专利名称：用于估算传输特性以及用于补偿转换器感应的特征差异的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过基于反射的方法进行位置感测的领域和/或用于信息传输的领 域。特别是在车辆技术领域中已知传感器和感测方法，这些传感器和感测方法基于雷达或 基于超声波地探测环境，以便感测车辆相对于物体或者环境的位置和/或运动。
背景技术：
基于制造公差和使用的信号形式，用于基于超声波或者雷达进行探测的发射和接 收设备具有辐射特性，这些特性具有偏差。特别是在窄带应用时产生强烈的转换器特性差 异。另一故障源是由于遮挡的影响，其中，传感器的发射和接收性能也与安装环境相关，安 装环境可根据应用而变化。此外，发射出的信号形式在其中传播的介质的传输特征可以如 可能位于传播路径中的物体的传输特征一样变化。由转换器决定的参数差异只通过高成本借助高精度的转换器减少。由安装决定的 误差只能通过特别的、因而费用高的、在安装到应用环境中的最后时间进行的校准过程降 低。但在使用寿命期间出现的特征变化在一般的系统中不能被补偿。在识别其它随时间变 化的影响例如气候对信号在其中传播的介质的传播特征的影响方面也是这种情况。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种机构或者做法，借助该做法能够提高位置感测和 运动感测和/或传输信息探测的精确性，而不需要高成本的构件或制造工序。根据本发明，该任务通过独立权利要求的主题解决。本发明所基于的方案是从一个脉冲的一个传输特性的分量推断出一个传输特性 的其它分量。这些其它分量涉及相同的传输特性，即相同的脉冲，或者另一脉冲的、特别是 由不同的转换器发射或接收的或者由相同的转换器相继地发射或接收的脉冲的该传输特 性的分量。此外根据本发明，脉冲的传输特性的分量被映射为该传输特性的由另一影响量 例如借助估算生成的分量。传输特性的反映传输性能的分量根据本发明被传递到另一传输特性的分量上，该 分量涉及相同的或不同的、可由此导出的传输性能。与此相关可以将传输特性对应于影响 量，其中，该传输特性不是直接相应于与信号相关的量，而是反映与影响量向关联的物理过程。作为物理过程特别是指自由空间内部的衰减(与温度、压力、空气湿度或介质流 动相关)，与方向有关的、由转换器的方向特性确定的衰减，由假定恒定的物体引起的回波 失真，例如被转换器照射的护衬元件或从外部装配的车辆元件(例如车辆离合器)，与频率 有关的衰减和相位旋转，即转换器的频率响应，由环境中的物体(例如墙壁)上的反射/衍 射引起的、频谱失真或与相位有关的失真，其中，这些失真可以区分为由物体的表面特性和 材料引起的失真或者由物体形状或由物体大小或由物体相对于转换器的布置或者例如由基于物体运动的多普勒效应而引起的失真。根据本发明的关联可以涉及不同传输特性的同类分量。例如如果传输特性的一个 分量涉及由空气温度、压力和空气湿度定义的传输衰减，则对于(另一脉冲的)另一传输特 性接受相同的传输衰减。通过比较两个传输特性的总衰减，但在该总衰减中包含的传输衰 减对于两个传输特性被视为相同的，能够确定对应于另一影响量的另一分量，例如基于转 换器的不同定向和方向特性而产生的附加衰减。此外根据本发明的关联可以涉及不同的或者相同的传输特性的不同类分量，其 中，这些分量处于可估算的关系中。如果例如传输特性的一个分量涉及渡越时间，那么可以 由此确定对应的衰减，因为渡越时间通过与之关联的物体距离而与传播衰减相关。这样可 以从脉冲的渡越时间(作为传输函数的分量，即呈延迟的形式)估算衰减，该衰减是相同脉 冲的相同传输特性的分量、相同转换器的后随脉冲的另一传输特性的分量或者另一转换器 的脉冲的分量。通过比较总衰减(一般地说分量)能够例如求得另一衰减分量，它是另一 影响量的结果，例如由老化引起的附加衰减。一般认为，可以从传输特性的一个分量能够推断出另一分量。这些分量或者是同 类的，即涉及同一影响量(例如由反射物体的物体表面性能引起的衰减)，使得传输特性的 一个分量被等同于传输特性的一个被感测的分量或者进行映射。否则分量是不同类的，即 涉及不同的分量，但这些分量基于物理上的相应而处于可估算的关系中，例如对于感测的 渡越时间，由渡越时间导出衰减，衰减相应于距离，距离代表渡越时间。然后可以将一个传 输特性的一个分量等同于该传输特性的一个导出的分量或者通过映射设置。对于所有的转换器或传输特性或它们的分组可以假定分量在等同性意义上是相 应的。当然也可以有针对性地考虑附加信息，这些信息反映转换器或者传输特性的区 别。例如一个区别是，一个转换器部分地照射到车辆部件上，例如挂车接合器上，而另一转 换器不这样。该区别体现在一可事先定义的分量差中，该分量差例如反映回波分量。在将分 量等同时考虑该分量差，例如通过减去或者加上这些分量之一。以同样的方式可以预知转 换器的不同定向角度。即使两个转换器以相同的距离辐射到相同的物体上也产生分量差， 该分量差体现在不同定向的转换器的传输特性之间的信号强度差中。该信号强度差是转换 器方向特性和相对于物体的不同定向角度的结果。该分量差还可以由一个分量导出。在当 前例子中渡越时间可以用作反映到物体的距离的分量。根据距离(和相互定向)能够以简 单的方式以三角学计算相对于物体例如墙壁的不同定向角度。因为已知相对于物体的定向 角度以及相应的衰减，所以可以由此得知方向特性。