超音波測定装置及び超音波信号の評価方法
本発明は、受信装置（１４）と比較装置（１０１）と評価装置（１１２）とを備えた超音波測定装置に関する。受信装置は、車両固有の超音波送信器及び／又は外部の超音波測定装置から受信した超音波信号の周期持続時間の時間経過に関する測定セットを決定する。比較装置は、決定された測定セットの少なくとも一つの基準セットからの偏差に関する比較情報を決定する。評価装置は、決定された比較情報を考慮して、超音波送信器から送出された信号形状、受信装置と外部の超音波送信器との間の相対速度、受信装置と車両固有の超音波送信器及び／又は外部の超音波測定装置との間の伝送経路内に存在する少なくとも一つの反射性の対象の相対速度、及び／又は、少なくとも一つの反射性の対象の形状の特徴的指標に関する情報を決定する。更に本発明は、超音波信号を評価するための方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波測定装置に関する。更に本発明は超音波信号の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、その車両の周辺の対象の位置を求めるために超音波システムを有していることが多い。その種の超音波システムはDE 38 130 83 A1から公知である。この刊行物に記載されている超音波システムは、車両に取り付けられている、少なくとも一つの送信装置及び少なくとも一つの受信装置を有している。特に、超音波システムは、車両に分散して配置されている複数の送信装置及び複数の受信装置を有していることも考えられる。通常の場合、送信装置及び受信装置は一つの機器に組み込まれており、双方向に制御されるアンテナ装置としての同一の電気音響変換器、ダイアフラムを使用する。この場合には、アンテナ装置を超音波信号のための送信器としても受信器としても使用することができる。ある時点において少数の送信装置のみが送信信号としての超音波信号を送出するように、複数のアンテナ装置を備えた超音波信号の制御が行われることが多い。検出が不明確になることを回避するために、大抵の場合はパルス状である送信信号の送出後に、次の送信パルスが送出されるまでのエコー周期と称される期間の経過を待つことになる。超音波システムの全てのアンテナ装置が少なくとも一回は送信信号を送出するまでに必要とされる期間は、超音波システムの送信周期と称されることが多い。
【０００３】
アンテナ装置から送出された送信信号は、少なくとも一つの反射性の対象点に入射し、この対象点から少なくとも部分的に反射されることが考えられる。続いて、受信器のアンテナ装置は反射された超音波信号を受信し、送信信号の送出から反射された超音波信号の受信までの期間が求められる。最後に、超音波システムの評価装置は、求められた少なくとも一つの期間に基づき、車両の周囲の少なくとも一つの反射性の対象点の位置を決定することができる。
【０００４】
発明の概要
本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載されている構成を備えた超音波測定装置及び請求項８の特徴部分に記載されている構成を備えた超音波信号の評価方法が提供される。
【０００５】
本発明の有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。超音波測定信号の実施の形態の特徴部分に記載されている構成によって実現される利点は相応の方法においても保証されている。
【０００６】
本発明は、特に、受信した超音波信号の周期持続時間の測定セットが、指紋と同様に、送出した送信パルスに関しても、受信装置までの伝送経路に関してもそれぞれ特徴的なものであることを基礎としている。伝送経路は例えば送信側のアンテナ及び／又は受信側のアンテナの指向特性によって決定されており、更には、送出されたパルスの受信装置までの経路上においてパルスを反射する対象、また対象相互の相対運動によっても決定されている。伝送シナリオに関する特徴的な指紋、有利には基準周期持続時間のセットによって表される指紋が評価装置に既知である場合には、受信した超音波信号においてどのシナリオが存在していたかを受信側において検出することができる。
【０００７】
超音波信号は平均値を有していない交流信号であり、従って、信号強度が時間的に変化する周期持続時間のセットとして表すことができる。周期持続時間とは、連続する二つの零通過間の超音波信号の時間区分（しばしば半周期持続時間とも称される）であるか、負の信号状態から正の信号状態又は正の信号状態から負の信号状態への連続する２回の切り換えが行なわれる間の期間（正の周期持続時間又は負の周期持続時間としても公知である）であると解される。しかしながら、周期持続時間の代わりに、同等のパラメータを検出及び評価することもできる。ここで、求められた測定セットが正の周期持続時間のセット、負の周期持続時間のセット、正の基準周期持続時間のセットからの正の周期持続時間偏差のセット、負の基準周期持続時間のセットからの負の周期持続時間偏差のセット、時間的に変化する周波数、及び／又は、基準周波数からの時間的に変化する周波数偏差を含むことを明示的に言及しておく。この代わりに、又はこれに付加的に、情報は受信信号の少なくとも一つの周期持続時間の偏差に関する周期持続時間パラメータ又は周波数パラメータを含むことができる。例えば、情報は正の周期持続時間差、及び／又は、負の周期持続時間差、及び／又は、受信信号と送信信号の周波数差である。
【０００８】
本発明による方法は、受信信号に内在する測定装置の特徴的指標を取得するための方法も含むことができる。
【０００９】
本発明によって、時間並びに作業に関するコストが少ない、周期持続時間のセット、及び／又は、時間的に変化する周波数を検出することも可能である。続けて、周期持続時間及び／又は周波数変化を反射性の対象の少なくとも一つの形状及び／又は速度の特徴的指標を求めるために使用することができる。識別された少なくとも一つの形状及び／又は速度の特徴的指標を用いて、改善された周囲検出を実施することができる。例えば、検出された相対速度によって、受信信号の強度変化を比較的高い確率で対象に対応付けることができる。同様に、対象の立体的な形状を検出することによって、対象タイプもより良好に識別することができる。同様にして、種々の送信信号を使用することによって、送信側の超音波装置と受信側の超音波装置との間で情報を伝送することができる。
【００１０】
従って本発明は、相対速度を検出するため、反射性の対象の対象分類を実施するため、及び／又は、種々に送出された信号形状を区別するためのイントラパルス分析を提供する。
【００１１】
更には、本発明によって、エコーの見込み受信時間をより正確に予測することができる。このようにして取得された比較的高い測定精度を、応答時間の短縮及び／又は測定範囲の拡大に使用することができる。更には、超音波システムの送信周期内の種々の時点に取得された対象情報、例えば対象間隔を基準時点について正規化することができ、これによって車両周辺の対象シーンのより正確な分析を実施することができる。更には、受信装置によって区別可能な送信信号が送出される場合には、測定精度及び応答時間を更に改善することができる。本発明を用いることにより、受信装置は、考えられる信号形状のセットの内のどの信号形状を送出された送信信号が有していたかを受信信号の時間経過に基づき識別することができる。本発明のこの実施の形態においては、従来技術のように信号強度に基づいて、受信信号と送信パルスの類似性のみが検査されるのではない。その代わりに、この実施の形態は、受信信号の周波数の時間経過及び／又は周期持続時間と送信パルスの類似性が確定される。このことは、システムの更なる改善、例えばパルス繰り返し時間及び／又はパルス間隔の比較的短い送信を保証する。更にはこのようにして、車両間通信における送信側の超音波装置と受信側の超音波装置との間の情報伝送の改善を容易に実現することができる。
【００１２】
純粋に振幅持続時間の評価に取り組む従来の超音波システムの動作方法における欠点は、超音波システムに対する対象の相対運動を個々のエコーに基づき識別できないことである。従来の測定方法では、対象の相対速度は、連続する送信周期における対象の複数のエコーの伝播時間差を評価することによって初めて識別される。この場合、重大な測定エラー源は、連続する二つの送信パルス間の期間中の相対運動である。相対運動に起因して、この相対運動の結果に起因して生じるのではなく、反射点の移動に起因する伝播時間差によってのみ生じるように、対象における複数の反射点は変化する可能性がある。このことは、所定の対象における受信信号の対応付けの際のエラーも頻繁に生じさせる。
【００１３】
比較的大きい手間が必要となるような場合には、考えられる受信パルス形状毎に相応のアナログ値の相互相関が受信信号を用いて算出されることによって、個々の対象及び／又は送信信号形状における受信パルスの対応付けを回避することが試みられる。相互相関の計算の手間は大きく、またその手間は考えられるエコー信号の数によって増加する。
【００１４】
従って、従来の制限を克服するために、付加的な測定を要することなく反射時点の時間的な発展の傾向を予測することができる方法が提供されることが望ましい。特に、例えば車両に固定されて配置されている超音波アンテナ装置の速度に対する反射点の相対速度を検出できるようにすることが望ましい。このことは本発明により実現される。
【００１５】
特に、本発明は正の周期持続時間及び負の周期持続時間を同時に又は並行に評価することができる。このようにして、相互的な妥当化に使用することができる冗長的な評価結果が得られる。正の周期持続時間及び負の周期持続時間の測定及び評価がほぼエラー無く実施される場合、負の周期持続時間から取得された評価結果は、正の周期持続時間から取得された評価結果に対応することを前提とすることによって妥当化を実施することができる。
【００１６】
この場合には、イントラパルス評価から取得された評価結果を例えば平均値形成によって簡略化することができる。
【００１７】
本発明によって、密に並んで設けられている反射点における反射もより良好に区別することができる。
【００１８】
超音波測定の高い時間精度要求、例えば１ｋｍ／ｈの相対速度変化毎の０．１６％の測定分解能の高い時間精度を、本発明による方法では、特に、一つ以上の周期持続時間にわたる測定によって、測定時間ベースに対する比較的僅かな要求でもって実現することができる。
【００１９】
本発明による超音波測定装置及び相応の方法は、例えばセキュリティシステム、ドライバアシスタントシステム及び／又は情報出力装置及び／又は警告装置に使用することができる。適切なドライバアシスタントシステムの例は、自動化された制動システム、操舵システム及び／又は加速システムである。本発明にとって有利なセキュリティシステムは、例えばエアバッグシステム、持ち上げ可能なボンネット、シートベルトテンショナ、パワーウィンドウ、及び／又は、アクティブヘッドレストである。
【００２０】
従って本発明は、信号形状識別、対象検出及び／又は相対速度評価を用いた車両周囲の超音波検出を実現する。測定セットの評価と同時に、瞬時信号強度の時間経過も評価することができる。従って、従来の評価方法を本発明に統合することができる。
【００２１】
超音波測定装置の必要に応じて使用される閾値スイッチは、エコー伝播時間に関して可変に調整可能な閾値を出力することができる。測定セットの決定を補完するものとして、複数の測定装置を複数の測定セットを確定するために時間的に並行に、もしくはほぼ並行に動作させることもできる。
【００２２】
受信した超音波信号の考えられる信号形状として、搬送周波数、個別パルス、二重パルス、直接拡散パルス、チャープ変調及び／又は周波数ホッピング変調を本発明により決定することができる。
【００２３】
以下では本発明の別の特徴及び利点を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】イントラパルス分析のために評価されるデータを説明するための送信信号に関する座標系を示す。
【図１Ｂ】イントラパルス分析のために評価されるデータを説明するための正の周期持続時間に関する座標系を示す。
【図１Ｃ】イントラパルス分析のために評価されるデータを説明するための負の周期持続時間に関する座標系を示す。
【図２Ａ】交通状況が表されている、超音波測定装置の適用可能性についての一例を示す。
【図２Ｂ】受信した超音波信号の時間的な強度分布が表されている、超音波測定装置の適用可能性についての一例を示す。
【図２Ｃ】超音波信号から求められた、交通に関与する別の対象の相対速度が表されている、超音波測定装置の適用可能性についての一例を示す。
【図３】超音波測定装置の第１の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図４】超音波測定装置の第２の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図５】超音波測定装置の第３の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図６Ａ】超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図６Ｂ】超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置によって実施される計算ステップを示す。
【図７Ａ】超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図７Ｂ】超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するための座標系を示す。
【図７Ｃ】超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するための座標系を示す。
【図８Ａ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第１の適用例に関して、瞬時周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【図８Ｂ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第１の適用例に関して、瞬時周波数の評価を説明するための座標系を示す。
【図９Ａ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第２の適用例に関して、周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【図９Ｂ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第２の適用例に関して、周波数の評価を説明するための座標系を示す。
【図１０Ａ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第３の適用例に関して、周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【図１０Ｂ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第３の適用例に関して、周波数の評価を説明するための座標系を示す。
【図１１】超音波測定装置の一つの実施の形態の第４の適用例において周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１Ａから図１Ｃには、イントラパルスに関して評価されたデータを説明するための座標系が示されており、図１Ａには送信信号が示されており、図１Ｂには正の周期持続時間が示されており、また、図１Ｃには負の周期持続時間が示されている。
【００２６】
図１Ａから図１Ｃの座標系の横軸は時間軸τである。図１Ａの座標系の縦軸は、超音波測定装置の測定装置から送出される送信信号ｓ（τ）を表している。図１Ａとは異なり、図１Ｂ及び図１Ｃの座標系に縦軸は示されていない。
【００２７】
送信信号ｓ（τ）は超音波信号、例えば、ゼロ平均のバンドパス信号である。通常の場合、送信信号ｓ（τ）の周波数は数ｋＨｚの周波数帯域内にある。送信信号ｓ（τ）の送出は０からＴｓの期間に行われる。従って、送信信号ｓ（τ）のパルス幅は値Ｔｓである。送信信号ｓ（τ）のエンベロープＳ（τ）も同様に図１Ａの座標系に表されている。
【００２８】
送信信号のｓ（τ）の周波数経過を、正の周期持続時間のセットＰＰ１−ＰＰ６及び／又は負の周期持続時間のセットＰＮ１−ＰＮ６として表すことができる。図１Ｂに示されている正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６及び図１Ｃに示されている負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６は、超音波測定装置の送信装置から送出された送信信号ｓ（τ）に関する相互にほぼ独立した情報を含んでおり、また、送信信号ｓ（τ）の送信周波数の時間経過によって設定される。
【００２９】
正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６として使用されている概念は、基準値（以下ではＳＢと記す）を基準とした送信信号ｓ（τ）の「小さい値」からＳＢを基準とした送信信号ｓ（τ）の「大きい値」への連続する２回の変化の間の時間的な間隔である。相応に、負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６とは、「ＳＢよりも大きい値」から「ＳＢよりも小さい値」への連続する２回の変化の間の時間的な間隔であると解される。
【００３０】
送信信号ｓ（τ）の瞬時周波数の時間経過に関しては、正の基準周期持続時間からの正の周期持続時間偏差のセット及び／又は負の基準周期持続時間からの負の周期持続時間偏差のセットを表すこともできる。例えば、正の基準周期持続時間は正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６の平均値であり、負の基準周期持続時間は負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６の平均値である。択一的に、正／負の周期持続時間の概念は、例えば正／負の半周期持続時間、即ち、ＳＢよりも小さい／大きい信号値からＳＢよりも大きい／小さい信号値に変化するまでの時間間隔と同等であると解することもできる。
【００３１】
送信信号ｓ（τ）の周波数経過は、例えば相応の逆数の形成による、周波数のセット及び／又は基準周波数からの周波数偏差のセットとしても表すことができる。従って、以下において説明する本発明の実施の形態では、正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６、負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６、正の基準周期持続時間からの正の周期持続時間偏差、及び／又は、負の基準周期持続時間からの負の周期持続時間偏差の代わりに、周波数及び／又は基準周波数からの周波数偏差も検査することもできる。勿論、周波数及び／又は基準周波数からの周波数偏差も、列挙した値に付加的に評価することができる。しかしながら、周期持続時間と周波数の関係は当業者には自明であるので、本明細書ではその詳細については殆ど検討しない。
【００３２】
以下では、より分かりやすくするために、周期持続時間偏差の求め方及び評価についてのみ説明する。正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６と負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６、又は、正の周期持続時間偏差と負の周期持続時間偏差は区別されない。しかしながら、前述の周期持続時間とは、正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６、負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６、正の基準周期持続時間からの正の周期持続時間偏差、及び／又は、負の基準周期持続時間からの負の周期持続時間偏差と解することもできることを言及しておく。したがって、周期持続時間偏差という語句は、同一の効果の種々の表現と同義である。
【００３３】
超音波測定装置の送信装置から送出された送信信号ｓ（τ）の周期持続時間は、超音波測定装置に対して０とは異なる相対速度で移動している個々の対象点において反射される際に、及び／又は、車両固有の送信器と対象点と車両固有の受信器との間の０とは異なる相対運動の際に既に変更される。また、一つの対象の種々の反射点における複数の反射が重畳することによって、及び／又は、アンテナ及び／又は伝播媒体の伝送特性に基づき、信号は送信器と受信器との間の経路において変化する可能性がある。更には、特に送信信号の周期持続時間／瞬時周期持続時間の時間経過において区別される複数の送信信号を使用することができる。これによって、超音波測定装置の受信装置によって受信された受信信号の周期持続時間は、送信信号ｓ（τ）の送出された周期持続時間とは異なる値を取る可能性がある。また、反射性の対象の対象形状も反射された超音波信号の周期持続時間を変化させる可能性があることを言及しておく。従って、受信した超音波信号の周期持続時間を評価することによって、少なくとも一つの相対速度に付加的に、対象の形状に関する情報、それと共に対象のタイプに関する情報も取得することができる。同様に、別の情報も送信側の装置から受信側の装置へと伝送することができる。
【００３４】
有利には信号強度で重み付けされたイントラパルス分析として実施される、イントラパルス分析の以下において説明する方法によって、この作用を比較的僅かな付加的な手間でもって受信信号からフィルタリングすることができる。さらにはこの作用を、ドライバに情報を通知するため、操舵時、加速時及び／又は制動時のドライバの支援のため、パラメータ化のため、及び／又は、事故を低減するための装置の操作のための情報として使用することができる。
【００３５】
例えば、受信信号においては、少なくとも一つの基準に対する周期持続時間偏差のセットが調べられ、有利には、受信信号の信号強度が比較的高い区間において調べられる。イントラパルス評価のより詳細な構成を以下において複数の例に基づき更に説明する。
【００３６】
図２Ａから図２Ｃには、超音波測定装置の考えられる用途についての例が示されている。図２Ａには交通状況が示されており、図２Ｂには受信した超音波信号の時間的な強度分布が示されており、また、図２Ｃには、超音波信号から求められた、交通に関与する他の対象の相対速度が示されている。
【００３７】
図２Ａにおいて概略的に表されている交通状況では、車両１０が速度ｖ０で走行方向１２に向かって走行している。車両１０には、例えば、送信装置１３及び受信装置１４を備えた超音波測定装置が設けられている。送信装置１３及び受信装置１４は、送信装置１３から送出された超音波信号が走行方向１２において車両１０の前方に位置する周囲の一部に入射するように車両１０に固定されている。少なくとも一つの送信装置１３は、超音波信号を送出する際に、走行方向１２において車両１０の前方に位置する周囲の一部を良好に覆うために十分に広い開口角を有することができる。
【００３８】
図２Ａに示されている送信器１３と受信器１４の配置構成は、原理を簡単に説明するために例示的に示されたものに過ぎないと解するべきである。ここでは、今日では同一の位置に設けられている慣例の超音波変換器が送信器１３の機能と受信器１４の機能を交互に担うことができ、通常の場合は二つ以上の超音波変換器が車両１０に取り付けられているという公知の事項が明示的に示唆されている。
【００３９】
超音波を基礎とするこの種の測定装置は比較的廉価に製造することができる。それらの測定装置は汚れに対して比較的ロバストである。更に、超音波測定装置の機能は、気候による影響、例えば暗闇、霧、雨及び雪に対して比較的高い耐性を有している。
【００４０】
図示されている交通状況においては、車両１６ａ，１６ｂ及び１６ｃが走行方向１２において車両１０の前方に存在している。従って、車両１６ａ，１６ｂ及び１６ｃは送信装置１３及び受信装置１４の測定領域内に存在している。車両１６ａから１６ｃはそれぞれ、車両１０に対する相対速度ｖａ，ｖｂ又はｖｃで走行している。車両１６ｂは相対速度ｖｂで同様に走行方向１２に向かって走行しているが、車両１６ａ及び車両１６ｃはそれぞれ相対速度ｖａ又はｖｃで走行方向１２とは反対方向に向かって走行している。
【００４１】
車両１６ａ，１６ｂ及び１６ｃはそれぞれ、少なくとも一つの送信装置１３から送出された超音波信号の一部を車両１０に向かって反射する。以下において更に詳細に説明するように、図２Ａにおいては車両１６ａ及び１６ｂは、それらの車両からの反射が強度分布に基づいて区別できない総反射へと重畳されるように相互に並んで近くに位置している。このことは、複数の対象が車両１０に対してほぼ同じ距離に位置している場合に頻繁に生じる。
【００４２】
車両１０の前方に延びる道路においても、送出された超音波信号の一部が反射される。このことは、車両１０と車両１６ａから１６ｃとの間に位置している道路上の障害物１８を介して概略的に示されている。
【００４３】
以下では、反射された超音波信号の超音波測定装置を用いた評価を介して、図示されている交通状況をどのように検出することができるかを説明する。
【００４４】
図２Ｂに示されている座標系においては、横軸として時間軸τがプロットされており、また、縦軸として少なくとも一つの送信装置から送出された超音波信号の受信したエコーの強度分布Ｒ（τ）がプロットされている。時間軸τにわたり示されている総時間は例えば１８ｍｓである。エコーの求められた時間的な強度分布Ｒ（τ）に付加的に、座標系には、（時間的に変化する）有効閾値ＲLim（τ）も表されており、この有効閾値ＲLim（τ）は例えば時点τ＝０における超音波信号の送出後に指数的に低下していく。強度分布Ｒ（τ）のうち、有利には、有効閾値ＲLim（τ）よりも上に位置している超過領域２０から３０のみが評価のために考慮される。有利には、時間的に変化する有効閾値Ｒ（τ）が使用される。しかしながら、時間的に変化する有効閾値ＲLim（τ）の代わりに、時間的に一定の閾値を使用することも可能である。
【００４５】
有利には、超音波ドライバアシスタントシステムのイントラパルス分析では、特に受信信号の信号強度が高い場合にのみ、基準時間経過に対する、受信したパルスの周期持続時間の時間経過の変化が実施される。信号強度で重み付けされたそのような瞬時周期持続時間評価では、各超過領域２０から３０に関して、所属の周期持続時間ｐが下記においてさらに説明する方式によって検出される。図２Ｃの座標系の縦軸は、超過領域２０から３０の求められた瞬時周期持続時間ｐの値を表している。図２Ｃの座標系の横軸は時間軸τである。図２Ｃは、例えばドップラー効果に起因して、対象１６ａから１６ｃ及び１８において反射された超音波信号の周期持続時間ｐがどのように変化するかを示している。図示されている例において、求められる周期持続時間ｐは１９．２μｓから２０．２μｓの値領域にある。
【００４６】
