专利名称：用于检测物体的方法和换能器布置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的环境识别，尤其借助超声波。本发明尤其涉及一种关于物体的环境识别和描述。
背景技术：
已知的是，换能器固定在车辆外侧上，借助该换能器将超声波脉冲发射到环境中并且根据反射的声波推断出环境中的物体。迄今借助在车辆的不同位置上设置的换能器确定在相应于换能器的指向的行驶方向上是否存在阻碍物或者物体。因此例如可以将从右边靠近的物体与从左边接近基准车辆的物体区分开；同样适用于从后面或者前面靠近车辆的物体。然而在现有技术中设计的方法缩减为这样的信息，这些信息与传感器相关并且说明在作用范围内以及在确定的换能器的指向内是否存在一个或者多个物体，然而不区分物体的数量或者种类。因此，如果根据该现有技术仅检测一次反射(或者多次反射)，那么给出一般性的信息，根据该信息障碍物位于换能器的接收区域中，没有作出进一步说明。一方面涉及换能器作用范围的分析仅提供关于环境中物体布置的有限信息。另一方面根据现有技术的环境检测涉及行驶方向并且因此仅给出关于在保持确定的行驶方向时物体是否被碰到的情况。

发明内容
因此，本发明的任务在于，设计一种方法和一种布置，借助该方法可以基于超声波精确地检测车辆的环境。该任务通过权利要求1中的方法以及通过根据权利要求9的布置解决。基于本发明的构思在于，特别地借助超声波检测在行驶环境中的物体，其方式在于，不仅在一个平面中而且在相对于车辆的行驶面的不同的高度中检测物体数据。因此，本发明尤其涉及基于超声波的检测，在该检测中大量传感器不是仅在平行于行驶面的平面中延伸(并且具有相同的方位角)，而是有目的地执行不同(方位)指向的超声波反射测量， 这些指向在行驶面法线方向上(即垂直于行驶面)是不同的。在此，表示车辆车轮和地面之间的接触点的四个点所在的平面称为车辆的行驶面。本发明的另一方面在于物体分类，这通过附加的数据实现。在此，通过不同指向在至少两个不同高度上探测物体，使得与现有技术相比可以明显更准确地做出关于物体的尺寸或者声学特性的说明，在现有技术中仅检测在换能器检测区域内部是否存在可以推断出阻碍物的反射。然而尤其是在行驶面法线方向上区分开的物体检测数据基本上相应于相同的(两维)位置，这使得各个被检测的物体元素能够通过比较它们的借助超声波检测的特性相互配置并且由这些单个物体元素的类似性推断出它们属于同一物体。由此，物体被分解成一些单个的物体元素，该分解明显提升环境检测精度。此外，可以对物体作出明显更具体的说明。这些对于物体元素检测的单个数据可以通过大量物理参数例如运动、距离、指向、信号强度、传播时间等相互关联，使得借助唯一的超声波测量存在大量数据，物体元素可以通过这些数据相互关联，并且基于该相互关联可判定这些物体元素是否属于同一物体。此外，由于提高的精度，物体在空间上可以更好地相互分开，使得环境检测的提高的分辨率导致在物体的种类和位置方面更精确地描述环境。即使与两维情况下一样使用相同数量的换能器，与已知的两维分解相比，三维分解实现关于环境的明显更精确的并且更重要的说明。由于在行驶面法线方向上的附加分解，即使在限制换能器数量的情况下也得到对物体的精确描述。在行驶面法线方向上的附加分解实现更精确的物体检测，虽然在换能器数量相同时全部换能器的仅一部分提供平行于行驶面的分解。因此，根据本发明的用于个别地检测车辆环境中的物体的方法规定，首先借助多个换能器发送多个发射脉冲到环境中，并且这些发射脉冲在通过环境传送和反射之后被接收作为接收脉冲。尤其根据物体上的反射得到接收脉冲，尤其在接收脉冲内部的反射分量， 这些反射分量通过在物体上的各个反射设置。因此，一接收脉冲不仅配置给一个单个的物体，而且该接收脉冲借助于反射分量被检验，这些反射分量配置给发射脉冲在物体上的反射。因此，尤其在同时应用多个发射脉冲的情况下并且在存在多个物体时在一个接收脉冲内部得到大量反射分量。为了能够设置根据本发明的三维分解，接收和发射步骤设有指向， 这些指向涉及换能器。