.
- the invention is therefore based on the object of improving a method of the type mentioned above in that the runtime measurement of an ultrasound sensor by echo signals from adjacent ultrasound sensors is possible in an undisturbed and reliable manner.
- the object is achieved with the features according to claim 1.
- the neighboring ultrasound sensors are then synchronized via a common line and transmission pulses are emitted with alternating times.
- the transmission pulse offset of the individual ultrasound sensors is considerably smaller than the measuring cycle, ie the duration between two successive transmission pulses, which means that a significantly higher measuring rate can be achieved than, for example, with the known serial synchronization. Due to the changing transmission pulse offset, the echo signals from neighboring ultrasound sensors can be masked out due to their constantly changing transit time. 3
- the method is advantageously developed with the features of claim 2. Thereafter, echo signals received by the ultrasound sensors of several measuring cycles, ie both their own echo signals and external echo signals, are compared with one another and evaluated with regard to their position.
- the position of a single echo signal occurring in successive measuring cycles within the same time window is used as the stability criterion for determining the desired echo signal of each ultrasound sensor.
- the time window in terms of size and location is based on the previous transmission pulse. Only the own echo signal always maintains the position approximately, while the position of the external echo signals changes due to the transmission pulse offset changing from measuring cycle to measuring cycle. This provides a simple and, at the same time, reliable criterion for determining the echo signal sought.
- the method according to the invention for the direction-independent counting of vehicles by means of a plurality of adjacent ultrasound sensors is based on the premise that the ultrasound sensors are operated in a synchronized manner, for example in the manner described in EP 0 519 090 B1.
- the ultrasonic sensors are connected to one another by a line.
- the synchronization pulses of the ultrasound sensors overlap at least partially in time, and a ground potential is present on the line as long as any synchronization pulse of the ultrasound sensors is still present. Only when the line assumes the HIGH potential is there a readiness to emit new ultrasonic waves, ie a transmission pulse from the proximity switches. This through the synchronization pulses of the ultrasonic sensors d 1 g 1 1 1
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- the temporal transmission pulse offset must be chosen so large that the echo signals can be detected selectively. If the echo signal is detected at least three times in succession in the stated time window, the transmitter output of the
- Ultrasonic sensor its state and a counting pulse is given.
- the position of the echo signals and the associated time window in which the echo signals are located depend on the respective measuring section.
- the echo signals E2 and E3 of the second and third ultrasonic sensors according to tracks D and F are also compared and evaluated in a corresponding manner in order to filter out only the transit times of the own echo signals in the manner described, i.e. fade out the echo signals from neighboring ultrasonic sensors.
- the transmission pulse offsets for the various ultrasonic sensors can be stored under the addresses assigned to them. Thus e.g. following assignment possible:
- the ultrasonic sensors work independently, i.e. without additional control effort.
- central control of the ultrasound sensors is of course possible.
Abstract
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugen mehrere benachbarte, synchronisiert betriebene Ultraschall-Sensoren selbsttätig ein Taktsignal mit Meßtakten (M1, M2, M3). Die Sendeimpulse (S1, S2, S3) dreier Ultraschall-Sensoren werden mit wechselndem Sendeimpulsversatz (d1, d2, d3) bezogen auf die Meßtakte (M1, M2, M3) erzeugt, wodurch Fremdechosignale benachbarter Ultraschall-Sensoren ausgeblendet werden können, da nur diese ihre Lage wechseln, nicht aber das eigentliche gesuchte Echosignal.
Description
Beschreibung
Verfahren zum Betrieb mehrerer benachbarter Ultraschall- Sensoren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb mehrerer benachbarter Ultraschall-Sensoren, die synchronisiert sind und von denen ein erster erste Sendeimpulse, ein zweiter zweite Sendeimpulse und ein dritter dritte Sendeimpulse aus- sendet.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der EP 0 519 090 Bl beschrieben. Beim Betrieb von benachbarten Ultraschall-Sensoren kann es aufgrund von ungünstigen Reflexionen des Ultraschalls im Umfeld der Ultraschall-Sensoren zur gegenseitigen Beeinflussung kommen. Die LaufZeitmessung eines Ultraschall-Sensors wird vom Echosignal des benachbarten Ultraschall-Sensors gestört, wenn die Ultraschall-Sensoren nicht synchron senden. Es können dann möglicherweise die Echosignale nicht den Ul- traschall-Sensoren richtig zugeordnet werden, die die entsprechenden Sendeimpulse ausgegeben haben. Daher kommt es bei der Laufzeitauswertung zu Fehlern, indem der Schaltausgang Undefiniert gesetzt wird. Zur Lösung des Problems ist es bisher bekannt, die Ultraschall-Sensoren seriell zu betreiben, indem die VersorgungsSpannungen der Ultraschall-Sensoren zyklisch zu- bzw. abgeschalten wurden. Die Ansprechzeit der Ultraschall-Sensoren ist bei dieser Technik entsprechend lang und wird sogar noch durch interne Reset-Zeiten verzögert. Eine weitere Möglichkeit, die gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden, besteht bisher auch in der Einhaltung von Einbau- vorschriften, d.h. der Vorgabe von Mindestabständen für die Installierung der Ultraschall-Sensoren. Die Mindestabstände sind jedoch sehr applikationsabhängig. Für viele Einsatzmöglichkeiten scheidet diese Methode aus, wenn ein hohes Sicher- heits aß gefordert ist. Eine weitere Lösung zur Vermeidung gegenseitiger Beeinflussung besteht darin, daß die benachbart betriebenen Ultraschall-Sensoren über ihren Freigabeausgang
2 miteinander durch eine gemeinsame Leitung verbunden werden und hierüber eine Parallelsynchronisation erfolgt. Hierbei werden von allen NäherungsSchaltern zum gleichen Zeitpunkt Sendeimpulse abgegeben, so daß das Problem der zeitlich rich- tigen Zuordnung der Echosignale zu den betreffenden Ultraschall-Sensoren entfällt. Eine derartige Parallelsynchronisation hat jedoch den Nachteil, daß die Laufzeitauswertung keine gegliederten Auswerte-Algorithmen enthält. Die EP 0 519 090 Bl beschreibt eine Zusammenschaltung von mehre- ren Ultraschall-Sensoren über ihre Freigabeausgänge durch eine gemeinsame Leitung mit einer selbsttätigen parallelen oder seriellen Synchronisation.