ここで説明する例においては、超音波測定装置は、２０μｓのほぼ一定の瞬時周期持続時間ｐを有する超音波信号を送出するように構成されている。しかしながら、以下においてさらに説明するように、特に種々の信号形状を区別するために、送信信号の瞬時周期持続時間の別の時間経過も考えられる。更には、超音波測定装置が評価装置を有しており、この評価装置は、走行路に対する車両１０の速度ｖ０を継続的に求め、且つ、この速度ｖ０に対応する基準信号３２を算出するように構成されている。基準信号３２は、速度ｖ０で移動している対象における反射のドップラーシフトに対応する。図２Ｃにおいて基準信号３２は約１９．７μｓの位置にある。基準信号の値は、ここでは例示的に、地面の上の車両の相対速度によって設定されている。
【００４７】
時点τ１以降は、期間Δ１にわたり、クロストーク２０が超過領域２０として受信される。超過領域２０は送出された超音波信号に等しい瞬時周期持続時間ｐを示し、また、エコー伝播時間τ１が実際の超音波速度で二つのセンサ１３及び１４の間隔に相当する場合には、相対速度０で移動するそれら二つのセンサ１３及び１４間のクロストークとして一義的に識別することができる。
【００４８】
時点τ２からτ４までは、期間Δ２からΔ４にわたり、道路上の障害物１８において反射された底面エコー２２が超過領域２２として受信される。底面エコー２２は、送出された超音波信号の周期持続時間ｐと、車両の速度ｖ０に相当する基準信号３２との間の値領域にある瞬時周期持続時間ｐを有している。底面エコー２２の周期持続時間ｐ間の偏差は、超音波測定装置が底面、即ち道路を「斜めに見る」ことによって生じる。底面エコー２２はこの指標に基づいて、複数の瞬時周期持続時間の経過のイントラパルス分析の際には、底面エコー２２として容易に識別することができ、またフィルタリングすることができる。
【００４９】
時点τ５以降では、期間Δ５において、車両１６ａの反射信号２６及び車両１６ｂの反射信号２８から形成されている重畳受信信号２４が受信される。本発明による超音波測定装置の顕著な利点は、受信信号の瞬時周期持続時間の時間経過に基づき、受信信号２４が二つの個々の信号２６及び２８から形成されていることを超音波測定装置が識別できる点にある。このことは、超音波測定装置が受信信号２４の瞬時周期持続時間ｐの時間経過を、送出された信号に対する変化に関して検査し、その際に、受信信号２４の瞬時周期持続時間ｐの時間経過に二つの相対速度ｖａ及びｖｂを対応付けることができることによって行なわれる（図２Ｃを参照されたい）。従って、超音波測定装置は、受信信号２４に異なる相対速度ｖａ及びｖｂを有する二つの異なる対象を対応付けられることを識別する。例えば、受信信号２４は小型の単一の対象の位置を表しているのではなく、異なる相対速度ｖａ及びｖｂを有する二つの異なる対象の位置を表していることを識別することによって、障害状況を識別し、更には適時に防止することができる。
【００５０】
このことは、従来の超音波システムに対する、本発明による超音波測定装置の決定的な利点である。受信したエコーの少なくとも一つの瞬時周期持続時間ｐ（又は少なくとも一つの瞬時周波数）を分析することによって、対象のそのような空間的な重畳を識別することができ、また受信した信号の評価のために相殺することができる。複数の対象が相互に考察者にとって異なる相対運動を示す場合には、対象を特に容易に区別することができる。例えば、車両１６ａ及び１６ｂの異なる相対運動に基づいて、瞬時周期持続時間ｐを評価することによって、車両１６ａ及び１６ｂを容易に区別することができる。従って、瞬時周期持続時間ｐの評価によって、実際の交通状況に関する非常に正確な情報をエコーから取得することができる。
【００５１】
従来の超音波システムは、求められた超過領域２０から３０の時間のみを考慮して、車両の周囲の対象を求めるものである。つまり従来の超音波システムは、判定閾値ＲLim（τ）を超えたことに基づき、エコーの受信した超過領域２０から３０が対象に対応付けられているか否かを確認するためにしか構成されていない。従って、従来の超音波システムにおける対象の分類は、エコー強度の分析（強度分布Ｒ（τ））に限定されている。つまり、車両１０に対する対象の相対運動を識別するためには複数のエコー周期が必要になる。到達範囲が大きい場合のエコーの多義性を回避しようとする場合、長いエコー減衰時間が必要となる。しかしながらそれによって、特に相対速度が比較的速い場合には、そのような速い相対速度を確実に検出できるようにするためにはシステムの送信周期が過度に長く続く確率が高まる。
【００５２】
更には、従来技術による超音波システムは、非常に近くに並んで位置している複数の対象（車両１６ａ及び１６ｂ）を、エコーの強度分布Ｒ（τ）に基づいて区別できないことが多い。従って、エコーの超過領域を特定の対象に確実に対応付けることはできない。複数の閾値を使用してもこの問題を解決できないことが多い。従って従来技術によれば、非常に近くに並んで位置している複数の対象を別のエコー情報を用いることでしか、例えば、ダイレクトエコーの使用、別のセンサのエコーの評価、及び／又は、（有利には別の車両位置に配置されているセンサによる）反復的な送出によってしか区別することができない。しかしながら、特に対象までの距離が比較的長い場合には、区別は通常の場合不可能である。
【００５３】
車両１６ｃにおいて反射された超音波信号は、時点τ６以降の期間Δ６にわたり受信信号３０として検出される。超過領域３０に関しても相対速度を求めることができる。求められた相対速度ｖａ、ｖｂ又はｖｃは、歩行者及び／又は自転車に乗っている人の典型的な速度からは著しく偏差している範囲にある。従って、求められた相対速度ｖａ、ｖｂ又はｖｃに基づき、所属の対象に対象タイプを既に対応付けられることが多い。例えば、この例における超音波測定装置は、受信信号２６、２８及び３０が高い確率で車両１６ａ、１６ｂ及び１６ｃの位置、形状及び／又は速度を表していることを確定するように構成されている。
【００５４】
特に複雑な状況においては、対象の相対運動に関する知識に基づき、その対象の誤認された所在地を後続のエコー周期においてより正確に決定することができ、また、この予測を後続のエコー周期において実際に生じたエコー伝播時間との比較によって、運動モデルも含めて対象モデルを明確にすることができる。
【００５５】
更には、空間的に異なるセンサの位置に基づき、また異なる時点に検出されたエコー伝播時間及び相対運動に基づき、空間的な基準座標系の基準時点における各反射点を換算し、それによって対象シーンの全体像を共通の基準で得ることができる。
【００５６】
そのようなシステムの送信側のセンサによって種々の送信信号パルスが使用される場合、送信側のセンサと受信側のセンサとの間で、送信時点、送信位置、センサ識別、自車両の走行様式に関する情報及び／又は周囲情報のような情報を伝送することができる。
【００５７】
図２Ｂに例示的に示されている強度分布Ｒ（τ）及び図２Ｃに示されている受信信号強度で重み付けされた周期持続時間ｐは、送信装置１３から送出され、続いて受信装置１４によって受信された、交通シーンの信号に対応する。
【００５８】
超音波信号は比較的遅い伝播速度を有している。これによって、複数のアンテナ装置を備えている従来の超音波システムの送信周期は比較的長いものになっている。更には、対象シーンを確実に観察するために、送信周期は測定距離が長くなるにつれ延長される。これによって従来の超音波システムでは、個々の測定の間の比較的長い休止期間を用いることでしか、車両の周囲の反射性の対象点の位置に関する情報を検出することができない。従って、従来の超音波システムにおいては、対象シーンの最新の確実な情報を検出することができる頻度は非常に制限されている。
【００５９】
反射性の対象点は車両に相対的に移動していることが多いので、従来の超音波システムを用いる場合、個々の測定の間の長い休止期間は、異なる時点において求められた指標の個々の対象への対応付けを困難にする。従って、対応付けの際の一義性の条件は従来の超音波システムでは十分に満たされていない。特に、従来の超音波システムは、反射性の対象点の最新の位置を求める際の頻度が制限されていることから、車両の周囲における反射性の対象の速度の決定に関しては、変化する距離情報に基づき制限的にしか適していない。このことは、特に自動化された車両制御システムに関する、従来の超音波システムの使用可能性を非常に制限する。
【００６０】
更には、従来の超音波システムを使用する場合、伝播時間に応じてシフトする複数の対象点の個々の反射が重畳されて総反射信号が生じるという問題が頻繁に発生する。個々の反射の相応の重畳は、例えば送信信号が複数の対象において反射される場合、及び／又は、個々の対象の非平坦な表面において反射される場合に生じる。伝播時間差により生じる個々の反射相互の位相位置に依存して、重畳は総反射信号の増幅、低減または消失をもたらす可能性がある。従って、個々の反射の重畳は、従来の超音波システムを用いて確実な位置データ及び速度データの確定、又は、対象形状を求めることを困難にする。
【００６１】
しかしながら、本発明による超音波測定装置によって、機能の劣化を回避することができる。
【００６２】
図３は、超音波測定装置の第１の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【００６３】
図１に基づき説明したような一つ又は複数の送信パルスの形状についての知識の他に、以下において説明するイントラパルス分析が専ら受信経路において行なわれるので、図３において概略的に示されている回路装置９８では送信器を図示していない。
【００６４】
概略的に示されている回路装置９８は音響電気変換器１００を有しており、この音響電気変換器１００によって、受信した超音波信号が受信信号、例えば電気信号に変換される。続いて受信信号は信号処理ユニット１０２に出力される。例えば、信号処理ユニット１０２は、所望の信号成分をフィルタリングするための、及び／又は、周波数応答を補正するための増幅器及び／又はバンドパスフィルタを含んでいる。信号処理ユニット１０２の出力側において、（処理された）受信信号ｒ（τ）が出力される。
【００６５】
イントラパルス分析部は瞬時周期持続時間偏差Δｐ又は相応の等価値を検出するための少なくとも一つの測定装置６１を測定時間領域毎に有している。選択的に、この測定装置６１の後段には、基準周期持続時間偏差ＰＧ１０５のセットに応じて、又は、相応の等価の基準セット、例えば瞬時周波数偏差に基づいて、瞬時周期持続時間偏差を評価するための少なくとも一つの装置１０６が設けられている。選択的に、この装置１０６の後段には、品質基準で信号を処理する装置１０８が設けられている。さらに選択的に、この装置１０８の後段には、最終的な信号判定を行なうための少なくとも一つの装置１１２が設けられている。
【００６６】
図３に概略的に示されている回路装置６１は、受信信号ｒ（τ）の所定の基準周期持続時間からの瞬時周期持続時間偏差Δｐを求めるように設計されている。瞬時周期持続時間偏差Δｐの代わりに、周期持続時間、周波数、及び／又は、所定の基準周波数からの周波数偏差を求めるように回路装置６１を変更することもできる。同様に、送信装置６１によって求められた瞬時周期持続時間偏差Δｐを、周期持続時間、周波数、及び／又は、周波数偏差に変換することもできる。
【００６７】
時間をずらして複数の送信装置６１を始動させ、それぞれが複数の（半）周期持続時間にわたり平均周期持続時間偏差を測定することもできる。
【００６８】
続いて、スイッチオンされた後の一つ又は複数の評価ユニットにおいて、周期持続時間偏差の有限の長さの基準セットを、測定された瞬時周期持続時間偏差のセットにおける相応の同じ長さの部分とそれぞれ比較することができる。例えば、最初に、それぞれの値ペアの偏差に関する平均値が決定される。選択的に、複数のセットのそれぞれの値ペアの偏差の範囲に関する大まかな尺度を決定することもできる。同様に、それぞれ相互に比較される複数のセットの値ペアのうちどの値ペアが相互に非常に大きく偏差しているかを表している尺度を形成し、評価することもできる。
【００６９】
各測定装置６１−１，６１−２・・・を用いて、処理された受信信号ｒ（τ）から、時間的にずらされた測定時間領域−１，−２，・・・に応じて、また、レベル変化の方向が正の瞬時周期持続時間偏差及び負の瞬時周期持続時間偏差として別個に測定されるか否かに応じて、瞬時周期持続時間偏差Δｐ１０４に関する尺度が決定され、後続のユニットに伝送される。この伝送は有利にはクロック信号ＣＬＫと同期して行なわれる。各測定の測定時間領域はそれぞれ開始信号５９−１，５９−２，・・・でもって開始される。時間的にずらされた複数の測定時間領域において同時に測定を行なう場合、開始信号５９−１，５９−２，・・・は、クロック時間ベース部５６と適切な信号遅延部５７又は同等のクロック発生器によって相互に遅延される。
【００７０】
相互に時間的にずらされている測定領域をそれぞれ一つ又は複数の周期持続時間にわたり同時に測定することは、確かに同時に動作する複数の測定装置を必要とするが、しかしながらこれによって他方では、超音波信号のただ一つの半周期又は一周期にわたる測定に比べて、瞬時周期持続時間偏差を検出するための基準時間ベースに対する要求が僅かなもので済む。
【００７１】
時間的にずらされた測定を実施するための段は時間的に遅延された開始信号５９−２，５９−３，・・・も含めて同様に構成されているので、それらの段は図３の下方においては単に例示的に６１−２に基づき示唆されている。
【００７２】
図示されている実施例において、ブロック６１−１は、正の瞬時周期持続時間偏差１０４ａ−１及び負の瞬時周期持続時間偏差１０４ｂ−１を時間的にずらして測定するための二つの測定装置ａ及びｂから構成されている。図示されている特別なケースにおいては、全ての測定装置６２ａ−１，６２ａ−２，・・・，６２ｂ−１，６２ｂ−２，・・・は一つの閾値スイッチ６０を共有しており、これによって付加的なコストを回避することができる。
【００７３】
有利な実施の形態においては、測定装置の同期がバイナリ信号ｂ（τ）によって直接的に行なわれる。従って、このバイナリ信号ｂ（τ）は同期信号５９のタスクも担うものである。
【００７４】
別の有利な簡略化された実施の形態においては、受信段毎に、正の瞬時周期持続時間偏差１０４ａ及び負の瞬時周期持続時間偏差１０４ｂを測定するための測定装置がそれぞれ一つずつしか設けられていないので、付加的な遅延段５７は必要ない。例えば、この装置は正の半周期の瞬時周期持続時間偏差及び負の半周期の瞬時周期持続時間偏差を連続的に測定し、後段の（一つ又は複数の）装置１０６ａ−１，１０６ａ−２，・・・，１０６ｂ−１，１０６ｂ−２，・・・はそれらのセットを評価する。この評価に関しては下記において詳細に説明する。
【００７５】
イントラパルス分析部の非常に簡略化された実施の形態においては、瞬時周期持続時間偏差１０４のその都度最新の値が直接的に判定段１１２によって受信される。
【００７６】
受信信号ｒ（τ）は閾値スイッチ６０に出力され、この閾値スイッチ６０によって受信信号ｒ（τ）はバイナリ信号ｂ（τ）に変換される。閾値スイッチ６０は、受信信号ｒ（τ）のどの振幅において、二つのレベル、即ちローレベル（Low）とハイレベル（High）を有するバイナリ信号ｂ（τ）が出力されるかを規定する。有利には、閾値スイッチの閾値は、特にコストを最小限にするために受信回路における他の機能との相乗作用を達成するために、閾値ＲLim（τ）と同一のものであることが望ましい。バイナリ信号ｂ（τ）は第１の評価分岐及び第２の評価分岐に供給される。
【００７７】
二つの評価分岐それぞれの入力側には一つの回路６２ａ又は６２ｂが設けられている。回路６２ａは、バイナリ信号ｂ（τ）に基づき、所定の正の基準周期持続時間からの正の瞬時周期持続時間偏差１０４ａを求めるように構成されている。相応に回路６２ｂは、バイナリ信号ｂ（τ）に基づき、所定の負の基準周期持続時間からの負の瞬時周期持続時間偏差１０４ｂを求めるように構成されている。有利にはローからハイへのレベル変化又はハイからローへのレベル変化を評価することによって、正の瞬時周期持続時間偏差及び負の瞬時周期持続時間偏差を検出するための時間測定が行なわれる。極端に偏差している瞬時周期持続時間偏差を、二つの回路６２ａ及び６２ｂによって既にフィルタリングして除去することができる。この除去は、例えば、有効な測定値の範囲を事前に規定しておき、この値範囲内にないことが回路６２によって判断されることによって行なわれる。
【００７８】
受信信号がイントラパルス分析部に基づいて、考えられる種々の送信信号及び／又は対象の内のどの送信信号及び／又は対象によってその受信信号が生じたかについて検査されると、またこの検査が必要に応じて、更に複数の測定装置６１ａ−１，６１ａ−２，・・・，６１ｂ−１，６１ｂ−２，・・・を使用して行なわれると、各瞬時周期持続時間１０４・・・をその都度、考えられる種々の送信信号及び／又は対象を表す基準ＰＧ・・・１０５とそれぞれのブロック１０６・・・において比較することができる。その種の比較によって、それぞれが基準セットＰＧ・・・に関連する瞬時周期持続時間偏差のセットの生の平均周期持続時間偏差Δｐｒｒが後続の段に伝送される。
【００７９】
生の平均周期持続時間偏差Δｐｒｒの他にも、装置１０６は選択的に、クロック周期毎にパターンベクトルεと、平均値の散乱に関する生の尺度σｒとを形成する。パターンベクトルεは、基準セットＰＧ１０５からの目下検査された瞬時周期持続時間偏差のセットがどのように偏差しているかを表す。三つのパラメータΔｐｒｒ，ε及びσｒはデータ線路１０４，１１０を介して後続の装置に伝送される。
【００８０】
品質判定を基礎として信号処理を行なうためのオプションとしての後続の段１０８においては、有利には周期ステップ毎に、中間パラメータΔｐｒｒ、ε及びσｒに基づいた結果の評価が行なわれる。
【００８１】
理想的には、偏差ベクトルεの受信時点において、測定された瞬時周期持続時間偏差のセットが中間パラメータΔｐｒｒを含めて基準周期持続時間偏差のセットＰＧとは異ならないこと、また、平均偏差σｒに関する尺度もこの時点においては二つのセットと高い類似性を示すことが証明されるので、品質判定を基礎として信号を補正する段はその時点において補正を行なう必要はなく、また、周期持続時間のずれΔｐｒｒに相応する相対運動に類似する信号パルスの基準ＰＧの内の一つがこの時点において受信されたことに基づいて、信号強度１２３が十分に高く、且つ信号持続時間１２２が十分に長い場合には、後続の判定装置１１２に転送することができる。複数の基準ＰＧ・・・との比較結果を評価することによって判定段１１２において判定が行なわれると、基準は少なくとも一つの信号形状及び／又は対象を表し、これによって信号１２４においては相対運動の他に、検出された信号形状及び／又は対象に関する情報も伝送される。
【００８２】
この理想的な場合とは異なる他の全ての状況においては、品質判定を基礎として信号を処理する段１０８が生の中間値を補正して提供する。この補正は例えば以下において説明するように行なわれる。
【００８３】
上述の理想的な場合にならず、また、エコー強度が高く、瞬時周期持続時間偏差と基準ＰＧ・・・との連続的に行なわれる比較を表す偏差尺度σのいずれも十分に小さくない場合には、目下の高い受信強度が基準のいずれにも対応しないこと、又は、目下の高い受信強度が基準ＰＧに最も類似しており、その偏差尺度σが別のものとの関係において最も小さいことを転送することができる。これら二つの情報のいずれかを、部分分析の偏差尺度σの大きさに基づき判定することができる。回路６２ａによって求められた正の瞬時周期持続時間偏差はデータ信号１０４としてクロック信号ＣＬＫ（τ）と共に計算装置１０６ａに供給される。計算装置１０６ａは、測定された瞬時周期持続時間偏差の詳細なセットをそれぞれ、基準周期持続時間偏差のセットＰＧに基づき正規化する。またこの計算装置１０６ａは、正の平均周期持続時間偏差、個々の瞬時周期持続時間偏差、及び／又は、瞬時周期持続時間偏差の散乱の和を求めるよう構成されている。計算装置１０６ａによって算出された値は、続いてデータ信号１１０として評価装置１０８ａに出力される。
【００８４】
信号処理装置１０８ａは、その入力側に供給されるロー値に基づき信号処理を実施する。この信号処理は、信号処理装置１０８ａが、伝送された品質基準に基づき、この周期ステップにおいて算出されたそれぞれの基準セットを正規化した平均周期持続時間偏差Δｐｒｒに関する最終的な値、もしくは、そこから算出された等価値、例えば相対速度、及び／又は、それぞれの部分分析においてそれぞれの基準セットと比較された、測定された瞬時周期持続時間偏差のセットがどの程度の確率で同一であるかを表す、処理された尺度σを求めることによって行なわれる。評価装置１０８ａは、所定の比較値から過度に偏差している正の平均瞬時周期持続時間偏差及び／又は散乱を有している正の瞬時周期持続時間偏差をフィルタリングして除去することによって、最適な正の平均瞬時周期持続時間偏差、及び／又は、正の瞬時周期持続時間偏差の最適化されたセットを決定し、データ信号１１０として判定装置１１２に出力するように構成することができる。
【００８５】
回路６２ｂによって検出された負の瞬時周期持続時間偏差はデータ信号１０４ｂとしてクロック信号ＣＬＫ（τ）と共に計算装置１０６ｂに供給される。計算装置１０６ｂの機能は上述の計算装置１０６ａの機能に対応する。計算装置１０６ｂの後段にも、評価装置１０８ａと同じ機能を備えている評価装置１０８ｂが配置されている。計算装置１０６ｂによって算出された値は、データ信号１１０ｂ，１１１ｂ及び１１４ｂとして評価装置１０８ｂに出力され、負の瞬時周期持続時間偏差が所定の評価品質に対応する限りは、必要に応じて品質基準で信号を処理する段１０８ｂにおいて処理を行なった後に判定装置１１２に転送される。
【００８６】
周期持続時間偏差を求めて評価するコンポーネントに付加的に、回路装置９８は更に別のコンポーネント１１８及び１２０を有することができる。このことは図３における破線によって表されている。コンポーネント１１８及び１２０は例えば整流器１１８及び積分フィルタ１２０であり、また、瞬時信号強度１２３に関する情報を生成する。このためにコンポーネント１１８及び１２０を、従来技術から公知のやり方で、供給された受信信号ｒ（τ）をエコーの時間的な強度分布に関して評価するように構成することができる。このようにして、超音波測定装置に関する反射性の対象点の位置を大まかに検出することができる。コンポーネント１１８及び１２０によって求められた信号１２２及び１２３を判定装置１１２にも出力することができる。
【００８７】
前述したように、考えられる送信信号の種類、伝送経路の種類及び反射性の対象の種類の各組み合わせはそれぞれ、考えられる瞬時周期持続時間偏差ＰＧ・・・１０５の本来の基準セットを必要とするので、それぞれの基準セットに対して、比較ユニット１０６と選択的に品質基準で信号を処理するユニット１０８とからなる部分分析が必要となる可能性がある。必要な手間は、図３に示したケースのように、受信信号が正の周期持続時間及び負の周期持続時間に応じて別個に分析されるべき場合、及び／又は、その都度の複数の周期持続時間にわたり分析されるべき場合には、時間的に並行して動作する測定装置６１の数だけ増加することが考えられる。このようにして取得された、それぞれの基準セットＰＧ・・・を基礎とする種々の部分分析の個別の仮説は、続いて、その都度の時点においてそれぞれ最も可能性の高い受信仮説を表すために、送信された信号と伝送系路内での基礎となる変化との組み合わせを介して、従ってまた選択的には、反射性の対象の種類を介して、信号判定器に供給される。
【００８８】
つまり、判定装置１１２は例えば、それぞれの位置に関して、その都度の相対速度、また選択的には、超音波測定装置の周囲の対象を検出するよう構成されている。判定装置１１２はまた、どの信号形状がそれぞれの受信信号の基礎となったのかも識別することができる。
【００８９】
同様に、少なくとも一つの対象の形状を識別するように判定装置１１２を構成することができる。特に、少なくとも一つの反射性の対象の表面構造を検出するように判定装置を構成することができる。識別された形状／表面構造に基づき判定装置１１２は、どのような種類の対象が超音波測定装置の周囲に存在しているかも識別することができる。例えば、成人、子供、動物、壁のような位置固定された構造物、可撓性の対象、及び／又は、自転車のような可動の対象を区別することができる。
【００９０】
これに代替的に、又はこれに付加的に、考えられる信号形状のセットの内のどの信号形状が超音波測定装置の送信装置から送信され、続いて、超音波測定装置の周囲における対象によって反射されたかを確認するように判定装置１１２を構成することもできる。以下では、このプロセスを一つの例に基づいて詳細に説明する。
【００９１】
更には、評価された対象形状及び／又は評価された運動方向に基づき、それぞれの観察時点における送信周期の全てのエコーの伝播時間を正規化するように判定装置１１２を構成することもできる。同様に、エコー伝播時間の期待領域を、後続の送信周期に関する対象形状及び運動方向の識別によってより良好に予測することができる。従って、車両の周囲における対象を所期のように求め、また、対象の速度及び／又は形状に関して評価することができる。
【００９２】
判定装置１１２によって求められた位置データ、速度データ、対象形状データ、対象表面データ、対象タイプデータ、対象対応付けデータ、及び／又は、送信信号形状データを情報信号１２４，１２６及び１２８として、例えば、自動的な車両制御システム、例えば自動的な制動システム、操舵システム及び／又は加速システムに転送することができる。
【００９３】
図示されている回路装置９８に代わるものとして、回路６２ａ及び／又は６２ｂは、周期持続時間偏差と等価のパラメータ、例えば周期持続時間及び／又は周波数（周波数電圧変換器を用いて得られる）及び／又は周波数偏差を測定することができる時間測定装置であっても良い。信号形状として、例えば単一パルス方式、直接拡散パルス方式、チャープ方式及び周波数ホッピング方式のような変調方式を適用することができる。
【００９４】
ただ二つの時間測定装置を使用する代わりに、時間をずらして複数の時間測定装置を始動させ、従って複数の（半）周期にわたり平均周期持続時間偏差を並行して測定できることも再度示唆しておく。続いて、スイッチオンされた後の一つ又は複数の評価ユニットにおいて、周期持続時間偏差の有限の長さの基準セットを、測定された周期持続時間偏差のセットにおける相応の同じ長さの部分とそれぞれ比較することができる。例えば、最初に、それぞれの値ペアの偏差に関する平均値が決定される。選択的に、複数のセットのそれぞれの値ペアの偏差の散乱幅に関する粗い尺度も決定することができる。同様に、相互に比較されるそれぞれのセットの値ペアのうちのどの値ペアが相互に非常に大きく偏差しているかを表している尺度を形成し、評価することもできる。
【００９５】
図４は、超音波測定装置の第２の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【００９６】
図示されている回路装置５８は、一つだけの測定装置６１と、基準ＰＧを一つだけ使用する比較器１０６と、廉価に実現される信号評価部１０８及び信号判定部１１２を備えた、前述の回路装置に関して説明した信号分析部の具体的な実現形態を示す。回路装置５８は前述の回路装置とは異なり、受信した受信信号ｒ（τ）の周期持続時間偏差Δｐを求めるためにのみ構成されているのではなく、求められた周期持続時間偏差Δｐの測定品質を検出するためにも構成されている。