尤其地，指向涉及换能器的方向特性的主轴，该主轴在接收和发射时出现。为了在行驶面法线方向上的分解，这些指向在车辆的行驶面的行驶面法线方向上不相同。就通常的重力系统而言，行驶面法线基本上相应于垂直方向，垂直于水平面并且沿着重力作用方向。在环境中的物体的单个物体元素被根据本发明检测，优选通过分析这些单个的反射分量。这些物体元素根据反射分量被区分开。一物体可通过一个或者多个物体元素设置，其中，这些单个的物体元素根据在物体检测时的分解被分割，或者可以根据在相应接收脉冲内部的反射分量被区分开。这些指向在行驶面法线方向上不相同，由此产生在高度方向上的分解，其中，对于由环境划分出的多个区域进行检测，并且由于在行驶面法线方向上的分解，多个区域被相互区分开。因此，对于不同高度或者方位角，对于分解产生多个不同区域，然而至少两个不同区域，以便获得附加的高度信息。虽然一车辆仅可以沿着行驶面运动并且因此首先两维分解显得足够，但在三维上的分解实现更精确的物体配置或者物体检测，因为设置了关于环境的更多信息。根据本发明的一种实施方案，换能器的指向在行驶面法线的方向上被区分开，即这些换能器在行驶面法线方向上相互错置。因为换能器的指向与换能器的位置有关，所以对于每个换能器产生基准点，该基准点基本上表示换能器的或者换能器薄膜的位置。因此， 该指向不仅是方向向量，而且包括包含基准点在内的三维的位置描述，从该基准点开始，换能器的方向瓣表示与方向有关的灵敏性。因此，换能器的基准点是沿着行驶面法线的高度， 优选包括其它两个空间维度的信息在内。对此替代地或者结合地，换能器的指向在行驶面法线方向上相互倾斜。因此，换能器的指向或者相应方向特性的指向根据一方位角相互倾斜，只要该方位角基于行驶面。发射脉冲从车辆外侧发射出并且也被该车辆的外侧接收。发射或者接收的位置是换能器的位置，使得换能器在该方法中位于车辆的外侧上。因此这些换能器设置在车辆的不同高度上，即在行驶面法线方向上相互错置。可设置这些换能器之间的不同倾斜度，其方式在于，这些换能器关于车辆外侧具有不同指向，其中，在行驶面法线方向上的倾斜不相同。由此确定发射和接收的位置和指向，因为发射或接收指向直接与换能器的指向联系。为了三维描述，环境在三个空间维度上被分解。通过该分解产生多个三维区域。优选这三个空间维度构成笛卡尔坐标系。这些空间维度中的一个通过行驶面法线设置，即例如坐标系的ζ轴。因此，相对于ζ的角度称为方位角。对于三维区域中的每个检测在那里存在的物体元素(所有在环境中设置的物体元素)。因此，环境在三个空间维度上的分解包括在行驶面法线方向上的分解，使得这些区域也在行驶面法线方向上被区分。为了物体的配置，在下面描述对物体元素的分类或者划分。根据本发明检测环境的物体元素，其方式在于检测物体元素的物体种类，物体根据不同的物体类型被划分到这些物体种类中。以此替代地或者优选组合地检测物体元素(即这些单个被划分的物体元素)的精确度值，其中，该精确度值反映评价品质。因此，每个区域被检测的这些物体元素或者每个区域被检测的该物体元素设有一精确度值，该精确度值表明该物体元素实际上在那里存在并且因此该检测是准确的概率。该概率例如取决于信号强度，或者可根据信号强度设置，其中，高信号强度反映高评价品质，并且低信号强度反映低评价品质。因此随着接收脉冲信号强度的增大，评价品质升高，其中，信号强度和评价品质之间的联系在一特别简单的实施方式中可以被成比例地设置或者原则上借助一单调的或者优选严格单调升高的函数设置，该函数将信号强度配置给评价品质。尤其检测物体元素，其中物体元素的物理特性被检测。这些物理特性也能够被提出用于上面描述的物体分类和用于检测精确度值或者评价品质。根据这些单个物体元素的物理特性，这些物体元素可以被相互比较，在高的类似性的情况下相互联系以便构造一物体。因此，具有不同物理特性的物体元素配置给不同的物体，并且具有类似物理特性的物体元素配置给相同的路径，优选只要它们的位置反映一相关联的物体或者一确定的物体样式。