Allerdings stellt die Abtastung von schnellen Vorgängen, wie sie z.B. zur Autozählung in den Zufahrten von Parkhäusern erforderlich ist, immer noch ein bisher ungelöstes Problem dar.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art dadurch zu verbessern, daß die Lauf- Zeitmessung eines Ultraschall-Sensors von Echosignalen benachbarter Ultraschall-Sensoren ungestört und zuverlässig möglich ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Danach werden die benachbarten Ultraschall-Sensoren über eine gemeinsame Leitung synchronisiert und Sendeimpulse zeitlich wechselnd versetzt abgegeben. Dabei ist der Sendeim- pulsversatz der einzelnen Ultraschall-Sensoren wesentlich kleiner als der Meßzyklus, d.h. als die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Sendeimpulsen, wodurch eine wesentlich höhere Meßrate erreicht werden kann, als z.B. bei der bekannten seriellen Synchronisation. Durch den wechselnden Sendeim- pulsversatz können die Echosignale benachbarter Ultraschall- Sensoren durch ihre ständig wechselnde Laufzeit ausgeblendet werden .
3 Um dies zu erreichen, wird das Verfahren vorteilhaft mit den Merkmalen nach Anspruch 2 weitergebildet. Danach werden von den Ultraschall-Sensoren empfangene Echosignale mehrerer Meßzyklen, d.h. sowohl die eigenen Echosignale als auch Fremd- echosignale, hinsichtlich ihrer Lage miteinander verglichen und ausgewertet .
Als besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens hat sich erwiesen, wenn als Stabilitätskriterium zur Ermittlung des gesuchten eigenen Echosignals jedes Ultraschall-Sensors die in aufeinanderfolgenden Meßzyklen stets innerhalb des gleichen Zeitfensters vorkommende Lage eines einzigen Echosignals dient. Dabei ist das Zeitfenster hinsichtlich Größe und Lage bezogen auf den ihm vorausgehenden Sendeimpuls . Nur das eigene Echosignal behält nämlich stets die Lage in etwa bei, während sich durch den von Meßzyklus zu Meßzyklus verändernden Sendeimpulsversatz die Lage der Fremdechosignale verändert. Somit ist ein einfaches und zugleich sicheres Kriterium zur Ermittlung des gesuchten Echosignals gegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur richtungsunabhängigen Zäh- lung von Fahrzeugen mittels mehrerer, benachbarter Ultraschall-Sensoren geht von der Voraussetzung aus, daß die Ultraschall-Sensoren synchronisiert betrieben werden, z.B. in der in der EP 0 519 090 Bl beschriebenen Weise. Hierzu sind die Ultraschall-Sensoren durch eine Leitung miteinander ver- bunden. Die Synchronisierimpulse der Ultraschall-Sensoren überlappen sich zeitlich mindestens teilweise, und an der Leitung steht solange ein Massepotential an, wie noch irgendein Synchronisierimpuls der Ultraschall-Sensoren ansteht. Erst wenn die Leitung das Potential HIGH annimmt ist die Bereitschaft zum Aussenden neuer Ultraschall-Wellen, d.h. eines Sendeimpulses der Näherungsschalter gegeben. Diese durch die Synchronisierimpulse der Ultraschall-Sensoren
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6 folgenden Echosignal El. Dabei erkennt man, daß' nur das Echosignal El das Stabilitätskriterium erfüllt und dreimal hintereinander in demselben Zeitfenster, nämlich nach 15 ms, auftritt. Dieses Zeitfenster ist im vorliegenden Beispiel, angepaßt an den Sendeimpulsversatz , kleiner als 5 ms.
