DE202019107029U1

DE202019107029U1 - Akustische Distanzmessschaltung

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Publication number: DE202019107029U1
Application number: DE202019107029.3U
Authority: DE
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-01-20
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: CN111413699B; US20200200898A1; CN111413699A; US11885874B2

Abstract

Akustische Distanzmessschaltung, umfassend:
einen Frequenzgenerator mit einem Ausgang zum Bereitstellen eines Chirp-Signals;
einen Sendeverstärker mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des Frequenzgenerators gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der zum Koppeln mit einem Schallwandler eingerichtet ist;
eine Erfassungsschaltung mit einem Eingang, der zum Koppeln mit dem Schallwandler eingerichtet ist, um ein Eingangssignal zu empfangen und einen gleichphasigen Anteil und einen Quadraturanteil des Eingangssignals bereitzustellen, um den gleichphasigen Anteil und den Quadraturanteil zu filtern, um eine Phase des Eingangssignals als Reaktion auf die gefilterten gleichphasigen und Quadraturanteile zu berechnen, und um eine Frequenzsteigung des Eingangssignals als Reaktion auf die Phase zu bestimmen; und
einen Controller, der mit der Erfassungsschaltung gekoppelt ist und einen Eingang zum Empfangen des Chirp-Signals aufweist, wobei der Controller die Frequenzsteigung des Eingangssignals mit einer Frequenzsteigung des Chirp-Signals vergleicht und ein Objekt detektiert, wenn die Frequenzsteigung des Eingangssignals etwa gleich der Frequenzsteigung des Chirp-Signals ist.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich im Allgemeinen auf elektrische und elektronische Stromkreise und insbesondere auf akustische Distanzmesssysteme.
HINTERGRUND
Akustische Messsysteme und Distanzmesssysteme werden bei einer Vielzahl von Anwendungen genutzt. Es werden zum Beispiel akustische Messsysteme zur Messung von Hindernisentfernungen in Anwendungen genutzt, die von Automobilsystemen bis zur Fossilienausgrabung reichen. Akustische Messsysteme funktionieren im Allgemeinen durch Übertragung eines Pulses akustischer Energie, der eine Schallwelle erzeugt. Danach wird die Messung der Schallwellenlaufzeit aufgezeichnet. Die Schalllaufzeit, die die Zeitspanne von der Übertragung der Schallwelle bis zum Empfang einer Spiegelung der Schallwelle umfasst, bestimmt die Entfernung des Hindernisses. Automobilanwendungen, bei denen akustische Messsysteme zum Einsatz kommen, benötigen eine zuverlässige Erfassung vorhandener Hindernisse in einem weiten Messbereich. Gegenwärtig weisen akustische Messsensoren mit einfacher Modulation eine zuverlässige Erfassung in einem nahen Abstandserfassungsbereich oder einem weiten Abstandserfassungsbereich auf, aber nicht in beiden. Zum Beispiel sind einige akustische Sensoren bei minimaler Abstandserfassung zuverlässig, aber in der maximalen Abstandserfassung begrenzt. In ähnlicher Weise weisen andere akustische Messsensoren eine zuverlässige maximale Abstandserfassung auf, sind jedoch in der minimalen Abstandserfassung begrenzt.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung kann besser verstanden werden, und ihre zahlreichen Merkmale und Vorteile können dem Fachmann offensichtlicher gemacht werden, indem Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen:

1 ein akustisches Distanzmesssystem in Form eines Blockdiagramms gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
2 eine akustische Distanzmessschaltung zur Verwendung im akustischen Distanzmesssystem von 1 in Form eines Blockdiagramms veranschaulicht;
3 eine Erfassungsschaltung, die verwendet werden kann, um die Erfassungsschaltung von 2 gemäß einer Ausführungsform zu implementieren, in Form eines Blockdiagramms veranschaulicht;
4 Graphen, welche die Frequenzspektren eines übertragenen Chirps und ein empfangenes Echo des gesendeten Chirps darstellen, wenn finite Impulsantwortkoeffizienten eines Hochton- und eines Tieftonkanals durch das digitale Filter der Erfassungsschaltung von 3 veranschaulichen;
5 ein Zeitablaufdiagramm zum Berechnen der Frequenzverschiebung eines Eingangssignals, das von dem Controller der Erfassungsschaltung von 2 gemäß einer Ausführungsform empfangen wird, veranschaulicht;
6 einen Graphen veranschaulicht, der die Verarbeitungsausgabe des Sendekanals hoch und des Empfangskanals hoch zeigt, die mit der Erfassungsschaltung von 3 assoziiert sind; und
7 einen Graphen veranschaulicht, der die Verarbeitungsausgabe des Sendekanals hoch und des Empfangskanals tief zeigt, die der Erfassungsschaltung von 3 zugeordnet sind. Ähnliche oder identische Elemente in den verschiedenen Zeichnungen sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Soweit nicht anders vermerkt, beziehen sich das Wort „gekoppelt“ sowie seine zugehörigen Verbformen sowohl auf eine direkte Verbindung als auch eine indirekte elektrische Verbindung anhand von Einrichtungen der in der Fachwelt bekannten Art, und soweit nicht anders angegeben, beinhaltet jede Beschreibung einer direkten Verbindung auch alternative Ausführungsformen unter Verwendung geeigneter Formen der indirekten elektrischen Verbindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellungen werden die Elemente der Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sondern lediglich schematisch dargestellt und sind nicht einschränkend. Zusätzlich werden Beschreibungen und Details wohlbekannter Schritte und Elemente aus Gründen der Einfachheit bei der Beschreibung ausgelassen. Ein Fachmann wird feststellen, dass die hierin verwendeten Bezeichnungen „während“, „solange“ und „bei“ in Bezug auf die Bedienung der Schaltung keine exakten Begriffe sind, die bedeuten, dass eine Handlung genau mit Beginn einer anderen Handlung stattfindet, aber es kann eine kleine, aber gerechtfertigte Verzögerung, wie zum Beispiel eine Übertragungsverzögerung, zwischen der anfänglichen Handlung und der Reaktion, die dadurch ausgelöst wird, auftreten. Zusätzlich bedeutet der Begriff „solange“, dass eine bestimmte Handlung mindestens während eines Teils der Dauer einer anfänglichen Handlung stattfindet. Die Verwendung der Begriffe „etwa“ oder „im Wesentlichen“ bedeutet, dass der Wert eines Elements einen Parameter aufweist, von dem erwartet wird, dass er nahe bei einem angegebenen Wert oder einer Position liegt. Wie jedoch hinreichend auf dem Fachgebiet bekannt ist, können geringe Abweichungen auftreten, wodurch die Werte oder Positionen eventuell nicht genau den angegebenen entsprechen.