上面所述的由此确定评价品质的、又可以被发射用于检测物体元素的类似性的信号强度也可以被直接使用，以便在不同物体元素的信号强度类似的情况下推断出相同的物体，并且在信号强度不同的情况下将这些物体元素的推断为不同的物体。根据该实施方式的一个方面，检测物体元素的物理特性，以便通过物体特征的比较推断出物体元素的类似性并且因此配置给相同的物体。这些物理特性可以是直接的声学特性。例如这些特性可通过测定接收脉冲本身的特性本身得到。为此的例子是接收脉冲的信号强度、频率选择性、反射(即在反射时发射脉冲的频率变化曲线的变形，以便作为在频率变化曲线中变形的接收脉冲被接收)、接收脉冲的多普勒频移或者接收脉冲的周期时间偏差(二者都是反射客体(=物体元素)的运动结果)、或者在发射脉冲和接收脉冲之间产生的传播时间。周期时间偏差涉及接收脉冲的长度(即关于接收脉冲的包络线)与发射脉冲的周期时间相比较。在物体元素或者物体朝向换能器运动时，由于多普勒频移周期时间缩短，如果物体运动远离换能器，那么周期时间延长。由于在相对彼此运动的物体上的反射，该信号脉冲根据相对运动被压缩或者延长。除了上面所述的用于检测物体元素类似性的不可调和的声学特性，可以设置通过分析接收脉冲得到的物体元素特性。这样的特性例如包括例如通过测量传播时间得到的物体元素的位置。此外，这样的特性是通过分析得到的物体元素的速度、加速度和/或运动方向。速度、加速度和运动方向可以例如根据多普勒频移或者借助相继的位置测量被检测。物体元素的通过分析得到的其它特性可通过换能器设置，通过该换能器检测物体或者物体元素。通过所述换能器的标识可以直接推断出它的方向特性，使得，如果一物体元素被该换能器检测，因此也检测，物体元素存在于换能器的传感器区域内部。环境通过不同的指向被划分成区段，使得，如果对应的换能器被检测，那么物体元素的位置确定也被设置，其中假定物体元素停留在换能器的检测区域内部。由此能以同样的方式将换能器的位置设置为物体元素的特性，以该特性检测物体元素。换能器的位置涉及相对于车辆的位置，例如在车辆的外侧上、例如在角落或者在一确定的侧面上。因为换能器的位置也确定换能器的敏感区域，所以由此也设置了物体元素的一特性，如果物体元素被处于确定位置上的换能器检测。通过分析接收脉冲得到的另一特性是发射时刻，如果这些发射脉冲没有同时而是相互错开地被不同的换能器发射。基于发射时刻可以推断出换能器，因为这些换能器基于发射顺序在时间上被编码或者是可区别的。这在多个换能器连续地发射发射脉冲的情况下设置，使得可以仅基于接收时刻推断出同一性并且因此推断出换能器的位置。在另一分类或者划分变型中设有，根据物体分类规定物体元素的类似性。上面描述的是，确定的特性或者物体种类被配置给物体元素，其中直接的声学特性或者通过分析接收脉冲得到的特性被比较，而这里物体类型根据物理特性被划分。具有类似物理特性的物体元素被划分为同一物体种类，并且具有不同物理特性的物体元素被划分成不同的物体种类。直接的声学特性和通过分析设置的特性可以配置给分类或物体类型，例如在检测多普勒频移时可推断出，该物体元素是否属于物体种类“运动的车辆”。以同样的方式可基于信号强度或者回波的数量检测，物体类型“墙”是否是准确的，或者表示大量分布的物体元件(例如大量棒)的物体种类是否是准确的。因此，该方法也包括根据对于物体元素被检测的特性或者物体类型或者物体种类确定物体元素的类似性，其中，多个物体元素也可以相互关联或者共同地通过一物体样式设置一类似性。为了简化处理，多个被检测的物体元素组合成一物体，使得在其它的进一步处理或者描述环境时，仅组合的物体而不是物体元素必须被展现或者被处理。原则上声学特性可以是环境的快照，其中，基于该快照实现对物体的配置。同样也可根据本发明实施多个相继的快照，这些快照导致相继的物体检测，例如以便检测，物体元素根据如此检测的曲线是否实施与另一物体元素类似的运动。类似运动的物体元素基于该类似性被配置给运动的物体。该被运动支持的检测依据环境的反复包围以及位于那里的物体元素。在快照和相继的大量快照之间的时间上的错置可视为对于环境得到的“电影”，并且允许进一步推断出不同物体元素配置成物体。