在此优选以不同的方式改变不同的传 输特性的分量一个分量(衰减)基本上与影响量“相对于物体的角度”无关，例如由于方向 特性的主轴对准物体(转换器完全对准物体)，而(另一转换器的)另一传输特性的同类分 量与该影响量强烈相关(转换器相对于物体倾斜定向)。这种不同的改变导致一个分量可 被用作标准，因为该分量不具有相关性，而另一分量可以与之相比与影响量相关地确定。由 此，就衰减作为分量并且角度作为影响量而言，得到相对于物体倾斜的转换器的方向特性。通过本发明方法尤其能够识别和补偿制造误差或老化过程。作为影响量可以使 用反射物体的材料和/或几何特征、物体几何特征、遮蔽地点的物体的材料、和/或制造误 差、老化、遮蔽位置的影响，例如由可取下的、位于声波传播路径中的车辆元件(例如挂车接合器)引起，或者变化的负载。所有这些影响量与传输特性的至少一个分量相关联。例 如可以将衰减、渡越时间、多普勒位移、相位移、相位曲线和/或频率曲线的变化、脉冲宽度 或者回波分布看作传输特性的分量。每个测量情况基于发出的发射信号在至对应的接收器的相应传播路径上的变化 受到转换器的、转换器安装环境的、处于发射器和接收器之间的传输介质的和/或位于传 输路径中的反射信号的物体的标志传输路径特征的传输性能的影响。在此通过一传输特性 反映该传输路径，其中一般地一个传输特性相应于一个传输函数，反过来，一个传输函数相 应于一个传输特性。通过本发明能够根据情况单独地或者至少可分开地(借助方程组)感测这些单个 影响量并且由此得知传输特性的对应分量，以便由此在接下来的情况中达到更好的探测结 果，使得从方程组的这些未知量中消去不改变的或者按照已知规则改变的影响量，以便可 以更精确地确定以未知的方式改变的影响量并由此确定标志场景特征的量。下面的例子用于说明本发明的一个方面。假定一个场景(=传输情况)的可变 的性能一方面是物体反射强度并且另一方面是与气候相关的传播介质衰减强度。如果已知 物体的反射，则例如可以判断该物体在撞上车辆时是否导致损坏。例如声软的雪堆可以容 易地开过去，而在声硬的冰块前或者甚至更大的石头前应当刹车。在这种情况下本发明能够实现，在接近雪堆时精确地确定反射，以便相应地影响 系统(转向、气体、刹车、给驾驶员的信息)的行驶动态。与物体反射与材料类型有关一样， 在该简单的例子中传播介质的衰减与其材料组分、温度和空气压力有关地变化。在按照现 有技术的系统中只能不清晰地预先估计物体的反射。根据本发明，借助在前面阶段中已知 的规律性从在接近物体期间改变的回波响度推断出三个标志介质特征的量“湿度”、“温度” 和“空气压力”，其方式是，设置预知的映射或估算。它规定当直接驶到物体上时物体的反 射不改变。如果由一系列测量值确定的传播介质模型准确地确定，它将传播介质的衰减作 为传输特性的一部份来反映，则在后面的测量中可以精确地确定该传输特性的其它分量， 即物体的反射，以便例如实施上述对行驶动态的影响或者只在后面探测环境时考虑传输特 性的已知的、被看作恒定的分量。为了实施本发明，探测环境并且从而探测可能在那里存在的物体。从感测的环境 (根据一实施方案环境也包括较近的环境，即可能包括传感器和类似装置的固定装置)按 照本发明推断出传输信道的、对应于影响量的至少一个分量(或者多个分量的组合)，该影 响量由环境形成(例如由介质引起的衰减)。传播信道的该分量标志该传输特性，即环境传 输函数，使得该环境传输函数反映传播介质的至少一个性能。根据本发明的一个特殊实施方式，从感测的环境(即从至少一个求得的传输特性 分量)推断出情况，例如车辆处于墙壁前。这例如能够从脉冲的渡越时间和传播推断出。传 输特性或其分量与感测的环境之间的关系从事先存储的或者预定义的、环境或环境类别与 在那里通常碰到的环境传输函数之间的对应配置得出。因此从求得的分量和预知的关系出 发估算传输性能。估算的传输特性可以通过测量的或者实际感测的传输特性求得，以便求 得要感测的传输性能的各个分量。这样例如可以求得转换器的安装衰减或者转换器的方向 特性。另一情况是转换器对准空的场地。这通过尤其在渡越时间较长(例如相当于> Im) 时缺少反射来感测到。如果仍然得到传输特性的分量，这些分量例如反映提前的反射(例如相当于> Im)，则可以推断它们由安装环境或者由(基本上同时或者之前或者之后短时 间内)启动的邻近转换器的串扰产生。该提前的反射分量则还可以补偿，以便能够对位于 转换器附近的物体在其反射强度方面正确地描述。在另一说明例中，多个发射的和多个接收的电声转换器位于车辆保险杠上，这些 电声转换器被设置为超声波换能器。各根据所实现的发射和接收时间节奏和技术设计不同 可以将这些电声转换器选择式地只用于发射或者只用于接收或者交替地用于发射并且随 后接收声信号。在该例中车辆直接位于墙壁前，例如以50cm的距离位于车库墙壁前。这种 情况对于具有在车辆上空间分布的测距传感器的系统能够相对简单地通过一个对接收的 超声波信号分析求值的系统根据不同发射器接收器对的回波渡越时间来识别并且因此可 以简单地映射到典型的、要估算的传输特性上。原则上有，对这些单个的、分别标志一个发射器接收器对的相应传输路径的影响 量特别是在静态场景中不涉及这些单个影响量地进行分析。与在上述简化例中等效地可以 通过对运动场景中的测量序列的分析求值来确定这些影响量。现在如果在具体的例子中 车辆相对于该墙壁运动，则不同发射器接收器对的传播条件不同地变化。例如，沿着传感 器的主辐射方向向物体如墙壁运动的传感器的方向特性对发射器接收器对的信号变化没 有影响，如同不相对运动的物体的反射或者形状对发射器接收器对的信号变化没有影响一 样。