1 veranschaulicht ein akustisches Distanzmesssystem 100 in Form eines Blockdiagramms gemäß einer Ausführungsform. Akustisches Abstandsmesssystem 100 in 1 schließt eine Kraftfahrzeugvorrichtung 102, einen Controller 104, einen Lautsprecher 164, einen Satz Übertragungsleitungen 112, einen Satz Sensoren 110, ein Hindernis 120, einen weiten Abstand 132 und einen kurzen Abstand 133 ein. Eine Systemsteuerung wie der Controller 104 befindet sich auf oder in der Kraftfahrzeugvorrichtung 102 und stellt ein elektrisches Signal bereit, das einem akustischen Signal an Lautsprecher 164 entspricht.
Kraftfahrzeugvorrichtung 102 ist kommunikativ mit dem Controller 104 verbunden. Steuerung 104 weist einen Ausgang zum Verbinden mit einer oder mehreren Schallwandlern, wie Sensoren 110a-d, auf, Controller 104 weist auch einen Eingang auf, der auch mit jedem der Sensoren 110a-d verbunden ist. Zusätzlich weist Controller 104 einen Ausgang zum Bereitstellen eines Ausgangssignals an den Lautsprecher 164 auf. In einer Ausführungsform sind Sensoren 110a-d Ultraschallsensoren, die einen Ultraschallpuls oder ein akustisches Signal senden, wie hierin beschrieben, der von Hindernis 118 und/oder 120 reflektiert wird, wenn sich dieses Hindernis 118 und/oder 120 innerhalb des Wellenbereichs des akustischen Signals befindet. Das übertragene akustische Signal liegt im Allgemeinen über den hörbaren Tonfrequenzen. Das reflektierte Impulssignal (Echo) oder das zufällige Rauschen wird von einem oder mehreren der Sensoren 110a-d empfangen. Die Erfassung des Echos erzeugt ein Ausgangssignal zur Verwendung durch Controller 104. Jeder der Sensoren 110a-d kann ein akustisches Signal erzeugen und ein reflektiertes Pulssignal oder Echo erfassen, wenn ein Hindernis 118 und/oder 120 vorliegt.
In der veranschaulichten Ausführungsform handelt Controller 104 als Steuergerät für akustisches Distanzmesssystem 100, das zuerst ein akustisches Signal für die Sensoren 110a-d erzeugt. Sensoren 110a-d sind in der Lage, Echosignale zu empfangen, wenn ein gesendetes akustisches Signal auf ein Hindernis trifft. Die empfangenen Echosignale werden genutzt, um ein Hindernis 118 und/oder 120 innerhalb eines weiten Abstands 132 und eines nahen Abstands 133 zu identifizieren. Controller 104 sendet über Übertragungsleitungen 112 Signale an Sensoren 110a-d und als Antwort darauf erzeugen Sensoren 110a-d die akustischen Signale. Das von jedem Sensor 110a-d erzeugte akustische Signal bewegt sich vom zugehörigen Sensor 110a-d fort und breitet sich durch die Luft aus. Wenn Controller 104 die Übertragung des akustischen Signals stoppt, prüft Controller 104 die Sensoren 110a-d auf Echosignale, die durch Unterbrechungen im sich verbreitenden akustischen Signal hervorgerufen werden könnten. Wenn Hindernis 118 und/oder 120 erkannt wird, wird ein Echo an einem oder mehreren der Sensoren 110a-d empfangen. Das empfangene Echosignal wird von einem jeweiligen Sensor 110a-d verarbeitet, um zu bestimmen, ob das empfangene Echosignal etwa gleich der Frequenzsteigung des gesendeten akustischen Signals ist. Wenn die Frequenzsteigung des akustischen Signals nicht etwa gleich dem empfangenen Echosignal ist, ist das Objekt nicht vorhanden. In Reaktion darauf, dass die Frequenzsteigung des empfangenen Echosignals etwa gleich der Frequenzsteigung des gesendeten akustischen Signals ist, wird die Präsenz des Objekts erfasst. Die Frequenzsteigung des empfangenen Echosignals wird an Controller 104 über Übertragungsleitungen 112 übertragen. Controller 104 meldet die Erfassung des Hindernisses 118 und/oder 120 in Bezug auf die Oberfläche des Hindernisses 118 und/oder 120, das einem jeweiligen Sensor 1 10a-d am nächsten liegt, wenn sich das Objekt in der Nähe eines Erfassungsbereichs befindet, welcher der weiten Entfernung 132 und/oder der nahen Entfernung 133 zugeordnet ist. Eine verlässliche Erkennung von Hindernissen verschiedener Formen, Höhen und unklarer Abmessungen wird benötigt. Zusätzlich ist das Verhindern der Erkennung falscher Hindernisse aufgrund veränderlicher Schwellenwerte bei hoher Lärmbelastung ein wünschenswertes Merkmal. Das akustische Distanzmesssystem 100 beseitigt diese Probleme, wie unten beschrieben wird.
2 veranschaulicht mithilfe eines Blockdiagramms eine akustische Distanzmessschaltung 200 zur Verwendung im akustischen Distanzmesssystem von 1 gemäß einer Ausführungsform. Die akustische Distanzmessschaltung 200 schließt Controller 104 und einen Sensor 202 ein. Sensor 202 kann zum Beispiel einen Sensor aus der Gruppe von Sensoren 110 von 1 sein. Sensor 202 schließt einen Frequenzgenerator 208, einen Sendeverstärker 212, einen akustischen Wandler 214 und eine Erfassungsschaltung 220 ein.
Controller 104 weist einen Ausgang mit einer Frequenz des Generators 208 zum Bereitstellen eines Steuersignals und einen Eingang zum Empfangen einer Frequenzsteigung des Signals zur Bestimmung der Präsenz eines Objekts in einer Weise auf, die nachstehend beschrieben wird.