这里原则上，不同运动的物体元素不可以配置成相同的物体，并且类似运动的物体(例如以相同的速度)可以配置给相同的物体。因此，对于一个快照而言，多个脉冲在一个时间窗内被发射，其中，该时间窗具有一持续时间，在该持续时间期间环境仅不明显地变化。因此，该时间窗配置给单个的环境检测，并且多个脉冲用于环境的进一步的分解。由此在检测物体元素时该分解被规定为空间分解，为了生成“电影”或者另一反映环境中的变化即物体元素的变化的显示，分别对于多个脉冲重复发射和接收。因此在其中发送多个用于检测快照的脉冲的时间窗以一定的时间间隔重复，以便设置时间上相互错开的时间窗来检测其环境中的变化。多个脉冲的接收和发射的重复被规定为环境检测的顺序。由此以相应于空间上和同时时间上分解的分解检测
7这些物体。时间上的分解通过时间窗的重复并且通过时间窗之间的时间间隔产生，其中，在时间间隔期间期待的是环境至少些许地变化(例如发生相对于车辆的相对运动)，由此运动可表示为“电影”。根据另一实施方式，这些单个区域的物体元素根据物体元素的类似检测特征配置成共同的物体。这些检测特征相应于上面所述的检测特征或者物体种类或者物体类型。这些检测特征尤其包括距离、方向、传播时间、周期时间偏差、多普勒频移、运动变化曲线、速度、加速度、运动方向、检测物体元素的对应的传感器或者换能器、在通过多个换能器连续发送发射脉冲时一确定的换能器或换能器位置所配置的发射时间、或者物体分类。根据这些可以单独地或者以任意组合应用的标准相互比较这些物体元素，并且在一定类似性的情况下结合成一共同的物体或配置给该物体。例如可以通过阈值比较、通过相互关联或者通过共同的属性或者相对于物体类型的预定样式的类似性来规定该配置。这样的样式可通过典型的值区间表示，使得如果换能器的检测特征分别落入该区间内，那么该物体被相应地视为该物体类型。由此确定物体的物体类型，其中，该物体本身通过物体元素根据预给定样式的组合规定。正如已描述的一样，根据本发明的方法基于车辆环境的三维分解，其中，通过超声波换能器设置该分解，该分解具有不同指向，尤其在行驶面法线方向上区分开的指向。通过完全填充空间的区域设置该分解。因此，这些区域可具有恒定的大小。然而这需要相对高的处理花费，没有由此产生精确性优点。因此优选设有，该分解不是恒定的并且随着到车辆的距离减小。对此基础是，接近的物体或者物体元素原则上比远离的物体元素在空间上更好地分解，其中，这是随着距离增大而减小的信噪比的结果。由于这样的随着距离增大而减小的分解，在通过减小的数据量计算时产生明显的简化，然而不必忍受明显的精确度损失。对此替代地或结合地，与将区域布置成一行驶通道相关地非恒定地设置该分解。 一行驶通道可借助交通措施或者借助物体被评价，例如借助通过超声波被检测的物体的处理，或者通过被车辆保护的摄像机的光学数据的处理，或者由此的组合。尤其摄像机被应用于描述行驶通道，这些摄像机拍摄交通环境和尤其如行驶道标记一样的交通措施。此外，该行驶通道可以借助环境内的物体(例如其它交通参与者，例如运动的车辆)匹配。该行驶通道具有表示通道外边缘的边界区域。在这些边缘区域中的分解大于在行驶通道内部区域中或者大于在行驶通道外部区域中的分解。较大的分解通过区域的减小表示。该行驶通道本身可以在两个空间维度中被确定，优选在车辆的行驶面中。替代地该行驶通道可在三个空间维度中被确定，其中，附加地包括高度信息，即根据在行驶面法线方向上的分解的信息，其中，靠近行驶面的物体或者物体元素与靠近车辆中心的物体不同，所述物体或者物体元素又与车辆上方的或者车辆中心上方的物体或者物体元素不同。在物体元素配置成物体时可考虑评价品质，其中，具有低评价品质的物体元素与具有高评价品质的物体元素相比在配置成物体时较少地被考虑。尤其是在相继的快照时考虑前面实施的物体检测，尤其是在相继的快照时配置物体元素的情况下。该配置也可通过对应的被检测的特性的滤波来实施，其中，该滤波根据相同的物理特性允许相同类型的、属于一确定物体的物体元素通过，而与此不同的属于其它物体的物体元素被滤出。此外，在基于类似的特性将多个物体元素配置成相同的物体时，这些特性被平均并且配置给该物体。