Titel

Verfahren und Umfelderfassungsvorrichtung zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von mindestens einem Objekt in der Umgebung eines Bewegungshilfsmittels mittels mindestens eines akustischen Pulses

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

Umfelderfassungsvorrichtung zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von mindestens einem Objekt in der Umgebung eines

Bewegungshilfsmittels mittels mindestens eines ausgesendeten und an dem Objekt reflektierten akustischen Pulses mit einer vorgegebenen Pulsdauer. Auch betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen

Umfelderfassungsvorrichtung.

Stand der Technik

Zur akustischen Umfelderfassung von Fahrzeugen werden derzeit üblicherweise pulsweise messende Ultraschallsysteme verwendet, bei denen ab dem

Sendebeginn kurze, mit Signalpulsen von Ατ _ρ = 0,3 ms modulierte, sinusförmige Trägersignale von typischerweise 48 kHz ausgesandt werden. Anhand der Laufzeit der Reflexe dieser Pulse an Objekten der Umgebung wird mittels der Schallgeschwindigkeit c der Abstand zu den Objekten bestimmt.

Insbesondere bei den heute zumeist verwendeten Sensoren mit abgesetzter Signalentscheidung wird der Zeitverlauf der Echoamplitude anhand mindestens eines laufzeitabhängigen Schwell wertes, der auch als Kennlinie bezeichnet wird, bewertet und die Zeit zwischen dem Beginn des Aussendens t _s und dem Beginn der Überschreitung des Schwellwertes t _E durch den Zeitverlauf der Echoamplitude als Echolaufzeit _0alt = t _E - t _s gewertet. Die auf diese Weise bestimmten Echolaufzeiten weisen jedoch relativ hohe Schwankungen auf, sodass eine Objektortung durch Trilateration anhand der Echolaufzeit stark insbesondere lateral streut. In einer erweiterten Ausführungsform eines aus dem Stand der Technik bekannten Ultraschallsystems wird mittels einer Funktion, die beispielsweise Diskriminatorfenster genannt wird, geprüft, ob die Echoamplitude den

Schwellwert für eine längere Zeit, die sogenannte Diskriminatorzeit,

überschreitet, bevor die Echolaufzeit bestimmt wird. Das durch dieses

Diskriminatorfenster verzögerte Durchschaltsignal ist auf der Schnittstelle zwischen abgesetzter Signalentscheidung und Signalauswertung zwar messbar, wird aber bei der Rechnung in der Signalauswertung kompensiert. Daher hat das Diskriminatorfenster effektiv keinen Einfluss auf die Signalentscheidung und sei hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt.

Aus dem Dokument DE 10 2009 002 870 A1 sind ein Ultraschallobjekt- Erfassungssystem und ein Verfahren zur Erfassung von Objekten mit Hilfe von Ultraschall bekannt, wobei es erwähnt ist, dass derzeitige Übertragungssysteme nur auf den Beginn eines Empfangsechos reagieren und nicht die Impulsdauer beim Echoempfang auswerten. Das beschriebene System und Verfahren bezieht sich darauf, Ultraschallimpulse unterschiedlicher Impulsdauer und Impulsstärke auszusenden, um verschieden weit vom Sensorsystem entfernte Teilbereiche zu überwachen. Das Dokument DE 30 37 139 C2 beschreibt ein Ultraschall-Laufzeit-

Entfernungsmessverfahren und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, wobei anhand eines Tests mit einer durchschnittlichen Zeitdauer von 0,6 ms ermittelt wird, ob es sich bei einem empfangenen Echopuls um einen wahren Echopuls handelt. Es ist beschrieben, dass das Entfernungsmesssignal, welches erst nach dem Test ausgegeben wird, eine um 0,6 ms kürzere Laufzeit als ohne den Test aufweist, wodurch ein Messfehler von etwa 15 cm erzeugt wird, der kompensiert werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von mindestens einem Objekt in der Umgebung eines „