Frequenzgenerator 208 weist einen Eingang zum Empfang des Steuersignals und einen Ausgang, der mit dem Sendeverstärker 212 verbunden ist, auf.
Sendeverstärker 212 weist einen Eingang zum Empfangen des elektrischen Signals von dem Frequenzgenerator 208 und einen Ausgang auf, der mit dem akustischen Wandler 214 verbunden ist, um ein verstärktes elektrisches Signal bereitzustellen.
Schallwandler 214 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang des Sendeverstärkers 212 verbunden ist, und einen Ausgang auf. Schallwandler 214 schwingt zur Erzeugung einer Schallwelle in der Luft und erzeugt ein elektrisches Signal an dem Ausgang in Reaktion auf die umgebenden Schallwellen, die den Sensor zum Vibrieren bringen. Der Schallwandler 214 kann zum Beispiel ein piezoelektrischer Sensor sein.
Erfassungsschaltung 220 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang des Schallwandlers 214 verbunden ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen einer Frequenzsteigung als Reaktion auf eine Frequenzsteigung eines empfangenen Signals auf, wenn die Signalstärke über einem Schwellenwert oder einem Nullwert oder anderweitig liegt.
Controller 104 hat einen Eingang zum Empfangen des Frequenzssteigungssignals. Controller 104 ist zum Beispiel ein Steuersystem, welches das akustische Distanzmesssystem von 1 betreibt.
Während des Betriebs sendet Controller 104 das Steuersignal an Frequenzgenerator 208. Der Frequenzgenerator 208 erzeugt ein Signal und sendet zunächst das erzeugte Signal an den Sendeverstärker 212 als elektrisches Signal. Der Sendeverstärker 212 erhöht die Stärke des vom Frequenzgenerator 208 erzeugten Signals und schickt das elektrische Signal an den Schallwandler 214. Wenn Sendeverstärker 212 nicht implementiert wird, stellt Frequenzgenerator 208 ein nicht verstärktes Signal an Schallwandler 214 bereit. Schallwandler 214 vibriert und erzeugt ein Signal, das dem zur Verfügung gestellten Eingangssignal entspricht. In der Folge schwingt der Schallwandler 214 in Reaktion auf Änderungen des Luftdrucks, die durch Echosignale oder zufälliges Rauschen gebildet werden können, und sendet dann das empfangene Eingangssignal an die Sensorschaltung 220. In einer Ausführungsform interpretiert die Erfassungsschaltung 220 nur Rauschen als Reaktion auf das Empfangen eines Eingangssignals mit tiefer Energie und gibt einen Nullwert an den Controller 104 aus, aber als Reaktion auf das Empfangen eines Eingangssignals mit ausreichender Energie gibt die Erfassungsschaltung 220 die Frequenzsteigung des empfangenen Eingangssignals aus. Controller 104 vergleicht die Frequenzsteigung des empfangenen Eingangssignals mit einer bekannten Frequenzsteigung des Steuersignals. Als Reaktion auf die Frequenzsteigung des Eingangssignals und der bekannten Frequenzsteigung des etwa gleich starken Steuersignals erfasst Controller 104 die Präsenz eines Objekts.
3 veranschaulicht eine Erfassungsschaltung 300, die verwendet werden kann, um die Erfassungsschaltung 220 von 2 gemäß einer Ausführungsform zu implementieren. Erfassungsschaltung 300 schließt einen Analog-Digital-Wandler 302 und eine digitale Erfassungsschaltung 350 ein. Digitale Erfassungsschaltung 350 schließt im Allgemeinen einenln-Phase/Quadratur (I/Q) Digitalmischer 303, einen digitalen Filter 304, einen Speicher 310 zum Speichern von Filterkoeffizienten mit endlicher Impulsantwort (FIR), eine Phasenableitungsschaltung 316, ein Steigungsberechnungsmodul 318, einen Stärkendetektor 322, eine Komparatorschaltung 326, ein Register 324 zum Speichern in einem Nahbereich des Schwellenwerts und einen Multiplexer 320 ein.
Analog-Digital-Wandler 302 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang eines Wandlers (zum Beispiel eines Schallwandlers 214 von 2) verbunden ist, um ein Eingangssignal zu empfangen, und einen Ausgang auf. In der digitalen Erfassungsschaltung 350 weist I/Q Digitalmischer 303 einen Eingang, der mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 302 verbunden ist, zum Empfang eines Mischsignals FTX, einen ersten und zweiten Ausgang zum Bereitstellen eines In-Phasen-Signals bzw. eines Quadratur-Signals, das einer Amplitude und einer Phase des von dem Schallwandler in der komplexen Ebene eingegebenen Signals entspricht, auf. Das digitale Filter 304 schließt ein in der Phase befindliches endliches Impulsantwortfilter, das mit „FIR_I“ 306 bezeichnet ist, und ein quadraturfinites Impulsantwortfilter, das mit „FIR_Q“ 308 bezeichnet ist, ein. FIR_I 306 weist einen Eingang, der mit dem ersten Ausgang des I/Q-Digitalmischers 303 verbunden ist, einen Eingang, der mit Speicher 310 zur Aufnahme des FIR-Filterkoeffizienten verbunden ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen eines gefilterten phasengleichen Signals auf. FIR_Q 308 weist einen Eingang, der mit dem zweiten Ausgang des I/Q-Digitalmischers 303 verbunden ist, einen Eingang, der mit dem Speicher 310 zum Empfangen von FIR-Filterkoeffizienten verbunden ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen eines gefilterten Quadratursignals auf. Phasenableitschaltung 316 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang des digitalen Filters 304 zum Empfangen des gefilterten phasengleichen Signals verbunden ist, einen Eingang, der mit dem Ausgang des digitalen Filters 304 zum Empfangen des gefilterten Quadratursignals verbunden ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen der Frequenz des komplexen Signals, das durch das gefilterte phasengleiche Signal und das gefilterte Quadratursignal dargestellt ist, auf. Steigungsberechnungsmodul 318 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang der Phasenableitschaltung 316 verbunden ist, um die Frequenz des komplexen Signals zu empfangen, und einen Ausgang zum Bereitstellen der Frequenzsteigung auf. Stärkedetektor 322 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang des digitalen Filters 304 zum Empfangen des gefilterten phasengleichen Signals verbunden ist, einen Eingang, der mit dem Ausgang des digitalen Filters 304 zum Empfangen des gefilterten Quadratursignals verbunden ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen eines Stärkesignals auf. Komparator 326 weist einen Eingang, der mit dem Ausgang des Stärkedetektors 322 verbunden ist, einen Eingang zum Empfangen einer vorbestimmten Stärkeschwelle (Register 324) und einen Ausgang zum Bereitstellen der Signalstärke auf, wenn die Stärke des Signals größer als Register 324 ist. Multiplexer 320 weist einen Eingang zum Empfangen der Frequenzsteigung des Eingangssignals von Berechnungsmodul 318, einen Eingang zum Empfangen eines Wertes Null, einen Steuereingang, der mit dem Ausgang der Komparatorschaltung 326 verbunden ist, und einen Ausgang, der mit dem Eingang des Controllers 104 verbunden ist, auf.