尤其对于不同物体元素被检测的速度例如可被求平均并且该平均值被配置给该物体，这些物体元素然而是类似的并且因此配置给相同的路径。取代速度，如果这些特性被视为类似的并且对应的物体元素配置给相同的物体，所有上面所述的特性(即物理特性或者通过分析物理特性得到的特性)被相互平均。如此被配置的物体然后获得这些单个物体元件的特性的平均值。优选在求平均时这些单个特征根据评价品质被加权，其中， 在求平均时高的评价品质导致强烈的考虑即对应特性的高的加权，并且在构成平均值时低的评价品质导致少考虑该特性。该加权可尤其设置为正比加权。此外，原则上通过换能器布置设计本发明，这些换能器被设置用于发送或用于接收超声波脉冲，其中，该换能器布置规定，这些换能器不仅在一个方向上(例如在水平方向上)不同地取向，而且在与此垂直的方向(即垂直方向)上不同地取向，然而该垂直的方向与换能器的传播方向不同。在此，该布置被设置固定在车辆上，该车辆不是该布置的一部分。通过在车辆上的固定确定用于车辆的行驶面，该行驶面也适用于该布置，虽然车辆不是该布置的部分。该布置可根据行驶面在其指向上被确定，其中，换能器的发射和接收指向在行驶面的行驶面法线方向上区分开。此外，该换能器布置可以没有参考车辆地被确定，其中，这些换能器在两个不同方向上不同地指向，其中，这两个方向是垂直的或至少相对于换能器的一主传播方向倾斜，该主传播方向是被换能器发射的声波的主传播方向(即平均的传播方向)。通过换能器的布置自动生成三维分解，因为换能器的指向以一实际空间角(不为0的水平角或方位角)区分开。该区分可如上面已根据方法描述的一样，或者通过错置、通过不同的倾斜或者通过两者设置。换能器可通过行驶面法线的方向布置相互错置，或者换能器可以通过布置以相对于行驶面法线的不同指向角倾斜。此外，这些换能器不仅可在行驶面法线的方向上相互错置，而且以相对于行驶面法线不同的指向角倾斜。替代借助行驶面法线的确定，可设置的是，换能器布置设有在一方向上的偏移或者倾斜(或者两者)，该方向垂直于另一方向， 然而其中，两个方向垂直于声波的主传播方向。因此两个方向表示在两个方向上的错置或者倾斜，这两个方向与深度信息一起展开三维空间。在方法或布置的特别优选的实施方式中，在行驶面法线的方向上分为至少三个相互连接的区域，其中，第一区域表示汽车可从上面驶过，位于第一区域上方的区域表示可通过，位于该表示可通过的区域上方的区域表示可从下面驶过。因此，对于所述第一区域仅观察在行驶面之上在最大高度之下物体元素，对于所述第二区域仅观察在自身车道或者自身行驶通道的侧面的物体元素，并且在所述第三区域中仅观察设置在地面上方最小高度之上的物体。因此，这三个区域涉及以下物体，(a)设置在车辆上方的物体，(b)设置在车辆前面 (然而时间上在行驶通道之外)的物体，和(c)设置在车辆本身下方的、然而由于车辆地面自由度可通过的物体元素。根据这些数据可以形成关于可通过性的明显更精确的说明或者采取适配该情况的措施(例如打开ABS或者安全气囊，开始制动过程或者类似的措施)。根据一优选实施方式，这些特性以及评价品质或者精确度值描述为离散值，并且尤其通过少数离散值表示评价品质，例如借助配置给每个物体元素或者每个区域的四个值。此外，本发明设计一方法，该方法包括应用上面所述的装置或者包括上面描述的方法的实施，其中，此外，或者根据被检测的物体输出物体数据用于视觉地显示，在检测关键数据时输出警告提示或者在检测关键数据时实施安全措施，如打开安全气囊、开始制动控制、干预转向或者必要时加速车辆。这些物体可通过环境的立体图表示给司机，其中，这些单个的物体例如借助简单的根据特性构造的符号表示。替代地可通过俯视图示出环境， 或者仅通过数字的数据或者类似物示出环境。原则上可通过简单的几何形状如球形、圆柱或者面表示这些单个的物体或者物体元素。根据本发明的也在本发明方法范围内应用的装置规定，换能器设置在至少两维的面内，该面相对于换能器的所有主发射方向或者换能器的主接收方向(通过换能器的方向特性曲线确定)垂直或者倾斜地设置。而在现有技术中换能器被设置在一直线上，并且所有的方向特性曲线在相同或者相互平行的方向上指向，该布置规定，这些方向特性曲线不仅平行地沿着一直线错开(该直线平行于行驶面)，而且或者以一空间角相互倾斜，该空间角不同于在平行于行驶面的平面中延伸的角。替代地或者与换能器本身的不同的布置结合地，换能器可以具有这样的倾斜。