Bewegungshilfsmittels mittels mindestens eines ausgesendeten und an dem Objekt reflektierten akustischen Pulses mit einer vorgegebenen Pulsdauer bereitgestellt. Dabei wird der am Objekt reflektierte akustische Puls als Echopuls bezeichnet. Ferner wird die Echopulslaufzeit des Echopulses und damit auch die Position des Objektes anhand des Zeitpunktes des ersten und/oder des letzten Überschreitens mindestens eines vordefinierten Schwellwertes durch die Amplitude des empfangenen Echopulses und der Dauer des Überschreitens des Schwellwertes bestimmt.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Umfelderfassungsvorrichtung zur

Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von mindestens einem Objekt in der Umgebung eines Bewegungshilfsmittels mittels mindestens eines ausgesendeten und an dem Objekt reflektierten akustischen Pulses mit einer vorgegebenen Pulsdauer bereitgestellt. Dabei ist der am Objekt reflektierte akustische Puls als Echopuls bezeichnet. Ferner ist die

Umfelderfassungsvorrichtung dazu ausgebildet, die Echopulslaufzeit und damit auch die Position des Objektes anhand des Zeitpunktes des ersten und/oder des letzten Überschreitens mindestens eines vordefinierten Schwellwertes durch die Amplitude des empfangenen Echopulses und der Dauer des Überschreitens des Schwellwertes zu bestimmen.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäße Verfahren wird die Position und/oder Bewegung von Objekten in der Umgebung von Bewegungshilfsmitteln wie insbesondere Krankenfahrstühlen, Segways, Fahrrädern, Elektroautos, anderen Fahrzeugen wie Autos, Bussen und Lastkraftwagen mittels von ausgesendeten pulsförmig modulierten akustischen Signalen mit einer vordefinierter Pulsdauer Ατ _ρ bestimmt.

Mit anderen Worten wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die

Schalllaufzeit (Echopulslaufzeit) x _0neu und damit die Position des reflektierenden Objekts anhand mindestens eines Schwellwertes insbesondere durch die Berücksichtigung des Zeitpunktes t _E des ersten Überschreitens des

Schwellwertes und der Dauer des Überschreitens des Schwellwertes Ατ _Ε bestimmt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Echolaufzeit insbesondere anhand des Zeitpunktes des ersten Überschreitens, zu dem die Hälfte des Dauer des Überschreitens des Schwellwertes hinzuaddiert wird, berechnet und/oder anhand des Zeitpunktes des letzten Überschreitens, von dem die Hälfte des Dauer des Überschreitens des Schwellwertes subtrahiert wird, berechnet.

Erfindungsgemäß wird bevorzugt mit dem Sendebeginn t _s als zeitlicher Bezugspunkt gearbeitet und in diesem Fall die Schalllaufzeit x _0neu des reflektierenden Objektes insbesondere aus der Zeitdifferenz zwischen dem zeitlichen Ende des Aussendens (t _s + Ατ _ρ ) des Sendepulses der Dauer Ατ _ρ und dem Zeitpunkt t _E des ersten Überschreitens des Schwellwertes durch die Echoamplitude und der Zeitdauer des Überschreitens des Schwellwertes durch die Echoamplitude Ατ _Ε gemäß der Relation (1) berechnet: r _0neu = t _E - (t _s + AT _P ) + 0,5 - Ar _E (1)

Erfindungsgemäß wird weiterhin bevorzugt mit dem Zeitpunkt t _EEnd des letztmaligen Überschreitens des Schwellwertes durch die Echoamplitude als zeitlicher Bezugspunkt gearbeitet und in diesem Fall die Schalllaufzeit x _0neu des reflektierenden Objektes insbesondere unter der Berücksichtigung des

Zeitpunktes t _EEnd des letztmaligen Überschreitens des Schwellwertes und der Zeitdauer des Überschreitens des Schwellwertes durch die Echoamplitude Ατ _Ε gemäß der Relation (2) berechnet: τ oneu = t _EEnd - (t _s + Az _P ) - 0,5 - Ατ _Ε (2)

Da das Verhältnis von maximaler Echoamplitude zu Schwellwert von vielerlei Einflüssen abhängt, wird deutlich, warum die heute übliche Objektlokalisierung basierend auf der Laufzeitbestimmung, die allein auf der Basis des Beginns t _E beziehungsweise des Endes t _EEnd einer Schwellwertüberschreitung durch den

Zeitverlauf der Echoamplitude beruht, auch kurzfristig stark streut.

