專利名稱：基于超聲波的駕駛員輔助系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的用于機動車的基于超聲波的駕 駛員輔助系統如泊車輔助系統的傳感器。本發明還涉及具有這種超聲波傳感器的駕駛員輔 助系統和用于初始化這種系統的方法。
背景技術：
長久以來，例如由DE 10206764A1公開了這種用于機動車的基于超聲波的駕駛員 輔助系統，作為泊車輔助系統，用于泊車位測量或者用于照亮死角。在此，傳感器發送超聲 波范圍內的聲脈沖并且接收由障礙物反射的信號。典型地，這種系統包括每個保險杠上的 兩個到六個相同構造的傳感器，這些傳感器分別通過點對點連接與相應的控制設備進行通 信。借助于這些點對點連接(通過這些點對點連接也進行傳感器的邏輯尋址和地理尋址)， 通過特定于制造商的專用接口傳輸模擬的原始信號或者經預處理的數據。為了尤其可以實施準確的距離計算或者以橫向分辨率控制顯示，需要知道保險杠 中每個傳感器的安裝位置。只有這樣，才可以由控制設備分別單獨控制傳感器，并且使傳感 器的信號、尤其是接收到的回聲與保險杠中與車輛相關的位置唯一對應。目前，傳感器在初 始化范圍內的分別單獨對應導致相對較高的安裝及編程成本。
發明內容
本發明的任務首先在于，提供一種傳感器，所述傳感器能夠借助常用程序功能來 實現簡單的初始化和舒適的控制。此外，本發明的任務是提供一種駕駛員輔助系統，所述駕 駛員輔助系統裝配有這種傳感器。此外，提出一種用于初始化系統或者說安裝在系統中的 傳感器的簡單操作方法。所述任務通過具有權利要求1的特征部分的特征的傳感器、具有權利要求7的特 征部分的特征的系統和根據權利要求9的方法解決。在各從屬權利要求中提出有利的實施 方式。本發明基于的主要基本構思在于可讀取的永久性數據存儲器，其集成在傳感器中 并且其中存儲有個體的識別代碼。這個屬于存儲器自己的代碼可以作為唯一傳感器序列 號或者說作為傳感器ID以例如32-48位的字符串存放在傳感器的電可擦寫可編程只讀存 儲器(EEPROM)中，其中，EEPROM在理想情況下已經在制造時通過存入識別代碼進行了預加工。根據本發明，傳感器還提供一個接口，所述接口適合用于與多個其他系統組件的 通信，在此情形中為與其他相同種類的傳感器和與控制設備的通信。因此，所述接口支持通 過“數據總線”與其他總線用戶的通信。尤其是，可以通過這個“總線接口”借助于同樣通 過總線進行通信的控制設備讀取所連接的傳感器中每一個的識別代碼。在此，同樣可以如 作為總線用戶的控制設備那樣控制傳感器，其中，所述傳感器與其他傳感器一起可以承擔 從機的功能而控制設備可以承擔主機的功能。
在此，分別存放在持久性數據存儲器中的個體的識別代碼有助于通過總線的通信 以及尤其是中央傳感器的初始化。所述根據本發明的傳感器構型允許總線系統中傳感器的 特別簡單的識別和邏輯尋址。隨后描述用于尋址、尤其是用于初始化的相應方法。根據本 發明的傳感器和由此可能的通信的顯著優點首先在于，可以省棄伴隨著較高材料成本和布 線成本的點對點連接。由此，裝配有這種傳感器的系統成本更低并且更穩健。更換各傳感 器也很方便，這顯著地提升了系統的易于維護性。如以上所述，根據本發明的基本構思可以特別有利地應用在機動車的基于超聲波 的駕駛員輔助系統中，尤其是泊車輔助系統中。這種傳感器具有借助于發送和接收超聲波 信號來測量到障礙物的距離的發送-接收單元。然而，本發明也可以用于其他環境傳感機 構系統，只要這些系統尤其以小于約189k波特的總數據率運行。在此，由其他的應用、例如氣囊的控制已知并且如同PSI5( “Peripheral Sensor Interface 外圍傳感器接口”，參見http://WWW. psi5. org)那樣標準化了類似的接口和總 線系統。但這些僅僅在這里討論的已有傳感器的應用的相應改動時適用。