【００９７】
回路装置５８は測定装置のサブユニットとしての閾値スイッチ６０を有している。閾値スイッチ６０は、超音波測定装置の受信装置から供給された、例えば超音波測定装置から送出された超音波信号の対象における反射に起因する受信信号ｒ（τ）をバイナリ信号ｂ（τ）に変換する。例えば、閾値スイッチ６０はバイナリ信号ｂ（τ）を形成し、このバイナリ信号ｂ（τ）は受信信号ｒ（τ）の正の値に関して値１を有しており、且つ、受信信号ｒ（τ）の負の値に関して値０を有している。有利には、閾値スイッチ６０は上述したように、時間的に可変の有効閾値を用いて受信信号ｒ（τ）を評価する。
【００９８】
バイナリ信号ｂ（τ）は続いて、瞬時周期持続時間偏差Δｐを求めるために回路６２に出力される。回路６２は例えば下記において説明するコンポーネント５０及び５２を有することができる。
【００９９】
図示されている比較回路１０６は比較ユニット１０１と、偏差パターンを検出するユニット１０３及び生の平均偏差品質を検出する計算ユニット１０７から構成されている、評価品質を決定するユニットとを有している。
【０１００】
図示されている品質基準で信号を評価するユニット１０８は、ここでは単に例示的に閾値スイッチ８０のみから構成されており、この閾値スイッチ８０は評価品質の生の尺度から処理された評価品質σを生成する。この簡単な例においては、エラーベクトルεに挿入される情報は信号評価部１０８において使用されないままである。
【０１０１】
図４に示されている簡単な判定器１１２においては、信号強度及び処理された評価品質σに依存して、更なる処理のために供給された速度情報ｖが有効な値を取るか否か、又は、有効でないものとして特徴付けられるか否かを判定する。
【０１０２】
ここで、比較回路１０６のより正確な理解のために、受信した超音波パルスは信号強度の時間経過に関してのみ分析されるのでなく、パルス内の瞬時周期持続時間又は瞬時周波数の時間経過に関しても分析されることを言及しておく。従って、受信したパルスの周期持続時間（瞬時周期持続時間）のセットは指紋に等しく、また、送出された送信パルスに関する特性も受信器までの伝送経路に関する特性も表している。伝送経路は、例えば、送信アンテナ及び／又は受信アンテナの指向性によって、及び／又は、送信されたパルスを受信器までの経路に反射させる対象及び対象相互の相対運動によって決定される。受信器が伝送シナリオに関して特徴付けられており、ここでは基準周期持続時間のセットによって表される指紋を識別すると、受信側では受信したパルスにおいてどのシナリオが存在していたかを検出することができる。
【０１０３】
分かり易くするために、相対運動の際には、速度に比例する基準セットの時間的な圧縮又は伸張のみが生じることを想定することができる。図４に示されている回路を用いて、ただ一つの指紋を例にして、即ちＮ個の要素から成る基準セットを例にして、その種の分析を簡単な手段でどのように実現することができるかを説明する。
【０１０４】
この分析に関して、この具体的な実施の形態においては、クロックＣＬＫ（τ）を用いて、測定ユニット６２によって取得された瞬時周期持続時間偏差Δｐが時間的に連続して比較ユニット１０１に伝送され、この比較ユニット１０１においては、基準セット１０５のＮ個の基準要素と測定された瞬時周期持続時間偏差のセットとの差分がその都度形成される。
【０１０５】
参照番号１０１で表されているブロックでは、一連のＮ個の減算段６６とそれらＮ個の減算段の後段にそれぞれ接続されているＮ個の結果レジスタ６４とを用いて比較が行なわれる。この減算方式において使用される基準セット１０５を、例えばこの伝送状況に関して典型的な受信信号の周期持続時間のセットから導出することによって形成することができる。
【０１０６】
有利にはこの種の比較では、期待される受信信号の帯域制限に起因して、差分形成時には大きい値の差は生じず、これによってレジスタには僅かなメモリ長しか必要とされず、また、差分形成を一つ又は少数の減分段又は増分段によって、即ち、値のカウントダウン又はカウントアップによって、それぞれの後続の結果レジスタによって実現することができる。煩雑な減算作業を省略することができる。
【０１０７】
回路６２によって複数のＮ個のクロックが送出されると、レジスタ６４のＮ個の出力側ΔｐＫ（Ｎ）−ΔｐＫ（１）にはそれぞれ、Ｎ段の基準セットに対するＮ回測定された瞬時周期持続時間偏差の差分が供給される。このＮ段の基準セットは正規化された周期持続時間偏差のセットとも称される。加算団６８と係数１／Ｎで動作する比例素子７０とを用いて形成される偏差セットの平均値は生の平均周期持続時間偏差Δｐｒを表す。
【０１０８】
正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）−ΔｐＫ（１）の散乱を算出するために、各正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）−ΔｐＫ（１）から平均値が減算される。このことは、複数のＮ個の計算作業７２を介して行なわれる。続いて、計算ユニット７２を用いて算出された差分Ｄ（Ｎ）からＤ（１）はそれぞれ計算ユニット７４に供給される。計算ユニット７４はそれぞれ供給された差分Ｄ（Ｎ）からＤ（１）を二乗する。これによってＮ個の散乱σ（Ｎ）からσ（１）が得られる。
【０１０９】
評価品質を評価するユニット１０３においては、各要素ΔｐＫ（...）に関して、それら各要素ΔｐＫ（...）が平均値Δｐｒからどれ程偏差しているかを検査する。このために、図４に示されている実施例においては、周期ステップ毎にＮ個の要素の偏差ベクトルεがブロック７６において決定され、この偏差ベクトルεは、クロック周期毎に形成される平均値Δｐｒから要素ΔｐＫ（...）の各々がどれ程大きく偏差しているかを表す。計算ユニット７２とこの計算ユニット７２に接続されている評価曲線形成部７４とを用いた差分形成によって、各偏差が決定される。有利には、この評価曲線は、計算ユニット７２において事前に算出された、Δｐｒに対するΔｐＫ（...）の偏差の平方の絶対値に相当する。しかしながら平方関数の代わりに、偏差の大きさに関する尺度としての絶対値又は他の関数も使用することができる。
【０１１０】
図４に示されている、生の平均偏差品質σｒを決定するための計算ユニット１０７においては、周期ステップ毎に、それぞれの偏差ベクトルεの全ての要素の和が形成され、後続のユニット１０８に供給される。評価ユニット７６は、Ｎ個の偏差ε（Ｎ）からε（１）より、クロック周期毎に、複数のＮ個の値を有するセットεを形成することができる。このセットεは続いて少なくとも一つの比較セットと比較される。
【０１１１】
図４に基づき説明した回路は評価品質、即ち散乱に関する尺度を決定するために構成できることをここで再度言及しておく。評価品質を用いることにより、正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）からΔｐＫ（１）は更に処理及び評価されるか否かについての有効判定を行なうことができる。過度に大きく散乱している、正規化された個々の周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）からΔｐＫ（１）をフィルタリングし、エラーメモリに格納することができる。このようにして、個々のエラー測定を識別することができる。続いて、フィルタリングによって有効であると確認された残りの正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）からΔｐＫ（１）を、十分な評価品質を有している最適化された平均周期持続時間偏差の算出に使用することができる。
【０１１２】
しかしながら、エラーベクトルεの分析に基づいた各クロック周期の平均値の品質評価も可能である。偏差ベクトルの要素において、図９において説明する瞬時周期持続時間と同様に、値ΔｐＫ（...）で表される、比較の際に考慮される瞬時周期持続時間偏差のペアの特異な異常値、また相応の基準周期持続時間偏差のペアの特異な異常値が存在する場合、このペアは「無効なもの」として説明することができる。何故ならば、このペアは最終的な平均周期持続時間偏差Δｐｒを決定する際にもはや考慮されず、このことは、補正された値に基づきこの段において新たに算出された平均偏差尺度σの低減にも繋がるからである。相応の偏差ベクトルεにおいて異常値として検出された要素の数が過度に多い場合には、クロック周期において提供される値のセットを無効なものとして説明することも考えられる。
【０１１３】
図４において説明した回路を、図３に基づき説明した原理に従い複数の基準セットについて拡張すること、及び／又は、時間的にずらされて動作する複数の測定装置６１によって取得された値を処理するために拡張することも可能である。
【０１１４】
図５は、超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【０１１５】
図５に基づき説明する回路装置１４８は、平均周期持続時間偏差を求めることに特に良く適している。有利には、超音波測定装置の送信装置がほぼ一定の信号周波数を有する（即ちほぼ一定の周期持続時間Ｐ０を有する）送信信号を送出する。このようにして、比較器を補償することができる。
【０１１６】
アナログの受信信号ｒ（τ）は第１の評価経路及び第２の評価経路に供給される。第１の評価経路の入力側にはＬＨ比較器１５０ａが設けられており、また、第２の評価経路の入力側にはＨＬ比較器１５０ｂが設けられている。二つの比較器１５０ａ及び１５０ｂはそれぞれ、アナログの受信信号ｒ（τ）をバイナリ信号ｂ１（τ）又はｂ２（τ）に変換するように構成されている。比較器１５０ａ及び／又は１５０ｂの内の少なくとも一つは、時間的に変化する有効閾値を有する閾値スイッチの機能を実現することができる。選択的に、比較器１５０ａ及び／又は１５０ｂの後段には、バイナリ信号ｂ１（τ）及びｂ２（τ）を平滑化するための平滑化ユニット１５２ａ及び／又は１５２ｂが接続されている。しかしながら、図５に基づき説明した受信信号ｒ（τ）を評価するための構成は、バイナリ信号ｂ１（τ）及びｂ２（τ）を平滑化せずとも実施することができる。
【０１１７】
クロック信号ＣＬＫ（τ）の供給は、平滑化された（デバウンスされた）バイナリ信号ｂ１（τ）又はｂ２（τ）を介して行なうことができる。周期持続時間測定装置１５４ａ又は１５４ｂが例えば一つの周期持続時間にわたり動作する場合、クロック信号ＣＬＫ（τ）は有利には平滑化されたバイナリ信号ｂ１（τ）又はｂ２（τ）に等しい。周期持続時間測定装置１５４ａ又は１５４ｂはＮｍ個の周期にわたり平均化される場合、クロック信号ＣＬＫ（τ）は相応にＮｍによって除算されることによってクロックを低減することができる。
【０１１８】
平滑化された、又は平滑化されていないバイナリ信号ｂ１（τ）は周期持続時間測定装置１５４ａに供給される。周期持続時間測定を複数の周期にわたり行なうことができる、及び／又は、０通過時にのみ行なうことができる。有利には、バイナリ信号ｂ１（τ）に基づき、正の周期持続時間（瞬時周期持続時間）に関する時間離散的な８ビット周期持続時間値を求めるように周期持続時間測定装置１５４ａは構成されている。
【０１１９】
周期持続時間測定装置１５４ａの後段には計算ユニット１５６ａが接続されている。この計算ユニット１５６ａを用いて、周期持続時間測定装置１５４ａによって決定された正の周期持続時間に関する値を周期持続時間偏差（瞬時周期持続時間偏差）に変換することができる。このために、周期持続時間から定数、例えば送信信号の（平均）周期持続時間Ｐ０が減算される。
【０１２０】
第２の評価経路も周期持続時間測定装置１５４ｂ及び計算ユニット１５６ｂを有している。例えば、平滑化された、又は平滑化されていないバイナリ信号ｂ２（τ）に基づき、負の周期持続時間に関する時間離散的な８ビット周期持続時間値を決定するように第２の評価経路の周期持続時間測定装置１５４ｂは構成されている。続いて計算ユニットを用いて、負の周期持続時間（瞬時周期持続時間）に関する値をその都度形成するために、送信信号の周期持続時間Ｐ０から周期持続時間の求められた値が減算される。
【０１２１】
周期持続時間測定ユニット１５４ａ及び計算ユニット１５６ａを用いて算出された正の周期持続時間偏差は、計算ユニット１５８ａにもＮ倍（遅延）シフトレジスタ１６０ａにも出力される。シフトレジスタ１６０ａはクロック信号ＣＬＫ（τ）によってクロック制御される。シフトレジスタ１６０ａの出力側は計算ユニット１５８ａのマイナス入力側と接続されている。従って、求められた正の周期持続時間偏差は計算ユニット１５８ａによって一緒に加算され、その都度Ｎ番目の最後の周期持続時間偏差が減算される。従って、計算ユニット１５８ａから出力された値は、Ｎ番目の最後に求められた正の周期持続時間偏差の和に相当する。計算ユニット１５８ａから出力された値は計算ユニット１６２に転送される。
【０１２２】
第２の評価経路はクロック信号ＣＬＫ（τ）によってクロック制御されるＮ倍（遅延）シフトレジスタ１６０ｂを有しており、このシフトレジスタ１６０ｂの出力側には計算ユニット１５６ｂのマイナス入力側が接続されている。付加的に、計算ユニット１５６ｂの出力側は計算ユニット１５８ｂのプラス入力側に接続されている。従って、計算ユニット１５８ａから出力された値は、Ｎ番目の最後に求められた負の周期持続時間偏差の和に相当する。計算ユニット１５８ｂの出力側も計算ユニット１６２に接続されている。
【０１２３】
計算ユニット１６２は、負の周期持続時間偏差に含まれる情報の平均値も正の周期持続時間偏差に含まれる情報の平均値も検出するために、計算ユニット１５８ａ及び１５８ｂから供給された値を加算して和を形成する。計算ユニット１６２の出力側は除算器１６４に接続されており、この除算器１６４は計算ユニット１６２によって算出された和を値２Ｎで除算する。除算器１６４によって実施される除算は、値Ｎが２ａ（ただしａは自然数である）に等しい場合には特に有利である。もっとも、図５に基づき説明した評価方式を別の値Ｎについても実施することができる。
【０１２４】
続けて、除算器１６４によって算出された値を出力メモリ１６６に出力することができる。出力メモリ１６６もクロック信号ＣＬＫ（τ）によってクロック制御することができる。有利には、Ｎ個の周期にわたり平均化された周期持続時間偏差が、測定品質が十分なものである場合にのみ、後続の処理ユニットに供給される。例えばシフトレジスタ１６０に記憶されている値がその値散乱に関して分析される場合には、測定品質の検出、及び／又は、出力メモリ１６６に記憶されている、Ｎ個の周期にわたり平均化された周期持続時間偏差の更なる処理及び評価を、上述の例と同様に実施することができる。従って、それに関する説明はここでは省略する。
【０１２５】
回路装置１４８の一つの発展形態においては、異なるＮを有する複数の評価部を対象分類に使用することができるか、又は結果を連続的なものにするために使用することができる。
【０１２６】
図６Ａ及び図６Ｂは、超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図及び座標系を示し、図６Ａには回路装置が示されており、図６Ｂには回路装置によって実施される計算ステップが示されている。
【０１２７】
図６Ａに基づき概略的に示されている回路装置１９８は、下側の周波数ｆ０−Δｆｍａｘから上側の周波数ｆ０＋Δｆｍａｘまでの範囲内の主要な搬送信号の信号周波数を検出するためのＦＭ復調器として構成されている。特に、図６Ａには周波数電圧変換器の回路構造が示されている。生成された周波数ｆ０＋Δｆｍａｘを有する受信信号ｒ（τ）のスペクトル成分も、生成された別の周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する受信信号ｒ（τ）のスペクトル成分も検出される。続いて、二つのスペクトル成分の絶対値の差が周期持続時間偏差又は周波数偏差の尺度として形成される。
【０１２８】
回路装置１９８の信号入力側には受信信号ｒ（τ）が供給される。受信信号ｒ（τ）は回路装置１９８によってその周波数に関して検査される。
【０１２９】
回路は、第１の基準発生器２００ａ及び第２の基準発生器２００ｂを有している。第１の基準発生器２００ａは、周波数ｆ０＋Δｆｍａｘを有する信号を生成して信号出力側に供給されるように構成されている。第２の基準発生器２００ｂは、周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する信号を信号出力側に供給されるように構成されている。従って、値２Δｆｍａｘは受信信号ｒ（τ）の重要な周波数が求められるべき値範囲の帯域幅を表す。有利には、周波数ｆ０は送信信号が出力される平均周波数である。特に、送信信号としてほぼ一定の周波数ｆ０を有する信号が考えられる。
【０１３０】
基準発生器２００ａによって生成された信号ｆ０＋Δｆｍａｘはミキサ２０２ａによって受信信号ｒ（τ）と混合される。この際に形成された信号を以下では信号ｒｌ＋と称する。周波数ｆ０＋Δｆｍａｘを有する信号は付加的に位相回転器２０４ａに出力されて９０°回転される。続いて、回転された信号がミキサ２０６ａによって受信信号ｒ（τ）と混合され、信号ｒＱ＋が形成される。
【０１３１】
相応に、基準発生器２００ｂによって生成された、周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する信号はミキサ２０２ｂによって受信信号ｒ（τ）と混合されて混合信号ｒｌ−が形成される。同様に、周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する信号が位相回転器２０４ｂに出力されて９０°回転される。回転された信号をミキサ２０６ｂによって受信信号ｒ（τ）と混合することができる。このようにして信号ｒＱ−が形成される。
【０１３２】
信号ｒｌ＋，ｒＱ＋，ｒｌ−及びｒＱ−はそれぞれローパスフィルタ２０８ａ，２１０ａ，２０８ｂ又は２１０ｂに出力される。信号をフィルタリングするための式は下記の通りである：
【数１】
ここで、ＴＦは有利には２Δｆｍａｘの逆数である。すなわち、
ＴＦ＝１／２・Δｆｍａｘ
フィルタリングされた信号ｒｌ＋，ｒＱ＋，ｒｌ−及びｒＱ−はそれぞれ二乗器２１２ａ，２１４ａ，２１２ｂ又は２１４ｂに出力される。二乗器２１２ａの信号及び２１４ａの信号は続いて加算器２１６ａによって加算される。相応に、二乗器２１２ｂの信号及び２１４ｂの信号も加算器２１６ｂによって加算される。この加算によって信号ｒ2＋及びｒ2−が得られる。伝達関数｜ｒ+（ｆ）｜及び｜ｒ-（ｆ）｜並びにその差分ｒ+-が図６Ｂに示されている。
【０１３３】
続いて信号ｒ2＋は平方根検出ユニット２１８ａに出力される。信号ｒ2−も平方根検出ユニット２１８ｂに出力される。続いて、加算器２２０を用いて、平方根検出ユニット２１８ａから出力された信号から、平方根検出ユニット２１８ｂから出力された信号が減算される。
【０１３４】
加算器２２０の出力側に供給される信号は、周期持続時間偏差（又は周波数偏差の逆数）に近似的に比例する。従って、加算器２２０の信号に基づき、サンプリング装置２２６及びクロック発生器２２８を介して、簡単なやり方で、受信信号ｒ（τ）の瞬時周波数が周波数ｆ０からどれ程偏差しているかを決定することができる。
【０１３５】
選択的に、信号ｒ2＋から信号ｒ2−を減算することによって、信号ｒ2＋及びｒ2−も簡単なやり方で加算器２２２を用いて混合することができる。続いて、係数形成ユニット２２４、サンプリング装置２２６及びクロック発生器２２８を介して、周波数偏差に近似的に比例する信号を形成することができる。
【０１３６】
回路装置１９８は計算コストが比較的高いにもかかわらず、一つの周期内の複数回のサンプリングによって全体の曲線情報が考慮されるという利点を有している。このことは良好なノイズ抑制を保証する。
【０１３７】
図７Ａから図７Ｃは、超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図及び２つの座標系を示す。
【０１３８】
受信信号ｒ（τ）がバイナリ信号ｂ（τ）どのように変換されるかについては上記において既に説明した。バイナリ信号ｂ（τ）は、受信信号ｒ（τ）の正の期間に関して第１の値を有しており、受信信号ｒ（τ）の負の期間に関して第２の値を有しているので、このバイナリ信号ｂ（τ）を１−０信号（１０信号）と称することもできる。この場合、第１の値及び第２の値は値「１」及び「０」である（横軸に時間軸τがプロットされている図７Ｂを参照されたい）。
【０１３９】
バイナリ信号ｂ（τ）はモノフロップユニット５０に供給される。モノフロップユニット５０は、バイナリ信号ｂ（τ）の０から１への上昇エッジが識別される度に、パルス持続時間ＴＭを有する（パルス信号としての）クロック信号ＣＬＫ（τ）のパルスを出力するように設計されている。モノフロップユニット５０によって形成されたクロック信号ＣＬＫ（τ）も図７Ｂに同様に示されている。
【０１４０】
クロック信号ＣＬＫ（τ）はバイナリ信号ｂ（τ）と共に、現在時間キャプチャ（Preset-Timer-Capture：PTC）ユニット５２に供給される。ＰＴＣユニット５２はタイマ５３とキャプチャレジスタ５４とから構成されている。値Ｎａがデフォルト値として設定されているカウント値を有するタイマ５３は、クロック信号ＣＬＫ（τ）の下降エッジの発生以降にクロック時間Ｔｃにわたり、カウント値Ｎｅに達するまでカウントダウンを行う。キャプチャレジスタ５４は、バイナリ信号ｂ（τ）の上昇エッジが発生した際にタイマ５３のその時点のカウント値を受け取る。
【０１４１】
遅延キャプチャアーキテクチャ４８の機能、即ち相互に結線されているコンポーネント５０から５４の機能は図７Ｂ及び図７Ｃの座標系に基づき理解することができる。座標系の横軸は時間軸τを表している。
【０１４２】
バイナリ信号ｂ（τ）のレベルが変化すると、遅延持続時間（パルス持続時間ＴＭ）にわたりバイナリ信号ｂ（τ）の更なるレベル変化に反応しないことによって測定が開始される。これによって達成されるデバウンスはローパスフィルタのように作用する。この場合、遅延持続時間を比較的長く設定することができる。遅延持続時間の経過した直後に、ＰＴＣユニット５２のカウンタがスタートし、このＰＴＣユニット５２は有利には、複数の種々の速度値に対応する値Ｎａでもって負荷が掛けられ、また有利には、モノフロップの遅延持続時間ＴＭの開始以降に基準周期持続時間が経過したときにカウンタが丁度値０を有するようにクロック周波数が規定される。そのような設計の場合には、周期持続時間偏差の各値は、更なる換算を必要としなくても速度値に対応している。エッジの上昇と共に、タイマの瞬時カウンタ値は基準としてキャプチャレジスタ５４に記憶される。
【０１４３】
図７Ｃには、ＰＴＣユニット５２によって求められた周期持続時間偏差Δｐ（瞬時周期持続時間偏差）に関する３つの例Δｐ（１）及びΔｐ（２）が示されている。第１のケースにおいては、測定すべき周期持続時間は基準周期持続時間と丁度一致し、従って、Δｐ（１）＝０である。第２のケースにおいては、測定すべき周期持続時間は基準周期持続時間よりも長く、従って、ここで図示している回路装置によってΔｐ（２）＞０が生じる。
【０１４４】
バイナリ信号ｂ（τ）の上昇エッジの識別に基づき事前にカウントが停止されることなく、カウンタが所定の最終カウント値Ｎｅに達すると、周期持続時間偏差Δｐに関する値が「無効」にセットされることによってカウントプロセスが中断される。従って、周期持続時間偏差Δｐが求められた際に生じ得ない値のフィルタリングが既に行なわれる（図７Ｃの最後の例を参照されたい）。
【０１４５】
カウンタの瞬時カウンタ値が、バイナリ信号ｂ（τ）の次に上昇するレベル変化が識別される瞬間における周期持続時間偏差Δｐに関する尺度として読み出され、この時点はそれと同時に、モノフロップ５０のトリガによる周期持続時間偏差Δｐの後続の測定の開始に関する新たな開始点を表す。
【０１４６】
図７Ａから図７Ｃに基づき説明した回路を、正の周期持続時間偏差を求めるためにも、負の周期持続時間偏差を求めるためにも構成することができる。この回路装置を、タイマの別のカウンタ装置、及び／又は、カウンタ値もしくは制御信号の別の符号でも動作するように構成することができる。
【０１４７】
パルス持続時間ＴＭが長くなればなるほど、要求が同じであればクロック時間Ｔｃを長くすることができる。この要求は例えば相対速度の区別可能な値によって設定される。
【０１４８】
図８Ａ及び図８Ｂは、超音波測定装置の一つの実施の形態の第１の適用例を説明するための二つの座標系を示す。図８Ａは瞬時周期持続時間の評価を説明するものであり、図８Ｂは瞬時周波数の評価を説明するものである。
【０１４９】
図８Ａ及び図８Ｂの座標系の横軸は時間軸τである。図８Ａの座標系の左側に示されている縦軸は、瞬時周期持続時間偏差ｐ（τ）を示す。これに対し、図８Ｂの座標系の左側に示されている縦軸は、瞬時周波数ｆ（τ）に対応する。右側に示されている縦軸はそれぞれ例示的に、約２０μｓの周期持続時間に相当する約５０ｋＨｚの信号周波数を有する信号パルスの約５ｋＨｚの周波数シフト又は約２μｓの同等の周期持続時間変化がどの相対速度において生じるかを示す。
【０１５０】
座標系には、その都度の測定装置から出力される送信信号の瞬時周期持続時間２５０ａ（図８Ａ）、及び、送信信号の相応の瞬時周波数２５０ｂ（図８Ｂ）がプロットされている。瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂに基づき、それぞれグラフ２５１ａ及び２５１ｂを表すことができる。イントラパルス分析部が数ｋｍ／ｈの相対運動に起因する信号変化を検出した場合には、瞬時周期持続時間２５０ａの（図示していない）平均周期持続時間からの偏差及び瞬時周波数２５０ｂの（図示していない）平均周波数からの偏差が比較的大きいことがはっきりと示されている。例えば、送信信号における周期持続時間の差は、例えば相対運動に起因するエコーの周期持続時間偏差であることが考えられる、調べられた情報の最小分解能よりも遙かに大きい。即ち、例えばチャープ変調の場合には故意に、又は、超音波送信器の振動に起因する場合には意図せずに、送信信号が変化する。
【０１５１】
図８Ａ及び図８Ｂにおいては、例えば、超音波送信器と受信装置との間で直接的に伝送される場合に生じる可能性がある、伝播時間だけシフトされた（妨害されていない）受信信号の周期持続時間に関して求められた値２５２ａ及び瞬時周波数２５２ｂもプロットされている。それらの値を簡単なやり方で評価することができ、またグラフ２５３ａ及び２５３ｂとして表すことができる。伝送が妨害されない場合には、全ての周期持続時間２５２ａ及び周波数２５２ｂがグラフ２５３ａ及び２５３ｂ上にあることが見て取れる。
【０１５２】
グラフ２５１ａ及び２５３ａの比較に基づき、又は、グラフ２５１ｂ及び２５３ｂの比較に基づき、例えば、評価すべき受信信号を反射する反射性の対象の相対速度、及び／又は、超音波送信器と受信装置との間の相対速度を、ドップラーシフトを考慮して求めることができる。図示されている例においては、相対速度は８ｍ／ｓ（約３０ｋｍ／ｈ）である。
【０１５３】
図８Ａ及び図８Ｂはまた、測定エラーが２％を下回ることも示している。どの程度の相対速度で、約２０μｓの周期持続時間に相当する約５０ｋＨｚの信号周波数を有する送信パルスの約５ｋＨｚの周波数シフト、又は、約２μｓの同等の周期持続時間変化が生じることが付加的に示されている。