Wird hingegen zusätzlich die Dauer der Schwellwertüberschreitung durch den Zeitverlauf der Echoamplitude berücksichtigt und die Echolaufzeit gemäß der Relationen (1) und (2) insbesondere mittels eines an dem Sendepuls

angepassten Empfangsfilters bestimmt, so ist das Ergebnis unabhängig von der maximalen Echoamplitude. _^

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Echolaufzeit mittels eines Korrekturfaktors korrigiert, der insbesondere aus dem

nichtkorrigierten Ausdruck der Echolaufzeit subtrahiert wird.

So wird die gemäß der Relationen (1) und (2) berechnete Schalllaufzeit x _0neu erfindungsgemäß mittels eines Korrekturfaktors A _Korr insbesondere gemäß der Relationen (3) und (4) korrigiert: o«eu = t _E - (t _s + Ατ _Ρ ) + 0,5 · Ατ _Ρ - Ax _Korr (3)

^ Oneu = t _E End ^~ ( s + ^Δτ ) ^{" 0} > ^{5 " Δΐ} E ^~ ^ Korr W

Erfindungsgemäß wird der Korrekturfaktor A _Korr vorzugsweise aus der Dauer der Impulsantwort eines Empfangsfilters für den Echopuls Ατ _ρ und der

Pulsdauer des gesendeten Pulses Ατ _ρ gebildet, insbesondere als Differenz zwischen der Dauer der Impulsantwort des Empfangsfilters für den Echopuls Ατ _ρ und der Pulsdauer des gesendeten Pulses Ατ _ρ gemäß der Relation (5) berechnet:

^Korr = Ατ _ρ - Ατ _Ρ (5)

Bei der erfindungsgemäßen Echolaufzeitbestimmung wird mittels des

Korrekturfaktors A _Korr insbesondere die Wirkung einer von der Dauer des Sendepulses Ατ _ρ abweichenden Dauer der Impulsantwort des Empfangsfilters für den Echopuls Ατ _ρ derart berücksichtigt, dass die erfindungsgemäße

Echolaufzeit unabhängig von der Echoamplitude bleibt. Weiterhin sind die Dauer der Impulsantwort des Empfangsfilters für den Echopuls Ατ _ρ und der Pulsdauer des gesendeten Pulses Ατ _ρ feste Systemgrößen, die beim Systemdesign einer entsprechenden Umfelderfassungsvorrichtung bestimmt werden und von der jeweiligen Objektsituation unabhängig. Daher können sie aufwandsarm berücksichtigt werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei deutlichem Überschreiten der Dauer des Überschreitens des vordefinierten Schwellwertes Ατ _ρ über eine Mindestdauer mehrere

Echolaufzeiten x _olneu , x _02neu bestimmt. „

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Algorithmus zur Bestimmung des Reflexabstandes bereitgestellt, der kaum streut. Ferner funktioniert dieser Algorithmus auch bei Reflexpunkten, deren Echos überlagert werden.

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Umfelderfassungsvorrichtung bereitgestellt, die diesen Algorithmus umsetzt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Umfelderfassungsvorrichtung einen Schwellwertschalter zur Generierung eines Schaltsignals und eine Auswerteeinheit zum Auswerten von Signalen, wobei die

Umfelderfassungsvorrichtung den Schwellwertschalter derart steuert, dass der Schwellwertschalter nach dem Ablauf einer anhand des Zeitpunktes des ersten Überschreitens des Schwellwertes und der Dauer des Überschreitens des Schwellwertes berechneten Zeit, insbesondere nach dem Ablauf einer dem Zeitpunkt des ersten Überschreitens des Schwellwertes unmittelbar folgenden