图1立体图示出举例的根据本发明的装置，该装置也用于方法的实施。图2示出包括根据本发明的区域分配在内的根据本发明的装置的俯视图，该装置也用于实施根据本发明的方法。
具体实施例方式在图1中示出设置在行驶面12上的车辆10。此外，该图示意性示出具有各自的方向特性的换能器20a、20b、20c、20d的布置，这些方向特性以其主瓣方向图或者说其主瓣方向性图的形式简化地示出。方向特性22a-d根据其灵敏性或者发射信号强度被与角度相关地示出。此外，每个方向特性22a_d包括一对应的指向24a_d，该指向示出最大灵敏性或者最大发射的方向。换能器22a、22b沿着平行于行驶面12延伸的线30设置，而换能器20c、 20d在垂直于行驶面的方向40上相互错置，然而一般可以相对于行驶面倾斜地延伸。距离 40相应于一偏移，该偏移实现沿着Z轴的三维分解。此外得知，主方向24c、24d在行驶面 12的行驶面法线12'的方向上相互错置。换能器20c和20d也可以在线30的方向上即沿着y轴相互错置，或者它们的方向特性24c、24d可以具有在y轴方向上的附加倾斜。此外，换能器20a、20b实现在ζ轴方向上的一个三维分解，虽然这些换能器在ζ轴方向上没有偏移，其中主方向24a、24b或者这些换能器的方向特性22a、22b以相对于(平行于行驶面12延伸的)χ轴的角度26a、26b不同地倾斜。角度26a、26b仅举例地选择并且可以具有任意指向，只要相对于行驶面12的倾斜是不同的。在对应的笛卡儿坐标系50中， χ轴和y轴夹成行驶面，其中，ζ轴在行驶面法线12'的方向上延伸。最后，出于更好的视线的原因，图1中的换能器在同一平面中示出。然而，该平面即车辆10的背侧可能通常相应于弯曲的面，使得仅仅由于在其中设置有换能器的面的弯曲，这些换能器具有相互不同的方向特性。例如换能器20c、20d可以具有因此不同的方向特性，因为换能器固定在其上的面区段被弯曲(或者被变形)并且尽管各个换能器20c、20d 相对于地面的相对布置相同，但由于固定面的弯曲或者变形这些换能器具有不同的指向， 该指向导致在行驶面法线12'的方向上的不同的主方向24c、24d。图2在俯视图中示出相对于车辆110的区域分解。换能器120安置在车辆的背侧面上。换能器的数量以及布置仅举例地示出。产生区域中的分解，其中，这些区域随着到换
10能器或者车辆的距离X的增大在其长度(在X方向上测量)和在其宽度上(在y方向上测量)增大。Z轴垂直于图示平面延伸，使得从图中不能直接看到附加的三维分解。对于图2 可应用如上面描述的布置，尤其是图1的布置。可看到，区域170的宽度160随着距离χ增大而增大。此外，区域170的长度180增大。因此在俯视图中，面积、尤其体积也随着χ增大而增大，其中，对于ζ方向上的区域大小(即其高度)接受类似于长度160和宽度180的大小增大。此外可看到，这些区域被分立地划分并且至少完全填充环境的一部分。通过换能器的数量和其信号处理可以直接在换能器120上进行区域划分。然而在图2中的划分以及换能器120仅是举例的并且以象征性的方式表示。此外，在图2中示出两个物体200、210，它们分别被划分成多个区域。对于物体 200产生回波，该回波允许推断出物体元素200a-c。例如假设对于其中确定有物体元素 200a-c的这些区域具有类似的多普勒频移或者类似的脉冲持续时间缩短或延长，使得由此出发认为这些单个的物体元素200a-c以类似的速度运动。因为这些物体元素200a-c属于同一物体200，所以它们实际上以精确相同的速度运动，然而由于离散并且由于测量散射只产生一种运动类似性，例如为的多普勒频移的差值。基于该微小的偏差认为这些物体元素200a-c属于同一物体200，并且因此结合成物体200。