Register 324 kann gemäß der Reichweite des Schallwandlers 214 und als Reaktion auf einen gemessenen Effekt eines vom Schallwandler 214 erkannten Hintergrundgeräusches konfiguriert werden, um eine falsche Hinderniserkennung zu vermeiden. Erfassungsschaltung 220 verwendet den durch Register 324 bereitgestellten Nahbereichsschwellenwert, um eine minimalen Energieladung in einem empfangenen Signal zu definieren, die ein Hindernis als Reaktion auf die Übertragung des akustischen Signals von dem Schallwandler reflektiert.
In Betrieb empfängt Erfassungsschaltung 350 ein Signal, welches das Echo des Chirp-Signals einschließt, wenn ein Objekt es zurück reflektiert, als das Eingangssignal beim I/Q-Digitalmischer 303. Das Eingangssignal ist ein digital umgewandeltes Signal, das von Schallwandler 214 von 2 (oder einem Empfängerverstärker, falls eingebaut) empfangen wird, das Echosignale einschließen kann, die durch Schallwandler 214 empfangen und durch Reflexionen von physischen Objekten erzeugt werden. Das Chirp-Signal ist frequenzmoduliert und wird durch Frequenzdurchlauf in dem Eingangssignal dargestellt. Sobald der Nachhall kurz nach dem Übertragen des Signals gesendet worden ist, kann ein Chirp-Echosignal für die Nahbereichsobjekterfassung erkannt werden. Der I/Q-Digitalmischer 303 verschiebt das Eingangssignal in Summen- und Differenzfrequenzen, in denen die Differenzfrequenz auf Basisband (Nullfrequenz) ist. Der I/Q-Digitalmischer 303 gibt sowohl eine gleichphasige als auch eine Quadraturkomponente des empfangenen Signals aus. Digitales Filter 304 empfängt das phasengleiche Signal bei FIR_I 306 und das Quadratursignal bei FI_Q 308, wobei das Quadratursignal eine Quadraturkomponente des empfangenen Signals ist. FIR_I 306 weist einen Eingang zum Empfangen des in Speicher 310 gespeicherten FIR-Filterkoeffizienten auf, der entsprechend dem ausgewerteten Kanal ausgewählt wurde. Speicher 310 schließt Hochtonkanal-FIR-Filterkoeffizienten 312 und Tieftonkanal-FIR-Filterkoeffizienten 314 zum wahlweisen Anwenden auf eine entsprechende Anzahl von Abtastwerten des Eingangssignals, um ein FIR-Filter zu implementieren, ein. Digitale Erfassungsschaltung 350 wendet Hochtonkanal-FIR-Filterkoeffizienten 312 an, wenn ein Echosignal von einem Hochtonkanal-Chirp erfasst wird, und Tieftonkanal-FIR-Filterkoeffizienten 314, wenn ein Echosignal von einem Tieftonkanal-Chirp erfasst wird.
Phasenableitschaltung 316 empfängt die gefilterten I- und Q-Signale und gibt die Frequenz als zeitliche Änderung der Phase aus, oder $f = \frac{d φ}{d t} .$
Steigungsberechnungsmodul 318 berechnet die Frequenzsteigung über eine Rollperiode, die der Dauer des übertragenen Chirp-Signals entspricht, und gibt die Frequenzsteigung aus. Stärkedetektor 322 empfängt dn gefilterten phasengleichen Anteil des Eingangssignals und des gefilterten Quadraturanteils des Eingangssignals und gibt das Stärkesignal aus, das die Energie im Eingangssignal darstellt. Komparatorschaltung 326 empfängt die Stärke des Eingangssignals und den Nahbereichsschwellenwert aus Register 324 und gibt eine „1“ aus, sobald die Stärke des Eingangssignals oberhalb der Nahbereichsschwelle liegt, und ansonsten eine „0“. Multiplexer 320 gibt die Frequenzsteigung als Reaktion auf die Stärke des Eingangssignals aus, die höher als der Nahbereichsschwellenwert ist, und andernfalls einen Nullwert durch die Zahl Null.
Darüber hinaus empfängt Controller 104 die Frequenzsteigung des Eingangssignals und vergleicht die Frequenzsteigung des Eingangssignals mit der bekannten Frequenzsteigung des übertragenen Chirp-Signals. Controller 104 erfasst ein Objekt, wenn die Frequenzsteigung des Eingangssignals der Frequenzsteigung des Chirp-Signals entspricht, d.h. wenn sie etwa gleich der Frequenzsteigung des Chirp-Signals ist. Als Reaktion auf das Erfassen der Objektpräsenz bestimmt Controller 104 die Distanz des Objekts. Die Frequenzverschiebung der Steigung des übertragenen Chirp-Signals und die Steigung des empfangenen Echos ist konstant. Controller 104 extrapoliert die Frequenz des Chirp-Signals und berechnet dann die Differenz zwischen der Frequenzsteigung des Eingangssignals und einer extrapolierten Chirp-Frequenz, um den Objektabstand zu bestimmen. Controller 104 stellt ein Distanzmesssignal als Reaktion auf die Berechnung des Objektabstands bereit.
In einer Ausführungsform wird das Erfassen der Reichweite für Objekte innerhalb eines nahen und weiten Bereichs des akustischen Distanzmesssystems 100 durch paralleles Senden von Chirps auf zwei Sensoren und Empfangen auf zwei oder mehr Sensoren 202 erhöht. Controller 104 überträgt Chirps auf zwei Sensoren 202, zum Beispiel auf Sensoren 110b und 110c. Jeder Wandler überträgt ein hohes oder ein tiefes Chirp-Signal.