【０１５４】
ドップラーシフトを評価することによって相対運動を求めるために、送信信号の信号形状が評価のために基準として存在する場合には有利である。相対運動の決定は、例えば、受信信号の求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周期持続時間２５２ｂと、基準周期持続時間及び／又は基準周波数との差が算出されることによって行なわれる。このようにして、受信信号の周期持続時間のセットを、差分形成によって基準セットについて正規化することができる。このことは例えば図４に基づき上記において既に説明している。
【０１５５】
従って、所定の簡単な周辺条件下では、差分の平均値が求めるべき相対速度に相当する。可変の送信信号形状の送出後に受信側において種々の受信信号形状を用いて計算が行われる場合、種々の基準での比較を実施することができる。時間的に並行する基準周期持続時間及び／又は基準周波数の種々のセットから、求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂを減算することができる。基準周期持続時間及び／又は基準周波数のセットはそれぞれ、種々の信号形状のセット及び／又は種々の対象形状の反射パターンに由来する送信信号の考えられる信号形状に対応することが考えられる。
【０１５６】
複数の基準に基づき受信信号のイントラパルス経過の差異を調べることが所望される場合、正規化された瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は正規化された瞬時周波数２５２ｂの平均値の算出、個々の散乱の算出、及び／又は、平均散乱の算出を介して、評価時に、考えられる信号形状の内のどの信号形状に送出された送信信号が対応するか、及び／又は、どの対象形状がエコーを生じさせたかを確定することができる。
【０１５７】
受信信号のイントラパルス評価によって、考えられる送信信号のセットからどの送信信号が事前に送出されたかを確定するよう構成されている超音波測定装置を用いることによって、ロングランニングトランザクションの抑制及び／又は時間的な並行動作のようなシステムのさらなる改善を達成することができる。
【０１５８】
好適には、受信信号の求められた個々の瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂ間の大きい差が、大きく変化する瞬時周期持続時間２５０ａ及び／又は瞬時周波数２５０ｂを有する送信パルスに起因するものではなく、反射性の対象点の所定のパターンに起因する場合には、超音波測定装置に対する同等の要求も得られる。この場合にも、比較周期持続時間及び／又は比較周波数の所定のセットを用いた、求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂのほぼ同時の正規化を介して、所定のパターンを求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂに対応付けることができ、従って反射性の対象点に対応付けることができる。
【０１５９】
図９Ａ及び図９Ｂは、超音波測定装置の一つの実施の形態の第２の適用例を説明するための二つの座標系を示す。図９Ａは周期持続時間の評価を説明するものであり、図９Ｂは周波数の評価を説明するものである。図９Ａ及び図９Ｂの横軸及び縦軸は図８Ａ及び図８Ｂの横軸及び縦軸に対応する。
【０１６０】
図９Ａ及び図９Ｂにおいては、送信信号の上述の瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂが、送信信号の瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂに基づき表されたグラフ２５１ａ及び２５１ｂと共にプロットされている。付加的に、受信信号から求められ、伝達伝播時間だけシフトされた瞬時周期持続時間２５６ａが示されており（図９Ａ）、また、伝達伝播時間だけシフトされた、受信信号から求められた瞬時周波数２５６ｂが示されている（図９Ｂ）。
【０１６１】
境界曲線２５８ａ及び２６０ａ又は２５８ｂ及び２６０ｂによって張られている値領域外にある、障害の無い伝送では通常生じない極大値２５４ａ及び２５４ｂを上述の回路を用いて簡単に極大値２５４ａ及び２５４ｂとして識別することができ、例えば、瞬時周期持続時間偏差を測定するために適切に構成されている回路によってフィルタリングすることができる。
【０１６２】
フィルタリングによって取得された瞬時周期持続時間２５６ａ及び／又は瞬時周波数２５６ｂを、境界曲線２５８ａ及び２６０ａ又は２５８ｂ及び２６０ｂを用いる上述の方法によって、「不適切なもの」としてフィルタリングすることができ、またそのような瞬時周期持続時間２５６ａ及び／又は瞬時周波数２５６ｂは最終的な算出時には考慮されない。従って、極大値２５４ａ及び２５４ｂによって結果が劣化することはないので、２％以下の測定エラーでもって、相対速度が８ｍ／ｓ（約３０ｋｍ／ｈ）であることを確認することができる。
【０１６３】
同様に、平均値に対する極大値の散乱に基づき、その極大値を「不適切」としてフィルタリングすることができ、従って極大値は後続の算出時に考慮されないままである。
【０１６４】
境界曲線２５８ａ及び２６０ａ又は２５８ｂ及び２６０ｂによって張られる値領域の代わりに、それぞれの基準に正規化された周期持続時間２５６ａ及び／又は周波数２５６ｂの散乱も、極大値２５４ａ及び２５４ｂのフィルタリングのために評価することができる。
【０１６５】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、超音波測定装置の一つの実施の形態の第３の適用例を説明するための二つの座標系を示す。図１０Ａは瞬時周期持続時間の評価を説明するものであり、図１０Ｂは瞬時周波数の評価を説明するものである。図１０Ａ及び図１０Ｂの横軸及び縦軸は図８Ａ及び図８Ｂの横軸及び縦軸に対応する。
【０１６６】
図１０Ａ及び図１０Ｂにおいては、送信信号の上述の瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂが、グラフ２５１ａ及び２５１ｂと共にプロットされている。同様に、受信信号から求められ、伝達伝播時間だけシフトされた瞬時周期持続時間２６０ａが図１０Ａに示されており、また、伝達伝播時間だけシフトされた、受信信号から求められた瞬時周波数２６０ｂが図１０Ｂに示されている。
【０１６７】
図１０Ａ及び１０Ｂからは、受信信号の求められた瞬時周期持続時間２６０ａ及び瞬時周波数２６０ｂが前述の例に比べて大きい散乱を示していることがはっきりと見て取れる。もっとも、受信信号の瞬時周期持続時間２６０ａ及び瞬時周波数２６０ｂのこの大きい散乱は、周期持続時間２６０ａ及び／又は周波数２６０ｂに関する最適化された平均値の算出によって補償することができる。つまり、受信信号の瞬時周期持続時間２６０ａ及び瞬時周波数２６０ｂの散乱が比較的大きいにもかかわらず、８ｍ／ｓ（約３０ｋｍ／ｈ）の相対速度を１５％以下の測定エラーで求めることができる。
【０１６８】
図１１は、超音波測定装置の一つの実施の形態の第４の適用例において瞬時周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。座標系の横軸は時間軸τである。座標系の縦軸は周期持続時間を表している。
【０１６９】
図示されている適用例においては、グラフ２６６に表されている瞬時周期持続時間２６４を有する、送出された送信信号が二つの対象点において反射される。（図示していない）二つの対象点は約２８ｍｍの行路差で相互にずれて位置している。二つの対象間の行路差が比較的小さいことに基づき、個々の対象の個々の反射間の重畳が生じる可能性がある。従って、受信信号に基づき求められた、伝播時間だけシフトされた瞬時周期持続時間２６８は比較的大きい散乱を有している。
【０１７０】
そのような重畳ケースでは、例えば、受信したパルスのパルス持続時間が送出されたパルスのパルス持続時間よりも遥かに長いことが特徴的である。従って有利には、その種の受信信号の瞬時周期持続時間２６８は、エコーの開始時及び終了時の周期持続時間の時間経過のみが考慮される評価方法を用いて評価される。有利にはエコーの開始は、受信信号の信号強度が有効閾値を最後に下回ってから比較的長い時間が経過した後に、その有効閾値を最初に上回ったことによって規定され、また、エコーの終了は、受信信号の信号強度が有効閾値を下回ってから比較的長い時間を経過する前に、信号強度が有効閾値を最後に上回ったことによって規定される。このようにして、個々の反射の重畳をそのような重畳として識別することができる。使用される超音波測定装置は、受信信号の求められた周期持続時間２６８に関して二つのグラフ２７０及び２７２の形成が有利であることを識別するように構成されている。付加的に、超音波測定装置は二つの対象間の距離を規定することができる。
【０１７１】
更に、超音波測定装置はドップラーシフトに基づき、対象の相対速度を規定することもできる。この場合、超音波測定装置は、二つの対象が８ｍ／ｓの同一の相対速度で移動していることを識別する。測定エラーは１２％を下回る。
【０１７２】
上述のアプローチでは、イントラパルス評価による周期持続時間及び／又は周波数の取得についてのみ詳細に説明した。周期持続時間及び／又は周波数に基づき取得されたベース情報、例えば相対速度、対象表面、及び／又は、送出された信号形状を周囲シーン画像及び／又は周囲シーンフィルムへと更に処理することは、当業者であれば容易に想到できる。従ってここでは詳細に説明しない。
【０１７３】
別の実施の形態においては、車両間通信を実現することができ、この車両間通信は同時に車両間移動関係の伝送にも適している。
【０１７４】
このために有利には、各車両のコーナーにそれぞれアンテナが取り付けられている。前方の二つのアンテナＦＬ（フロント左）及びＦＲ（フロント右）は特に、主として走行方向に配向されている。後方の二つのアンテナＲＬ（リア左）及びＲＲ（リア右）はこの場合、主として走行方向とは反対方向に配向されている。車両の移動関係は特にパルス変調を用いて伝送され、アンテナからその都度送出されるパルスは異なる搬送周波数ｆ（ＶＬ）、ｆ（ＶＲ）、ｆ（ＲＬ）及びｆ（ＲＲ）で変調されている。この周波数セットの周波数の関係（周波数差）は固定的なものであり、全ての受信器に既知であり、また、車両の実際の運動が例えばドップラーシフトによって、パルスを車両の送信個所にもはや一義的に対応付けることができない程にシフトされることが殆どないように、又はシフトしないように選定されている。
【０１７５】
この周波数セットの平均周波数（もしくは基本周波数又は基準周波数）を有利には、車両の速度に比例するように選定することができ、これによってパルスの受信器は送信側の車両の速度を識別することができる。車両から前方又は後方に送出されたパルスの時間的な幅、即ちパルス持続時間は有利には、車両によって評価された、前方を走行する車両又は後続の車両までの間隔に比例する。間隔が比較的大きい場合には比較的長いパルス持続時間のパルスが送出され、また、間隔が比較的小さい場合には比較的短いパルス持続時間のパルスが送出される。有利には、パルス持続時間は前方と後方とで相互に完全に独立している。更には、送信側の車両が走行方向の右側において、左側における障害物間隔とは異なる障害物間隔を識別した場合には、左側のアンテナにおけるパルス持続時間と右側のアンテナにおけるパルス持続時間は異なる。パルスを受信する交通に関与する対象はパルス持続時間に基づき、送信側の車両によって想定されたシナリオを識別することができる。
【０１７６】
走行方向毎のアンテナの基線は全ての車両において可能な限り画一的であることが望ましく、また、有利には１３０ｃｍから１５０ｃｍの間にある。
【０１７７】
パルスの送出は、有利には二つの方向（前方及び後方）に関して同時点に開始される。受信側の車両はこのようにして、送信側の車両のアンテナの基線を決定することができる。択一的に、搬送周波数で変調されたパルスの送出を同時点に終了させることも可能である。変調されたパルスを受信するアンテナを備えた受信器はこの場合、場合によっては生じるパルスの伝播時間差から受信アンテナと送信側の車両との空間的な関係を識別することができる。運動関係の決定は、別のアンテナにおいて受信を同時に行うことによって妥当化及び向上される。送信側と受信側との間での、場合によっては生じる遮蔽部も検出することができる。
【０１７８】
パルス間の時間的な間隔を、通信時においては一般的なランダム成分の他に、固有速度及び／又は周辺車両に対する相対速度にも依存させることができる。固有速度が比較的速い場合、及び／又は、隣接する対象／車両に対する相対速度が比較的速い場合、パルス間隔はほぼ静止している車両／対象によって包囲されているほぼ静止している車両におけるパルス間隔よりも小さい。受信器がマルチパス伝播に由来する信号変化をより良好に分析できるようにするために、関連するパルスの代わりに、時間的な関連性の低い二重パルス又は時間的に短く連続するパルスシーケンスを送出することができる。
【０１７９】
車両間通信の変形形態においては、走行方向のアンテナの左側のパルス及び右側のパルスが受信器には既知の時間的な関係を相互に有していても良い。このことは最も簡単な場合には、受信器に対する要求を低減することができる。何故ならば、このパルスを低い搬送周波数で時間的に同時に受信すればよいからである。同様に、パルス相互の可変の時間的な関係及び／又は搬送周波数の可変の関係も車両間の情報伝送のために使用することもできる。受信したパルスの振幅、またその相互の時間的な関係に基づき、受信器は送信側の車両と受信側の車両との間隔を評価することができる。
【０１８０】
伝送媒体として超音波を使用する場合、緩慢な伝播速度を今日の手段を用いて容易に制御することができる。更には、現在の車両の多くは、外部コーナーにおける超音波パーキングセンサの形態の相応のアンテナを多数有している。周波数多重によって信号コーディングを実施することができる。相関方式によって実現可能な到達距離をさらに延長することができる。システムが適切に設計されている場合、この種の車両間通信を３０ｍまでの自由空間において実現することができる。特に、この搬送周波数セットは固定の周波数の代わりに、周波数チップのセットを使用することができる。これによって、同じ速度の車両が相互に妨害することが阻止される。
【０１８１】
前述のシステムを精密に設計すると、今日において一般的なアンテナの送信タイミング及び搬送周波数を一緒に考慮することができる。例えば、アンテナにおける使用可能な帯域幅に応じて、送信経路及び受信経路は別の搬送周波数のアンテナを付加的なメッセージ伝送に使用することができる。このようにして伝送可能なメッセージは例えば固定対象の位置、事故の位置及び／又は交通に関与する別の対象の位置である。勿論、交通の流れには直接的に関与しないデータとしてのマルチメディアデータ、エンターテイメントデータ及び／又は通行料金に関する情報もこのようにして伝送することができる。
【０１８２】
例えば、走行方向においては二つのアンテナの代わりに唯一つのアンテナを取り付けることによる簡略化も可能である。前方を走行する車両から後続の車両までの通信もこの場合には良好に実現される。
【０１８３】
速度が速い場合には一般的に禁止される超音波信号の使用もその種のシステムにおいてはクリティカルなものではない。何故ならば、音は前方を走行する車両から後続の車両まで、即ち、情報の流れの経路に沿って伝播するからである。
【０１８４】
上述のアプローチにおいて説明した方法は有利には、搬送周波数との距離が大きい混合周波数が送出される。この場合には、無線により支援されるカー・ツー・カープロジェクトにおける測定も実現される。
【０１８５】
特に、上述のアプローチにおいて説明した技術を用いて、交通に関与する対象相互の位置測定を簡単に実現することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波測定装置に関する。更に本発明は超音波信号の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、その車両の周辺の対象の位置を求めるために超音波システムを有していることが多い。その種の超音波システムはDE 38 130 83 A1から公知である。この刊行物に記載されている超音波システムは、車両に取り付けられている、少なくとも一つの送信装置及び少なくとも一つの受信装置を有している。特に、超音波システムは、車両に分散して配置されている複数の送信装置及び複数の受信装置を有していることも考えられる。通常の場合、送信装置及び受信装置は一つの機器に組み込まれており、双方向に制御されるアンテナ装置としての同一の電気音響変換器、ダイアフラムを使用する。この場合には、アンテナ装置を超音波信号のための送信器としても受信器としても使用することができる。ある時点において少数の送信装置のみが送信信号としての超音波信号を送出するように、複数のアンテナ装置を備えた超音波信号の制御が行われることが多い。検出が不明確になることを回避するために、大抵の場合はパルス状である送信信号の送出後に、次の送信パルスが送出されるまでのエコー周期と称される期間の経過を待つことになる。超音波システムの全てのアンテナ装置が少なくとも一回は送信信号を送出するまでに必要とされる期間は、超音波システムの送信周期と称されることが多い。
【０００３】
アンテナ装置から送出された送信信号は、少なくとも一つの反射性の対象点に入射し、この対象点から少なくとも部分的に反射されることが考えられる。続いて、受信器のアンテナ装置は反射された超音波信号を受信し、送信信号の送出から反射された超音波信号の受信までの期間が求められる。最後に、超音波システムの評価装置は、求められた少なくとも一つの期間に基づき、車両の周囲の少なくとも一つの反射性の対象点の位置を決定することができる。
【０００４】
発明の概要
本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載されている構成を備えた超音波測定装置及び請求項８の特徴部分に記載されている構成を備えた超音波信号の評価方法が提供される。
【０００５】
本発明の有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。超音波測定信号の実施の形態の特徴部分に記載されている構成によって実現される利点は相応の方法においても保証されている。
【０００６】
本発明は、特に、受信した超音波信号の周期持続時間の測定セットが、指紋と同様に、送出した送信パルスに関しても、受信装置までの伝送経路に関してもそれぞれ特徴的なものであることを基礎としている。伝送経路は例えば送信側のアンテナ及び／又は受信側のアンテナの指向特性によって決定されており、更には、送出されたパルスの受信装置までの経路上においてパルスを反射する対象、また対象相互の相対運動によっても決定されている。伝送シナリオに関する特徴的な指紋、有利には基準周期持続時間のセットによって表される指紋が評価装置に既知である場合には、受信した超音波信号においてどのシナリオが存在していたかを受信側において検出することができる。
【０００７】
超音波信号は平均値を有していない交流信号であり、従って、信号強度が時間的に変化する周期持続時間のセットとして表すことができる。周期持続時間とは、連続する二つの零通過間の超音波信号の時間区分（しばしば半周期持続時間とも称される）であるか、負の信号状態から正の信号状態又は正の信号状態から負の信号状態への連続する２回の切り換えが行なわれる間の期間（正の周期持続時間又は負の周期持続時間としても公知である）であると解される。しかしながら、周期持続時間の代わりに、同等のパラメータを検出及び評価することもできる。ここで、求められた測定セットが正の周期持続時間のセット、負の周期持続時間のセット、正の基準周期持続時間のセットからの正の周期持続時間偏差のセット、負の基準周期持続時間のセットからの負の周期持続時間偏差のセット、時間的に変化する周波数、及び／又は、基準周波数からの時間的に変化する周波数偏差を含むことを明示的に言及しておく。この代わりに、又はこれに付加的に、情報は受信信号の少なくとも一つの周期持続時間の偏差に関する周期持続時間パラメータ又は周波数パラメータを含むことができる。例えば、情報は正の周期持続時間差、及び／又は、負の周期持続時間差、及び／又は、受信信号と送信信号の周波数差である。
【０００８】
本発明による方法は、受信信号に内在する測定装置の特徴的指標を取得するための方法も含むことができる。
【０００９】
本発明によって、時間並びに作業に関するコストが少ない、周期持続時間のセット、及び／又は、時間的に変化する周波数を検出することも可能である。続けて、周期持続時間及び／又は周波数変化を反射性の対象の少なくとも一つの形状及び／又は速度の特徴的指標を求めるために使用することができる。識別された少なくとも一つの形状及び／又は速度の特徴的指標を用いて、改善された周囲検出を実施することができる。例えば、検出された相対速度によって、受信信号の強度変化を比較的高い確率で対象に対応付けることができる。同様に、対象の立体的な形状を検出することによって、対象タイプもより良好に識別することができる。同様にして、種々の送信信号を使用することによって、送信側の超音波装置と受信側の超音波装置との間で情報を伝送することができる。
【００１０】
従って本発明は、相対速度を検出するため、反射性の対象の対象分類を実施するため、及び／又は、種々に送出された信号形状を区別するためのイントラパルス分析を提供する。
【００１１】
更には、本発明によって、エコーの見込み受信時間をより正確に予測することができる。このようにして取得された比較的高い測定精度を、応答時間の短縮及び／又は測定範囲の拡大に使用することができる。更には、超音波システムの送信周期内の種々の時点に取得された対象情報、例えば対象間隔を基準時点について正規化することができ、これによって車両周辺の対象シーンのより正確な分析を実施することができる。更には、受信装置によって区別可能な送信信号が送出される場合には、測定精度及び応答時間を更に改善することができる。本発明を用いることにより、受信装置は、考えられる信号形状のセットの内のどの信号形状を送出された送信信号が有していたかを受信信号の時間経過に基づき識別することができる。本発明のこの実施の形態においては、従来技術のように信号強度に基づいて、受信信号と送信パルスの類似性のみが検査されるのではない。その代わりに、この実施の形態は、受信信号の周波数の時間経過及び／又は周期持続時間と送信パルスの類似性が確定される。このことは、システムの更なる改善、例えばパルス繰り返し時間及び／又はパルス間隔の比較的短い送信を保証する。更にはこのようにして、車両間通信における送信側の超音波装置と受信側の超音波装置との間の情報伝送の改善を容易に実現することができる。
【００１２】
純粋に振幅持続時間の評価に取り組む従来の超音波システムの動作方法における欠点は、超音波システムに対する対象の相対運動を個々のエコーに基づき識別できないことである。従来の測定方法では、対象の相対速度は、連続する送信周期における対象の複数のエコーの伝播時間差を評価することによって初めて識別される。この場合、重大な測定エラー源は、連続する二つの送信パルス間の期間中の相対運動である。相対運動に起因して、この相対運動の結果に起因して生じるのではなく、反射点の移動に起因する伝播時間差によってのみ生じるように、対象における複数の反射点は変化する可能性がある。このことは、所定の対象における受信信号の対応付けの際のエラーも頻繁に生じさせる。
【００１３】
比較的大きい手間が必要となるような場合には、考えられる受信パルス形状毎に相応のアナログ値の相互相関が受信信号を用いて算出されることによって、個々の対象及び／又は送信信号形状における受信パルスの対応付けを回避することが試みられる。相互相関の計算の手間は大きく、またその手間は考えられるエコー信号の数によって増加する。
【００１４】
従って、従来の制限を克服するために、付加的な測定を要することなく反射時点の時間的な発展の傾向を予測することができる方法が提供されることが望ましい。特に、例えば車両に固定されて配置されている超音波アンテナ装置の速度に対する反射点の相対速度を検出できるようにすることが望ましい。このことは本発明により実現される。
【００１５】
特に、本発明は正の周期持続時間及び負の周期持続時間を同時に又は並行に評価することができる。このようにして、相互的な妥当化に使用することができる冗長的な評価結果が得られる。正の周期持続時間及び負の周期持続時間の測定及び評価がほぼエラー無く実施される場合、負の周期持続時間から取得された評価結果は、正の周期持続時間から取得された評価結果に対応することを前提とすることによって妥当化を実施することができる。
【００１６】
この場合には、イントラパルス評価から取得された評価結果を例えば平均値形成によって簡略化することができる。
【００１７】
本発明によって、密に並んで設けられている反射点における反射もより良好に区別することができる。
【００１８】
超音波測定の高い時間精度要求、例えば１ｋｍ／ｈの相対速度変化毎の０．１６％の測定分解能の高い時間精度を、本発明による方法では、特に、一つ以上の周期持続時間にわたる測定によって、測定時間ベースに対する比較的僅かな要求でもって実現することができる。
【００１９】
本発明による超音波測定装置及び相応の方法は、例えばセキュリティシステム、ドライバアシスタントシステム及び／又は情報出力装置及び／又は警告装置に使用することができる。適切なドライバアシスタントシステムの例は、自動化された制動システム、操舵システム及び／又は加速システムである。本発明にとって有利なセキュリティシステムは、例えばエアバッグシステム、持ち上げ可能なボンネット、シートベルトテンショナ、パワーウィンドウ、及び／又は、アクティブヘッドレストである。
【００２０】
従って本発明は、信号形状識別、対象検出及び／又は相対速度評価を用いた車両周囲の超音波検出を実現する。測定セットの評価と同時に、瞬時信号強度の時間経過も評価することができる。従って、従来の評価方法を本発明に統合することができる。
【００２１】
超音波測定装置の必要に応じて使用される閾値スイッチは、エコー伝播時間に関して可変に調整可能な閾値を出力することができる。測定セットの決定を補完するものとして、複数の測定装置を複数の測定セットを確定するために時間的に並行に、もしくはほぼ並行に動作させることもできる。
【００２２】
受信した超音波信号の考えられる信号形状として、搬送周波数、個別パルス、二重パルス、直接拡散パルス、チャープ変調及び／又は周波数ホッピング変調を本発明により決定することができる。
【００２３】
以下では本発明の別の特徴及び利点を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】イントラパルス分析のために評価されるデータを説明するための送信信号に関する座標系を示す。
【図１Ｂ】イントラパルス分析のために評価されるデータを説明するための正の周期持続時間に関する座標系を示す。
【図１Ｃ】イントラパルス分析のために評価されるデータを説明するための負の周期持続時間に関する座標系を示す。
