本發(fā)明涉及一種包括超聲波收發(fā)器和光學(xué)收發(fā)器裝置的傳感器裝置以及一種用于測量機(jī)動車輛的周圍環(huán)境的方法。本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、車輛，特別是機(jī)動車輛配備有超聲波收發(fā)器，其向機(jī)動車輛的周圍環(huán)境發(fā)射超聲波發(fā)射信號，并從車輛的周圍環(huán)境接收超聲波接收信號。借助于在超聲波發(fā)射信號的發(fā)射和超聲波接收信號中的超聲波回波的到達(dá)之間的信號傳播時(shí)間來確定到汽車周圍環(huán)境中的物體的距離，該超聲波回波是由于超聲波發(fā)射信號在汽車周圍環(huán)境中的物體處的反射而產(chǎn)生的。如果使用多個(gè)超聲波收發(fā)器，反射點(diǎn)的實(shí)際位置可以通過三邊測量等方法來確定。

2、特別是對于自動駕駛，例如，對于自動停車或自動啟動，也必須可靠地檢測小的或窄的障礙物，例如柱子或水平桿，特別是非?？拷暡ㄊ瞻l(fā)器的障礙物也必須可靠地檢測。許多傳統(tǒng)的超聲波收發(fā)器原則上不再能夠在近距離檢測障礙物，例如在距離超聲波收發(fā)器小于20?cm的距離。在這種超聲波收發(fā)器中，薄膜既用于產(chǎn)生超聲波發(fā)射信號，又用于接收障礙物反射的超聲波接收信號。為了產(chǎn)生超聲波傳輸信號，通常在壓電元件的幫助下激勵薄膜振蕩。激勵結(jié)束后，膜繼續(xù)振蕩。當(dāng)膜振動或繼續(xù)振動時(shí)，超聲波收發(fā)器對反射的超聲波接收信號不敏感或僅輕微敏感。障礙物越靠近超聲波收發(fā)器，從發(fā)送超聲波發(fā)送信號到接收反射的超聲波接收信號的飛行時(shí)間越短。如果反射在薄膜振動或持續(xù)振動期間到達(dá)超聲波收發(fā)器，則障礙物不會被檢測到。

3、從ep?3012654?a1中已知一種具有阻尼元件的超聲波傳感器，該阻尼元件布置在殼體中用于阻尼膜片的振動。阻尼元件用于減少薄膜的持續(xù)振動，從而可以更好地檢測近距離的障礙物。

4、從de?102013226499?a1中已知一種具有超聲波傳感器的倒車報(bào)警系統(tǒng)。倒車警告系統(tǒng)包括超聲波傳感器和電容傳感器，超聲波傳感器被配置為檢測關(guān)于車輛后方區(qū)域的信息，電容傳感器被配置為檢測關(guān)于車輛后方小于或等于預(yù)先定義的距離的區(qū)域的信息。當(dāng)超聲波傳感器沒有檢測到位于車輛后側(cè)的障礙物時(shí)，電容傳感器可以被配置為檢測位于車輛后側(cè)的障礙物。

5、從de?102007046769?a1中已知一種用于檢測載體材料上的標(biāo)簽的傳感器裝置。傳感器裝置包括用于檢測標(biāo)簽的光學(xué)傳感器和超聲波傳感器。光學(xué)傳感器和超聲波傳感器都根據(jù)透射測量來操作，即，一方面，光學(xué)傳感器的發(fā)射器和接收器，另一方面，超聲波傳感器的超聲波發(fā)射器和超聲波接收器分別設(shè)置在檢測平面的兩側(cè)，在該檢測平面中，具有標(biāo)簽的載體材料相對于設(shè)備被引導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在此背景下，本發(fā)明的一個(gè)目的是進(jìn)一步改進(jìn)具有超聲波收發(fā)器的傳感器裝置以及借助于超聲波在近距離處對機(jī)動車輛的周圍環(huán)境的測量。