Jede Erfassungsschaltung 300 empfängt Eingangssignale, die den gesendeten Signalen entsprechen, daher empfängt jeder Sensor sowohl auf dem Hochfrequenz- als auch auf dem Niederfrequenzkanal. Als Reaktion auf die Präsenz eines Objekts verwendet die Erfassungsschaltung 300 die empfangenen Echos, um eine präzisere Position des Objekts zu triangulieren. Zum Beispiel überträgt die erste Erfassungsschaltung ein Signal mit hohem Chirp, und die zweite Erfassungsschaltung überträgt ein Signal mit tiefem Chirp. Jede Erfassungsschaltung empfängt ein direktes Eingangssignal und ein indirektes Eingangssignal. Das direkte Eingangssignal der ersten Erfassungsschaltung entspricht dem hohen Chirp-Signal, und das indirekte Eingangssignal entspricht dem tiefen Chirp-Signal. In ähnlicher Weise entspricht das direkte Eingangssignal der zweiten Erfassungsschaltung dem tiefen Chirp-Signal, und das indirekte Eingangssignal entspricht dem hohen Chirp-Signal. Auf Grundlage der direkten und indirekten Signaleingänge berechnet das akustische Distanzmesssystem 100 eine genauere Position des Objekts unter Anwendung der Triangulation. Controller 104 bestimmt mindestens einen Abstandspunkt des Objekts von jeder der ersten und zweiten Erfassungsschaltung auf Grundlage der direkten und indirekten Signaleingaben. Controller 104 bestimmt eine erste Distanzmessung von der ersten Erfassungsschaltung, eine zweite Distanzmessung von der zweiten Erfassungsschaltung und einen bekannten Abstand zwischen der ersten und der zweiten Erfassungsschaltung. Unter Verwendung der bestimmten Punkte berechnet Controller 104 eine genauere Position des Objekts, zum Beispiel kartesische Koordinaten des Objekts in Bezug zu mindestens einem der Sensoren.
Sensorschaltung 300 ermöglicht parallelen Empfang und Erfassen von sowohl Hochals auch Niederfrequenzkanälen. Sensorschaltung 300 bestimmt die Chirp-Echosteigung, während gleichzeitig die Signalauflösung verbessert wird, um eine genaue Nahbereichs- und Fernbereichsobjekterfassung bereitzustellen. Durch Einschließen des Steigungsberechnungsmoduls 318 ist die akustische Distanzmessschaltung 100 in der Lage, Objekte innerhalb eines weiten Distanzbereichs von etwa 0,20 Meter bis größer als 7 Meter unter Verwendung einer einfachen Modulation mit parallelem Empfang und Erfassung auf Doppelfrequenzkanälen zu erfassen.
4 veranschaulicht Graphen, die Frequenzspektren eines übertragenen Chirps und eines empfangenen Echos des übertragenen Chirps darstellen, wenn Antwortkoeffizienten mit endlichem Impuls eines Hochton- und Tieftonkanals durch das digitale Filter 304 der Erfassungsschaltung 300 von 3 angewendet werden. 4 schließt Hochtonkanal-FIR-Koeffizientenspektren 410 und Tieftonkanal-FIR-Koeffizientenspektren 420 ein. Hochtonkanal-FIR-Koeffizientenspektren 410 schließen normiertes Übertragungs- (Tx-) Spektrum und Empfangs- (Rx)- Empfindlichkeitsfaktor (beliebige Einheiten) 412 auf der y-Achse und Delta-Frequenz (Kilohertz) 414 auf der x-Achse ein. Außerdem schließen Hochtonkanal-FIR-Koeffizientenspektren 410 ein Hochtonkanal- (Tx-) Chirp-Signal 416 und ein Rx-Chirpsignal 418 ein. In ähnlicher Weise schließen Tieftonkanal-FIR-Koeffizientenspektren 420 ein Tx-Spektrum und einen Rx-Empfindlichkeitsfaktor (beliebige Einheiten) 412 auf der y-Achse und eine Delta-Frequenz (Kilohertz) 414 auf der x-Achse ein. Tiefton-Kanal-FIR-Koeffizientenspektren 420 schließen ferner ein Tx-Chirp-Signal 426 und ein Empfangs-Chirp-Signal 428 ein.
Bei Betrieb ist das digitale Filter 304 ein zweikanaliges komplexes Filter, das den phasengleichen Anteil des Eingangssignals und den Quadraturanteil des Eingangssignals empfängt. Digitales Filter 304 wird entweder auf den Hochtonkanal oder auf den Tieftonkanal gesetzt und unterdrückt das Signal von dem nicht ausgewählten Kanal. In einem Beispiel liegen die Hochton- und Tieftonkanalfrequenzen nahe aneinander, damit ein Filter mit einer hohen Rauschunterdrückung und einer hohen Rangfolge zum Trennen der beiden Kanäle verwendet wird. Eine ausreichende Anzahl von Abtastungen und eine entsprechende Anzahl von Koeffizienten werden verwendet, um eine scharfe Abschwächung außerhalb des ausgewählten Frequenzbereichs bereitzustellen, um die zwei Kanäle zu trennen. Digitales Filter 304 verwendet entweder Hochtonkanalkoeffizienten 312 oder Tieftonkanalkoeffizienten 314, um empfangenen Signalinhalt zu unterdrücken, der den gesendeten Chirp nicht anzeigt. Als Reaktion auf die zwei Sensoren, die parallel in unterschiedlichen Frequenzen senden, erfasst jeder Sensor parallel auf beiden Frequenzkanälen unter Verwendung von Multiplexen. Als Reaktion auf ausreichende Energie in den gefilterten hohen und/oder tiefen Kanalsignalen berechnet Erfassungsschaltung 300 eine Frequenzsteigung des gefilterten Signals in der Frequenzbandbreite des digitalen Filters 304. Die verbleibende Schaltung der Erfassungsschaltung 300 erfasst, ob das gefilterte Signal ausreichend Energie hat, um eine aussagekräftige Frequenzsteigung zu berechnen.