因此在该场景元素情况下可以如上所述确定反射、物体形状和标志介质传输函数特征 的气候参量。如果气候参量已知，则可以确定其它发射器接收器对的性能，例如方向特性或 /和与每次使用的信号频率的相关性，因为有些影响量如该场景的物体形状、反射、介质衰 减是已知的。用于感测情况的另一可能性是借助摄像机感测，在此足够的是，至少感测距离 (例如借助摄像机的聚焦装置或者通过图像处理和对象识别)以及墙壁作为有关的、作为 位于传感器前面的声障的反射面。将被摄像机感测的情况映射到估算的传输特性上，将该 传输特性与由超声波换能器获知的传输特性比较，以便确定该转换器的传输特性的各个分量。本发明规定，从传输特性的一个分量推断出相同脉冲或者另一脉冲的该传输特性 的另一分量。这些分量之间的关联可在于，对应的影响量被看作恒定，例如温度、空气压力 和空气湿度。一个特殊的实施方式规定，借助数据库、即借助预知的(并存储在那里的)环 境场景进行关联。根据至少一个感测的传输性能分量选择遇到的环境情况。该数据库将环 境情况映射到在那里存储并且与该环境情况相关联的传输函数或者该传输函数的各个分 量上。将这样映射或者估算的分量与测量的分量或者测量的传输特性比较，以便能够推测 出测量的传输特性的(其它)分量。因此本发明在该特殊的实施方式中规定，首先感测环 境本身并且从环境类型或者通过预给定的关联推断出对于这类环境典型的传输特性，或者 根据感测的环境特征借助近似(替代数据库)来估算一传输特性。环境或者环境类型或者 其中的物体可以借助摄像机光学感测，或者可以借助超声波探测或者微波探测，即借助传 感器来感测。在此该转换器可以是这样的转换器其传输特性分量要被估算，或者可以是一 个与其传输特性分量应被估算的转换器不同的转换器。本发明规定，估算一无线电收发两用机的传输特性，该无线电收发两用机可以基 于超声波或者基于微波工作。该无线电收发两用机原则上至少包括一个发射单元和一个接收单元，发射单元和接收单元也可以重合，其中，例如在超声波换能器情况下，该换能器 首先被合适的控制激发，接着在由此发射的超声波在反射后又到达转换器上之后，机械地 激发该换能器，以便设置接收信号。一组或者多个转换器或者发射和/或接收元件也可被 称为无线电收发两用机。基本上无线电收发两用机基于超声波工作，但也可以设置微波发 射器/接收器，以便作为雷达支持的转换器首先发射雷达波到环境中并且再借助接收器接 收。在此可以使用同一个(或者多个)天线或者可以使用不同的天线来接收和发射。根据传输特性的这些分量来确定无线电收发两用机本身的实际传输特性(或其 分量)。通过将电发射信号变换为声学振荡或者电磁振荡产生的、(在时域中)卷积或者 (在频域中)乘以传输函数(该传输函数通过将声学振荡或者电磁振荡转换为接收信号来 产生)的分量被称为传输特性(该传输特性一般性地反映脉冲的总的变换路径和传输路 径)的对应于作为影响量的无线电收发两用机的分量。因此，对应于无线电收发两用机的 分量包含全部的频率相关性或由无线电收发两用机在转换时即在发射或接收时产生的信 号变化，但不包含环境的传输特征，这些传输特性由传输特性的其它分量反映。求得的转换 器分量被用于补偿(下面的)传输特性，例如通过在分量与感测的传输特性组合之前将分 量反演(Inversion)。换句话说，根据本发明得知传输特性的实际的、由转换器引起的并且由于安装或 同型元件参数差异而与标准有偏差的分量，其方式在于，一方面传输函数的这些描述环境 内部的传播和反射的分量借助传输特性的其它分量通过与感测的总传输特性的比较来求得。传输函数(即传输特性)的与转换器对应的分量从测量的总传输函数中“析出”或 者提�。浞绞皆谟冢浪愦涮匦缘亩杂τ诨肪车姆至�。为了从测量的总传输函数(=接 收脉冲与发射脉冲之间的比例)计算出无线电收发两用机的传输特性的分量，根据本发明 规定，将估算的、涉及环境影响量的分量反演，并且与测得的总传输函数(接收脉冲与发射 脉冲之比)组合，以便从测量的总传输函数中分离出由环境决定的分量并且得知的分量， 即无线电收发两用机的特有传输特性。本发明的方案基于一信道模型，据此，测量的总传输特性(接收脉冲与发射脉冲 之间的比例)包括下面两分量对应于无线电收发两用机的传输函数分量(=由转换器的 影响量产生)和由环境引起的总传输函数分量(=由环境的影响量产生)。该模型可以在时域中描述，其中，所述组合相当于卷积，然后在频域中描述，其中， 所述组合相当乘法。该模型能够在频域中通过下面的等式描述R = Ge · Gu · Gs · S其中R 接收脉冲的频率响应作为频率的函数，Ge 接收转换器的分量作为频率的函数，必要时与空间角度Ω相关，Gu 环境的与频率(以及必要时与空间角度Ω)相关的分量Gs 发射转换器的与频率并且必要时与空间角度Ω相关的分量，以及S 发射脉冲的与频率相关的频率响应。在此该频率涉及载波频率。在公式中使用的全部函数在频域中、优选在复合的频 域中描述，并且在简化实施方式中仅描述不同的实数频率的频谱的模(Betrag)。根据本发明也可以使用时域中的描述。频域中的相应描述通过时域中的描述的拉普拉斯变换或者傅 里叶变换得出。时域中的描述一样地相应于频域中的、反演的变换。为了确定转换器的传输性能的分量(即对应于作为发射器或者作为接收器的转 换器的分量)实施下面的计算Ge · Gs = (R/S) · G/在此，是无线电收发两用机的分量，它们划分为无线电收发两用机的作为发 射器的特性和作为接收器的特性。R/S是接收脉冲和发射脉冲之间的比例。