【図２Ａ】交通状況が表されている、超音波測定装置の適用可能性についての一例を示す。
【図２Ｂ】受信した超音波信号の時間的な強度分布が表されている、超音波測定装置の適用可能性についての一例を示す。
【図２Ｃ】超音波信号から求められた、交通に関与する別の対象の相対速度が表されている、超音波測定装置の適用可能性についての一例を示す。
【図３】超音波測定装置の第１の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図４】超音波測定装置の第２の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図５】超音波測定装置の第３の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図６Ａ】超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図６Ｂ】超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置によって実施される計算ステップを示す。
【図７Ａ】超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【図７Ｂ】超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するための座標系を示す。
【図７Ｃ】超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するための座標系を示す。
【図８Ａ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第１の適用例に関して、瞬時周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【図８Ｂ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第１の適用例に関して、瞬時周波数の評価を説明するための座標系を示す。
【図９Ａ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第２の適用例に関して、周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【図９Ｂ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第２の適用例に関して、周波数の評価を説明するための座標系を示す。
【図１０Ａ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第３の適用例に関して、周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【図１０Ｂ】超音波測定装置の一つの実施の形態の第３の適用例に関して、周波数の評価を説明するための座標系を示す。
【図１１】超音波測定装置の一つの実施の形態の第４の適用例において周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１Ａから図１Ｃには、イントラパルスに関して評価されたデータを説明するための座標系が示されており、図１Ａには送信信号が示されており、図１Ｂには正の周期持続時間が示されており、また、図１Ｃには負の周期持続時間が示されている。
【００２６】
図１Ａから図１Ｃの座標系の横軸は時間軸τである。図１Ａの座標系の縦軸は、超音波測定装置の測定装置から送出される送信信号ｓ（τ）を表している。図１Ａとは異なり、図１Ｂ及び図１Ｃの座標系に縦軸は示されていない。
【００２７】
送信信号ｓ（τ）は超音波信号、例えば、ゼロ平均のバンドパス信号である。通常の場合、送信信号ｓ（τ）の周波数は数ｋＨｚの周波数帯域内にある。送信信号ｓ（τ）の送出は０からＴｓの期間に行われる。従って、送信信号ｓ（τ）のパルス幅は値Ｔｓである。送信信号ｓ（τ）のエンベロープＳ（τ）も同様に図１Ａの座標系に表されている。
【００２８】
送信信号のｓ（τ）の周波数経過を、正の周期持続時間のセットＰＰ１−ＰＰ６及び／又は負の周期持続時間のセットＰＮ１−ＰＮ６として表すことができる。図１Ｂに示されている正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６及び図１Ｃに示されている負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６は、超音波測定装置の送信装置から送出された送信信号ｓ（τ）に関する相互にほぼ独立した情報を含んでおり、また、送信信号ｓ（τ）の送信周波数の時間経過によって設定される。
【００２９】
正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６として使用されている概念は、基準値（以下ではＳＢと記す）を基準とした送信信号ｓ（τ）の「小さい値」からＳＢを基準とした送信信号ｓ（τ）の「大きい値」への連続する２回の変化の間の時間的な間隔である。相応に、負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６とは、「ＳＢよりも大きい値」から「ＳＢよりも小さい値」への連続する２回の変化の間の時間的な間隔であると解される。
【００３０】
送信信号ｓ（τ）の瞬時周波数の時間経過に関しては、正の基準周期持続時間からの正の周期持続時間偏差のセット及び／又は負の基準周期持続時間からの負の周期持続時間偏差のセットを表すこともできる。例えば、正の基準周期持続時間は正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６の平均値であり、負の基準周期持続時間は負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６の平均値である。択一的に、正／負の周期持続時間の概念は、例えば正／負の半周期持続時間、即ち、ＳＢよりも小さい／大きい信号値からＳＢよりも大きい／小さい信号値に変化するまでの時間間隔と同等であると解することもできる。
【００３１】
送信信号ｓ（τ）の周波数経過は、例えば相応の逆数の形成による、周波数のセット及び／又は基準周波数からの周波数偏差のセットとしても表すことができる。従って、以下において説明する本発明の実施の形態では、正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６、負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６、正の基準周期持続時間からの正の周期持続時間偏差、及び／又は、負の基準周期持続時間からの負の周期持続時間偏差の代わりに、周波数及び／又は基準周波数からの周波数偏差も検査することもできる。勿論、周波数及び／又は基準周波数からの周波数偏差も、列挙した値に付加的に評価することができる。しかしながら、周期持続時間と周波数の関係は当業者には自明であるので、本明細書ではその詳細については殆ど検討しない。
【００３２】
以下では、より分かりやすくするために、周期持続時間偏差の求め方及び評価についてのみ説明する。正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６と負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６、又は、正の周期持続時間偏差と負の周期持続時間偏差は区別されない。しかしながら、前述の周期持続時間とは、正の周期持続時間ＰＰ１−ＰＰ６、負の周期持続時間ＰＮ１−ＰＮ６、正の基準周期持続時間からの正の周期持続時間偏差、及び／又は、負の基準周期持続時間からの負の周期持続時間偏差と解することもできることを言及しておく。したがって、周期持続時間偏差という語句は、同一の効果の種々の表現と同義である。
【００３３】
超音波測定装置の送信装置から送出された送信信号ｓ（τ）の周期持続時間は、超音波測定装置に対して０とは異なる相対速度で移動している個々の対象点において反射される際に、及び／又は、車両固有の送信器と対象点と車両固有の受信器との間の０とは異なる相対運動の際に既に変更される。また、一つの対象の種々の反射点における複数の反射が重畳することによって、及び／又は、アンテナ及び／又は伝播媒体の伝送特性に基づき、信号は送信器と受信器との間の経路において変化する可能性がある。更には、特に送信信号の周期持続時間／瞬時周期持続時間の時間経過において区別される複数の送信信号を使用することができる。これによって、超音波測定装置の受信装置によって受信された受信信号の周期持続時間は、送信信号ｓ（τ）の送出された周期持続時間とは異なる値を取る可能性がある。また、反射性の対象の対象形状も反射された超音波信号の周期持続時間を変化させる可能性があることを言及しておく。従って、受信した超音波信号の周期持続時間を評価することによって、少なくとも一つの相対速度に付加的に、対象の形状に関する情報、それと共に対象のタイプに関する情報も取得することができる。同様に、別の情報も送信側の装置から受信側の装置へと伝送することができる。
【００３４】
有利には信号強度で重み付けされたイントラパルス分析として実施される、イントラパルス分析の以下において説明する方法によって、この作用を比較的僅かな付加的な手間でもって受信信号からフィルタリングすることができる。さらにはこの作用を、ドライバに情報を通知するため、操舵時、加速時及び／又は制動時のドライバの支援のため、パラメータ化のため、及び／又は、事故を低減するための装置の操作のための情報として使用することができる。
【００３５】
例えば、受信信号においては、少なくとも一つの基準に対する周期持続時間偏差のセットが調べられ、有利には、受信信号の信号強度が比較的高い区間において調べられる。イントラパルス評価のより詳細な構成を以下において複数の例に基づき更に説明する。
【００３６】
図２Ａから図２Ｃには、超音波測定装置の考えられる用途についての例が示されている。図２Ａには交通状況が示されており、図２Ｂには受信した超音波信号の時間的な強度分布が示されており、また、図２Ｃには、超音波信号から求められた、交通に関与する他の対象の相対速度が示されている。
【００３７】
図２Ａにおいて概略的に表されている交通状況では、車両１０が速度ｖ０で走行方向１２に向かって走行している。車両１０には、例えば、送信装置１３及び受信装置１４を備えた超音波測定装置が設けられている。送信装置１３及び受信装置１４は、送信装置１３から送出された超音波信号が走行方向１２において車両１０の前方に位置する周囲の一部に入射するように車両１０に固定されている。少なくとも一つの送信装置１３は、超音波信号を送出する際に、走行方向１２において車両１０の前方に位置する周囲の一部を良好に覆うために十分に広い開口角を有することができる。
【００３８】
図２Ａに示されている送信器１３と受信器１４の配置構成は、原理を簡単に説明するために例示的に示されたものに過ぎないと解するべきである。ここでは、今日では同一の位置に設けられている慣例の超音波変換器が送信器１３の機能と受信器１４の機能を交互に担うことができ、通常の場合は二つ以上の超音波変換器が車両１０に取り付けられているという公知の事項が明示的に示唆されている。
【００３９】
超音波を基礎とするこの種の測定装置は比較的廉価に製造することができる。それらの測定装置は汚れに対して比較的ロバストである。更に、超音波測定装置の機能は、気候による影響、例えば暗闇、霧、雨及び雪に対して比較的高い耐性を有している。
【００４０】
図示されている交通状況においては、車両１６ａ，１６ｂ及び１６ｃが走行方向１２において車両１０の前方に存在している。従って、車両１６ａ，１６ｂ及び１６ｃは送信装置１３及び受信装置１４の測定領域内に存在している。車両１６ａから１６ｃはそれぞれ、車両１０に対する相対速度ｖａ，ｖｂ又はｖｃで走行している。車両１６ｂは相対速度ｖｂで同様に走行方向１２に向かって走行しているが、車両１６ａ及び車両１６ｃはそれぞれ相対速度ｖａ又はｖｃで走行方向１２とは反対方向に向かって走行している。
【００４１】
車両１６ａ，１６ｂ及び１６ｃはそれぞれ、少なくとも一つの送信装置１３から送出された超音波信号の一部を車両１０に向かって反射する。以下において更に詳細に説明するように、図２Ａにおいては車両１６ａ及び１６ｂは、それらの車両からの反射が強度分布に基づいて区別できない総反射へと重畳されるように相互に並んで近くに位置している。このことは、複数の対象が車両１０に対してほぼ同じ距離に位置している場合に頻繁に生じる。
【００４２】
車両１０の前方に延びる道路においても、送出された超音波信号の一部が反射される。このことは、車両１０と車両１６ａから１６ｃとの間に位置している道路上の障害物１８を介して概略的に示されている。
【００４３】
以下では、反射された超音波信号の超音波測定装置を用いた評価を介して、図示されている交通状況をどのように検出することができるかを説明する。
【００４４】
図２Ｂに示されている座標系においては、横軸として時間軸τがプロットされており、また、縦軸として少なくとも一つの送信装置から送出された超音波信号の受信したエコーの強度分布Ｒ（τ）がプロットされている。時間軸τにわたり示されている総時間は例えば１８ｍｓである。エコーの求められた時間的な強度分布Ｒ（τ）に付加的に、座標系には、（時間的に変化する）有効閾値ＲLim（τ）も表されており、この有効閾値ＲLim（τ）は例えば時点τ＝０における超音波信号の送出後に指数的に低下していく。強度分布Ｒ（τ）のうち、有利には、有効閾値ＲLim（τ）よりも上に位置している超過領域２０から３０のみが評価のために考慮される。有利には、時間的に変化する有効閾値Ｒ（τ）が使用される。しかしながら、時間的に変化する有効閾値ＲLim（τ）の代わりに、時間的に一定の閾値を使用することも可能である。
【００４５】
有利には、超音波ドライバアシスタントシステムのイントラパルス分析では、特に受信信号の信号強度が高い場合にのみ、基準時間経過に対する、受信したパルスの周期持続時間の時間経過の変化が実施される。信号強度で重み付けされたそのような瞬時周期持続時間評価では、各超過領域２０から３０に関して、所属の周期持続時間ｐが下記においてさらに説明する方式によって検出される。図２Ｃの座標系の縦軸は、超過領域２０から３０の求められた瞬時周期持続時間ｐの値を表している。図２Ｃの座標系の横軸は時間軸τである。図２Ｃは、例えばドップラー効果に起因して、対象１６ａから１６ｃ及び１８において反射された超音波信号の周期持続時間ｐがどのように変化するかを示している。図示されている例において、求められる周期持続時間ｐは１９．２μｓから２０．２μｓの値領域にある。
【００４６】
ここで説明する例においては、超音波測定装置は、２０μｓのほぼ一定の瞬時周期持続時間ｐを有する超音波信号を送出するように構成されている。しかしながら、以下においてさらに説明するように、特に種々の信号形状を区別するために、送信信号の瞬時周期持続時間の別の時間経過も考えられる。更には、超音波測定装置が評価装置を有しており、この評価装置は、走行路に対する車両１０の速度ｖ０を継続的に求め、且つ、この速度ｖ０に対応する基準信号３２を算出するように構成されている。基準信号３２は、速度ｖ０で移動している対象における反射のドップラーシフトに対応する。図２Ｃにおいて基準信号３２は約１９．７μｓの位置にある。基準信号の値は、ここでは例示的に、地面の上の車両の相対速度によって設定されている。
【００４７】
時点τ１以降は、期間Δ１にわたり、クロストーク２０が超過領域２０として受信される。超過領域２０は送出された超音波信号に等しい瞬時周期持続時間ｐを示し、また、エコー伝播時間τ１が実際の超音波速度で二つのセンサ１３及び１４の間隔に相当する場合には、相対速度０で移動するそれら二つのセンサ１３及び１４間のクロストークとして一義的に識別することができる。
【００４８】
時点τ２からτ４までは、期間Δ２からΔ４にわたり、道路上の障害物１８において反射された底面エコー２２が超過領域２２として受信される。底面エコー２２は、送出された超音波信号の周期持続時間ｐと、車両の速度ｖ０に相当する基準信号３２との間の値領域にある瞬時周期持続時間ｐを有している。底面エコー２２の周期持続時間ｐ間の偏差は、超音波測定装置が底面、即ち道路を「斜めに見る」ことによって生じる。底面エコー２２はこの指標に基づいて、複数の瞬時周期持続時間の経過のイントラパルス分析の際には、底面エコー２２として容易に識別することができ、またフィルタリングすることができる。
【００４９】
時点τ５以降では、期間Δ５において、車両１６ａの反射信号２６及び車両１６ｂの反射信号２８から形成されている重畳受信信号２４が受信される。本発明による超音波測定装置の顕著な利点は、受信信号の瞬時周期持続時間の時間経過に基づき、受信信号２４が二つの個々の信号２６及び２８から形成されていることを超音波測定装置が識別できる点にある。このことは、超音波測定装置が受信信号２４の瞬時周期持続時間ｐの時間経過を、送出された信号に対する変化に関して検査し、その際に、受信信号２４の瞬時周期持続時間ｐの時間経過に二つの相対速度ｖａ及びｖｂを対応付けることができることによって行なわれる（図２Ｃを参照されたい）。従って、超音波測定装置は、受信信号２４に異なる相対速度ｖａ及びｖｂを有する二つの異なる対象を対応付けられることを識別する。例えば、受信信号２４は小型の単一の対象の位置を表しているのではなく、異なる相対速度ｖａ及びｖｂを有する二つの異なる対象の位置を表していることを識別することによって、障害状況を識別し、更には適時に防止することができる。
【００５０】
このことは、従来の超音波システムに対する、本発明による超音波測定装置の決定的な利点である。受信したエコーの少なくとも一つの瞬時周期持続時間ｐ（又は少なくとも一つの瞬時周波数）を分析することによって、対象のそのような空間的な重畳を識別することができ、また受信した信号の評価のために相殺することができる。複数の対象が相互に考察者にとって異なる相対運動を示す場合には、対象を特に容易に区別することができる。例えば、車両１６ａ及び１６ｂの異なる相対運動に基づいて、瞬時周期持続時間ｐを評価することによって、車両１６ａ及び１６ｂを容易に区別することができる。従って、瞬時周期持続時間ｐの評価によって、実際の交通状況に関する非常に正確な情報をエコーから取得することができる。
【００５１】
従来の超音波システムは、求められた超過領域２０から３０の時間のみを考慮して、車両の周囲の対象を求めるものである。つまり従来の超音波システムは、判定閾値ＲLim（τ）を超えたことに基づき、エコーの受信した超過領域２０から３０が対象に対応付けられているか否かを確認するためにしか構成されていない。従って、従来の超音波システムにおける対象の分類は、エコー強度の分析（強度分布Ｒ（τ））に限定されている。つまり、車両１０に対する対象の相対運動を識別するためには複数のエコー周期が必要になる。到達範囲が大きい場合のエコーの多義性を回避しようとする場合、長いエコー減衰時間が必要となる。しかしながらそれによって、特に相対速度が比較的速い場合には、そのような速い相対速度を確実に検出できるようにするためにはシステムの送信周期が過度に長く続く確率が高まる。
【００５２】
更には、従来技術による超音波システムは、非常に近くに並んで位置している複数の対象（車両１６ａ及び１６ｂ）を、エコーの強度分布Ｒ（τ）に基づいて区別できないことが多い。従って、エコーの超過領域を特定の対象に確実に対応付けることはできない。複数の閾値を使用してもこの問題を解決できないことが多い。従って従来技術によれば、非常に近くに並んで位置している複数の対象を別のエコー情報を用いることでしか、例えば、ダイレクトエコーの使用、別のセンサのエコーの評価、及び／又は、（有利には別の車両位置に配置されているセンサによる）反復的な送出によってしか区別することができない。しかしながら、特に対象までの距離が比較的長い場合には、区別は通常の場合不可能である。
【００５３】
車両１６ｃにおいて反射された超音波信号は、時点τ６以降の期間Δ６にわたり受信信号３０として検出される。超過領域３０に関しても相対速度を求めることができる。求められた相対速度ｖａ、ｖｂ又はｖｃは、歩行者及び／又は自転車に乗っている人の典型的な速度からは著しく偏差している範囲にある。従って、求められた相対速度ｖａ、ｖｂ又はｖｃに基づき、所属の対象に対象タイプを既に対応付けられることが多い。例えば、この例における超音波測定装置は、受信信号２６、２８及び３０が高い確率で車両１６ａ、１６ｂ及び１６ｃの位置、形状及び／又は速度を表していることを確定するように構成されている。
【００５４】
特に複雑な状況においては、対象の相対運動に関する知識に基づき、その対象の誤認された所在地を後続のエコー周期においてより正確に決定することができ、また、この予測を後続のエコー周期において実際に生じたエコー伝播時間との比較によって、運動モデルも含めて対象モデルを明確にすることができる。
【００５５】
更には、空間的に異なるセンサの位置に基づき、また異なる時点に検出されたエコー伝播時間及び相対運動に基づき、空間的な基準座標系の基準時点における各反射点を換算し、それによって対象シーンの全体像を共通の基準で得ることができる。
【００５６】
そのようなシステムの送信側のセンサによって種々の送信信号パルスが使用される場合、送信側のセンサと受信側のセンサとの間で、送信時点、送信位置、センサ識別、自車両の走行様式に関する情報及び／又は周囲情報のような情報を伝送することができる。
【００５７】
図２Ｂに例示的に示されている強度分布Ｒ（τ）及び図２Ｃに示されている受信信号強度で重み付けされた周期持続時間ｐは、送信装置１３から送出され、続いて受信装置１４によって受信された、交通シーンの信号に対応する。
【００５８】
超音波信号は比較的遅い伝播速度を有している。これによって、複数のアンテナ装置を備えている従来の超音波システムの送信周期は比較的長いものになっている。更には、対象シーンを確実に観察するために、送信周期は測定距離が長くなるにつれ延長される。これによって従来の超音波システムでは、個々の測定の間の比較的長い休止期間を用いることでしか、車両の周囲の反射性の対象点の位置に関する情報を検出することができない。従って、従来の超音波システムにおいては、対象シーンの最新の確実な情報を検出することができる頻度は非常に制限されている。
【００５９】
反射性の対象点は車両に相対的に移動していることが多いので、従来の超音波システムを用いる場合、個々の測定の間の長い休止期間は、異なる時点において求められた指標の個々の対象への対応付けを困難にする。従って、対応付けの際の一義性の条件は従来の超音波システムでは十分に満たされていない。特に、従来の超音波システムは、反射性の対象点の最新の位置を求める際の頻度が制限されていることから、車両の周囲における反射性の対象の速度の決定に関しては、変化する距離情報に基づき制限的にしか適していない。このことは、特に自動化された車両制御システムに関する、従来の超音波システムの使用可能性を非常に制限する。
【００６０】
更には、従来の超音波システムを使用する場合、伝播時間に応じてシフトする複数の対象点の個々の反射が重畳されて総反射信号が生じるという問題が頻繁に発生する。個々の反射の相応の重畳は、例えば送信信号が複数の対象において反射される場合、及び／又は、個々の対象の非平坦な表面において反射される場合に生じる。伝播時間差により生じる個々の反射相互の位相位置に依存して、重畳は総反射信号の増幅、低減または消失をもたらす可能性がある。従って、個々の反射の重畳は、従来の超音波システムを用いて確実な位置データ及び速度データの確定、又は、対象形状を求めることを困難にする。
【００６１】
しかしながら、本発明による超音波測定装置によって、機能の劣化を回避することができる。
【００６２】
図３は、超音波測定装置の第１の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【００６３】
図１に基づき説明したような一つ又は複数の送信パルスの形状についての知識の他に、以下において説明するイントラパルス分析が専ら受信経路において行なわれるので、図３において概略的に示されている回路装置９８では送信器を図示していない。
【００６４】
概略的に示されている回路装置９８は音響電気変換器１００を有しており、この音響電気変換器１００によって、受信した超音波信号が受信信号、例えば電気信号に変換される。続いて受信信号は信号処理ユニット１０２に出力される。例えば、信号処理ユニット１０２は、所望の信号成分をフィルタリングするための、及び／又は、周波数応答を補正するための増幅器及び／又はバンドパスフィルタを含んでいる。信号処理ユニット１０２の出力側において、（処理された）受信信号ｒ（τ）が出力される。
【００６５】
イントラパルス分析部は瞬時周期持続時間偏差Δｐ又は相応の等価値を検出するための少なくとも一つの測定装置６１を測定時間領域毎に有している。選択的に、この測定装置６１の後段には、基準周期持続時間偏差ＰＧ１０５のセットに応じて、又は、相応の等価の基準セット、例えば瞬時周波数偏差に基づいて、瞬時周期持続時間偏差を評価するための少なくとも一つの装置１０６が設けられている。選択的に、この装置１０６の後段には、品質基準で信号を処理する装置１０８が設けられている。さらに選択的に、この装置１０８の後段には、最終的な信号判定を行なうための少なくとも一つの装置１１２が設けられている。
【００６６】
図３に概略的に示されている回路装置６１は、受信信号ｒ（τ）の所定の基準周期持続時間からの瞬時周期持続時間偏差Δｐを求めるように設計されている。瞬時周期持続時間偏差Δｐの代わりに、周期持続時間、周波数、及び／又は、所定の基準周波数からの周波数偏差を求めるように回路装置６１を変更することもできる。同様に、送信装置６１によって求められた瞬時周期持続時間偏差Δｐを、周期持続時間、周波数、及び／又は、周波数偏差に変換することもできる。
【００６７】
時間をずらして複数の送信装置６１を始動させ、それぞれが複数の（半）周期持続時間にわたり平均周期持続時間偏差を測定することもできる。
【００６８】
続いて、スイッチオンされた後の一つ又は複数の評価ユニットにおいて、周期持続時間偏差の有限の長さの基準セットを、測定された瞬時周期持続時間偏差のセットにおける相応の同じ長さの部分とそれぞれ比較することができる。例えば、最初に、それぞれの値ペアの偏差に関する平均値が決定される。選択的に、複数のセットのそれぞれの値ペアの偏差の範囲に関する大まかな尺度を決定することもできる。同様に、それぞれ相互に比較される複数のセットの値ペアのうちどの値ペアが相互に非常に大きく偏差しているかを表している尺度を形成し、評価することもできる。
【００６９】
各測定装置６１−１，６１−２・・・を用いて、処理された受信信号ｒ（τ）から、時間的にずらされた測定時間領域−１，−２，・・・に応じて、また、レベル変化の方向が正の瞬時周期持続時間偏差及び負の瞬時周期持続時間偏差として別個に測定されるか否かに応じて、瞬時周期持続時間偏差Δｐ１０４に関する尺度が決定され、後続のユニットに伝送される。この伝送は有利にはクロック信号ＣＬＫと同期して行なわれる。各測定の測定時間領域はそれぞれ開始信号５９−１，５９−２，・・・でもって開始される。時間的にずらされた複数の測定時間領域において同時に測定を行なう場合、開始信号５９−１，５９−２，・・・は、クロック時間ベース部５６と適切な信号遅延部５７又は同等のクロック発生器によって相互に遅延される。