5 veranschaulicht ein Zeitablaufdiagramm zum Berechnen der Frequenzverschiebung eines Eingangssignals, das von dem Controller der Erfassungsschaltung von 2 gemäß einer Ausführungsform empfangen wird. Zeitablaufdiagramm 500 schließt Frequenz 502 (beliebige Einheiten), die auf der y-Achse angeordnet ist, und Zeit 504 (beliebige Einheiten) auf der x-Achse ein. Zusätzlich schließt das Zeitablaufdiagramm 500 eine Tx-Chirp-Signalfrequenzwellenform 505, eine extrapolierte Tx-Chirp-Signalfrequenzwellenform 508 und eine Empfangssignalfrequenzwellenform 510 ein. Tx-Chirp-Signalfrequenzwellenform 505 weist eine charakteristische Frequenzsteigung auf. Extrapolierte Tx-Chirp-Signalfrequenzwellenform 508 ist eine visuelle Darstellung der Tx-Chirp-Signalfrequenzwellenform 505, die zeitlich verlängert ist und deren Steigung konstant bleibt. Als Reaktion auf das Empfangen eines Eingangssignals berechnet die Erfassungsschaltung 300 sowohl die Frequenz des Eingangssignals in Abhängigkeit von der Zeit als auch die Steigung des Eingangssignals, wenn das Eingangssignal ausreichend Energie hat. Wenn ein aktuelles Chirp-Echo aufgrund des mit einem Objekt interagierenden erzeugten Impulssignals empfangen wird, ist das Profil der Frequenz im Wesentlichen das gleiche wie das Profil der Frequenz des Tx-Chirp-Signals, was dazu führt, dass deren Frequenzsteigungen etwa gleich sind. Außerdem, wenn ein aktuelles Chirp-Echo erfasst wird, dann entspricht die Frequenzverschiebung zwischen extrapolierter Tx-Chirp-Signalfrequenzwellenform 508 und der empfangenen Signalfrequenzwellenform 510 dem Abstand des Hindernisses von dem Sensor. Durch Extrapolieren der Tx-Chirp-Signal-Frequenzsteigung und Messen der Differenz in der Frequenz zwischen ihr und der empfangenen Signalfrequenz nach dem Erfassen des aktuellen Chirp-Echos misst die akustische Abstandsmessschaltung 200 bequem und genau die Distanz.
6 veranschaulicht einen Graphen, der die Verarbeitungsausgabe des Sendekanals hoch und des Empfangskanals hoch zeigt, die der Erfassungsschaltung von 3 zugeordnet sind. Das Sende- (Tx-) Hochtonkanal- und Empfangs- (Rx-) Hochtonkanal-Zeitdiagramm 600 schließt eine auf der linken y-Achse angeordnete Stärkeskala (Millivolt) 602, eine auf der x-Achse angeordnete Entfernungsskala (Zentimeter) 604 und eine Delta-Frequenz-Skala (Hertz) 606 auf der rechten y-Achse ein. Zusätzlich schließen Tx-Hochtonkanal- und Rx-Hochtonkanal-Zeitdiagramm 600 einen Endnachhallpunkt 608, eine Hochfrequenzkanalstärke 612, eine Stärke nahe Signal 614, eine Frequenzsteigung nahe Signal 616 und ein Stärkentieftonsignal 618 ein.
Endnachhallpunkt 608 identifiziert den Punkt, an dem die Objekterfassung beginnt. Hochfrequenzkanalstärke 612 ist die Stärke des Eingangssignals nach dem Filtern durch ein komplexes Filter, zum Beispiel das digitale Filter 304 (3). Hochfrequenzkanalstärke 612 wird mit der Rauschschwelle (Register 324) verglichen und identifiziert ein echtes Signal gegenüber Rauschen, das durch digitales Filter 304 empfangen wird. Frequenzsteigung nahe Signal 616 stellt dar, dass es ein Abwärts-Chirp-Signal gibt, das aufgrund der Interaktion mit einem Objekt in einer Frequenzsteigung nach Endnachhallpunkt 608 resultiert. Frequenzsteigung nahe Signal 616 wird Controller 104 bereitgestellt. Controller 104 vergleicht die Frequenzsteigung nahe Signal 616 mit der übertragenen Chirp-Signalsteigung. Hochfrequenzkanalstärke 612 stellt dar, dass das Objekt anfänglich bei 40 cm erfasst wird. Controller 104 berechnet die Delta-Frequenz der Frequenzsteigung nahe Signal 616 und das übertragene Chirp-Signal, um einen genaueren Abstand des Objekts zu bestimmen. 7 einen Graphen veranschaulicht, der die Verarbeitungsausgabe des Sendekanals hoch und des Empfangskanals tief zeigt, die der Erfassungsschaltung von 3 zugeordnet sind. Das Tx-Hochtonkanal- und Rx-Tieftonkanal-Zeitdiagramm 700 schließt eine auf der linken y-Achse angeordnete Stärkeskala (Millivolt) 702, eine auf der x-Achse angeordnete Entfernungsskala (Zentimeter) 704 und eine Delta-Frequenz-Skala (Hertz) 706 auf der rechten y-Achse ein. Zusätzlich schließt das Tx-Hochtonkanal- und Rx-Tieftonkanal-Zeitdiagramm 700 einen Endnachhallpunkt 708, eine Hochfrequenzkanalstärke 712, eine Stärke nahe Signal 714 und eine Frequenz nahe Signal 716 ein.