Zeit, die sich aus einer festen Verzögerungszeit und einer der Echopulsdauer proportionalen Verzögerungszeit zusammensetzt, einen der Echolaufzeit entsprechenden Schaltsignal generiert und an die Auswerteeinheit überträgt. Mit anderen Worten wird bei einer erfindungsgemäßen

Umfelderfassungsvorrichtung, insbesondere bei einer erfindungsgemäßen Umfelderfassungsvorrichtung mit abgesetzter Signalentscheidung, zwischen dem Schwellwertschalter und der Signalauswertung nur die Kombination des

Zeitpunktes des ersten Überschreitens des Schwellwertes t _E und der Dauer des Überschreitens des Schwellwertes Ατ _Ε übertragen. Insbesondere wird die

Kombination des Zeitpunktes des ersten Überschreitens des Schwellwertes t _E und der Dauer des Überschreitens des Schwellwertes Ατ _Ε zwischen dem Schwellwertschalter und der Signalauswertung insbesondere dadurch

übertragen, dass nach dem ersten Überschreiten des Schwellwertes eine feste Verzögerungszeit sowie eine der Echopulsdauer proportionale Verzögerungszeit gewartet wird.

Erfindungsgemäß wird damit eine Umfelderfassungsvorrichtung bereitgestellt, bei der eine simple, aufwandsarme Mitteilung des Zeitpunktes des ersten

Überschreitens des Schwellwertes t _E und der Dauer des Überschreitens des

Schwellwertes Ατ _Ε zur Korrektur der Schalllaufzeit erfolgt. Durch die simple Art, in der die Korrektur der Schalllaufzeit insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Umfelderfassungsvorrichtung mit abgesetzter

Signalentscheidung erfolgt, herrscht zwischen der abgesetzter

Signalentscheidung und Signalauswertung ein geringer Datenfluss.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Umfelderfassungsvorrichtung bereitgestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnungen im Detail beschrieben. In der Zeichnungen ist:

Figur 1 der Verlauf der Echoamplituden für zwei Echopulse mit einer tatsächlichen Echolaufzeit von τ _α und unterschiedlichen Echoübertragungseigenschaften zu den Zeitpunkten t _sl , t _S2 sowie einer gleichlangen Pulsdauer Ατ _ρ und einer

gleichlangen Empfangsfilterimpulsdauer Ατ _Ε ,

Figur 2 der Verlauf der Echoamplitude eines Echopulses bei einer tatsächlichen Echolaufzeit von τ _α sowie zwei unterschiedliche Schwellwertverläufe SW1 , SW2 und die daraus resultierenden unterschiedlichen Zeitpunkte des Beginnes der Schwellwertüberschreitung τ _ΕΙ , τ _Ε2 und die entsprechenden Dauern der Schwellwertüberschreitung Ατ _ΕΙ , Ατ _Ε2 ,

Figur 3a bis 3c der Verlauf der Sendepulse mit gleichlangen Sendepulsdauern

Ατ _ρ und der Echoamplituden nach einer tatsächlichen

Echolaufzeit τ _α und unterschiedlichen

Empfangsfilterimpulsantwortdauern Ατ _Ε , und

Figur 4a bis 4c der Verlauf eines von einer aus dem Stand der Technik

bekannten Umfelderfassungsvorrichtung generierten

Schaltpulses in Vergleich zu einem detaillierten Verlauf eines von einer erfindungsgemäßen Umfelderfassungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung generierten Schaltpulses, wobei die erfindungsgemäße

Umfelderfassungsvorrichtung der Zeitpunkt des Beginnes der „

Schwellwertüberschreitung t _E und die Dauer der

Schwellwertüberschreitung Ατ _Ε miteinander vereint.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren 1 ,2, 3a, 3b und 3c ist stets nur die Einhüllende, d.h. das pulsförmige Modulationssignal des Echosignals und seine Folgen dargestellt. Durch den Verzicht auf die Darstellung des modulierten Trägersignals ist die Darstellung übersichtlicher, ohne dass die Aussagen an Gültigkeit verlieren.