此外G1T1是反 演的总特性，它从感测的环境通过估算或者求得其它分量、对应配置或者估算来求得。R/S 理解为象征性的并且反映R与S的比例，必要时借助复合的传输函数反映。根据本发明的第一实施方式，传输函数的对应于环境的分量仅包括环境的这些性 能它们涉及相应的波在环境中的传播和该波的反射。在该实施方式中，有转换器固定装置 或者邻近物体如转换器盖或类似物产生的、对发射波或接收波的影响被添加给无线电收发 两用机的传输特性的分量。在另一替换实施方式中，转换器的固定装置特有的特性或者近 场物体如固定装置或者盖罩或保护罩的特性是环境具有的传输性能的分量的一部分。此 外，如果无线电收发两用机包括多个超声波换能器或者微波发射器/接收器，无线电收发 两用机的不同元件之间的串扰可被视作无线电收发两用机的传输特性或者说传输性能的 分量的一部分，其中，一个下级的、替换的实施方式规定，将串扰视作对应于环境的分量的 一部分。传输特性或者其分量可以复合地借助实部和虚部或者通过与频率有关地描述模 和相位来描述。此外传输信道性能可以仅通过模描述或者通过传输性能的相位描述来设 置，其中，该性能反映由发射脉冲在环境中的传播或者发射脉冲在环境中的反射组成的信 道。特别是这些分量不包括由转换器的频率特性引起的传输特性或者影响。替代频率描述 也可以使用时间上的描述，在该时间上的描述中或者只有振幅、或者只有相位或者两者相 互组合地反映信号或者信道。总传输函数、即接收脉冲对发射脉冲的比例通过接收脉冲与发射脉冲之间的商设 置(分别优选作为对应的脉冲在时间上的变化曲线在频域中的拉普拉斯变换或者傅里叶 变换)。为了设置环境传输函数的分量，感测环境。在此该环境根据特定实施方式感测，通 过借助感测环境的至少一个区段的静止图像或者图像序列来光学地探测环境来感测环境 或者在使用不包括无线电收发两用机的其它定位装置的情况下通过基于超声波或者基于 微波的探测来感测环境。然后根据该感测可以导出一种情况，该情况由此与被估算的、预给 定的传输特性或者说环境特有的分量相关联。为了标志环境特征并且由此导出估算的分 量，因此例如使用摄像机，通过该摄像机感测环境，其中，可以根据静止图像或者根据图像 序列进行视频数据的评价。替换地(或者与光学感测组合地)可以通过定位装置规定环境 的类型或者种类，这些定位装置优选不包括被设置用于发射/接收脉冲的无线电收发两用 机，应当设置该无线电收发两用机的传输性能或者传输特性分量。根据可与此替换的实施 方式，为了感测环境没有设置附加的感测装置，而是使用应当被设置传输特性分量的无线 电收发两用机本身，以便感测环境的类型并且由此能够实现环境或者该环境中的物体的分 类，以便由该分类可以通过对应配置来推导出传输特性分量或者传输性能。在光学感测中可以设置合适的电子相机，通过该相机感测环境，但其中优选使用已存在的相机，该相机被 设置用于其它功能例如夜视等。在此所述对应配置包括感测静止图像内部或者图像序列内部的至少一个物体。在 此空的场地也可以被看作物体，如果该静止图像或者图像序列不包括物体。但因为在空场 地作为环境的情况下不出现合适的反射，因此也不能根据本发明实施无线电收发两用机的 传输特性使得将感测至少一个物体作为实施本方法的前提。替代感测相机的光学数据中的物体，根据本发明也可以感测反射过程内部的至少 一个物体，如果通过微波、特别是雷达波或者通过声波进行探测。本方法的另一步骤规定 被感测的所述至少一个物体被应于一个物体类别。由此规定物体类别，它又与传输信道特 性相关联。该传输信道特性是在一环境中出现的典型的信道特性，所感测类别的物体位于 该环境中。作为物体类别例如是物体的大小、物体的位置、物体的定向(相对于无线电收发 两用机)、声学的或者一般性与波有关的反射性能、距离或者类似的可从感测的环境中提取 的基本的几何特性或者声学特性。通过数据库或者通过一种算法，该算法从物体性能或者从物体类别估算一个被估 算的传输信道性能，可以设置特殊实施方式的所述对应配置。根据第一例子将物体的邻近 设置为物体类别，使得例如能够通过光学感测来感测物体的距离并且可以根据本发明方法 根据参考来感测和更正例如由转换器惯性引起的渡越时间误差。另一例子涉及物体的形状 作为物体类别，其中，向两侧延伸的墙位于无线电收发两用机前面并且因此可通过单个的 离散的回波来计算。例如如果通过机械作用在无线电收发两用机上出现多个在时间上相互 错开的回波，则可以直接通过比较推断出其它的回波或者通过耦合的无源声学系统或者 其它振动系统引起，或者例如通过邻近转换器的渡越时间在时间上错开的串扰引起。根据 本发明通过环境传输函数的反演以及该函数与接收脉冲和发射脉冲之比的组合来进行比 较。此外该方法包括数据库的设置，其方式在于，设置被感测的物体与被估算的分量 或者传输性能之间的关联。在该数据库中将物体类别(优选在光学感测环境时以图像物体 参数的形式并且在声学或者电磁探测形式时以频率信号的形式)对应于相应的分量或者 传输性能。优选给每个物体类别(优选以参数区间的形式)单值地对应所存储的传输函数 的一个分量。因此感测的环境的对应配置包括调用所存储的环境传输函数的分量，其中，被 调用的环境传输函数可以根据对应的物体类型以简单的方式从数据库中调用。此外本发明设置一种用于借助无线电收发两用机用于相对定位的方法，该方法包 括上面描述的用于估算传输特性的分量的方法。在此规定，该方法为了相对确定位置特别 是包括设置无线电收发两用机的传输特性的分量的步骤。此外根据本发明的位置确定方法 尤其包括发射器和接收器的上面所描述的步骤。因此为了相对定位通常发射声脉冲或微波 脉冲(特别是通过如上面所述的发射脉冲的发射步骤)并且借助接收器接收由环境反射产 生的接收脉冲。为了确定位置，以根据本发明估算的传输特性的分量的反演过滤接收脉冲。 为了规定位置，通常使用过滤的接收脉冲根据渡越时间检查、相位检查和/或频率检查来 位置确定。为了确定位置可以使用从现有技术出发广泛已知的方法，这些方法基本涉及雷 达技术或者借助声学的、与反射有关的探测。但与现有技术相反在转换器的影响方面清理 接收脉冲，其方式在于，借助估算的传输特性分量的反演过滤该接收脉冲。