因為通過雙線連接最多可以在所述領域已知的系統上連接四個傳感器，所以對于 每保險杠側六個或更多傳感器而言首先需要兩個同步的、類似于PSI5的系統。由于雙線連 接，在傳感器中還設有用于緩存發送電流的本地能量源。有利地，為此使用緩存電容器，其 可以借助于“同步”脈沖按照PSI協議在兩個發送脈沖之間被加載。然而可以有利地如此擴展這種雙線連接、如PSI總線，使得可以在總線上連接和 運行多于最多四個傳感器。為此，在本發明的一個特殊實施方式中引入另一線路，其可以使 傳感器的電流供給和數據傳輸分離。此擴展的特別優點是，也可以在不使用“菊花鏈”的情 況下實施傳感器的邏輯尋址和地理尋址。即在傳感器中不需要附加引腳。此外，可以使用 僅僅在其唯一的內部地址或者序列號方面不同的相同構造的傳感器。這種基于三個線路的 總線也可以例如在位寬和擴展的半雙工模式方面優化數據協議。半雙工模式的擴展在于，取代“同步”脈沖的已定義的時間序列而定義特殊運行模 式，在所述特殊運行模式中“同步”脈沖可以以短的間隔在“數據幀”內進行發送并且可以 作為“同步”數據脈沖用于從控制設備到傳感器的快速數據傳輸。“同步”數據脈沖的出現 可以定義邏輯“1”，“同步”數據脈沖的不出現可以定義邏輯“0”。可以通過“同步”脈沖通 過相應的命令在標準運行模式中激活所述特殊運行模式，并且所述特殊運行模式對于同步 脈沖命令發送之后緊鄰的數據幀是有效的。根據本發明的操作方法的優點在于節省線纜束中的線路。因此，根據系統配置，最 多可以節省至每個保險杠中傳感器的五個線路，此外，如以上所述，也可以在不使用菊花鏈 的情況下實現邏輯尋址和地理尋址。基于本發明的總線系統也具有標準化的潛力。
具體實施例方式傳感器的邏輯尋址和與位置相關的尋址的基本思想在于在針對性地詢問系統中 的序列號的情況下通過總線仲裁的確定形式的尋址序列。隨后提出用于總線系統中傳感器 的邏輯尋址的兩種方法。在此，第一種方法通過連續地詢問識別代碼用于各總線用戶的邏 輯尋址。第二種方法通過在時間上錯開地連接到總線系統上用于總線用戶的尋址。這些方 法確保，傳感器可以分別由控制設備控制并且傳感器的信息、尤其是接收到的回聲可以唯一地與保險杠中的位置進行對應，由此可以實施例如準確的距離計算或者以橫向分辨率控 制顯示。在此，安裝在傳感器總線中的傳感器的相應識別代碼不必是已知的。尤其是通過 電流接口連接到總線上的傳感器也可以不必檢測總線的狀態。根據本發明的操作方法的優 點是既在第一次開始運行時也在維修情形中自動地識別總線用戶。通常，泊車輔助系統由可以可選擇地例如通過CAN與車輛信號連接的電子的控制 設備和通過一個或多個傳感器總線與控制設備連接的超聲波傳感器組成。控制設備是總線 主機而傳感器是從機。如果多個從機同時發送，主機必須能夠識別是否至少一個從機發送。 以將要描述的方式，在總線系統中傳感器總線(如PSI總線)中傳感器的邏輯尋址是可行 的，在所述傳感器總線中傳感器可以不檢測總線的電平值。在此，每個傳感器在其生產時獲 得一個唯一的地址，例如是48位值的識別代碼，控制設備可以通過傳感器總線讀取所述地 址。在安裝到車輛總線中之前，每個傳感器包含無效的邏輯ID。因為在系統中安裝有哪些 傳感器以及多少傳感器是未知的，所以必須求得所安裝的傳感器的數量和唯一的地址。在初始化階段期間由總線主機分配邏輯從機ID。在此，是必須在上電之后給每個 從機重新指派其邏輯ID還是對于每個從機而言一次性執行邏輯ID的指派并且將所述邏輯 ID進行存儲是不重要的。一旦從機擁有一個有效的邏輯ID，其在初始化模式中不再進行發 送。在其他通信模式中，傳感器能夠通信其唯一的序列號。在第一種方法的四個隨后變型方案的每一個中，總線主機即控制設備首先通過命 令使所有的從機用戶即傳感器置于初始化模式中，隨后向所有的從機發送一定長度的變 量，例如“SerNr ”。