2、因此，提出了一種用于車輛的傳感器裝置，包括：超聲波收發(fā)器，其被配置為發(fā)射超聲波并接收反射的超聲波，以及光學(xué)收發(fā)器裝置，其被配置為發(fā)射光并接收反射光。

3、由于超聲波收發(fā)器與光學(xué)收發(fā)器裝置的組合，超聲波收發(fā)器未檢測到或未很好地檢測到的近距離可以由光學(xué)收發(fā)器裝置檢測。取決于超聲波收發(fā)器及其操作，超聲波收發(fā)器的近距離可以包括例如距超聲波收發(fā)器高達(dá)5cm、高達(dá)10cm或高達(dá)15cm的距離。取決于光學(xué)收發(fā)器裝置及其操作，光學(xué)收發(fā)器裝置可以檢測例如高達(dá)20cm、高達(dá)15cm、高達(dá)10cm或高達(dá)5cm的距離。

4、在這種情況下，光學(xué)收發(fā)器裝置可以作為一種類型的光學(xué)開關(guān)來操作。光學(xué)收發(fā)器裝置發(fā)射光，發(fā)射的光可以從附近的表面反射。反射光的一部分由光學(xué)收發(fā)器裝置接收。如果超過設(shè)定閾值，則檢測到障礙物?？梢酝ㄟ^選擇閾值和假設(shè)反射來設(shè)置光學(xué)收發(fā)器裝置覆蓋哪個(gè)區(qū)域，例如表面的反射率、物體的形成或由于使用的光通常會出現(xiàn)障礙物而導(dǎo)致的光散射。利用這種類型的操作，光學(xué)收發(fā)器裝置或用于光學(xué)收發(fā)器裝置的評估裝置僅提供是否存在障礙物的信息。所述信息可以被進(jìn)一步處理并且例如與來自其他傳感器的數(shù)據(jù)或由車輛存儲的車輛周圍環(huán)境的地圖鏈接。

5、特別是對于自動啟動，被錯誤地檢測到的障礙物比被錯誤地未被檢測到的障礙物風(fēng)險(xiǎn)更小，因此，所提出的傳感器裝置可以用于降低在自動駕駛期間的風(fēng)險(xiǎn)。

6、包括超聲波收發(fā)器和光學(xué)收發(fā)器裝置的傳感器裝置可以預(yù)組裝為組件。傳感器裝置可以包括殼體、微處理器(例如asic)、存儲器和/或電連接。傳感器裝置特別地被設(shè)計(jì)用于至少部分非隱藏地安裝在車輛的裝飾部件(例如保險(xiǎn)杠、前裙板或后裙板)中。傳感器裝置可以布置在裝飾部件的相應(yīng)凹部或通道開口中。當(dāng)按照預(yù)期安裝在車輛上時(shí)，這種傳感器裝置部分可見。經(jīng)由在安裝狀態(tài)下可見的傳感器裝置的區(qū)域，超聲波收發(fā)器可以發(fā)射超聲波并接收反射的超聲波，并且光學(xué)收發(fā)器裝置可以經(jīng)由該可見區(qū)域發(fā)射光并接收反射光，而超聲波或光不會在傳播中受到干擾。超聲波收發(fā)器和光學(xué)收發(fā)器裝置可以至少在一些區(qū)域中布置在共同的殼體中或殼體上。

7、根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，超聲波收發(fā)器和光學(xué)收發(fā)器裝置形成單元，該單元特別是預(yù)組裝的，和/或彼此連接，因此它們不能非破壞性地拆卸。特別地，超聲波收發(fā)器和光學(xué)收發(fā)器裝置布置在（優(yōu)選共同的）殼體中。

8、其中超聲波收發(fā)器和光學(xué)收發(fā)器裝置彼此連接并且因此例如產(chǎn)生用于安裝的穩(wěn)定組件的傳感器裝置對于在車輛上的安裝是有用的。