在本发明的另一特殊实施方式中设置一种用于相对定位的方法，在该方法中将发 射脉冲在发射之前用根据本发明设置的无线电收发两用机传输特性分量的反演过滤，其中 假定该信号变化通过被无线电收发两用机引起的信号变化来抵消。其方式在于，首先根据 本发明估算无线电收发两用机性能，以转换器的传输特性的分量的反演过滤或者卷积的发 射脉冲的发射揭示通过无线电收发两用机的发射或者接收产生的失真或者误差。因为该预 失真和由无线电收发两用机引起的延迟相互补偿，得到在其中消除了由无线电收发两用机 或与此关联的误差引起的参数差异的探测。事先用无线电收发两用机的传输特性的估算分 量的反演来卷积或者过滤也可以被称作预失真或者预变形。此外根据本发明设置一种用于校准的方法，在该方法中将根据本发明估算的无线 电收发两用机传输特性分量用于校准该无线电收发两用机。该校准可以一次性进行或者可 以重复进行，优选周期性地或者以一定时间间隔进行。此外该校准可以连续实施，其中将各 个估算的传输特性分量插值或者求平均，以使情况变化的影响最小化。例如传输特性的分 量可以被重复地估算并且为了校准而使用由这些传输特性求平均得到的传输特性。此外上 面描述的预失真优选在校准过程中使用，其中首先根据本发明求得传输特性的分量，然后 将发射控制脉冲(优选电子地)用传输特性的分量的反演卷积，将如此卷积或者过滤的发 射控制脉冲输送给无线电收发两用机。一般用传输特性的分量的反演卷积，如果该传输特 性分量位于时域中，其中在频域中描述时则通过简单的乘以该函数来卷积。因此，用反演过 滤应当与在频域或在时域中描述无关地包括与估算的传输特性分量的反演的这种组合，其 中，该组合揭示以后要接受的、通过无线电收发两用机引起的、整个传输信道的影响并且通 过逆转提前将其从接收信号中去除。此外本发明规定通过数据库案来估算无线电收发两用机的传输特性的分量。该数 据库包括第一和第二项目。第一项目反映环境特征或者环境的物体的特征。以单值方式对 应于第一项目的第二项目反映环境的传输特性的分量，这些分量又对应于环境的或者物体 的特征，通过这些特征规定环境或者物体。因此该数据库规定感测的环境特征或物体特征 与传输特性的对应的、要接受的与环境有关的分量之间的对应。因此该数据库以及上面描 述的、感测的环境与传输特性的与环境有关的分量之间的对应用作总传输特性的参考，其 中根据该参考计算出环境的影响并且将余下的函数分量视作换能器影响(即无线电收发 两用机的传输特性)。此外一个内插设备与该数据库连接，借助该内插设备能够根据输入的 物体特性内插补该传输特性的对应的与环境有关的分量。最后本发明通过一种用于估算无线电收发两用机的传输特性分量的装置来规定， 该装置包括具有用于环境图像数据的输入端的物体分类设备。该装置还可以被装备用于 接收在环境中反射的脉冲的变化曲线。物体分类设备被装备用于将环境或者在那里设置的 物体分类。该物体分类设备与一存储装置连接，以便输出特征数据到存储装置上，这些特征 数据反映环境的特征或者在那里设置的物体的特征。该存储装置包括上面描述的数据库并 且因此能够实现感测环境数据与对应的估算的环境传输函数或传输特性分量之间的对应， 这些分量对应于该环境。因此该存数装置包括一输出端，该输出端被设置用于输出数据。如 此设置该输出端，使得由该输出端输出的数据以模拟形式、以数字形式、作为参数组或者作 为频率响应特性曲线取样点(StUtzpimkt)反映传输特性的对应于该环境的(即由环境的 影响量引起的)分量。
在此该数据库可以通过(非易碎的)光学的或者基于半导体的存储器设置。该装 置自身可以通过可编程的硬件、对应的软件或者硬连线的逻辑组件设置。特别是该装置优 选通过一处理器设置，该处理器基于软件规定装置特征，该软件存储在一存储器上，该存储 器与该处理器连接并且控制该处理器。传输特性的由环境影响量确定的分量、即传输特性的由环境决定的分量通过经环 境的传输与气候(即温度、湿度和空气压力)的相关性得出。这些与介质有关的影响量例 如对于预确定的时间窗可以被视为常数。(同样)涉及作为传输特性的一部分的线路衰减 的另一分量反映衰减与距离的相关性。如果将与介质有关的分量看作恒定并且车辆运动， 则所产生的传输特性变化可以归于涉及变化的距离的分量。以类似的方式可以在环境不变而传输特性变化的情况下推断出只有由环境决定 的传输介质分量改变，即由于影响量风。在温度变化时该变化涉及传输特性的与介质有关 的和与转换器有关的分量。因为转换器性能和温度之间或者介质性能和温度之间的相关性 是已知的(例如通过近似或者查值表Look-Up-Tablle)，所以这些分量(的变化)可以根据 感测的温度来确定。这些相关性通过温度层等中的起振效应(Einsctwingeffekte)得出。 在已知(测得)物体距离(作为传输特性的一个分量，体现在延迟中)的情况下可以确定 (例如最大的)风速的时间变化曲线和/或温度层中的温度-湿度当量，以便由此根据预知 的相关性(近似)确定分量。