In der Figur 1 ist der Verlauf der Echoamplituden für zwei Echopulse mit einer tatsächlichen Echolaufzeit von τ _α und unterschiedlichen

Echoübertragungseigenschaften zu den Zeitpunkten t _sl , t _S2 sowie einer gleichlangen Pulsdauer Ατ _ρ und einer gleichlangen Empfangsfilterimpulsdauer AT _F dargestellt.

Figur 1 zeigt den Verlauf der Amplitude Α(τ) mit τ = t - (t _s + Ατ _ρ ) eines mittels eines Filters empfangenen Echos eines idealer Weise punktförmig (d.h. eines nicht räumlich ausgedehnten) reflektierenden Objektes. Da in der Realität alle Übertragungskanäle eine begrenzte Bandbreite aufweisen, ist bei einem einzelnen punktförmigen Reflektor am Filterausgang stets ein stetiges Ansteigen der Echoamplitude A bis hin zu einem Echoamplitudemaximum festzustellen, bevor die Echoamplitude A irgendwann wieder abnimmt. Wie dargestellt, herrscht im Idealfall das Echoamplitudenmaximum nur für eine kurze Zeit vor, d.h., dass sie einen Peak bildet. Anderenfalls, insbesondere für räumlich ausgedehnte Reflektoren herrscht das Echoamplitudenmaximum plateauförmig über einen längeren Zeitraum vor.

Durch gründliches Studium der Theorie des optimalen Empfangs wird unter der Berücksichtigung der Sendedauer Ατ _ρ und der tatsächlichen Echolaufzeit τ _α deutlich, dass die Echoamplitude A zum Zeitpunkt t = t _s + Ατ _ρ + τ _α ihr

Maximum hat, unabhängig davon, welche momentanen

Ausbreitungsdämpfungen im Übertragungsmedium gerade geherrscht haben. Die beiden unterschiedlichen maximalen Echoamplitudenwerte _^ 41(τ ₅₁ ) , A2(T _S2 ) stellen dabei symbolisch dar, dass abhängig von den momentanen

Ausbreitungsdämpfungen im Übertragungsmedium diese Maximalwerte des Echoamplitudenverlaufs unterschiedlich ausfallen können. „

Figur 2 zeigt den Verlauf der Echoamplitude Α(τ) mit τ = t - (t _s + Ατ _ρ ) eines Echopulses bei einer tatsächlichen Echolaufzeit von τ _α sowie zwei

unterschiedliche Schwellwertverläufe SW1 , SW2 und die daraus resultierenden unterschiedlichen Zeitpunkte des Beginns der Schwellwertüberschreitung τ _ΕΙ , τ _Ε2 und die entsprechenden Dauern der Schwellwertüberschreitung Ατ _ΕΙ , Δτ _£2 .

Mittels der Figur 2 wird der Einfluss des Verhältnisses von maximaler

Echoamplitude zu Schwellwert auf den mittels des Schwellwertes festgehaltenen

Beginn der Schwellüberschreitung τ _Ε deutlich. Je weiter der Schwellwert SW1 , SW2 unter dem Maximalwert der Echoamplitude A liegt, desto größer wird die Differenz (τ _α - τ _Ε ) . Da der Schwellwert SW1 nahe dem Maximalwert der Echoamplitude A liegt, ist die Differenz (τ _α - τ _ΕΙ ) klein. Da der Schwellwert SW2 sehr weit unter dem Maximalwert der Echoamplitude A liegt, ist die Differenz

(τ _α - τ _Ε2 ) relativ groß.

Da das Verhältnis von maximaler Echoamplitude zu Schwellwert von

mannigfaltigen Einflüssen, wie beispielsweise von der momentanen

Raumdämpfung, der Reflektivität des Objekts, usw., abhängt, wird deutlich, warum die heute übliche Objektlokalisierung basierend auf der

Laufzeitbestimmung, die allein auf der Basis des Beginns τ _Ε oder des Endes (τ _Ε + Ατ _Ε ) einer Schwellwertüberschreitung durch den Zeitverlauf der

Echoamplitude beruht, auch kurzfristig stark streut.