9、車輛(例如，機(jī)動車輛)在操作中經(jīng)受環(huán)境影響，例如振動、熱、冷、雨、潮濕、陽光和行駛風(fēng)。在傳感器裝置中，超聲波收發(fā)器和光學(xué)收發(fā)器裝置可以為此目的布置在（特別是共同的）殼體上或部分地布置在（特別是共同的）殼體中以進(jìn)行保護(hù)，并且可以彼此連接和/或連接到殼體，使得它們不可非破壞性地拆卸，例如，封裝、嵌入、粘接、焊接或焊接在其上。以這種方式，也可以保護(hù)傳感器裝置免受環(huán)境影響。

10、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，光學(xué)收發(fā)器裝置包括發(fā)光二極管或激光器，特別是用于紅外光、可見光或紫外光。

11、各種廉價(jià)的光學(xué)發(fā)射器可用于光學(xué)收發(fā)器裝置。在這種情況下尤其可以使用尤其基于半導(dǎo)體的發(fā)光二極管和激光器。與激光器相比，發(fā)光二極管聚焦較少且通常功率較低，但反過來說易于處理。可以使用不可見和/或其中存在較少干擾環(huán)境光的波長范圍。特別是在近紅外范圍內(nèi)，特別是在780nm和1000nm之間的波長下，可以使用半導(dǎo)體組件，特別是光電二極管或光電晶體管來廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)光學(xué)發(fā)射器。

12、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，傳感器裝置的光學(xué)收發(fā)器裝置包括光電二極管或光電晶體管。

13、光電二極管或光電晶體管用作光學(xué)接收器，其可以接收由光學(xué)發(fā)射器發(fā)射的從物體反射的光。光電晶體管比光電二極管更靈敏，因?yàn)樗鼈兺瑫r(shí)用作放大器。光電二極管通常比光電晶體管快。光電二極管和光電晶體管是廉價(jià)的部件，其基于半導(dǎo)體可用于接收780nm和1000nm之間的波長。如果使用光電晶體管，則從附近表面反射的光可以到達(dá)光電晶體管，并且可以使用比較器電路直接設(shè)置用于障礙物檢測的閾值。

14、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，傳感器裝置的光學(xué)收發(fā)器裝置包括兩個(gè)紅外發(fā)光二極管和兩個(gè)光電晶體管或光電二極管。

15、可以使用兩個(gè)或更多個(gè)紅外發(fā)光二極管和兩個(gè)或更多個(gè)光電晶體管或光電二極管冗余地設(shè)計(jì)光學(xué)收發(fā)器裝置，使得各個(gè)光學(xué)發(fā)射器或接收器的故障不會導(dǎo)致傳感器裝置的故障或傳感器裝置的功能降低。在污染較小的情況下，其不覆蓋所有光學(xué)發(fā)射器或光學(xué)接收器，仍然可以操作光學(xué)收發(fā)器裝置。還可以使用多個(gè)光學(xué)發(fā)射器和光接收器來實(shí)現(xiàn)諸如污染檢測的功能。

16、根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，傳感器裝置包括解耦環(huán)，該解耦環(huán)用于將傳感器裝置的超聲波收發(fā)器的振蕩與容納設(shè)備解耦。

17、超聲波收發(fā)器通常借助于激勵膜的壓電元件將電振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩。通過膜的振蕩產(chǎn)生超聲傳輸信號。為了可以將盡可能多的功率轉(zhuǎn)換成超聲波傳輸信號，機(jī)械振蕩不被傳遞到其上布置有超聲波收發(fā)器的部件。為了使這種傳遞最小化，超聲波收發(fā)器或超聲波收發(fā)器集成在其中的組件可以布置在部件上或經(jīng)由解耦環(huán)與部件連接。因此，例如超聲波收發(fā)器可以以其電子器件安裝在殼體中，并且該殼體和/或超聲波收發(fā)器利用解耦環(huán)布置在緩沖器中。

18、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，傳感器裝置的解耦環(huán)被配置為將透射和/或反射的光傳導(dǎo)到光學(xué)收發(fā)器裝置。