【００７０】
相互に時間的にずらされている測定領域をそれぞれ一つ又は複数の周期持続時間にわたり同時に測定することは、確かに同時に動作する複数の測定装置を必要とするが、しかしながらこれによって他方では、超音波信号のただ一つの半周期又は一周期にわたる測定に比べて、瞬時周期持続時間偏差を検出するための基準時間ベースに対する要求が僅かなもので済む。
【００７１】
時間的にずらされた測定を実施するための段は時間的に遅延された開始信号５９−２，５９−３，・・・も含めて同様に構成されているので、それらの段は図３の下方においては単に例示的に６１−２に基づき示唆されている。
【００７２】
図示されている実施例において、ブロック６１−１は、正の瞬時周期持続時間偏差１０４ａ−１及び負の瞬時周期持続時間偏差１０４ｂ−１を時間的にずらして測定するための二つの測定装置ａ及びｂから構成されている。図示されている特別なケースにおいては、全ての測定装置６２ａ−１，６２ａ−２，・・・，６２ｂ−１，６２ｂ−２，・・・は一つの閾値スイッチ６０を共有しており、これによって付加的なコストを回避することができる。
【００７３】
有利な実施の形態においては、測定装置の同期がバイナリ信号ｂ（τ）によって直接的に行なわれる。従って、このバイナリ信号ｂ（τ）は同期信号５９のタスクも担うものである。
【００７４】
別の有利な簡略化された実施の形態においては、受信段毎に、正の瞬時周期持続時間偏差１０４ａ及び負の瞬時周期持続時間偏差１０４ｂを測定するための測定装置がそれぞれ一つずつしか設けられていないので、付加的な遅延段５７は必要ない。例えば、この装置は正の半周期の瞬時周期持続時間偏差及び負の半周期の瞬時周期持続時間偏差を連続的に測定し、後段の（一つ又は複数の）装置１０６ａ−１，１０６ａ−２，・・・，１０６ｂ−１，１０６ｂ−２，・・・はそれらのセットを評価する。この評価に関しては下記において詳細に説明する。
【００７５】
イントラパルス分析部の非常に簡略化された実施の形態においては、瞬時周期持続時間偏差１０４のその都度最新の値が直接的に判定段１１２によって受信される。
【００７６】
受信信号ｒ（τ）は閾値スイッチ６０に出力され、この閾値スイッチ６０によって受信信号ｒ（τ）はバイナリ信号ｂ（τ）に変換される。閾値スイッチ６０は、受信信号ｒ（τ）のどの振幅において、二つのレベル、即ちローレベル（Low）とハイレベル（High）を有するバイナリ信号ｂ（τ）が出力されるかを規定する。有利には、閾値スイッチの閾値は、特にコストを最小限にするために受信回路における他の機能との相乗作用を達成するために、閾値ＲLim（τ）と同一のものであることが望ましい。バイナリ信号ｂ（τ）は第１の評価分岐及び第２の評価分岐に供給される。
【００７７】
二つの評価分岐それぞれの入力側には一つの回路６２ａ又は６２ｂが設けられている。回路６２ａは、バイナリ信号ｂ（τ）に基づき、所定の正の基準周期持続時間からの正の瞬時周期持続時間偏差１０４ａを求めるように構成されている。相応に回路６２ｂは、バイナリ信号ｂ（τ）に基づき、所定の負の基準周期持続時間からの負の瞬時周期持続時間偏差１０４ｂを求めるように構成されている。有利にはローからハイへのレベル変化又はハイからローへのレベル変化を評価することによって、正の瞬時周期持続時間偏差及び負の瞬時周期持続時間偏差を検出するための時間測定が行なわれる。極端に偏差している瞬時周期持続時間偏差を、二つの回路６２ａ及び６２ｂによって既にフィルタリングして除去することができる。この除去は、例えば、有効な測定値の範囲を事前に規定しておき、この値範囲内にないことが回路６２によって判断されることによって行なわれる。
【００７８】
受信信号がイントラパルス分析部に基づいて、考えられる種々の送信信号及び／又は対象の内のどの送信信号及び／又は対象によってその受信信号が生じたかについて検査されると、またこの検査が必要に応じて、更に複数の測定装置６１ａ−１，６１ａ−２，・・・，６１ｂ−１，６１ｂ−２，・・・を使用して行なわれると、各瞬時周期持続時間１０４・・・をその都度、考えられる種々の送信信号及び／又は対象を表す基準ＰＧ・・・１０５とそれぞれのブロック１０６・・・において比較することができる。その種の比較によって、それぞれが基準セットＰＧ・・・に関連する瞬時周期持続時間偏差のセットの生の平均周期持続時間偏差Δｐｒｒが後続の段に伝送される。
【００７９】
生の平均周期持続時間偏差Δｐｒｒの他にも、装置１０６は選択的に、クロック周期毎にパターンベクトルεと、平均値の散乱に関する生の尺度σｒとを形成する。パターンベクトルεは、基準セットＰＧ１０５からの目下検査された瞬時周期持続時間偏差のセットがどのように偏差しているかを表す。三つのパラメータΔｐｒｒ，ε及びσｒはデータ線路１０４，１１０を介して後続の装置に伝送される。
【００８０】
品質判定を基礎として信号処理を行なうためのオプションとしての後続の段１０８においては、有利には周期ステップ毎に、中間パラメータΔｐｒｒ、ε及びσｒに基づいた結果の評価が行なわれる。
【００８１】
理想的には、偏差ベクトルεの受信時点において、測定された瞬時周期持続時間偏差のセットが中間パラメータΔｐｒｒを含めて基準周期持続時間偏差のセットＰＧとは異ならないこと、また、平均偏差σｒに関する尺度もこの時点においては二つのセットと高い類似性を示すことが証明されるので、品質判定を基礎として信号を補正する段はその時点において補正を行なう必要はなく、また、周期持続時間のずれΔｐｒｒに相応する相対運動に類似する信号パルスの基準ＰＧの内の一つがこの時点において受信されたことに基づいて、信号強度１２３が十分に高く、且つ信号持続時間１２２が十分に長い場合には、後続の判定装置１１２に転送することができる。複数の基準ＰＧ・・・との比較結果を評価することによって判定段１１２において判定が行なわれると、基準は少なくとも一つの信号形状及び／又は対象を表し、これによって信号１２４においては相対運動の他に、検出された信号形状及び／又は対象に関する情報も伝送される。
【００８２】
この理想的な場合とは異なる他の全ての状況においては、品質判定を基礎として信号を処理する段１０８が生の中間値を補正して提供する。この補正は例えば以下において説明するように行なわれる。
【００８３】
上述の理想的な場合にならず、また、エコー強度が高く、瞬時周期持続時間偏差と基準ＰＧ・・・との連続的に行なわれる比較を表す偏差尺度σのいずれも十分に小さくない場合には、目下の高い受信強度が基準のいずれにも対応しないこと、又は、目下の高い受信強度が基準ＰＧに最も類似しており、その偏差尺度σが別のものとの関係において最も小さいことを転送することができる。これら二つの情報のいずれかを、部分分析の偏差尺度σの大きさに基づき判定することができる。回路６２ａによって求められた正の瞬時周期持続時間偏差はデータ信号１０４としてクロック信号ＣＬＫ（τ）と共に計算装置１０６ａに供給される。計算装置１０６ａは、測定された瞬時周期持続時間偏差の詳細なセットをそれぞれ、基準周期持続時間偏差のセットＰＧに基づき正規化する。またこの計算装置１０６ａは、正の平均周期持続時間偏差、個々の瞬時周期持続時間偏差、及び／又は、瞬時周期持続時間偏差の散乱の和を求めるよう構成されている。計算装置１０６ａによって算出された値は、続いてデータ信号１１０として評価装置１０８ａに出力される。
【００８４】
信号処理装置１０８ａは、その入力側に供給されるロー値に基づき信号処理を実施する。この信号処理は、信号処理装置１０８ａが、伝送された品質基準に基づき、この周期ステップにおいて算出されたそれぞれの基準セットを正規化した平均周期持続時間偏差Δｐｒｒに関する最終的な値、もしくは、そこから算出された等価値、例えば相対速度、及び／又は、それぞれの部分分析においてそれぞれの基準セットと比較された、測定された瞬時周期持続時間偏差のセットがどの程度の確率で同一であるかを表す、処理された尺度σを求めることによって行なわれる。評価装置１０８ａは、所定の比較値から過度に偏差している正の平均瞬時周期持続時間偏差及び／又は散乱を有している正の瞬時周期持続時間偏差をフィルタリングして除去することによって、最適な正の平均瞬時周期持続時間偏差、及び／又は、正の瞬時周期持続時間偏差の最適化されたセットを決定し、データ信号１１０として判定装置１１２に出力するように構成することができる。
【００８５】
回路６２ｂによって検出された負の瞬時周期持続時間偏差はデータ信号１０４ｂとしてクロック信号ＣＬＫ（τ）と共に計算装置１０６ｂに供給される。計算装置１０６ｂの機能は上述の計算装置１０６ａの機能に対応する。計算装置１０６ｂの後段にも、評価装置１０８ａと同じ機能を備えている評価装置１０８ｂが配置されている。計算装置１０６ｂによって算出された値は、データ信号１１０ｂ，１１１ｂ及び１１４ｂとして評価装置１０８ｂに出力され、負の瞬時周期持続時間偏差が所定の評価品質に対応する限りは、必要に応じて品質基準で信号を処理する段１０８ｂにおいて処理を行なった後に判定装置１１２に転送される。
【００８６】
周期持続時間偏差を求めて評価するコンポーネントに付加的に、回路装置９８は更に別のコンポーネント１１８及び１２０を有することができる。このことは図３における破線によって表されている。コンポーネント１１８及び１２０は例えば整流器１１８及び積分フィルタ１２０であり、また、瞬時信号強度１２３に関する情報を生成する。このためにコンポーネント１１８及び１２０を、従来技術から公知のやり方で、供給された受信信号ｒ（τ）をエコーの時間的な強度分布に関して評価するように構成することができる。このようにして、超音波測定装置に関する反射性の対象点の位置を大まかに検出することができる。コンポーネント１１８及び１２０によって求められた信号１２２及び１２３を判定装置１１２にも出力することができる。
【００８７】
前述したように、考えられる送信信号の種類、伝送経路の種類及び反射性の対象の種類の各組み合わせはそれぞれ、考えられる瞬時周期持続時間偏差ＰＧ・・・１０５の本来の基準セットを必要とするので、それぞれの基準セットに対して、比較ユニット１０６と選択的に品質基準で信号を処理するユニット１０８とからなる部分分析が必要となる可能性がある。必要な手間は、図３に示したケースのように、受信信号が正の周期持続時間及び負の周期持続時間に応じて別個に分析されるべき場合、及び／又は、その都度の複数の周期持続時間にわたり分析されるべき場合には、時間的に並行して動作する測定装置６１の数だけ増加することが考えられる。このようにして取得された、それぞれの基準セットＰＧ・・・を基礎とする種々の部分分析の個別の仮説は、続いて、その都度の時点においてそれぞれ最も可能性の高い受信仮説を表すために、送信された信号と伝送系路内での基礎となる変化との組み合わせを介して、従ってまた選択的には、反射性の対象の種類を介して、信号判定器に供給される。
【００８８】
つまり、判定装置１１２は例えば、それぞれの位置に関して、その都度の相対速度、また選択的には、超音波測定装置の周囲の対象を検出するよう構成されている。判定装置１１２はまた、どの信号形状がそれぞれの受信信号の基礎となったのかも識別することができる。
【００８９】
同様に、少なくとも一つの対象の形状を識別するように判定装置１１２を構成することができる。特に、少なくとも一つの反射性の対象の表面構造を検出するように判定装置を構成することができる。識別された形状／表面構造に基づき判定装置１１２は、どのような種類の対象が超音波測定装置の周囲に存在しているかも識別することができる。例えば、成人、子供、動物、壁のような位置固定された構造物、可撓性の対象、及び／又は、自転車のような可動の対象を区別することができる。
【００９０】
これに代替的に、又はこれに付加的に、考えられる信号形状のセットの内のどの信号形状が超音波測定装置の送信装置から送信され、続いて、超音波測定装置の周囲における対象によって反射されたかを確認するように判定装置１１２を構成することもできる。以下では、このプロセスを一つの例に基づいて詳細に説明する。
【００９１】
更には、評価された対象形状及び／又は評価された運動方向に基づき、それぞれの観察時点における送信周期の全てのエコーの伝播時間を正規化するように判定装置１１２を構成することもできる。同様に、エコー伝播時間の期待領域を、後続の送信周期に関する対象形状及び運動方向の識別によってより良好に予測することができる。従って、車両の周囲における対象を所期のように求め、また、対象の速度及び／又は形状に関して評価することができる。
【００９２】
判定装置１１２によって求められた位置データ、速度データ、対象形状データ、対象表面データ、対象タイプデータ、対象対応付けデータ、及び／又は、送信信号形状データを情報信号１２４，１２６及び１２８として、例えば、自動的な車両制御システム、例えば自動的な制動システム、操舵システム及び／又は加速システムに転送することができる。
【００９３】
図示されている回路装置９８に代わるものとして、回路６２ａ及び／又は６２ｂは、周期持続時間偏差と等価のパラメータ、例えば周期持続時間及び／又は周波数（周波数電圧変換器を用いて得られる）及び／又は周波数偏差を測定することができる時間測定装置であっても良い。信号形状として、例えば単一パルス方式、直接拡散パルス方式、チャープ方式及び周波数ホッピング方式のような変調方式を適用することができる。
【００９４】
ただ二つの時間測定装置を使用する代わりに、時間をずらして複数の時間測定装置を始動させ、従って複数の（半）周期にわたり平均周期持続時間偏差を並行して測定できることも再度示唆しておく。続いて、スイッチオンされた後の一つ又は複数の評価ユニットにおいて、周期持続時間偏差の有限の長さの基準セットを、測定された周期持続時間偏差のセットにおける相応の同じ長さの部分とそれぞれ比較することができる。例えば、最初に、それぞれの値ペアの偏差に関する平均値が決定される。選択的に、複数のセットのそれぞれの値ペアの偏差の散乱幅に関する粗い尺度も決定することができる。同様に、相互に比較されるそれぞれのセットの値ペアのうちのどの値ペアが相互に非常に大きく偏差しているかを表している尺度を形成し、評価することもできる。
【００９５】
図４は、超音波測定装置の第２の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【００９６】
図示されている回路装置５８は、一つだけの測定装置６１と、基準ＰＧを一つだけ使用する比較器１０６と、廉価に実現される信号評価部１０８及び信号判定部１１２を備えた、前述の回路装置に関して説明した信号分析部の具体的な実現形態を示す。回路装置５８は前述の回路装置とは異なり、受信した受信信号ｒ（τ）の周期持続時間偏差Δｐを求めるためにのみ構成されているのではなく、求められた周期持続時間偏差Δｐの測定品質を検出するためにも構成されている。
【００９７】
回路装置５８は測定装置のサブユニットとしての閾値スイッチ６０を有している。閾値スイッチ６０は、超音波測定装置の受信装置から供給された、例えば超音波測定装置から送出された超音波信号の対象における反射に起因する受信信号ｒ（τ）をバイナリ信号ｂ（τ）に変換する。例えば、閾値スイッチ６０はバイナリ信号ｂ（τ）を形成し、このバイナリ信号ｂ（τ）は受信信号ｒ（τ）の正の値に関して値１を有しており、且つ、受信信号ｒ（τ）の負の値に関して値０を有している。有利には、閾値スイッチ６０は上述したように、時間的に可変の有効閾値を用いて受信信号ｒ（τ）を評価する。
【００９８】
バイナリ信号ｂ（τ）は続いて、瞬時周期持続時間偏差Δｐを求めるために回路６２に出力される。回路６２は例えば下記において説明するコンポーネント５０及び５２を有することができる。
【００９９】
図示されている比較回路１０６は比較ユニット１０１と、偏差パターンを検出するユニット１０３及び生の平均偏差品質を検出する計算ユニット１０７から構成されている、評価品質を決定するユニットとを有している。
【０１００】
図示されている品質基準で信号を評価するユニット１０８は、ここでは単に例示的に閾値スイッチ８０のみから構成されており、この閾値スイッチ８０は評価品質の生の尺度から処理された評価品質σを生成する。この簡単な例においては、エラーベクトルεに挿入される情報は信号評価部１０８において使用されないままである。
【０１０１】
図４に示されている簡単な判定器１１２においては、信号強度及び処理された評価品質σに依存して、更なる処理のために供給された速度情報ｖが有効な値を取るか否か、又は、有効でないものとして特徴付けられるか否かを判定する。
【０１０２】
ここで、比較回路１０６のより正確な理解のために、受信した超音波パルスは信号強度の時間経過に関してのみ分析されるのでなく、パルス内の瞬時周期持続時間又は瞬時周波数の時間経過に関しても分析されることを言及しておく。従って、受信したパルスの周期持続時間（瞬時周期持続時間）のセットは指紋に等しく、また、送出された送信パルスに関する特性も受信器までの伝送経路に関する特性も表している。伝送経路は、例えば、送信アンテナ及び／又は受信アンテナの指向性によって、及び／又は、送信されたパルスを受信器までの経路に反射させる対象及び対象相互の相対運動によって決定される。受信器が伝送シナリオに関して特徴付けられており、ここでは基準周期持続時間のセットによって表される指紋を識別すると、受信側では受信したパルスにおいてどのシナリオが存在していたかを検出することができる。
【０１０３】
分かり易くするために、相対運動の際には、速度に比例する基準セットの時間的な圧縮又は伸張のみが生じることを想定することができる。図４に示されている回路を用いて、ただ一つの指紋を例にして、即ちＮ個の要素から成る基準セットを例にして、その種の分析を簡単な手段でどのように実現することができるかを説明する。
【０１０４】
この分析に関して、この具体的な実施の形態においては、クロックＣＬＫ（τ）を用いて、測定ユニット６２によって取得された瞬時周期持続時間偏差Δｐが時間的に連続して比較ユニット１０１に伝送され、この比較ユニット１０１においては、基準セット１０５のＮ個の基準要素と測定された瞬時周期持続時間偏差のセットとの差分がその都度形成される。
【０１０５】
参照番号１０１で表されているブロックでは、一連のＮ個の減算段６６とそれらＮ個の減算段の後段にそれぞれ接続されているＮ個の結果レジスタ６４とを用いて比較が行なわれる。この減算方式において使用される基準セット１０５を、例えばこの伝送状況に関して典型的な受信信号の周期持続時間のセットから導出することによって形成することができる。
【０１０６】
有利にはこの種の比較では、期待される受信信号の帯域制限に起因して、差分形成時には大きい値の差は生じず、これによってレジスタには僅かなメモリ長しか必要とされず、また、差分形成を一つ又は少数の減分段又は増分段によって、即ち、値のカウントダウン又はカウントアップによって、それぞれの後続の結果レジスタによって実現することができる。煩雑な減算作業を省略することができる。
【０１０７】
回路６２によって複数のＮ個のクロックが送出されると、レジスタ６４のＮ個の出力側ΔｐＫ（Ｎ）−ΔｐＫ（１）にはそれぞれ、Ｎ段の基準セットに対するＮ回測定された瞬時周期持続時間偏差の差分が供給される。このＮ段の基準セットは正規化された周期持続時間偏差のセットとも称される。加算団６８と係数１／Ｎで動作する比例素子７０とを用いて形成される偏差セットの平均値は生の平均周期持続時間偏差Δｐｒを表す。
【０１０８】
正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）−ΔｐＫ（１）の散乱を算出するために、各正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）−ΔｐＫ（１）から平均値が減算される。このことは、複数のＮ個の計算作業７２を介して行なわれる。続いて、計算ユニット７２を用いて算出された差分Ｄ（Ｎ）からＤ（１）はそれぞれ計算ユニット７４に供給される。計算ユニット７４はそれぞれ供給された差分Ｄ（Ｎ）からＤ（１）を二乗する。これによってＮ個の散乱σ（Ｎ）からσ（１）が得られる。
【０１０９】
評価品質を評価するユニット１０３においては、各要素ΔｐＫ（...）に関して、それら各要素ΔｐＫ（...）が平均値Δｐｒからどれ程偏差しているかを検査する。このために、図４に示されている実施例においては、周期ステップ毎にＮ個の要素の偏差ベクトルεがブロック７６において決定され、この偏差ベクトルεは、クロック周期毎に形成される平均値Δｐｒから要素ΔｐＫ（...）の各々がどれ程大きく偏差しているかを表す。計算ユニット７２とこの計算ユニット７２に接続されている評価曲線形成部７４とを用いた差分形成によって、各偏差が決定される。有利には、この評価曲線は、計算ユニット７２において事前に算出された、Δｐｒに対するΔｐＫ（...）の偏差の平方の絶対値に相当する。しかしながら平方関数の代わりに、偏差の大きさに関する尺度としての絶対値又は他の関数も使用することができる。
【０１１０】
図４に示されている、生の平均偏差品質σｒを決定するための計算ユニット１０７においては、周期ステップ毎に、それぞれの偏差ベクトルεの全ての要素の和が形成され、後続のユニット１０８に供給される。評価ユニット７６は、Ｎ個の偏差ε（Ｎ）からε（１）より、クロック周期毎に、複数のＮ個の値を有するセットεを形成することができる。このセットεは続いて少なくとも一つの比較セットと比較される。
【０１１１】
図４に基づき説明した回路は評価品質、即ち散乱に関する尺度を決定するために構成できることをここで再度言及しておく。評価品質を用いることにより、正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）からΔｐＫ（１）は更に処理及び評価されるか否かについての有効判定を行なうことができる。過度に大きく散乱している、正規化された個々の周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）からΔｐＫ（１）をフィルタリングし、エラーメモリに格納することができる。このようにして、個々のエラー測定を識別することができる。続いて、フィルタリングによって有効であると確認された残りの正規化された周期持続時間偏差ΔｐＫ（Ｎ）からΔｐＫ（１）を、十分な評価品質を有している最適化された平均周期持続時間偏差の算出に使用することができる。
【０１１２】
しかしながら、エラーベクトルεの分析に基づいた各クロック周期の平均値の品質評価も可能である。偏差ベクトルの要素において、図９において説明する瞬時周期持続時間と同様に、値ΔｐＫ（...）で表される、比較の際に考慮される瞬時周期持続時間偏差のペアの特異な異常値、また相応の基準周期持続時間偏差のペアの特異な異常値が存在する場合、このペアは「無効なもの」として説明することができる。何故ならば、このペアは最終的な平均周期持続時間偏差Δｐｒを決定する際にもはや考慮されず、このことは、補正された値に基づきこの段において新たに算出された平均偏差尺度σの低減にも繋がるからである。相応の偏差ベクトルεにおいて異常値として検出された要素の数が過度に多い場合には、クロック周期において提供される値のセットを無効なものとして説明することも考えられる。
【０１１３】
図４において説明した回路を、図３に基づき説明した原理に従い複数の基準セットについて拡張すること、及び／又は、時間的にずらされて動作する複数の測定装置６１によって取得された値を処理するために拡張することも可能である。
【０１１４】
図５は、超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図を示す。
【０１１５】
図５に基づき説明する回路装置１４８は、平均周期持続時間偏差を求めることに特に良く適している。有利には、超音波測定装置の送信装置がほぼ一定の信号周波数を有する（即ちほぼ一定の周期持続時間Ｐ０を有する）送信信号を送出する。このようにして、比較器を補償することができる。
【０１１６】
アナログの受信信号ｒ（τ）は第１の評価経路及び第２の評価経路に供給される。第１の評価経路の入力側にはＬＨ比較器１５０ａが設けられており、また、第２の評価経路の入力側にはＨＬ比較器１５０ｂが設けられている。二つの比較器１５０ａ及び１５０ｂはそれぞれ、アナログの受信信号ｒ（τ）をバイナリ信号ｂ１（τ）又はｂ２（τ）に変換するように構成されている。比較器１５０ａ及び／又は１５０ｂの内の少なくとも一つは、時間的に変化する有効閾値を有する閾値スイッチの機能を実現することができる。選択的に、比較器１５０ａ及び／又は１５０ｂの後段には、バイナリ信号ｂ１（τ）及びｂ２（τ）を平滑化するための平滑化ユニット１５２ａ及び／又は１５２ｂが接続されている。しかしながら、図５に基づき説明した受信信号ｒ（τ）を評価するための構成は、バイナリ信号ｂ１（τ）及びｂ２（τ）を平滑化せずとも実施することができる。
【０１１７】
クロック信号ＣＬＫ（τ）の供給は、平滑化された（デバウンスされた）バイナリ信号ｂ１（τ）又はｂ２（τ）を介して行なうことができる。周期持続時間測定装置１５４ａ又は１５４ｂが例えば一つの周期持続時間にわたり動作する場合、クロック信号ＣＬＫ（τ）は有利には平滑化されたバイナリ信号ｂ１（τ）又はｂ２（τ）に等しい。周期持続時間測定装置１５４ａ又は１５４ｂはＮｍ個の周期にわたり平均化される場合、クロック信号ＣＬＫ（τ）は相応にＮｍによって除算されることによってクロックを低減することができる。
【０１１８】
平滑化された、又は平滑化されていないバイナリ信号ｂ１（τ）は周期持続時間測定装置１５４ａに供給される。周期持続時間測定を複数の周期にわたり行なうことができる、及び／又は、０通過時にのみ行なうことができる。有利には、バイナリ信号ｂ１（τ）に基づき、正の周期持続時間（瞬時周期持続時間）に関する時間離散的な８ビット周期持続時間値を求めるように周期持続時間測定装置１５４ａは構成されている。
【０１１９】
周期持続時間測定装置１５４ａの後段には計算ユニット１５６ａが接続されている。この計算ユニット１５６ａを用いて、周期持続時間測定装置１５４ａによって決定された正の周期持続時間に関する値を周期持続時間偏差（瞬時周期持続時間偏差）に変換することができる。このために、周期持続時間から定数、例えば送信信号の（平均）周期持続時間Ｐ０が減算される。
【０１２０】
第２の評価経路も周期持続時間測定装置１５４ｂ及び計算ユニット１５６ｂを有している。例えば、平滑化された、又は平滑化されていないバイナリ信号ｂ２（τ）に基づき、負の周期持続時間に関する時間離散的な８ビット周期持続時間値を決定するように第２の評価経路の周期持続時間測定装置１５４ｂは構成されている。続いて計算ユニットを用いて、負の周期持続時間（瞬時周期持続時間）に関する値をその都度形成するために、送信信号の周期持続時間Ｐ０から周期持続時間の求められた値が減算される。
【０１２１】
周期持続時間測定ユニット１５４ａ及び計算ユニット１５６ａを用いて算出された正の周期持続時間偏差は、計算ユニット１５８ａにもＮ倍（遅延）シフトレジスタ１６０ａにも出力される。シフトレジスタ１６０ａはクロック信号ＣＬＫ（τ）によってクロック制御される。シフトレジスタ１６０ａの出力側は計算ユニット１５８ａのマイナス入力側と接続されている。従って、求められた正の周期持続時間偏差は計算ユニット１５８ａによって一緒に加算され、その都度Ｎ番目の最後の周期持続時間偏差が減算される。従って、計算ユニット１５８ａから出力された値は、Ｎ番目の最後に求められた正の周期持続時間偏差の和に相当する。計算ユニット１５８ａから出力された値は計算ユニット１６２に転送される。