在第一變型方案中，主機作為“SerNr”向所有從機發送長度為η的位組合，其中， 在第一循環中η = 1。檢驗從機的序列號的η個“最低有效位”在何種程度上與由主機發 送的位組合一致。如果沒有從機應答，則翻轉“SerNr”中的位η。即使多個從機應答，以η =η+1重復這些步驟。如果在某一時刻僅僅一個從機進行應答，可以給這個傳感器指派唯 一的邏輯地址。在最多m次迭代之后(m=唯一的傳感器序列號的長度)每個從機被唯一 地識別并且主機可以給每個從機指派其邏輯地址。在第二變型方案中，主機作為“SerNr”向所有從機發送長度為m的位組合以及表 示η個最低有效位的數量的掩碼，其中，m是唯一的傳感器序列號的長度，η個最低有效位用 于與傳感器序列號進行比較。在第一循環中，η = 1。其序列號在η個最低有效位中與由主 機發送的位組合一致的所有從機應答。如果沒有從機應答，則翻轉“SerNr”中的位η。隨著 增加的掩碼重復這些步驟。在最多m次迭代之后每個從機被唯一地識別，從而主機可以給 其指派一個邏輯地址。根據第三變型方案，主機發送長度為η的位組合“SerNr”，其中，在第一循環中η = k，其中，k= 1，2...數量可以選擇傳感器序列號的位。其序列號在η個最低有效位中與由 主機發送的位組合一致的所有從機應答。如果沒有從機應答，則修改位組合“SerNr”。重復 這些步驟，直到至少一個從機應答或者已經詢問了(n-k)... η內所有的位組合。以長度為 η = n+k的“SerNr”重復這些步驟。在此，需要如此多次迭代，直到已知數量的傳感器可通 過最小數量的最低有效位唯一地區分。邏輯ID的指派可以通過借助于最低有效位的最小 數量的尋址進行。在第四變型方案中，主機向所有從機發送長度為m的位組合“SerNr”，其中，m是唯
6一的傳感器序列號的長度。此外，主機發送掩碼，所述掩碼表示η個最低有效位的數量，η 個最低有效位用于與傳感器序列號進行比較。在第一循環中n = k(k可以在1，2...傳感 器序列號的位的數量之間自由選擇)。其序列號在η個最低有效位中與由主機發送的位組 合相一致的所有從機應答。如果沒有從機應答，則修改位組合“SerNr”并且重復這些步驟， 直到至少一個從機應答或者已經詢問了(n-k)... η內所有的位組合。僅僅需要如此多次迭 代，直到已知數量的傳感器可通過最小數量的最低有效位唯一地區分。邏輯ID的指派可以 通過借助于最低有效位的最小數量的尋址進行。對于變型方案三和四，可以在循環內發送 一個唯一的序列號但多個掩碼。第二種方法通過在時間上錯開地連接到總線系統上用于總線用戶的尋址。在可能外部觸發的初始化階段期間，控制設備已經運行并且傳感器以確定的順序 以確定的時間差連接到傳感器總線上。時間差必須至少如此大，使得控制設備可以與新連 接的傳感器建立通信并且所述傳感器可以向控制設備傳遞其唯一的地址。如果傳感器已經 在總線上注冊，只要初始化階段有效，該傳感器就建立總線上的通信。隨后，下一個傳感器 可以被連接并且在傳感器總線上注冊。以此方式，控制設備可以相繼地識別傳感器并且在 遵循預先給定的順序的情況下在安裝時也對應相應的位置。則傳感器可以由控制設備通過 其唯一的地址控制并且信號可以與位置有關地被分析處理。在唯一的地址特別長的情況下，控制設備可以可選擇地給相應的傳感器指派一個 邏輯地址，所述邏輯地址短于傳感器的原始的唯一地址。因此減輕了協議開銷的負擔。所 述邏輯地址存儲在傳感器中。隨著改變，傳感器知道其已經在傳感器總線上注冊。在重新 啟動系統時可以在控制設備和傳感器之間在邏輯地址和唯一地址之間進行比較，從而識別 被更換的傳感器。如果總是更換僅僅一個傳感器，則在控制設備中被更換的傳感器的唯一 地址由新的傳感器的唯一地址代替。由此，不需要所有傳感器的重新的完全的初始化階段。如果優選根據傳感器在保險杠中的位置以定義的順序連接這些傳感器并且對于 控制設備而言所述順序是已知的，則控制設備可以根據傳感器在總線上注冊的順序推出傳 感器在保險杠上的位置。因此，借助這種方法也可以實現地理尋址。可選擇地，傳感器也可以在沒有內部唯一地址的情況下連接到傳感器總線上。在 此情況中，在連接到總線上時給傳感器指派確定的邏輯地址，所述邏輯地址存儲在傳感器 中。被更換的傳感器被識別，因為其還沒有邏輯地址或者默認地址。