Berücksichtigt man hingegen zusätzlich die Dauer Ατ _Ε der

Schwellwertüberschreitung durch den Zeitverlauf der Echoamplitude und bestimmt mittels eines insbesondere an den Sendepuls angepassten

Empfangsfilter die Echolaufzeit x _0neu mittels der Relation (7), so ist das Ergebnis unabhängig von der maximalen Echoamplitude. τ _θΒβΒ = τ _Β + 0,5 · Δτ _{Β Ι} mit x _E = t _E - (t _s + Ατ _Ρ ) (7)

In den Figuren 3a bis 3c ist der zeitliche Verlauf der Sendepulse gleichlanger Sendepulsdauern Ατ _ρ und der Echoamplitude mit einer tatsächlichen

Echolaufzeit τ _α und unterschiedlichen Empfangsfilterimpulsantwortdauern Ατ _Ε dargestellt. Die Figuren 3a bis 3c zeigen folglich die Verläufe der Filterausgänge bei unterschiedlichen Verhältnissen von Sendepulsdauern Ατ _ρ und

unterschiedlichen Empfangsfilterimpulsantwortdauern Ατ _ρ sowie bei unterschiedlichen Echoamplituden.

In den Figuren 3a bis 3c ist waagerecht jeweils die Zeit t und senkrecht die Stärke (Amplitude) A der Einhüllenden in Abhängigkeit der Zeit t darstellt. Eine senkrechte Linie kennzeichnet den gemeinsamen Zeitpunkt des Sendebeginns t _s . Eine weitere senkrechte Linie kennzeichnet den Zeitpunkt der Addition der

Echolaufzeit τ _α zum Sendebeginn t _s . Mittels von Unterbrechungszeichen m ist angedeutet, dass die Echolaufzeit τ _α erheblich länger als der dargestellte Zeitbereich sein kann. Vor dem Zeitpunkt (t _s + τ ₀ ) sind in den Figuren 3a bis 3c jeweils die Zeitverläufe der stets gleichen Sendepulse mit der Pulsdauer Ατ _ρ dargestellt. Nach dem Zeitpunkt (t _s + τ _σ ) sind in den Figuren 3a bis 3c unterschiedliche Zeitverläufe der Filterausgangswerte dargestellt, wobei diese Filterausgangswerte für kleine Echoamplituden A1 mittels von durchgezogen Linien und für große Echoamplituden A2 mittels von gestrichelten Linien dargestellt sind. In den Figuren 3a bis 3c ist auch der Zeitverlauf eines

Schwellwertes SW dargestellt.

In der Figur 3a ist der Verlauf der Echoamplituden A1 , A2 für einen

Empfangsfilter mit einer Impulsantwortdauer Ατ _ρ , das auf die Sendepulsdauer Ατ _ρ angepasst ist, in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt.

Die Impulsantwortdauer Ατ _ρ eines solchen angepassten Filters hat die Pulsdauer Ατ _ρ = Ατ _ρ . Wie dargestellt, ist der Verlauf der Filterausgangswerte A1 , A2 für die Gesamtdauer (Δτ _ρ + Ατ _ρ ) stets ungleich Null. In der Figur 3a ist die Zeitdifferenz τ _0α1η bei einer kleinen Echoamplitude A1 beziehungsweise t ₀ ait i beim einer großen große Echoamplitude A2 eingetragen, die der heute üblichen Form der Laufzeitbestimmung entspricht, die allein mittels des Beginns der Schwellwertüberschreitung berechnet wird. In der Figur 3a ist auch die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene neue Art der

Laufzeitbestimmung x _0neu = t _E - (t _s + Ατ _ρ ) + 0.5 · Ατ _ρ dargestellt. Deutlich wird, dass das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von der Echopulsamplitude