19、在許多應(yīng)用中，超聲波收發(fā)器將以不顯眼的、美學(xué)上吸引人的和空氣動力學(xué)匹配的方式集成到車輛中，例如集成到保險(xiǎn)杠、前裙板或后裙板中，并且解耦環(huán)用于從車輛或保險(xiǎn)杠、前裙板或后裙板解耦。如果現(xiàn)在可以將該解耦環(huán)用于光學(xué)收發(fā)器裝置的透射的和/或反射光，則可以使用所提出的傳感器裝置而在車輛的外部區(qū)域中沒有變化或幾乎沒有變化。

20、根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，傳感器裝置的解耦環(huán)對于發(fā)射的和/或反射的光是透明的，尤其對于紅外光是透明的。

21、用于配置解耦環(huán)以將透射的和/或反射的光傳導(dǎo)到光學(xué)收發(fā)器裝置的一種可能性由耦合環(huán)的材料表示，該材料對于發(fā)射的和/或反射的光是透明的，特別是對于紅外光是透明的。如果光學(xué)收發(fā)器裝置使用紅外光，則例如也可以使用對可見光不透明而對紅外光透明的材料。

22、根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，傳感器裝置的解耦環(huán)包括用于傳導(dǎo)發(fā)射和/或反射的光的光纖。

23、光纖可以用于發(fā)射或反射的光的波束成形，例如用于光的更好的解耦或聚焦和/或用于將光傳導(dǎo)通過解耦環(huán)。

24、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，保險(xiǎn)杠、前裙板或后裙板包括傳感器裝置中的一個(gè)或多個(gè)。

25、根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，車輛包括一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置和/或具有一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置的保險(xiǎn)杠、前裙板或后裙板。

26、為了在駕駛員輔助系統(tǒng)（諸如停車系統(tǒng)）中使用，傳感器裝置可以附接在車輛的在行駛方向上向前或向后的位置處，使得傳感器裝置可以檢測該區(qū)域中的障礙物。因此，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置可以例如布置在車輛、特別是機(jī)動車輛的保險(xiǎn)杠上、前裙板上或后裙板上。

27、此外，提出了一種用于測量車輛周圍環(huán)境的方法，特別是使用所描述的傳感器裝置，其中該方法包括以下步驟：a)發(fā)射和接收超聲波信號；b)發(fā)送和接收光信號；c)針對所述車輛周圍環(huán)境中的障礙物評估所接收的超聲波信號；以及d)針對車輛周圍的障礙物評估所接收的光信號。

28、通過超聲波信號的發(fā)送和接收以及所接收的超聲波信號針對車輛周圍環(huán)境中的障礙物的評估，使用超聲波來測量周圍環(huán)境?？梢酝ㄟ^飛行時(shí)間確定來確定到障礙物的距離，并且如果存在從其發(fā)送超聲波信號的多個(gè)超聲波收發(fā)器，則可以通過三邊測量來確定障礙物的位置。由于超聲波收發(fā)器通常不能檢測低于最小距離的近距離處的障礙物，因此使用光學(xué)測量來補(bǔ)充近距離。為此發(fā)射和接收光信號。針對反射光評估接收到的光信號，所述反射光可以源自位于超聲波收發(fā)器附近的障礙物。

29、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，對于距離發(fā)射超聲波接收器大于5?cm，優(yōu)選地大于10?cm的障礙物，評估所接收的超聲波信號，和/或?qū)τ诰嚯x發(fā)射光學(xué)收發(fā)器裝置至多20cm，優(yōu)選地至多15?cm的障礙物，評估所接收的光信號。