【０１２２】
第２の評価経路はクロック信号ＣＬＫ（τ）によってクロック制御されるＮ倍（遅延）シフトレジスタ１６０ｂを有しており、このシフトレジスタ１６０ｂの出力側には計算ユニット１５６ｂのマイナス入力側が接続されている。付加的に、計算ユニット１５６ｂの出力側は計算ユニット１５８ｂのプラス入力側に接続されている。従って、計算ユニット１５８ａから出力された値は、Ｎ番目の最後に求められた負の周期持続時間偏差の和に相当する。計算ユニット１５８ｂの出力側も計算ユニット１６２に接続されている。
【０１２３】
計算ユニット１６２は、負の周期持続時間偏差に含まれる情報の平均値も正の周期持続時間偏差に含まれる情報の平均値も検出するために、計算ユニット１５８ａ及び１５８ｂから供給された値を加算して和を形成する。計算ユニット１６２の出力側は除算器１６４に接続されており、この除算器１６４は計算ユニット１６２によって算出された和を値２Ｎで除算する。除算器１６４によって実施される除算は、値Ｎが２ａ（ただしａは自然数である）に等しい場合には特に有利である。もっとも、図５に基づき説明した評価方式を別の値Ｎについても実施することができる。
【０１２４】
続けて、除算器１６４によって算出された値を出力メモリ１６６に出力することができる。出力メモリ１６６もクロック信号ＣＬＫ（τ）によってクロック制御することができる。有利には、Ｎ個の周期にわたり平均化された周期持続時間偏差が、測定品質が十分なものである場合にのみ、後続の処理ユニットに供給される。例えばシフトレジスタ１６０に記憶されている値がその値散乱に関して分析される場合には、測定品質の検出、及び／又は、出力メモリ１６６に記憶されている、Ｎ個の周期にわたり平均化された周期持続時間偏差の更なる処理及び評価を、上述の例と同様に実施することができる。従って、それに関する説明はここでは省略する。
【０１２５】
回路装置１４８の一つの発展形態においては、異なるＮを有する複数の評価部を対象分類に使用することができるか、又は結果を連続的なものにするために使用することができる。
【０１２６】
図６Ａ及び図６Ｂは、超音波測定装置の第４の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図及び座標系を示し、図６Ａには回路装置が示されており、図６Ｂには回路装置によって実施される計算ステップが示されている。
【０１２７】
図６Ａに基づき概略的に示されている回路装置１９８は、下側の周波数ｆ０−Δｆｍａｘから上側の周波数ｆ０＋Δｆｍａｘまでの範囲内の主要な搬送信号の信号周波数を検出するためのＦＭ復調器として構成されている。特に、図６Ａには周波数電圧変換器の回路構造が示されている。生成された周波数ｆ０＋Δｆｍａｘを有する受信信号ｒ（τ）のスペクトル成分も、生成された別の周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する受信信号ｒ（τ）のスペクトル成分も検出される。続いて、二つのスペクトル成分の絶対値の差が周期持続時間偏差又は周波数偏差の尺度として形成される。
【０１２８】
回路装置１９８の信号入力側には受信信号ｒ（τ）が供給される。受信信号ｒ（τ）は回路装置１９８によってその周波数に関して検査される。
【０１２９】
回路は、第１の基準発生器２００ａ及び第２の基準発生器２００ｂを有している。第１の基準発生器２００ａは、周波数ｆ０＋Δｆｍａｘを有する信号を生成して信号出力側に供給されるように構成されている。第２の基準発生器２００ｂは、周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する信号を信号出力側に供給されるように構成されている。従って、値２Δｆｍａｘは受信信号ｒ（τ）の重要な周波数が求められるべき値範囲の帯域幅を表す。有利には、周波数ｆ０は送信信号が出力される平均周波数である。特に、送信信号としてほぼ一定の周波数ｆ０を有する信号が考えられる。
【０１３０】
基準発生器２００ａによって生成された信号ｆ０＋Δｆｍａｘはミキサ２０２ａによって受信信号ｒ（τ）と混合される。この際に形成された信号を以下では信号ｒｌ＋と称する。周波数ｆ０＋Δｆｍａｘを有する信号は付加的に位相回転器２０４ａに出力されて９０°回転される。続いて、回転された信号がミキサ２０６ａによって受信信号ｒ（τ）と混合され、信号ｒＱ＋が形成される。
【０１３１】
相応に、基準発生器２００ｂによって生成された、周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する信号はミキサ２０２ｂによって受信信号ｒ（τ）と混合されて混合信号ｒｌ−が形成される。同様に、周波数ｆ０−Δｆｍａｘを有する信号が位相回転器２０４ｂに出力されて９０°回転される。回転された信号をミキサ２０６ｂによって受信信号ｒ（τ）と混合することができる。このようにして信号ｒＱ−が形成される。
【０１３２】
信号ｒｌ＋，ｒＱ＋，ｒｌ−及びｒＱ−はそれぞれローパスフィルタ２０８ａ，２１０ａ，２０８ｂ又は２１０ｂに出力される。信号をフィルタリングするための式は下記の通りである：
【数１】
ここで、ＴＦは有利には２Δｆｍａｘの逆数である。すなわち、
ＴＦ＝１／２・Δｆｍａｘ
フィルタリングされた信号ｒｌ＋，ｒＱ＋，ｒｌ−及びｒＱ−はそれぞれ二乗器２１２ａ，２１４ａ，２１２ｂ又は２１４ｂに出力される。二乗器２１２ａの信号及び２１４ａの信号は続いて加算器２１６ａによって加算される。相応に、二乗器２１２ｂの信号及び２１４ｂの信号も加算器２１６ｂによって加算される。この加算によって信号ｒ2＋及びｒ2−が得られる。伝達関数｜ｒ+（ｆ）｜及び｜ｒ-（ｆ）｜並びにその差分ｒ+-が図６Ｂに示されている。
【０１３３】
続いて信号ｒ2＋は平方根検出ユニット２１８ａに出力される。信号ｒ2−も平方根検出ユニット２１８ｂに出力される。続いて、加算器２２０を用いて、平方根検出ユニット２１８ａから出力された信号から、平方根検出ユニット２１８ｂから出力された信号が減算される。
【０１３４】
加算器２２０の出力側に供給される信号は、周期持続時間偏差（又は周波数偏差の逆数）に近似的に比例する。従って、加算器２２０の信号に基づき、サンプリング装置２２６及びクロック発生器２２８を介して、簡単なやり方で、受信信号ｒ（τ）の瞬時周波数が周波数ｆ０からどれ程偏差しているかを決定することができる。
【０１３５】
選択的に、信号ｒ2＋から信号ｒ2−を減算することによって、信号ｒ2＋及びｒ2−も簡単なやり方で加算器２２２を用いて混合することができる。続いて、係数形成ユニット２２４、サンプリング装置２２６及びクロック発生器２２８を介して、周波数偏差に近似的に比例する信号を形成することができる。
【０１３６】
回路装置１９８は計算コストが比較的高いにもかかわらず、一つの周期内の複数回のサンプリングによって全体の曲線情報が考慮されるという利点を有している。このことは良好なノイズ抑制を保証する。
【０１３７】
図７Ａから図７Ｃは、超音波測定装置の第５の実施の形態の回路装置を説明するためのブロック図及び２つの座標系を示す。
【０１３８】
受信信号ｒ（τ）がバイナリ信号ｂ（τ）どのように変換されるかについては上記において既に説明した。バイナリ信号ｂ（τ）は、受信信号ｒ（τ）の正の期間に関して第１の値を有しており、受信信号ｒ（τ）の負の期間に関して第２の値を有しているので、このバイナリ信号ｂ（τ）を１−０信号（１０信号）と称することもできる。この場合、第１の値及び第２の値は値「１」及び「０」である（横軸に時間軸τがプロットされている図７Ｂを参照されたい）。
【０１３９】
バイナリ信号ｂ（τ）はモノフロップユニット５０に供給される。モノフロップユニット５０は、バイナリ信号ｂ（τ）の０から１への上昇エッジが識別される度に、パルス持続時間ＴＭを有する（パルス信号としての）クロック信号ＣＬＫ（τ）のパルスを出力するように設計されている。モノフロップユニット５０によって形成されたクロック信号ＣＬＫ（τ）も図７Ｂに同様に示されている。
【０１４０】
クロック信号ＣＬＫ（τ）はバイナリ信号ｂ（τ）と共に、現在時間キャプチャ（Preset-Timer-Capture：PTC）ユニット５２に供給される。ＰＴＣユニット５２はタイマ５３とキャプチャレジスタ５４とから構成されている。値Ｎａがデフォルト値として設定されているカウント値を有するタイマ５３は、クロック信号ＣＬＫ（τ）の下降エッジの発生以降にクロック時間Ｔｃにわたり、カウント値Ｎｅに達するまでカウントダウンを行う。キャプチャレジスタ５４は、バイナリ信号ｂ（τ）の上昇エッジが発生した際にタイマ５３のその時点のカウント値を受け取る。
【０１４１】
遅延キャプチャアーキテクチャ４８の機能、即ち相互に結線されているコンポーネント５０から５４の機能は図７Ｂ及び図７Ｃの座標系に基づき理解することができる。座標系の横軸は時間軸τを表している。
【０１４２】
バイナリ信号ｂ（τ）のレベルが変化すると、遅延持続時間（パルス持続時間ＴＭ）にわたりバイナリ信号ｂ（τ）の更なるレベル変化に反応しないことによって測定が開始される。これによって達成されるデバウンスはローパスフィルタのように作用する。この場合、遅延持続時間を比較的長く設定することができる。遅延持続時間の経過した直後に、ＰＴＣユニット５２のカウンタがスタートし、このＰＴＣユニット５２は有利には、複数の種々の速度値に対応する値Ｎａでもって負荷が掛けられ、また有利には、モノフロップの遅延持続時間ＴＭの開始以降に基準周期持続時間が経過したときにカウンタが丁度値０を有するようにクロック周波数が規定される。そのような設計の場合には、周期持続時間偏差の各値は、更なる換算を必要としなくても速度値に対応している。エッジの上昇と共に、タイマの瞬時カウンタ値は基準としてキャプチャレジスタ５４に記憶される。
【０１４３】
図７Ｃには、ＰＴＣユニット５２によって求められた周期持続時間偏差Δｐ（瞬時周期持続時間偏差）に関する３つの例Δｐ（１）及びΔｐ（２）が示されている。第１のケースにおいては、測定すべき周期持続時間は基準周期持続時間と丁度一致し、従って、Δｐ（１）＝０である。第２のケースにおいては、測定すべき周期持続時間は基準周期持続時間よりも長く、従って、ここで図示している回路装置によってΔｐ（２）＞０が生じる。
【０１４４】
バイナリ信号ｂ（τ）の上昇エッジの識別に基づき事前にカウントが停止されることなく、カウンタが所定の最終カウント値Ｎｅに達すると、周期持続時間偏差Δｐに関する値が「無効」にセットされることによってカウントプロセスが中断される。従って、周期持続時間偏差Δｐが求められた際に生じ得ない値のフィルタリングが既に行なわれる（図７Ｃの最後の例を参照されたい）。
【０１４５】
カウンタの瞬時カウンタ値が、バイナリ信号ｂ（τ）の次に上昇するレベル変化が識別される瞬間における周期持続時間偏差Δｐに関する尺度として読み出され、この時点はそれと同時に、モノフロップ５０のトリガによる周期持続時間偏差Δｐの後続の測定の開始に関する新たな開始点を表す。
【０１４６】
図７Ａから図７Ｃに基づき説明した回路を、正の周期持続時間偏差を求めるためにも、負の周期持続時間偏差を求めるためにも構成することができる。この回路装置を、タイマの別のカウンタ装置、及び／又は、カウンタ値もしくは制御信号の別の符号でも動作するように構成することができる。
【０１４７】
パルス持続時間ＴＭが長くなればなるほど、要求が同じであればクロック時間Ｔｃを長くすることができる。この要求は例えば相対速度の区別可能な値によって設定される。
【０１４８】
図８Ａ及び図８Ｂは、超音波測定装置の一つの実施の形態の第１の適用例を説明するための二つの座標系を示す。図８Ａは瞬時周期持続時間の評価を説明するものであり、図８Ｂは瞬時周波数の評価を説明するものである。
【０１４９】
図８Ａ及び図８Ｂの座標系の横軸は時間軸τである。図８Ａの座標系の左側に示されている縦軸は、瞬時周期持続時間偏差ｐ（τ）を示す。これに対し、図８Ｂの座標系の左側に示されている縦軸は、瞬時周波数ｆ（τ）に対応する。右側に示されている縦軸はそれぞれ例示的に、約２０μｓの周期持続時間に相当する約５０ｋＨｚの信号周波数を有する信号パルスの約５ｋＨｚの周波数シフト又は約２μｓの同等の周期持続時間変化がどの相対速度において生じるかを示す。
【０１５０】
座標系には、その都度の測定装置から出力される送信信号の瞬時周期持続時間２５０ａ（図８Ａ）、及び、送信信号の相応の瞬時周波数２５０ｂ（図８Ｂ）がプロットされている。瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂに基づき、それぞれグラフ２５１ａ及び２５１ｂを表すことができる。イントラパルス分析部が数ｋｍ／ｈの相対運動に起因する信号変化を検出した場合には、瞬時周期持続時間２５０ａの（図示していない）平均周期持続時間からの偏差及び瞬時周波数２５０ｂの（図示していない）平均周波数からの偏差が比較的大きいことがはっきりと示されている。例えば、送信信号における周期持続時間の差は、例えば相対運動に起因するエコーの周期持続時間偏差であることが考えられる、調べられた情報の最小分解能よりも遙かに大きい。即ち、例えばチャープ変調の場合には故意に、又は、超音波送信器の振動に起因する場合には意図せずに、送信信号が変化する。
【０１５１】
図８Ａ及び図８Ｂにおいては、例えば、超音波送信器と受信装置との間で直接的に伝送される場合に生じる可能性がある、伝播時間だけシフトされた（妨害されていない）受信信号の周期持続時間に関して求められた値２５２ａ及び瞬時周波数２５２ｂもプロットされている。それらの値を簡単なやり方で評価することができ、またグラフ２５３ａ及び２５３ｂとして表すことができる。伝送が妨害されない場合には、全ての周期持続時間２５２ａ及び周波数２５２ｂがグラフ２５３ａ及び２５３ｂ上にあることが見て取れる。
【０１５２】
グラフ２５１ａ及び２５３ａの比較に基づき、又は、グラフ２５１ｂ及び２５３ｂの比較に基づき、例えば、評価すべき受信信号を反射する反射性の対象の相対速度、及び／又は、超音波送信器と受信装置との間の相対速度を、ドップラーシフトを考慮して求めることができる。図示されている例においては、相対速度は８ｍ／ｓ（約３０ｋｍ／ｈ）である。
【０１５３】
図８Ａ及び図８Ｂはまた、測定エラーが２％を下回ることも示している。どの程度の相対速度で、約２０μｓの周期持続時間に相当する約５０ｋＨｚの信号周波数を有する送信パルスの約５ｋＨｚの周波数シフト、又は、約２μｓの同等の周期持続時間変化が生じることが付加的に示されている。
【０１５４】
ドップラーシフトを評価することによって相対運動を求めるために、送信信号の信号形状が評価のために基準として存在する場合には有利である。相対運動の決定は、例えば、受信信号の求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周期持続時間２５２ｂと、基準周期持続時間及び／又は基準周波数との差が算出されることによって行なわれる。このようにして、受信信号の周期持続時間のセットを、差分形成によって基準セットについて正規化することができる。このことは例えば図４に基づき上記において既に説明している。
【０１５５】
従って、所定の簡単な周辺条件下では、差分の平均値が求めるべき相対速度に相当する。可変の送信信号形状の送出後に受信側において種々の受信信号形状を用いて計算が行われる場合、種々の基準での比較を実施することができる。時間的に並行する基準周期持続時間及び／又は基準周波数の種々のセットから、求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂを減算することができる。基準周期持続時間及び／又は基準周波数のセットはそれぞれ、種々の信号形状のセット及び／又は種々の対象形状の反射パターンに由来する送信信号の考えられる信号形状に対応することが考えられる。
【０１５６】
複数の基準に基づき受信信号のイントラパルス経過の差異を調べることが所望される場合、正規化された瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は正規化された瞬時周波数２５２ｂの平均値の算出、個々の散乱の算出、及び／又は、平均散乱の算出を介して、評価時に、考えられる信号形状の内のどの信号形状に送出された送信信号が対応するか、及び／又は、どの対象形状がエコーを生じさせたかを確定することができる。
【０１５７】
受信信号のイントラパルス評価によって、考えられる送信信号のセットからどの送信信号が事前に送出されたかを確定するよう構成されている超音波測定装置を用いることによって、ロングランニングトランザクションの抑制及び／又は時間的な並行動作のようなシステムのさらなる改善を達成することができる。
【０１５８】
好適には、受信信号の求められた個々の瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂ間の大きい差が、大きく変化する瞬時周期持続時間２５０ａ及び／又は瞬時周波数２５０ｂを有する送信パルスに起因するものではなく、反射性の対象点の所定のパターンに起因する場合には、超音波測定装置に対する同等の要求も得られる。この場合にも、比較周期持続時間及び／又は比較周波数の所定のセットを用いた、求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂのほぼ同時の正規化を介して、所定のパターンを求められた瞬時周期持続時間２５２ａ及び／又は瞬時周波数２５２ｂに対応付けることができ、従って反射性の対象点に対応付けることができる。
【０１５９】
図９Ａ及び図９Ｂは、超音波測定装置の一つの実施の形態の第２の適用例を説明するための二つの座標系を示す。図９Ａは周期持続時間の評価を説明するものであり、図９Ｂは周波数の評価を説明するものである。図９Ａ及び図９Ｂの横軸及び縦軸は図８Ａ及び図８Ｂの横軸及び縦軸に対応する。
【０１６０】
図９Ａ及び図９Ｂにおいては、送信信号の上述の瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂが、送信信号の瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂに基づき表されたグラフ２５１ａ及び２５１ｂと共にプロットされている。付加的に、受信信号から求められ、伝達伝播時間だけシフトされた瞬時周期持続時間２５６ａが示されており（図９Ａ）、また、伝達伝播時間だけシフトされた、受信信号から求められた瞬時周波数２５６ｂが示されている（図９Ｂ）。
【０１６１】
境界曲線２５８ａ及び２６０ａ又は２５８ｂ及び２６０ｂによって張られている値領域外にある、障害の無い伝送では通常生じない極大値２５４ａ及び２５４ｂを上述の回路を用いて簡単に極大値２５４ａ及び２５４ｂとして識別することができ、例えば、瞬時周期持続時間偏差を測定するために適切に構成されている回路によってフィルタリングすることができる。
【０１６２】
フィルタリングによって取得された瞬時周期持続時間２５６ａ及び／又は瞬時周波数２５６ｂを、境界曲線２５８ａ及び２６０ａ又は２５８ｂ及び２６０ｂを用いる上述の方法によって、「不適切なもの」としてフィルタリングすることができ、またそのような瞬時周期持続時間２５６ａ及び／又は瞬時周波数２５６ｂは最終的な算出時には考慮されない。従って、極大値２５４ａ及び２５４ｂによって結果が劣化することはないので、２％以下の測定エラーでもって、相対速度が８ｍ／ｓ（約３０ｋｍ／ｈ）であることを確認することができる。
【０１６３】
同様に、平均値に対する極大値の散乱に基づき、その極大値を「不適切」としてフィルタリングすることができ、従って極大値は後続の算出時に考慮されないままである。
【０１６４】
境界曲線２５８ａ及び２６０ａ又は２５８ｂ及び２６０ｂによって張られる値領域の代わりに、それぞれの基準に正規化された周期持続時間２５６ａ及び／又は周波数２５６ｂの散乱も、極大値２５４ａ及び２５４ｂのフィルタリングのために評価することができる。
【０１６５】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、超音波測定装置の一つの実施の形態の第３の適用例を説明するための二つの座標系を示す。図１０Ａは瞬時周期持続時間の評価を説明するものであり、図１０Ｂは瞬時周波数の評価を説明するものである。図１０Ａ及び図１０Ｂの横軸及び縦軸は図８Ａ及び図８Ｂの横軸及び縦軸に対応する。
【０１６６】
図１０Ａ及び図１０Ｂにおいては、送信信号の上述の瞬時周期持続時間２５０ａ及び瞬時周波数２５０ｂが、グラフ２５１ａ及び２５１ｂと共にプロットされている。同様に、受信信号から求められ、伝達伝播時間だけシフトされた瞬時周期持続時間２６０ａが図１０Ａに示されており、また、伝達伝播時間だけシフトされた、受信信号から求められた瞬時周波数２６０ｂが図１０Ｂに示されている。
【０１６７】
図１０Ａ及び１０Ｂからは、受信信号の求められた瞬時周期持続時間２６０ａ及び瞬時周波数２６０ｂが前述の例に比べて大きい散乱を示していることがはっきりと見て取れる。もっとも、受信信号の瞬時周期持続時間２６０ａ及び瞬時周波数２６０ｂのこの大きい散乱は、周期持続時間２６０ａ及び／又は周波数２６０ｂに関する最適化された平均値の算出によって補償することができる。つまり、受信信号の瞬時周期持続時間２６０ａ及び瞬時周波数２６０ｂの散乱が比較的大きいにもかかわらず、８ｍ／ｓ（約３０ｋｍ／ｈ）の相対速度を１５％以下の測定エラーで求めることができる。
【０１６８】
図１１は、超音波測定装置の一つの実施の形態の第４の適用例において瞬時周期持続時間の評価を説明するための座標系を示す。座標系の横軸は時間軸τである。座標系の縦軸は周期持続時間を表している。
【０１６９】
図示されている適用例においては、グラフ２６６に表されている瞬時周期持続時間２６４を有する、送出された送信信号が二つの対象点において反射される。（図示していない）二つの対象点は約２８ｍｍの行路差で相互にずれて位置している。二つの対象間の行路差が比較的小さいことに基づき、個々の対象の個々の反射間の重畳が生じる可能性がある。従って、受信信号に基づき求められた、伝播時間だけシフトされた瞬時周期持続時間２６８は比較的大きい散乱を有している。
【０１７０】
そのような重畳ケースでは、例えば、受信したパルスのパルス持続時間が送出されたパルスのパルス持続時間よりも遥かに長いことが特徴的である。従って有利には、その種の受信信号の瞬時周期持続時間２６８は、エコーの開始時及び終了時の周期持続時間の時間経過のみが考慮される評価方法を用いて評価される。有利にはエコーの開始は、受信信号の信号強度が有効閾値を最後に下回ってから比較的長い時間が経過した後に、その有効閾値を最初に上回ったことによって規定され、また、エコーの終了は、受信信号の信号強度が有効閾値を下回ってから比較的長い時間を経過する前に、信号強度が有効閾値を最後に上回ったことによって規定される。このようにして、個々の反射の重畳をそのような重畳として識別することができる。使用される超音波測定装置は、受信信号の求められた周期持続時間２６８に関して二つのグラフ２７０及び２７２の形成が有利であることを識別するように構成されている。付加的に、超音波測定装置は二つの対象間の距離を規定することができる。
【０１７１】
更に、超音波測定装置はドップラーシフトに基づき、対象の相対速度を規定することもできる。この場合、超音波測定装置は、二つの対象が８ｍ／ｓの同一の相対速度で移動していることを識別する。測定エラーは１２％を下回る。
【０１７２】
上述のアプローチでは、イントラパルス評価による周期持続時間及び／又は周波数の取得についてのみ詳細に説明した。周期持続時間及び／又は周波数に基づき取得されたベース情報、例えば相対速度、対象表面、及び／又は、送出された信号形状を周囲シーン画像及び／又は周囲シーンフィルムへと更に処理することは、当業者であれば容易に想到できる。従ってここでは詳細に説明しない。
【０１７３】
別の実施の形態においては、車両間通信を実現することができ、この車両間通信は同時に車両間移動関係の伝送にも適している。
【０１７４】
このために有利には、各車両のコーナーにそれぞれアンテナが取り付けられている。前方の二つのアンテナＦＬ（フロント左）及びＦＲ（フロント右）は特に、主として走行方向に配向されている。後方の二つのアンテナＲＬ（リア左）及びＲＲ（リア右）はこの場合、主として走行方向とは反対方向に配向されている。車両の移動関係は特にパルス変調を用いて伝送され、アンテナからその都度送出されるパルスは異なる搬送周波数ｆ（ＶＬ）、ｆ（ＶＲ）、ｆ（ＲＬ）及びｆ（ＲＲ）で変調されている。この周波数セットの周波数の関係（周波数差）は固定的なものであり、全ての受信器に既知であり、また、車両の実際の運動が例えばドップラーシフトによって、パルスを車両の送信個所にもはや一義的に対応付けることができない程にシフトされることが殆どないように、又はシフトしないように選定されている。
【０１７５】
この周波数セットの平均周波数（もしくは基本周波数又は基準周波数）を有利には、車両の速度に比例するように選定することができ、これによってパルスの受信器は送信側の車両の速度を識別することができる。車両から前方又は後方に送出されたパルスの時間的な幅、即ちパルス持続時間は有利には、車両によって評価された、前方を走行する車両又は後続の車両までの間隔に比例する。間隔が比較的大きい場合には比較的長いパルス持続時間のパルスが送出され、また、間隔が比較的小さい場合には比較的短いパルス持続時間のパルスが送出される。有利には、パルス持続時間は前方と後方とで相互に完全に独立している。更には、送信側の車両が走行方向の右側において、左側における障害物間隔とは異なる障害物間隔を識別した場合には、左側のアンテナにおけるパルス持続時間と右側のアンテナにおけるパルス持続時間は異なる。パルスを受信する交通に関与する対象はパルス持続時間に基づき、送信側の車両によって想定されたシナリオを識別することができる。
【０１７６】
走行方向毎のアンテナの基線は全ての車両において可能な限り画一的であることが望ましく、また、有利には１３０ｃｍから１５０ｃｍの間にある。
【０１７７】
パルスの送出は、有利には二つの方向（前方及び後方）に関して同時点に開始される。受信側の車両はこのようにして、送信側の車両のアンテナの基線を決定することができる。択一的に、搬送周波数で変調されたパルスの送出を同時点に終了させることも可能である。変調されたパルスを受信するアンテナを備えた受信器はこの場合、場合によっては生じるパルスの伝播時間差から受信アンテナと送信側の車両との空間的な関係を識別することができる。運動関係の決定は、別のアンテナにおいて受信を同時に行うことによって妥当化及び向上される。送信側と受信側との間での、場合によっては生じる遮蔽部も検出することができる。
【０１７８】