如果环境中的物体影响发射器与接收器之间的传输路径，作为传输特性的由物体 决定的分量，可以将物体表面的反射使用为影响量，以便由此推断出涉及由物体引起的信 号强度衰减的分量。这还涉及传输特性的由物体确定的、涉及物体形状的分量，其中该物体 形状作为影响量定义传输特性的由物体决定的分量。如果例如根据一个分量得知物体形 状，则可以由此推断出反映由物体引起的衰减的分量，特别是在物体> 0. 1λ时。天线特性可以被视作传输特性的由转换器决定的分量，它特别是与转换器附近区 域中的机械边界条件有关。根据通过其它措施识别的物体的例如柱子的接收信号的信号强 度的变化(作为传输特性的一个分量)可以在特别是横向于传感器的主轴运动时推断出这 些分量它们的影响量是传感器的天线特性。如果例如此外发射信号的频谱部分变化，为此 也可以作为传输特性的另一分量确定天线特性的频率相关性。下面示出用于有针对性地感测传输特性的一些分量的例子。在该例中装备有转 换器的车辆停在一墙壁前。回波渡越时间的时间特性曲线(即传输特性的延迟分量)用作 用于感测墙壁的位置和取向(或者其变化)的起始点。从该时间特性曲线也可以推断出转 换器相对于墙壁的角度取向、相对于墙壁的相对位置或者必要时推断运动轨迹。从作为传 输特性的分量的回波变形可以推断出关于墙壁表面的特征量，例如粗造度，空隙等。从作为传输特性的分量的回波响度的变化可以在在已知的(通过其它分量感测 的)轨道上相对运动期间推断出方向特性，如果例如一个转换器的角度取向基本上不改变 (主轴方向垂直于墙壁)而同时另一同类转换器的角度取向大大改变(如果例如该转换器 是倾斜的并且到物体的距离变化)。另一对于与转换器有关的分量的感测可能性是感测交 叉回波。此外可以作为传输特性的一个分量在已知距离d并且因此在已知(从该距离导出 的)线路衰减的情况下求得回波响度。根据该线路衰减可以作为回波响度的子分量求得物体表面的反射。此外可以将传输特性的频谱组成用作传输特性的一个分量，以便作为另一分量感 测天线特性的频谱相关性，例如在通过频率选择引起视角改变的情况下。为此通过有针对 性地改变发射信号的频谱组成来有针对性地设置传输中的变化(如在车辆位置相对于墙 壁变化时那样)。根据该变化以及对此观察到的分量变化(这里信号强度或者衰减)可 以求得与频率有关的衰减。可以有目的地改变影响量(距离、发射频谱)，以便从对应的传输特性分量变化推 断出其它分量。还可以有针对性地求得影响量如温度、空气压力或者空气湿度，以便根据这 些影响量本身或者根据变化求得其它分量。
图1示出用于详细解释本发明所基于的方案的草图，以及图2示出用于估算无线电收发两用机的传输特性的本发明装置的构造。
具体实施例方式图1概括地示出用于描述本发明所基于的方案的图示并且用于详细地解释本发 明方法。在图1中首先以输入端10表示一信道模型，在该输入端上施加无线电收发两用机 发射信号。这些发射信号由转换器转换，该转换器具有传输特性的分量12。通过无线电收 发两用机的传输特性的该分量12反映，控制信号10被以何种方式转换并且被作为声波还 是电磁波发射。接着是通过声波或者微波表示的信号的由环境引起的改变，该波运动经过 该环境并且在该环境中被反射。传输特性的从属的分量14被示出为传输分量14。反射的 波又被转换器感测，该转换器的传输特性反映换能器性能，借助这些换能性能感测该波并 且将其转变为传感器信号。传输特性的分量16具有作为影响量的转换器接收性能。接收 的信号通过频预中的或者时域中的接收脉冲描述来反映(优选包括相位)。参照上面所示出的公式，通过附图标记10反映发射脉冲的频率响应或时间特性 曲线，其相应于函数S,无线电收发两用机的与其发射功能相关的传输特性分量通过( 反 映，附图标记12，通过环境设置的传输函数分量相应于6 (附图标记14)，无线电收发两用 机的关于其接收功能的传输特性分量相应于具有附图标记16的(;κ，接收信号R相应于附图 标记18。该无线电收发两用机的有关发射功能或者说发射脉冲频率响应(附图标记12)的 和有关接收功能或者说接收脉冲频率响应(附图标记16)的传输特性可以被组合成传输特 性20的由转换器决定的分量，它总体反映无线电收发两用机性能。根据本发明的第一方面，该方法包括用于感测或者对应配置传输函数的另一分量 的过程。该分量优选借助相同的信号脉冲感测，该相同的脉冲信号也经历通过10，12，14， 16和18反映的该传输函数。转换器30感测接收信号32并且将其传送给用于传输特性分 量的感测装置/配置装置40。在一个实施例的范围内该感测装置感测第一分量，即延迟，并 且据此计算出传播衰减作为传输特性的另一分量。这种关联例如通过距离来产生，该距离 体现在延迟中并且又根据一传播模型(例如自由空间传播)或者另一映射而与所述另一分 量关联。该另一分量在输出端42输出并且通过连接装置50装入到�？�14中，该�？榉从� 传输特性的由环境决定的分量。由此传来详细确定输特性的由环境决定的分量(通过环境传输�？�14描述)。该环境传输�？�14例如只包括由波传播和物体上的反射这些影响量 引起的分量。然后可以通过输出端42的该另一分量定义涉及波传播的分量并且可以确定 留下的分量，如果设置了�？榈淖芎�(例如在已知分量12，16的情况下)。传输路段10， 12，14，16和18反映(声)传输模型，该传输模型也包括转换器30和接收信号32用于感 测传输性能的至少一个分量或者涉及通过感测设备40的映射。