Endnachhallpunkt 708 identifiziert den Punkt, an dem die Objekterfassung beginnt. Hochfrequenzkanalstärke 712 ist die Stärke des Eingangssignals nach dem Filtern durch ein komplexes Filter, zum Beispiel das digitale Filter 304 (3). Hochfrequenzkanalstärke 712 wird mit der Rauschschwelle (Register 324) verglichen und identifiziert ein echtes Signal gegenüber Rauschen, das durch digitales Filter 304 empfangen wird. Frequenz nahe Signal 716 stellt dar, dass es ein beliebiges Frequenzsignal vor Endnachhallpunkt 708 und eine Stärkemessung in der Größe von etwa Null für die Frequenz nahe Signal 716 nach Endnachhallpunkt 708 gibt. Es gibt keine Frequenzsteigung nahe Signal 716, daher wird kein Objekt als Objekt erfasst Der vorstehend offenbarte Gegenstand ist als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten, und die angehängten Ansprüche sollen alle Modifikationen, Verbesserungen und anderen Ausführungsformen einschließen, die im wahren Schutzumfang der Ansprüche liegen. Die offenbarte Technik kann sowohl in zweikanaligen (mehrkanaligen) als auch in einkanaligen akustischen Distanzmesssystemen verwendet werden. Sowohl zweikanalige (mehrkanalige) als auch einkanalige akustische Distanzmesssysteme verwenden akustische Messsensoren mit einfacher Modulation für eine gleichzeitige zuverlässige Erfassung sowohl in einem nahen als auch einem weiten Entfernungserfassungsbereich. Das zweikanalige akustische Distanzmesssystem verwendet eine echte Zweikanalerkennung, um ein Echo gleichzeitig sowohl bei hohen als auch bei tiefen Kanälen zu erfassen. In einer anderen Ausführungsform sendet und empfängt das einkanalige akustische Distanzmesssystem auf mehreren Sensoren parallel, um die Erfassung eines Echos aufgrund von Objekterfassung sowohl bei hohen als auch bei tiefen Kanälen zu ermöglichen. Die echte zweikanalige Erfassung, die durch die Sensoren mit einfacher Modulation bereitgestellt wird, ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die Echos, die von einem Hindernis in geringer Entfernung (zum Beispiel weniger als 0,15 Meter) und in weiter Entfernung (zum Beispiel mehr als 7 Meter) empfangen werden, parallel erfasst werden.
In einer Form umfasst ein Verfahren das Erzeugen eines Chirp-Signals mit einem Frequenzgenerator zu einem ersten Zeitpunkt, wobei der Frequenzgenerator das Chirp-Signal zum Bestimmen einer Position eines Hindernisses bereitstellt, wobei an einem Sendeverstärker der Chirp für die Übertragung des Chirp-Signals zu einem Schallwandler empfangen wird, vom Schallwandler ein empfangenes Eingangssignal an eine Erfassungsschaltung bereitgestellt wird, einen phasengleichen Anteil und einen Quadraturanteil des empfangenen Eingangssignals durch einen digitalen Filter gefiltert wird, eine Phase des empfangenen Eingangssignals als Reaktion auf den gefilterten phasengleichen Anteil und Quadraturanteil berechnet wird, wobei eine empfangene Frequenzsteigung eines Eingangssignals als Reaktion auf die Phase bestimmt wird und die empfangene Frequenzsteigung des Eingangssignals mit einer Frequenzsteigung eines Chirp-Signals verglichen wird und ein Objekt als Reaktion auf die empfangene Frequenzsteigung des Eingangssignals, die etwa gleich der Frequenzsteigung des Chirp-Signals ist, erfasst wird.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner als Reaktion auf eine Stärke des empfangenen Eingangssignals, die größer als ein Schwellenwert ist, die Bereitstellung der empfangenen Frequenzsteigung des Eingangssignals und die Bestimmung einer Distanz auf Grundlage einer Frequenzverschiebung der Frequenzsteigung des Chirp-Signals. Gemäß diesem Gesichtspunkt kann das Verfahren weiter Folgendes umfassen: durch einen In-Phase-Quadratur- (I/Q-) Digitalmischer wird ein Eingangssignal und ein Mischsignal empfangen und einen gleichphasigen Anteil des empfangenen Eingangssignals und einen Quadraturanteil des empfangenen Eingangssignals bereitgestellt, durch einen digitalen Filter werden Filterkoeffizienten mit endlicher Impulsantwort (FIR) empfangen, wobei das digitale Filter ein lineares Filter zum Extrahieren von einem Satz hoher Kanalfrequenzen und einem Satz tiefer Kanalfrequenzen ist, und der FIR-Filter auf jeden phasengleichen Anteil und Quadraturanteil des empfangenen Eingangssignals angewandt wird. Darüber hinaus kann das Erfassen des Objektabstands ferner umfassen: das Bereitstellen eines Ausgangs für eine Phase des empfangenen Eingangssignals durch eine Phasenableitschaltung, das Bereitstellen der empfangenen Frequenzsteigung des empfangenen Eingangssignals durch eine Steigungsberechnungsschaltung, das Multiplexen der empfangenen Frequenzsteigung des Eingangssignals und einer Konstanten durch einen Multiplexer, wobei ein Multiplexer-Steuersignal ein Ausgang eines Komparators ist und der Komparator die Stärke und die Schwelle vergleicht und über den Multiplexer eine Frequenzsteigung eines Chirp-Echos entsprechend einem Zustand eines empfangenen Eingangssignals auswählt, wobei der konstante Wert das Nichterfassen eines Hindernisses anzeigt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt kann das Verfahren ferner umfassen: das Erzeugen eines Tiefkanal-Chirp-Signals und eines Hochkanal-Chirp-Signals durch den Frequenzgenerator, das Senden jedes Tiefkanal-Chirp-Signals und jedes Hochkanal-Chirp-Signals als das Chirpsignal durch den Sendeverstärker, das Erfassen eines Tiefkanal-Chirp-Signals und eines Hochkanal-Chirp-Signals an einer ersten Erfassungsschaltung und an einer zweiten Erfassungsschaltung, das Bestimmen einer direkten und einer indirekten Distanzmessung von der ersten Erfassungsschaltung und der zweiten Erfassungsschaltung, und das Berechnen einer Position eines Objekts auf Grundlage einer Triangulation der ersten und zweiten Erfassungsschaltung und eines Objektabstands.
Während die Thematik mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und Beispielausführungsformen beschrieben wird, stellen die vorstehenden Zeichnungen und Beschreibungen daher nur typische Ausführungsformen der Thematik dar und werden daher nicht als Beschränkung des Umfangs betrachtet und für Fachleute sind viele Alternativen und Varianten erkennbar. Erfinderische Aspekte der vorliegenden Veröffentlichung können in weniger als allen Funktionen einer einzelnen vorstehenden veröffentlichten Ausführungsform liegen.