A1 , A2 ist. In den Figuren 3b und 3c sind die Verläufe der Echoamplituden A1 , A2 für Empfangsfilter dargestellt, die nicht an die Sendepulsdauer Ατ _ρ angepasst sind. Die Impulsantwort des der Figur 3b zugrunde gelegten Filters hat eine Pulsdauer Ατ _ρ > Ατ _ρ . Wie dargestellt, ist auch hier der zeitabhängige Verlauf der

Filterausgangswerte A1 , A2 für die Gesamtdauer (Δτ _ρ + Ατ _ρ ) ungleich Null. Da der angeregte Echopuls mit der Pulslänge Ατ _ρ kürzer als die

Filterimpulsantwortdauer Ατ _ρ ist, bricht der Anstieg der Filterantwort A1 , A2 bereits nach Ατ _ρ ab und verläuft von da an für die Dauer von (Ατ _ρ - Ατ _ρ ) waagerecht, bevor die Filterantwort auf den Echopuls wieder abnimmt. Infolge der Fehlanpassung des Filters liegt der Zeitpunkt

^T oneu ^{= t} E ^~ s + _p ) + 0.5 · Δτ _p jedoch an einer entsprechend verschobenen Stelle, ist aber weiterhin unabhängig von der Echoamplitude. Bei geringer Fehlanpassung « Ατ _Ρ wird daher die Formel

Toneu ^{= t} E ^~ s + _p ) + 0-5 · Δτ _Β weiterhin zu einer zuverlässigeren

Echolaufzeitschätzung als die derzeit verwendete Formel _0neu = t _E - t _s führen.

Die Fehlanpassung kann jedoch auch korrigiert werden, indem die von Null verschiedene Gesamtdauer der Filterantwort des nicht angepassten Filters von (Δτ _ρ + Ατ _ρ ) der Gesamtdauer der Filterantwort eines angepassten Filters, die ja bekanntlich (2 - Ατ _ρ ) beträgt, zuzüglich eines Korrekturwertes Az _Korr , also der korrigierten Gesamtdauer der Filterantwort eines angepassten Filters

(2 · Ατ _ρ + Ax _Korr ) , gleich gesetzt werden, wie in der Relation (8) dargestellt wird:

(Δτ _ρ + Δτ^.) = (2Δτ _ρ + AT _KORR )

Aus der Relation (8) folgt dann der Ausdruck für den Korrekturwert Δτ der Relation (9) erläutert wird:

Δτ Korr Ατ„ - Δτ _Ε

(9)

^oneu = t _E - t _s + Δτ _Ρ ) + 0.5 · Ατ _Ε + Ατ Korr

Sowohl Ατ _ρ als auch Ατ _ρ sind feste Systemgrößen, die beim Systemdesign bestimmt werden und von der jeweiligen Objektsituation unabhängig sind. Daher können sie leicht Berücksichtigung finden. In der Figur 4a ist der Verlauf eines von einer aus dem Stand der Technik bekannten Umfelderfassungsvorrichtung generierten Schaltpulses SP in Vergleich zu einem in den Figuren 4b und 4c gezeigten detaillierten Verlauf eines von einer erfindungsgemäßen Umfelderfassungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung generierten Schaltpulses SP1 dargestellt, wobei die erfindungsgemäße Umfelderfassungsvorrichtung der Zeitpunkt des Beginnes der Schwellwertüberschreitung t _E und die Dauer der Schwellwertüberschreitung

Ax _E miteinander vereint.

Anders ausgedrückt wird in den Figuren 4a bis 4c gezeigt, wie eine Kombination des Zeitpunktes des ersten Überschreitens des Schwellwertes t _E und der Dauer des Überschreitens des Schwellwertes Ατ _Ε als Schaltsignal SP1 generiert werden kann.