本发明的另一从属方面涉及借助通过一个系统“在外部”求得性能来感测传输特 性分量，该系统不同于通过传输段10，12，14，16和18反映的系统。再引用图1来解释。借 助摄像机30拍摄环境，该摄像机感测环境并且将其作为图像数据32输出给配置装置40。 该配置装置40例如可以通过根据本发明的数据库来设置。该配置装置40将感测的环境数 据与传输特性的由环境决定的分量对应配置，这些分量预计在该环境下存在或者例如在建 立数据库时测得。因此该配置装置40 —方面包括使图像数据与由环境决定的传输特性对 应并且另一方面规定在映射过程中从光学数据32中得知目标(物体)特征，使得将图像 数据中存在的目标数据以简单的方式参数化，其中，根据一参数组通过映射可以推断出传 输特性的由环境决定的分量。该参数组优选包括固定数量的离散的数字参数，例如这三种 参数类别中的若干个距离、大小和结构特性(例如对于墙壁是连续，对于格栅是由多个部 分组成)。传输特性的对应配置的由环境决定的分量可以例如通过各个取样点或者通过其 它特征(如通过参数设置的近似函数)、通过时间偏差值或者类似值来设置。因此配置装置 40设置估算的由环境决定的传输特性42。它用作对用于传输函数14的参考，该传输函数 通过感测总传输特性12，14，16来感测。箭头50反映本发明方案的组成部分，按照它，从感 测的环境估算的、由环境决定的传输特性42到达环境的传输特性14的位置处，该传输特性 在总传输函数12，14，16内部通过测量来感测。因此留下反映无线电收发两用机传输特性 的传输函数12，16。因为传输特性42的估算的由环境决定的分量相对于传输函数14本身 来说通过估算已知并且因此可以与转换器的传输特性12，16分开来考虑，所以无线电收发 两用机的传输特性12，16可以被作为总传输特性20设置。原则上可以将无线电收发两用机附近的元件或者这些元件对无线电收发两用机 的传输特性的影响对应于(或者说分配给)传输特性的由转换器决定的分量12，16，即分配 给无线电收发两用机本身，或者分配给传输特性的由环境决定的分量14。这样，例如将无线 电收发两用机附近的物体(例如一个盖的一部分或由在其中安置有无线电收发两用机的 组件的元件引起的阴影，例如行李箱手柄的一部分、塑料挡板或车辆其它区域)对应于无 线电收发两用机的传输特性的这些分量。最后优选将全部在感测环境时要识别的物体被分 配给该传输特性的由环境决定的分量，全部在感测环境时不可探测到的物体被分配给无线 电收发两用机的传输特性20的由环境决定的分量。例如在使用摄像机感测环境时在环境 感测时只考虑位于摄像机感测范围内部的物体，不被摄像机感测的物体，例如直接设置在 无线电收发两用机上的罩、盖的部分或者类似物，被分配给无线电收发两用机的传输特性。—般地根据本发明的方法以及根据本发明的装置适合在车辆中使用，使得车辆的 环境被称为环境或者环境的可以被在车辆内部向外对准的摄像机感测的区段。在通过其它 传感器、例如通过其它位置传感器或者也通过无线电收发两用机本身感测时也是这样，使 得可通过声波或者电磁波感测的物体被分配给环境函数，而不被这些传感器感测的物体被 分配给无线电收发两用机的传输函数。特别是超声波传感器或者雷达传感器适合作为无线电收发两用机，该传感器位于车辆的外侧，其中环境内部的要感测的物体例如是其它车辆 (运动的或者不动的)、交通标志或者道路设施，例如灯或者房屋墙壁和类似物。此外只有 这样的物体被称为物体，这些物体对发射脉冲在环境内部传播和反射期间的变形有显著影 响。例如可以将具有太小的尺寸的感测物体忽视或者抑制，但也可以被物体识别感测到，例 如距离远些的电线杆。在这个意义上，例如具有IOcm直径和IOm距离的电线杆不会由于反 射而影响传感器脉冲的变形，但仍被光学感测。在该情况下虽然在光学上捕获但不考虑该 物体。图2示出根据本发明的用于估算传输特性的有转换器有关的分量的装置。图2的 装置包括一物体分类设备110，它具有用于图像数据的输入端112，例如视频输入端。但在 优选替换方案中该输入端是用于超声波信号的输入端。此外该装置包括存储设备120，物体 分类设备110与该存储设备连接。设置物体分类设备被装备用于根据输入端112上的数据 将特征数据通过连接装置122输出给存储设备120。通过连接装置122传输的特征反映环 境的或者在那里设置的物体的特征，优选仅反映这样的物体或者环境特征对于它们可认 为，它们对将环境设置为传输信道的传输性能具有显著影响，该作用。在存储设备120中存 储数据库130。该存储设备120还包括被设置用于输出数据的输出端140，这些数据反映环 境传输函数，即环境传输函数的根据在输入端112输入的数据估算的参数。数据库130包括一些第一项目132a，这些第一项目反映环境特征或者该环境的物 体的特征。这些第一项目13 可以设置为一些参数组，其中每个单个参数组包括不同类别 的参数，这些参数共同将物体分类，例如大小、远近和结构性能(硬/软，远离/靠近，连续 /由多个部分组成)。数据库的第二项目132b反映传输特性的与环境有关的分量，优选同 样呈参数组的形式，例如作为一组取样点。这些第二项目132b的与环境有关的传输特性分 量还可以通过具有标记函数的特征如斜率、边沿数等的参数组反映。尤其将频率响应的线 性的或者对数离散的描述称为传输特性132b的与环境有关的分量的取样点(即具有复合 的频率参数或者具有这些频率数据的模或实部)。例如通过关联或者通过列表位置布置来 进行第一和第二项目132a、13^之间的对应配置。该对应配置规定，第一项目中的每一个 分配给一个第二项目。相反，不必使每个第二项目刚好被分配给一个第一项目，而是可以使 多个第一项目被分配给同一个第二项目，如果它们的与环境有关的传输特性分量是可比较 的，因为这些物体对于环境内部的传输性能具有可比较的影响。