在进一步信号管理中，尤其是下面在视图中应用物体200，取代这些单个的物体元素200a-c。此外，对于物体元素200a-c 测定对应的信号强度，其中，由于较大的距离物体元素200c产生比物体元素200a-b更小的信号强度。因此将比物体元素200a、200b更低的评价品质配置给物体元素或者区域200c。 这些物体元素200a-c出于简单的考虑没有表示为物体200本身的元素，而是已经如在图2 中所示以离散的分解示出。以同样的方式对于物体210测定物体元素210a、210b，然而这些物体元素具有基本上相同的多普勒频移，即0。基于多普勒频移推断出，物体210相对于车辆110没有运动。 此外，对于物体元素210a、210b检测到类似的信号强度，因为这些物体元素大致具有到车辆的相同的距离。物理特性(即多普勒频移和信号强度)的类似性反映在这些物理特性中。 因此可以比较物体210a是否类似于物体210b，首先比较第一物理参数(即多普勒频移)并且然后比较第二物理参数(即信号强度)，其中，比较结果相互结合。例如提供传播时间作为第三物理特性，其中，由于类似地临近换能器120，这些物体元素210a、210b具有基本上相同的传播时间(并且因此也相同的定位)。对于这些单个的元素200a-C、210a、210b计算的速度也可以被使用替代作为直接要检测的物理特性的多普勒频移，以便基于该间接的 (即通过分析物理特性得出的)物理特性检验特性类似性。此外，从图2直接得知，例如物体元素200b相对于物体210a—方面根据不同的多普勒频移区分(物体200和210具有不同的速度)并且另一方面基于检测属于这些单个元素的接收脉冲的特殊换能器120。因此，如果这些物体元素被同一换能器(例如与类似的传播时间结合)检测，则例如也可将物体元素配置给同一物体。因此可见，反相换能器120的最上面的换能器例如检测物体元素200a、200b，然而由于指向没有检测物体元素210a。因此，也可以基于换能器的相同性或者它们的位置区分不同的物体元素并且配置给不同的物体。原则上所有或者一组特性或标准可以相互结合例如加权结合(元素可以以这些特性或标准配置)，其中，该加权可以与物理特性的种类或者分类或者与又从信号强度得出的评价品质有关。
权利要求
1.用于个别地检测车辆(10，110)的环境中的物体(200，210)的方法，包括借助多个换能器(20，120)发射多个发射脉冲到环境中；借助多个换能器(20，120)接收被环境反射的发射脉冲作为接收脉冲；以及根据接收脉冲中的反射分量单个地检测环境内的物体 (200，210)，这些接收脉冲各来自物体中一个，其中，根据反射分量将这些物体相互区分，其特征在于，该接收和该发射设有指向(24a-d)，这些指向在车辆(10，110)的行驶面(12)的行驶面法线(12')的方向上相互不同，并且，该方法还包括检测环境中的物体(200，210) 的物体元素(200a-C，210a，210b)，其中，通过分解检测该环境，该分解在行驶面法线的方向上将多个区域(170)相互区分开。
2.根据权利要求1的方法，其中，换能器的指向的区别在于，它们各自的基准点在行驶面法线的方向上相互错置(40)；换能器的这些指向(24a-d)在行驶面法线的方向上相互倾斜；或者这些指向的基准点在行驶面法线的方向上相互错置(40)并且这些指向(24a-d)在行驶面法线(12')的方向上相互倾斜。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，所述发射脉冲从车辆的一个外侧发射出并且所述接收脉冲被从车辆的该外侧接收。
4.根据上述权利要求之一的方法，其中，将环境在三个空间维度(X，y，ζ)上分解成多个三维区域(170)来检测，其中，通过行驶面法线规定三个空间维度中的一个，并且，对于所述三维区域中的每一个检测所述物体元素(200a-c，210a，210b)中的至少一个在那里存在的物体元素，如果在那里存在。