パルス間の時間的な間隔を、通信時においては一般的なランダム成分の他に、固有速度及び／又は周辺車両に対する相対速度にも依存させることができる。固有速度が比較的速い場合、及び／又は、隣接する対象／車両に対する相対速度が比較的速い場合、パルス間隔はほぼ静止している車両／対象によって包囲されているほぼ静止している車両におけるパルス間隔よりも小さい。受信器がマルチパス伝播に由来する信号変化をより良好に分析できるようにするために、関連するパルスの代わりに、時間的な関連性の低い二重パルス又は時間的に短く連続するパルスシーケンスを送出することができる。
【０１７９】
車両間通信の変形形態においては、走行方向のアンテナの左側のパルス及び右側のパルスが受信器には既知の時間的な関係を相互に有していても良い。このことは最も簡単な場合には、受信器に対する要求を低減することができる。何故ならば、このパルスを低い搬送周波数で時間的に同時に受信すればよいからである。同様に、パルス相互の可変の時間的な関係及び／又は搬送周波数の可変の関係も車両間の情報伝送のために使用することもできる。受信したパルスの振幅、またその相互の時間的な関係に基づき、受信器は送信側の車両と受信側の車両との間隔を評価することができる。
【０１８０】
伝送媒体として超音波を使用する場合、緩慢な伝播速度を今日の手段を用いて容易に制御することができる。更には、現在の車両の多くは、外部コーナーにおける超音波パーキングセンサの形態の相応のアンテナを多数有している。周波数多重によって信号コーディングを実施することができる。相関方式によって実現可能な到達距離をさらに延長することができる。システムが適切に設計されている場合、この種の車両間通信を３０ｍまでの自由空間において実現することができる。特に、この搬送周波数セットは固定の周波数の代わりに、周波数チップのセットを使用することができる。これによって、同じ速度の車両が相互に妨害することが阻止される。
【０１８１】
前述のシステムを精密に設計すると、今日において一般的なアンテナの送信タイミング及び搬送周波数を一緒に考慮することができる。例えば、アンテナにおける使用可能な帯域幅に応じて、送信経路及び受信経路は別の搬送周波数のアンテナを付加的なメッセージ伝送に使用することができる。このようにして伝送可能なメッセージは例えば固定対象の位置、事故の位置及び／又は交通に関与する別の対象の位置である。勿論、交通の流れには直接的に関与しないデータとしてのマルチメディアデータ、エンターテイメントデータ及び／又は通行料金に関する情報もこのようにして伝送することができる。
【０１８２】
例えば、走行方向においては二つのアンテナの代わりに唯一つのアンテナを取り付けることによる簡略化も可能である。前方を走行する車両から後続の車両までの通信もこの場合には良好に実現される。
【０１８３】
速度が速い場合には一般的に禁止される超音波信号の使用もその種のシステムにおいてはクリティカルなものではない。何故ならば、音は前方を走行する車両から後続の車両まで、即ち、情報の流れの経路に沿って伝播するからである。
【０１８４】
上述のアプローチにおいて説明した方法は有利には、搬送周波数との距離が大きい混合周波数が送出される。この場合には、無線により支援されるカー・ツー・カープロジェクトにおける測定も実現される。
【０１８５】
特に、上述のアプローチにおいて説明した技術を用いて、交通に関与する対象相互の位置測定を簡単に実現することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０）用の超音波測定装置において、
前記超音波測定装置は、受信装置（１４）と、比較装置（１０１）と、評価装置（１１２）とを有しており、
前記受信装置（１４）は、車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波測定装置（１３）から送出された超音波信号（ｒ（τ））を受信し、受信した超音波信号（ｒ（τ））の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の時間経過に関する測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を決定及び供給するよう構成されており、
前記比較装置（１０１）には少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））が記憶されており、且つ、前記比較装置（１０１）は、決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を前記少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））と比較し、決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の前記少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））からの偏差に関する比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を決定するよう構成されており、
前記評価装置（１１２）は、決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を考慮して、前記超音波送信器（１３）から送出された信号形状、及び／又は、前記受信装置（１４）と前記外部の超音波送信器（１３）との間の相対速度、及び／又は、前記受信装置（１４）と車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波測定装置（１３）との間の伝送経路内に存在する少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の相対速度、及び／又は、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の形状の特徴的指標に関する情報を決定するように構成されていることを特徴とする、超音波測定装置。
【請求項２】
前記受信装置（１４）によって決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）は、前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間（ＰＰ１からＰＰ６）のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６）のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間偏差のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数（ｆ）のセット、及び／又は、基準周波数（ｆ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数偏差のセットを含む、請求項１に記載の超音波測定装置。
【請求項３】
前記受信装置（１４）は、所定の有効閾値（Ｒ（τ））を有する閾値スイッチ（６０）を有しており、該閾値スイッチ（６０）は、前記有効閾値（Ｒ（τ））を上回る強度（Ｉ（τ））を有する前記超音波信号（ｒ（τ））の信号領域（Δ１からΔ６）を考慮して、前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）が決定され、且つ、前記有効閾値（Ｒ（τ））を下回る強度（Ｉ（τ））を有する前記超音波信号（ｒ（τ））の信号領域がフィルタリングされて除去されるように前記超音波信号（ｒ（τ））をフィルタリングするよう構成されている、請求項１又は２に記載の超音波測定装置。
【請求項４】
前記受信装置（１４）は、バイナリ信号出力装置と少なくとも一つの時間測定ユニット（６２ａ，６２ｂ，１５４ａ，１５４ｂ）とを有しており、
前記バイナリ信号出力装置は、少なくとも、受信した前記超音波信号（ｒ（τ））をバイナリ信号（ｂ（τ），ｂ１（τ），ｂ２（τ））に変換するよう構成されており、
前記少なくとも一つの時間測定ユニット（６２ａ，６２ｂ，１５４ａ，１５４ｂ）は、供給された前記バイナリ信号（ｂ（τ），ｂ１（τ），ｂ２（τ））を考慮して、基準周期持続時間（Ｐ０）からの正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））のセット及び／又は基準周期持続時間（Ｐ０）からの負の周期持続時間偏差のセットを測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）として決定するよう構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項５】
前記受信装置（１４）は第１の時間測定ユニット（６２ａ，１５４ａ）と第２の時間測定ユニット（６２ｂ，１５４ｂ）とを有しており、
前記第１の時間測定ユニット（６２ａ，１５４ａ）は、前記基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））を求めるよう構成されており、
前記第２の時間測定ユニット（６２ｂ，１５４ｂ）は、前記基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記負の周期持続時間偏差を求めるよう構成されている、請求項４に記載の超音波測定装置。
【請求項６】
前記比較装置（６０）には、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第１の比較形状の特徴的指標に関する少なくとも一つの第１の基準セットと、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第２の比較形状の特徴的指標に関する第２の基準セットとが記憶されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項７】
前記評価装置（１１２）は、決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））の部分セットを考慮して、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の少なくとも一つの第１の相対速度（ｖａ）と、該第１の相対速度（ｖａ）とは異なる、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第２の相対速度（ｖｂ）とを決定するよう構成されており、
更に前記評価装置（１１２）は前記第１の相対速度（ｖａ）及び該第１の相対速度（ｖａ）とは異なる前記第２の相対速度（ｖｂ）を決定する際に、前記部分セットに対応する期間（Δ５）の間に、少なくとも二つの異なる対象（１６ａ，１６ｂ）において反射された超音波信号（ｒ（τ））が前記受信装置（１４）によって受信されることを識別するよう構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項８】
車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波送信器（１３）から送出された超音波信号（ｒ（τ）を評価する方法において、
受信した前記超音波信号（ｒ（τ））の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の時間経過に関する測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を決定するステップと、
決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））と比較し、前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の前記少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））からの偏差に関する比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を決定するステップと、
決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を考慮して、超音波送信器（１３）から送出された信号形状、及び／又は、受信装置（１４）と外部の超音波送信器（１３）との間の相対速度、及び／又は、受信装置（１４）と車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波測定装置（１３）との間の伝送経路内に存在する少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の相対速度、及び／又は、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の形状の特徴的指標に関する情報を決定するステップとを有することを特徴とする、超音波信号（ｒ（τ）を評価する方法。
【請求項９】
測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ8からＰＰ６）として、前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間（ＰＰ１からＰＰ６）のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６）のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間偏差のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数（ｆ）のセット、及び／又は、基準周波数（ｆ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数偏差のセットを決定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））の部分セットを考慮して、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の少なくとも一つの第１の相対速度（ｖａ）と、該第１の相対速度（ｖａ）とは異なる、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第２の相対速度（ｖｂ）とが決定される限り、前記部分セットに対応する期間（Δ５）の間に、少なくとも二つの異なる外部の対象（１６ａ，１６ｂ）において反射された超音波信号（ｒ（τ））が受信されることを決定する、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１】
車両（１０）用の超音波測定装置において、
前記超音波測定装置は、受信装置（１４）と、比較装置（１０１）と、評価装置（１１２）とを有しており、
前記受信装置（１４）は、車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波測定装置（１３）から送出された超音波信号（ｒ（τ））を受信し、受信した超音波信号（ｒ（τ））の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の時間経過に関する測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を決定及び供給するよう構成されており、
前記比較装置（１０１）には少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））が記憶されており、且つ、前記比較装置（１０１）は、決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を前記少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））と比較し、決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の前記少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））からの偏差に関する比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を決定するよう構成されており、
前記評価装置（１１２）は、決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を考慮して、前記超音波送信器（１３）から送出された信号形状、及び／又は、前記受信装置（１４）と前記外部の超音波送信器（１３）との間の相対速度、及び／又は、前記受信装置（１４）と車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波測定装置（１３）との間の伝送経路内に存在する少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の相対速度、及び／又は、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の形状の特徴的指標に関する情報を決定するように構成されていることを特徴とする、超音波測定装置。
【請求項２】
前記受信装置（１４）によって決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）は、前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間（ＰＰ１からＰＰ６）のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６）のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間偏差のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数（ｆ）のセット、及び／又は、基準周波数（ｆ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数偏差のセットを含む、請求項１に記載の超音波測定装置。
【請求項３】
前記受信装置（１４）は、所定の有効閾値（Ｒ（τ））を有する閾値スイッチ（６０）を有しており、該閾値スイッチ（６０）は、前記有効閾値（Ｒ（τ））を上回る強度（Ｉ（τ））を有する前記超音波信号（ｒ（τ））の信号領域（Δ１からΔ６）を考慮して、前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）が決定され、且つ、前記有効閾値（Ｒ（τ））を下回る強度（Ｉ（τ））を有する前記超音波信号（ｒ（τ））の信号領域がフィルタリングされて除去されるように前記超音波信号（ｒ（τ））をフィルタリングするよう構成されている、請求項１又は２に記載の超音波測定装置。
【請求項４】
前記受信装置（１４）は、バイナリ信号出力装置と少なくとも一つの時間測定ユニット（６２ａ，６２ｂ，１５４ａ，１５４ｂ）とを有しており、
前記バイナリ信号出力装置は、少なくとも、受信した前記超音波信号（ｒ（τ））をバイナリ信号（ｂ（τ），ｂ１（τ），ｂ２（τ））に変換するよう構成されており、
前記少なくとも一つの時間測定ユニット（６２ａ，６２ｂ，１５４ａ，１５４ｂ）は、供給された前記バイナリ信号（ｂ（τ），ｂ１（τ），ｂ２（τ））を考慮して、基準周期持続時間（Ｐ０）からの正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））のセット及び／又は基準周期持続時間（Ｐ０）からの負の周期持続時間偏差のセットを測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）として決定するよう構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項５】
前記受信装置（１４）は第１の時間測定ユニット（６２ａ，１５４ａ）と第２の時間測定ユニット（６２ｂ，１５４ｂ）とを有しており、
前記第１の時間測定ユニット（６２ａ，１５４ａ）は、前記基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））を求めるよう構成されており、
前記第２の時間測定ユニット（６２ｂ，１５４ｂ）は、前記基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記負の周期持続時間偏差を求めるよう構成されている、請求項４に記載の超音波測定装置。
【請求項６】
前記比較装置（６０）には、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第１の比較形状の特徴的指標に関する少なくとも一つの第１の基準セットと、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第２の比較形状の特徴的指標に関する第２の基準セットとが記憶されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項７】
前記評価装置（１１２）は、決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））の部分セットを考慮して、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の少なくとも一つの第１の相対速度（ｖａ）と、該第１の相対速度（ｖａ）とは異なる、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第２の相対速度（ｖｂ）とを決定するよう構成されており、
更に前記評価装置（１１２）は前記第１の相対速度（ｖａ）及び該第１の相対速度（ｖａ）とは異なる前記第２の相対速度（ｖｂ）を決定する際に、前記部分セットに対応する期間（Δ５）の間に、少なくとも二つの異なる対象（１６ａ，１６ｂ）において反射された超音波信号（ｒ（τ））が前記受信装置（１４）によって受信されることを識別するよう構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項８】
車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波送信器（１３）から送出された超音波信号（ｒ（τ）を評価する方法において、
受信した前記超音波信号（ｒ（τ））の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の時間経過に関する測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を決定するステップと、
決定された前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）を少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））と比較し、前記測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ１からＰＰ６）の前記少なくとも一つの基準セット（Δｐ０（１）からΔｐ０（Ｎ））からの偏差に関する比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を決定するステップと、
決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））を考慮して、超音波送信器（１３）から送出された信号形状、及び／又は、受信装置（１４）と外部の超音波送信器（１３）との間の相対速度、及び／又は、受信装置（１４）と車両固有の超音波送信器（１３）及び／又は外部の超音波測定装置（１３）との間の伝送経路内に存在する少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の相対速度、及び／又は、前記少なくとも一つの反射性の対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）の形状の特徴的指標に関する情報を決定するステップとを有することを特徴とする、超音波信号（ｒ（τ）を評価する方法。
【請求項９】
測定セット（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２），ｆ，ＰＮ１からＰＮ６，ＰＰ8からＰＰ６）として、前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間（ＰＰ１からＰＰ６）のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間（ＰＮ１からＰＮ６）のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の正の周期持続時間偏差（Δｐ，Δｐ（１），Δｐ（２））のセット、及び／又は、基準周期持続時間（Ｐ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の負の周期持続時間偏差のセット、及び／又は、前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数（ｆ）のセット、及び／又は、基準周波数（ｆ０）からの前記超音波信号（ｒ（τ））の周波数偏差のセットを決定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
決定された前記比較情報（Δｐｎ（１）からΔｐｎ（Ｎ））の部分セットを考慮して、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の少なくとも一つの第１の相対速度（ｖａ）と、該第１の相対速度（ｖａ）とは異なる、前記少なくとも一つの対象（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８）の第２の相対速度（ｖｂ）とが決定される限り、前記部分セットに対応する期間（Δ５）の間に、少なくとも二つの異なる外部の対象（１６ａ，１６ｂ）において反射された超音波信号（ｒ（τ））が受信されることを決定する、請求項８又は９に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ−２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ−２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【公表番号】特表２０１２−５３３７４１（Ｐ２０１２−５３３７４１Ａ）
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２１０００（Ｐ２０１２−５２１０００）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６０１１４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００９７８６
【国際公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６０１１４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００９７８６
【国際公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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