权利要求
1.用于估算无线电收发两用机的传输性能的方法，该无线电收发两用机被设置用于感 测环境的特性，具有这些步骤作为超声波换能器或者微波发射器/接收器来设置无线电收发两用机；借助该无线电收发两用机向环境中发射一发射脉冲(10)并且借助该无线电收发两用 机接收在环境中反射的所述发射脉冲作为接收脉冲(18)；并且感测第一传输特性的至少一个分量；将感测的上述至少一个的分量配置给该第一传输特性的或者另一传输特性的至少一 个另外的分量，该至少一个另外的分量从发射脉冲和接收脉冲的比较或者从另一发射脉冲 和对应的接收脉冲的比较得出；根据该第一传输特性和第一或者另一传输特性的该至少一个另外的分量通过求得无 线电收发两用机的传输性能来设置无线电收发两用机的传输性能00)。
2.根据权利要求1的方法，其中，将配置的所述至少一个分量反演并且与第一传输特 性组合，以便消除该配置的分量的影响，其中，该配置的分量是由环境决定的分量并且该第 一传输特性与反演的配置的分量组合反映无线电收发两用机的传输性能。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，所述感测的分量和所述另外的分量与不同的影响 量或者与相同的影响量相关联，并且，所述感测的分量和所述另外的分量对应于相同的发 射/接收脉冲对，即相同的传输特性，或者，所述感测的分量和所述另外的分量对应于不同 的发射/接收脉冲对，即不同的传输特性。
4.根据前述权利要求之一的方法，其中，这样感测第一传输特性的一个分量将发射 脉冲与接收脉冲比较，以便得到该第一传输特性，其中，提取该分量，以便将该分量分配给 另外的分量或者根据该另外的分量来估算；改变一与该分量相关联的影响量并且通过比较 不同的、特别是相继的发射脉冲和对应的接收脉冲之间的差别来感测该改变，或者将感测 的分量对应于一预给定的情况，其中，进行与该另外的分量的对应，再将该另外的分量对应 于该情况。
5.根据前述权利要求之一的方法，其中，传输信道特性被设置为复合描述、模描述或者 为传输性能的相位描述，该传输由发射脉冲在环境中的传播和发射脉冲在环境中的反射得 出，或者，通过接收脉冲(18)与发射脉冲(10)形成的比来比较发射脉冲与接收脉冲，其中， 该比通过接收脉冲的时间变化曲线的拉普拉斯变换和发射脉冲的时间变化曲线的拉普拉 斯变换的商形成，或者通过接收脉冲的时间变化曲线的傅里叶变换和发射脉冲的时间变化 曲线的傅里叶变换的商形成。
6.用于确定物体相对于无线电收发两用机的相对位置的方法，包括根据前述权利要 求之一的用于估算无线电收发两用机的传输性能的方法，其中，该用于确定相对位置的方 法包括设置无线电收发两用机的传输性能的步骤，以及发射和接收的步骤，其中，将接收脉 冲用无线电收发两用机的传输特性的反演来过滤并且将如此过滤的接收脉冲根据渡越时 间检查、相位检查和/或频率检查用于得知环境内部的物体的位置。
7.用于校准无线电收发两用机的方法，该无线电收发两用机用于感测传输特性的由环 境决定的分量，该方法包括根据权利要求1至6之一的方法，其中，该无线电收发两用机根 据由所述用于估算的方法得到的传输特性来校准。
8.用于估算无线电收发两用机的传输特性的数据库(130)，具有一些第一项目(132a)，这些第一项目反映环境的特征、环境的物体的特征、传输函数的与环境有关的分量 或者传输函数的与物体有关的分量，该数据库还具有一些第二项目(132b)，这些第二项目 对应于第一项目(13 ),其中，这些第二项目(132b)反映传输函数的与环境有关的或者与 物体有关的分量，第二项目的影响量与第一项目的影响量不同。
9.用于估算无线电收发两用机的传输特性的装置，包括一感测设备，该感测设备具 有用于在环境中反射的脉冲的变化曲线或者用于环境的图像数据的输入端，其中，该感测 设备用于从在输入端上施加的数据导出第一传输特性的分量，并且，将第一或者另一传输 特性的另一分量分配给该分量，其中，此外该装置包括一组合设备，该组合设备用于将该另 一分量与该第一或者该另一传输特性组合并且根据产生的组合和根据该第一或者该另一 传输特性求得无线电收发两用机的传输性能。
全文摘要
本发明涉及用于估算无线电收发两用机的传输性能的方法，该无线电收发两用机被设置用于感测环境的特性。设置无线电收发两用机作为超声波换能器或者微波发射器/接收器。借助无线电收发两用机向环境中发射发射脉冲并且借助无线电收发两用机接收接收脉冲。感测第一传输特性的至少一个分量。配置至少一个感测的分量给第一或者另一传输特性的至少另一分量，从发射脉冲和接收脉冲的比较中或者从另一发射脉冲和对应的接收脉冲的比较中得出该至少另一分量。最后根据第一传输特性和第一或者其它传输特性的至少另一分量通过确定无线电收发两用机的传输特性设置无线电收发两用机的传输性能。
文档编号G01S13/10GK102141608SQ20101059775
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者M·卡尔 申请人:罗伯特·博世有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