5.根据上述权利要求之一的方法，其中，对环境的物体元素的检测包括检测物体元素(200a-C，210a、210b)的物体种类，这些物体种类将物体(200，210)划分成不同的物体类型，检测对于物体元素的精确度值，该精确度值表示评价品质并且随着接收脉冲的信号强度增大而增大，和/或检测物体元素的物理特性，其中，这些物理特性(a)是直接的声学特性，这些声学特性从接收脉冲得出并且包括接收脉冲的信号强度、 物体元素上的反射的频率选择性、接收脉冲相对于发射脉冲的多普勒频移、传播时间或者周期时间偏差；或者(b)通过物体元素的特性来设置，这些物体元素的特性通过度接收脉冲分析求值得出并且包括位置、速度、加速度、物体元素的运动方向、以及对应的用以检测该物体的换能器、 检测该物体的换能器的位置、或者相应的换能器的发射时刻，在该发射时刻通过多个换能器序列地发射所述发射脉冲；其中，此外根据所述物理特性划分物体类型，具有相似物理特性的物体元素被划分到同一物体种类，具有不同物理特性的物体元素被划分到不同的物体种类。
6.根据上述权利要求之一的方法，其中，在一时间窗内发射所述多个脉冲，该时间窗对应于一单个的环境检测，由此在检测物体元素时将所述分解设置为空间分解；或者，对于所述多个脉冲分别重复地发射和接收，这些脉冲被作为环境检测序列来检测，由此在检测物体元素时所述分解被设置为空间上和时间上的分解。
7.根据上述权利要求之一的方法，此外包括根据物体元素的相似的检测特征将各个区域(170)的物体元素(200a-C，210a、210b)配置给一共同的物体(200，210)，其中，这些检测特征反映距离、方向、传播时间、周期时间偏差、多普勒频移、运动变化曲线、速度、加速度、运动方向、对应的用以检测这些物体元素的换能器(120)、发射时刻或者物体分类，在通过多个换能器序列地发送发射脉冲时一个确定的换能器或者换能器位置被配置给该发射时刻，其中，通过阈值比较、相关或者共同归属或者与一个物体类型的预定样式的相似来进行该配置。
8.根据上述权利要求之一的方法，其中，所述分解(160，180)不是恒定的并且随着到车辆的距离减小，其中，所述区域在其大小方面随着到车辆的距离增大而增大，或者其中， 借助交通措施或者根据物体评价具有边缘区域的行驶通道，在这些边缘区域中，与在行驶通道的内部区域或者外部区域中相比，分解较大并且区域较小，其中，所述行驶通道在两个或者三个空间维度中定义。
9.换能器(20a-d，120)的布置，这些换能器被设置用于发射和接收超声波脉冲，其中， 该布置被设置用于固定在具有行驶面(12)的车辆(10)上，其特征在于，基于该布置，换能器具有发射和接收指向，这些发射和接收指向在行驶面(12)的行驶面法线的方向上相互不同。
10.根据权利要求9的布置，其中，所述换能器通过所述布置在行驶面法线(12')的方向上相互错置(40)，或者，所述换能器通过所述布置相对于行驶面法线以不同的指向角 (24a-d)倾斜，或者，不仅在行驶面法线的方向(40)上相互错置而且相对于行驶面法线以不同的指向角(24a-d,26a,26b)倾斜。
全文摘要
本发明涉及一种用于个别检测车辆环境中的物体的方法。借助多个换能器发射多个发射脉冲到环境中；借助多个换能器接收环境反射的发射脉冲；借助各来自一个物体的接收脉冲中的反射分量单个地检测环境内的物体。根据反射分量区分物体。接收和发射设有指向，它们在车辆的行驶面的行驶面法线的方向上不相同。检测物体的物体元素，以分解检测该环境，该分解在行驶面法线的方向上将多个区域相互区分开。因此，该方法提供三维分解，物体被作为具有共同归属的物体元素在各个区域中检测。本发明还涉及一种用于发射和接收超声波脉冲的换能器的布置。该布置固定在具有行驶面的车辆上，基于该布置，换能器具有发射和接收指向，这些指向在行驶面的行驶面法线的方向上区分开。这允许三维分解。
文档编号G01S15/02GK102162849SQ201010602830
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者M·卡尔 申请人:罗伯特·博世有限公司