Der zeitliche Sendeimpulsversatz muß so groß gewählt werden, daß die Echosignale selektiv erfaßt werden können. Wenn das Echosignal mindestens dreimal hintereinander in dem genannten Zeitfenster festgestellt wird, ändert der Senderausgang des
Ultraschall-Sensors seinen Zustand und es wird ein Zählimpuls gegeben .
Wie bereits oben erwähnt, hängt die Lage der Echosignale und die zugehörigen Zeitfenster, in denen die Echosignale liegen, von der jeweiligen Meßstrecke ab.
Auch die Echosignale E2 bzw. E3 des zweiten bzw. dritten Ultraschall-Sensors gemäß den Spuren D und F werden in entspre- chender Weise jeweils miteinander verglichen und ausgewertet, um nur die Laufzeiten der eigenen Echosignale in der beschriebenen Weise herauszufiltern, d.h. die Echosignale benachbarter Ultraschall-Sensoren auszublenden. Die Sendeim- pulsversätze für die verschiedenen Ultraschall-Sensoren kön- nen unter ihnen zugeordneten Adressen abgelegt werden. Somit ist z.B. folgende Zuordnung möglich:
Unter der Adresse 1 für den ersten Ultraschall-Sensor dl = 0 ms, d2 = 5 ms, d3 = 10 ms, dl = 0 ms, d2 = 5 ms , d3 = 10 ms usw. ,
unter der Adresse 2 für den zweiten Ultraschall-Sensor d2 = 5 ms, d3 = 10 ms, dl = 0 ms , d2 = 5 ms, d3 = 10 ms, dl = 0 ms usw. und
7 unter der Adresse 3 für den dritten Ultraschall Sensor d3 = 10 ms, dl = 0 ms, d2 = 5 ms, d3 = 10 ms, dl = 0 ms , d2 = 5 ms usw..
Bei dem beschriebenen Verfahren arbeiten die Ultraschall-Sensoren selbständig, d.h. ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand. Selbstverständlich ist jedoch eine zentrale Steuerung der Ultraschall-Sensoren möglich.
Claims
1. Verfahren zum Betrieb mehrerer benachbarter Ultraschall- Sensoren, die synchronisiert sind und von denen ein erster erste Sendeimpulse (SI), ein zweiter zweite Sendeimpulse (S2) und ein dritter dritte Sendeimpulse (S3) aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktsignal mit mindestens einem ersten (Ml), einem zweiten (M2) und einem dritten Meßtakt (M3 ) erzeugt wird, die nacheinander auftre- ten, daß ein erster der ersten Sendeimpulse (SI) bezogen auf den ersten Meßtakt (Ml) mit einem ersten Sendeimpulsversatz (dl) erzeugt wird, ein zweiter der ersten Sendeimpulse (SI) bezogen auf den zweiten Meßtakt (M2) mit einem zweiten Sendeimpulsversatz (d2) erzeugt wird und ein dritter der ersten Sendeimpulse (SI) bezogen auf den dritten Meßtakt (M3) mit einem dritten Sendeimpulsversatz (d3) erzeugt wird, was einer ersten Sendeimpulsreihenfolge dl-d2-d3 für die ersten Sendeimpulse (SI) bezogen auf die Meßtakte (Ml, M2 , M3 ) entspricht, daß ein erster, ein zweiter und ein dritter der zweiten Sendeimpulse (S2) bezogen auf den ersten (Ml), den zweiten (M2) und den dritten Meßtakt (M3 ) mit dem zweiten (d2), dem dritten (d3) und dem ersten Sendeimpulsversatz (dl) nach einer zweiten Sendeimpulsreihenfolge d2-d3-dl erzeugt werden und daß ein erster, ein zweiter und ein dritter der dritten Sendeimpulse (S3) bezogen auf den ersten (Ml), den zweiten (M2) und den dritten Meßtakt (M3) mit dem dritten (d3), dem ersten (dl) und dem zweiten Sendeimpulsversatz (d2) nach einer dritten Sendeimpulsreihenfolge d3-dl-d2 erzeugt werden .
2. Verf hren zum Betrieb mehrerer benachbarter Ultraschall- Sensoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß den ersten, zweiten bzw. dritten Sendeimpulsen
(SI, S2 bzw. S3 ) erste, zweite bzw. dritte Echosignale (El, E2 bzw. E3 ) zugeordnet sind und die von dem ersten, zweiten bzw. dritten Ultraschall-Sensor empfangenen Echosignale (El,
9 E2 , E3 ) mehrerer Meßzyklen hinsichtlich ihrer Läge miteinander verglichen und ausgewertet werden.
3. Verfahren zum Betrieb mehrerer benachbarter Ultraschall- Sensoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilitätskriterium zur Ermittlung des gesuchten eigenen Echosignals (El, E2 bzw. E3 ) jedes Ultraschall-Sensors die in aufeinander folgenden Meßzyklen vorkommende Lage eines einzigen Echosignals (El, E2 , E3 ) stets innerhalb des gleichen Zeitfensters dient, das bezogen auf den ihm vorausgehenden Sendeimpuls (SI, S2 oder S3 ) in Lage und Größe gleich ist.
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