權利要求
傳感器，尤其是用于基于超聲波的駕駛員輔助系統、如泊車輔助系統，具有發送單元和/或接收單元并且具有用于與控制設備進行數據交換的接口，其特征在于一可讀取的持久性數據存儲器，其存放有個體的識別代碼，其中，所述接口被構造為總線接口，其可以實現與多個其他總線用戶的通信，其中，所述識別代碼可通過所述接口由所述控制設備讀取。
2.根據權利要求1所述的傳感器， 其特征在于，所述持久性數據存儲器被構造為電可擦寫可編程只讀存儲器(EEPROM)，其在制造商方 面以所述識別代碼被預加工。
3.根據權利要求2所述的傳感器， 其特征在于，所述識別代碼是獨一無二的傳感器序列號。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的傳感器， 其特征在于設有用于借助于發送和接收超聲波信號測量到障礙物的距離的裝置。
5.根據權利要求中1至4中任一項所述的傳感器， 其特征在于，所述接口是雙線總線接口，其尤其是按照PSI標準(“Peripheral Sensor Interface") 構造的，其中，在所述傳感器中設有作為本地能量源的電容，所述電容緩存所述傳感器的發 送電流。
6.根據權利要求中1至4中任一項所述的傳感器， 其特征在于，設有三線總線接口，其中，電流供給和數據傳輸是分開的。
7.基于超聲波的駕駛員輔助系統，尤其是泊車輔助系統，具有多個根據以上權利要求 中任一項所述的傳感器，并且具有控制設備，其特征在于，設有多于四個相同類型的傳感器、尤其是六個傳感器，這些傳感器通過具有數據線路 總線的三個線路彼此連接以及與所述控制設備連接。
8.根據權利要求7所述的系統， 其特征在于，所述線路中的一個設置用于所述電流供給并且所述線路中的兩個用于所述數據傳輸。
9.用于初始化根據權利要求7或8的系統的方法，尤其是用于所述系統中的傳感器的 邏輯尋址的方法，其特征在于，為了進行識別，詢問各傳感器的識別代碼并且將這些識別代碼以原始形式或者變化形 式存儲在所述控制設備中。
10.根據權利要求9所述的方法， 其特征在于，連續地詢問所述識別代碼，其方式是，預先給定一個變量并且將所述變量的值與所述 傳感器中存在的代碼進行比較，其中，在一致的情況下存儲所述代碼，其中，在不一致的情 況下改變所述變量，尤其是增加所述變量。
11.根據權利要求9所述的方法， 其特征在于，將所述傳感器在時間上錯開地連接到所述總線系統上，其中，在所述連接之后存儲傳 感器的識別代碼。
全文摘要
傳感器，尤其是用于基于超聲波的駕駛員輔助系統、如泊車輔助系統，具有發送單元和/或接收單元并且具有用于與控制設備進行數據交換的接口并且具有可讀取的持久性數據存儲器，其存放有個體的識別代碼，其中，所述接口被構造為總線接口，其可以實現與多個其他總線用戶的通信，其中，所述識別代碼可通過所述接口由所述控制設備讀取。
文檔編號G01S15/93GK101960328SQ200880127892
公開日2011年1月26日 申請日期2008年11月12日 優先權日2008年3月7日
發明者A·克洛茨, B·赫德, C·奧爾, D·施密德, M·塞特爾, M·格拉赫, M·黑林, P·拉普斯, T·特肋普托, T·瓦爾克 申請人:羅伯特·博世有限公司
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