Claims

Akustische Distanzmessschaltung, umfassend: einen Frequenzgenerator mit einem Ausgang zum Bereitstellen eines Chirp-Signals; einen Sendeverstärker mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des Frequenzgenerators gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der zum Koppeln mit einem Schallwandler eingerichtet ist; eine Erfassungsschaltung mit einem Eingang, der zum Koppeln mit dem Schallwandler eingerichtet ist, um ein Eingangssignal zu empfangen und einen gleichphasigen Anteil und einen Quadraturanteil des Eingangssignals bereitzustellen, um den gleichphasigen Anteil und den Quadraturanteil zu filtern, um eine Phase des Eingangssignals als Reaktion auf die gefilterten gleichphasigen und Quadraturanteile zu berechnen, und um eine Frequenzsteigung des Eingangssignals als Reaktion auf die Phase zu bestimmen; und einen Controller, der mit der Erfassungsschaltung gekoppelt ist und einen Eingang zum Empfangen des Chirp-Signals aufweist, wobei der Controller die Frequenzsteigung des Eingangssignals mit einer Frequenzsteigung des Chirp-Signals vergleicht und ein Objekt detektiert, wenn die Frequenzsteigung des Eingangssignals etwa gleich der Frequenzsteigung des Chirp-Signals ist.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsschaltung das Eingangssignal nur dann bereitstellt, wenn eine Stärke des Eingangssignals größer als ein Schwellenwert ist.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 1, wobei der Controller einen Objektabstand auf Grundlage einer Frequenzverschiebung der Frequenzsteigung des Eingangssignals und einer extrapolierten Frequenzsteigung des Chirp-Signals bestimmt.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Erfassungsschaltung umfasst: einen In-Phase-Quadratur- (I/Q-) Digitalmischer mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Schallwandlers gekoppelt ist, mit einem zweiten Eingang zum Empfangen eines Mischsignals, und mit einem Ausgang zum Bereitstellen eines gleichphasigen Anteils des Chirp-Signals und eines Quadraturanteils des Chirp-Signals; und ein digitales Filter mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des VQ-Digitalmischers gekoppelt ist, mit einem Eingang zum Empfangen von Koeffizienten eines Filters mit finiter Impulsantwort (FIR-Filter), mit einem ersten Ausgang zum Bereitstellen des gefilterten gleichphasigen Anteils des Eingangssignals, und mit einem zweiten Ausgang zum Bereitstellen des gefilterten Quadraturanteils des Eingangssignals.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 4, wobei das digitale Filter ein lineares Filter zum Extrahieren entweder eines Satzes von Hochtonkanalfrequenzen oder eines Satzes von Tieftonkanalfrequenzen ist.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 4, wobei das digitale Filter ferner: eine vorbestimmte Anzahl von Tieftonkanal-FIR-Filterkoeffizienten anwendet, wenn ein Echosignal von einem Tieftonkanal-Chirp detektiert wird; und eine vorbestimmte Anzahl von Hochtonkanal-FIR-Filterkoeffizienten anwendet, wenn ein Echosignal von einem Hochtonkanal-Chirp detektiert wird.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 4, wobei die Erfassungsschaltung ferner umfasst: eine Phasenableitungsschaltung mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des digitalen Filters gekoppelt ist, und mit einem Ausgang zum Bereitstellen einer Phase des Eingangssignals; eine Steigungsberechnungsschaltung mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Phasenableitungsschaltung gekoppelt ist, und mit einem Ausgang zum Bereitstellen der Frequenzsteigung des Chirp-Signals; und einen Multiplexer mit einem ersten Eingang, der mit der Steigungsberechnungsschaltung gekoppelt ist, mit einem zweiten Eingang zum Empfangen einer Konstante, mit einem Steuereingang zum Empfangen eines detektierten Echosignals, und mit einem Ausgang zum Bereitstellen entweder seines ersten oder seines zweiten Eingangs, der entsprechend einem Zustand des detektierten Echosignals gewählt wird.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 7, wobei die Erfassungsschaltung ferner umfasst: einen Stärkedetektor mit einem ersten Eingang zum Empfangen des gefilterten gleichphasigen Anteils, mit einem zweiten Eingang zum Empfangen des gefilterten Quadraturanteils, und mit einem Ausgang zum Bereitstellen eines Stärkesignals; und eine Komparatorschaltung mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Stärkedetektors gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingang zum Empfangen einer vorbestimmten Stärkeschwelle.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 1, wobei der Frequenzgenerator wahlweise entweder ein Tieftonkanal-Chirp-Signal oder ein Hochtonkanal-Chirp-Signal als Chirp-Signal erzeugt.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 9, ferner umfassend eine erste Erfassungsschaltung und eine zweite Erfassungsschaltung.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 10, ferner umfassend: Auswahl der ersten Erfassungsschaltung und der zweiten Erfassungsschaltung, um ein Tieftonkanal-Chirp-Echosignal und ein Hochtonkanal-Chirp-Echosignal zu detektieren.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 11, wobei der Controller ferner: eine direkte und eine indirekte Distanzmessung von sowohl der ersten Erfassungsschaltung als auch der zweiten Erfassungsschaltung bestimmt; und eine Position eines Objekts auf Grundlage einer Triangulation der ersten und der zweiten Erfassungsschaltung und einer Distanz des Objekts berechnet.
Akustische Distanzmessschaltung, umfassend: einen Frequenzgenerator mit einem Ausgang zum Bereitstellen eines Chirp-Signals mit einer Frequenzsteigung des Chirp-Signals; einen Sendeverstärker mit einem Eingang, der mit dem Ausgang des Frequenzgenerators gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der zum Koppeln mit einem Schallwandler eingerichtet ist; eine Erfassungsschaltung, die einen Eingang aufweist, der zum Koppeln mit dem Schallwandler eingerichtet ist, um eine Frequenzsteigung eines Eingangssignals zu bestimmen; und einen Controller, der mit der Erfassungsschaltung gekoppelt ist und einen Eingang zum Empfangen der Frequenzsteigung des Eingangssignals und zum Vergleichen der Frequenzsteigung des Eingangssignals mit der Frequenzsteigung des Chirp-Signals und zum Detektieren eines Objekts als Reaktion darauf, dass die Frequenzsteigung des Eingangssignals in etwa gleich der Frequenzsteigung des Chirp-Signals ist, aufweist.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 13, wobei der Controller eine Objektdistanz auf Grundlage einer Frequenzverschiebung zwischen der Frequenzsteigung des Eingangssignals und einer extrapolierten Frequenzsteigung eines Chirp-Signals berechnet.
Akustische Distanzmessschaltung gemäß Anspruch 13, wobei der Controller entweder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder eine elektronische St