In der Figur 4a ist der zeitliche Verlauf des Signals SA eines empfangenen Echopulses A und eines Schaltpulses SW dargestellt. Die horizontal dargestellte Zeitachse x = t - (t _s + Ατ _Ρ ) bezieht sich auf den aus Sendebeginn t ₅ und

Sendepulsdauer Ατ _ρ gebildeten Ursprung. Mittels des dargestellten

Schwellwertes SW wird bei den heuten üblichen, aus dem Stand der Technik bekannten Systemen ein Überschreiten der Echoamplitude A über einen

Mindestwert festgestellt. Bei solchen Systemen wird nach dem ersten

Überschreiten des Schwellwertes SW während einer folgenden Diskriminatorzeit

Ax _D geprüft, ob die Echoamplitude A wiederholt den Schwellwert SW

überschreitet. Fand diese Überschreitung regelmäßig statt, wird nach dem Ablauf der Diskriminatorzeitdifferenz Ax _D ein Schaltpuls SW gesetzt, der der

Echolaufzeit entspricht und nur aus dem Beginn der Schwellwertüberschreitung t _E hergeleitet wird. In Figur 4a und 4b sind der Vollständigkeit halber wie in

Figur 3 vor dem zeitlichen Ursprung die Sendepulse mit der Sendepulsdauer Ατ _ρ sowie der Sendebeginn t _s dargestellt, wobei in allen Fällen die Stärke der Sendepulse deutlich von der Stärke der Echoamplituden abweicht. In der Figur 4b ist dargestellt, wie gemäß der vorliegenden Erfindung eine

Umfelderfassungsvorrichtung zur Ermittlung der verbesserten

Echolaufzeitbestimmung ohne großen Hardwareaufwand erzeugt werden kann. Nach dem ersten Überschreiten des Schwellwertes SW wird dabei eine feste Verzögerungszeit Ax _df sowie nachfolgend eine weitere der Echopulsdauer proportionale Verzögerungszeit Ax _dE gewartet, bevor ein dargestelltes

Schaltsignal SP1 , das der Echolaufzeit x _0neu entspricht, generiert wird.

Insbesondere kann, wie bisher mittels einer Diskriminatorzeit Ax _D geprüft werden, ob die Schwellwertüberschreitung länger als die Diskriminatorzeit Ax _D ist und nur in diesem Fall ein der Echolaufzeit x _0neu entsprechendes Schaltsignal SP1 generiert werden. Bezieht sich der zeitlichen Nullpunkt der

erfindungsgemäßen Messung gemäß der Figur 4b auf das Ende des

Sendepulses, so entspricht der Zeitpunkt des Durchschaltens bei angepasster Filterung der Echolaufzeit x _0neu zuzüglich der festen Verzögerungszeit Ax _df .

In der Figur 4c ist dargestellt, wie der Echopulsdauer proportionalen

Verzögerungsdauer Ax _dE von der Echopulsdauer Ax _E abhängen könnte. Ein solches Zeitverhalten lässt sich leicht insbesondere mittels von Taktteiler in Hardware realisieren.

Auf die verschiedenen Möglichkeiten der Fortführung der hier vorgestellten Generierung des erfindungsgemäßen Schaltpulses SP1 wird hier nicht detailliert eingegangen. Einerseits könnte der Schaltpuls SP1 wie bisher entsprechend der Echopulsdauer lang seinen Zustand halten oder er könnte nach einer

vereinbarten festen Dauer wieder auf den Zustand, der dem Nichtvorhandensein eines Echos (hier logisch Null) entspricht, zurück gehen. Auch könnte ein aus der Kombination des Beginns und der Dauer der Schwellwertüberschreitung generiertes Signal SP1 in einem Datenstrom, wie z.B. einer Busleitung codiert übertragen werden oder in einer Zentraleinheit direkt ausgewertet werden.

Bei heutigen Systemen mit abgesetzter Signalentscheidung, bei denen sowohl der Echobeginn als auch die Echodauer übertragen werden, kann der hier offenbarte Algorithmus beide Größen in der Signalverarbeitungseinheit

(Auswerteeinheit) bereits berücksichtigen.

Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellung in den Figuren 1 bis 4 Bezug genommen.