30、超聲波收發(fā)器通常不能檢測近距離處的障礙物。根據(jù)設(shè)計(jì)，在其內(nèi)不再能夠檢測到障礙物的近距離可以包括5cm、10cm或15cm。該近距離中的障礙物將通過接收到的光信號來檢測，為此目的，針對在至多20cm、15cm、10cm或5cm的距離處的近距離處的障礙物評估接收到的光信號。障礙物的位置和取向可以借助于多個(gè)超聲波收發(fā)器通過三邊測量來確定。在光信號的評估中，通常僅確定障礙物的存在就足夠了。這允許用于發(fā)射和接收光信號以及評估所發(fā)射和接收的光信號的成本有效的系統(tǒng)。如果光信號的評估限于近距離，特別是超聲波收發(fā)器未檢測到的近距離，則光信號的評估可以以簡單的方式用關(guān)于障礙物是否存在于近距離，特別是超聲波收發(fā)器未檢測到的近距離的信息來補(bǔ)充超聲波信號的評估。

31、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，只有在沒有障礙物，特別是在預(yù)期行進(jìn)距離內(nèi)，從評估的超聲波信號和從評估的光信號針對預(yù)期行進(jìn)方向產(chǎn)生的情況下，才準(zhǔn)許啟動釋放，特別是用于自動啟動過程的啟動釋放。

32、特別是在自動駕駛中，最小化風(fēng)險(xiǎn)或還有各種傳感器系統(tǒng)的冗余是重要的。特別是在靜止的車輛的情況下，車輛的周圍環(huán)境例如可以由于行人而快速地改變，并且例如在行人踏上靜止的車輛之后時(shí)在近距離內(nèi)改變。如果超聲波收發(fā)器例如由于車輛被切斷而被切斷，則車輛周圍環(huán)境的改變是可能的，而這不能利用超聲波收發(fā)器被探測到。如果在車輛接通時(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有障礙物位于超聲波收發(fā)器的近距離中，該障礙物不再能夠被超聲波收發(fā)器檢測到，則該障礙物不再被超聲波收發(fā)器檢測到。如果僅在超聲波信號以及光信號的評估都沒有產(chǎn)生障礙物的情況下才準(zhǔn)許啟動釋放，則將降低近距離中未檢測到的障礙物的風(fēng)險(xiǎn)。

33、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用傳感器裝置中的至少兩個(gè)光電晶體管或光電二極管并使用至少兩個(gè)紅外二極管來建立傳感器裝置上的污染。

34、如果提供多個(gè)光學(xué)發(fā)射器和接收器，例如，兩個(gè)紅外二極管和兩個(gè)光電晶體管，則因此可以推斷，例如，如果第一光電晶體管沒有接收到反射信號，而第二光電晶體管接收到高于閾值的反射信號，則到第一光電晶體管的光路例如被污垢阻擋。這尤其適用于兩個(gè)光接收器例如以小于30mm的間距彼此相鄰地布置的情況。如果光學(xué)發(fā)射器（例如第一紅外二極管和第二紅外二極管）交替發(fā)射，并且到達(dá)光接收器的反射信號的差別大于閾值，則可以斷定從產(chǎn)生較小反射信號的紅外二極管到反射物體的光路例如被灰塵阻擋。這尤其適用于兩個(gè)光學(xué)發(fā)射器例如以小于30mm的間距彼此相鄰地布置的情況。

35、此外，提出了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)促使該計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述方法的命令。

36、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(例如，計(jì)算機(jī)程序裝置)可以例如作為存儲介質(zhì)(諸如存儲卡、usb棒、cd-rom、dvd)或者以可從網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器下載的文件的形式來提供或供應(yīng)。這可以例如在無線通信網(wǎng)絡(luò)中通過發(fā)送包含計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)程序裝置的相應(yīng)文件來進(jìn)行。

37、針對所提出的設(shè)備描述的實(shí)施例和特征相應(yīng)地適用于所提出的方法，反之亦然，針對所提出的方法描述的實(shí)施例和特征也相應(yīng)地適用于所提出的設(shè)備。

38、本發(fā)明的其他可能的實(shí)施方式還包括上面或下面關(guān)于示例性實(shí)施例描述的特征或?qū)嵤├奈疵鞔_提及的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員在這種情況下也將添加單獨(dú)的方面作為對本發(fā)明的相應(yīng)基本形式的改進(jìn)或補(bǔ)充。

39、本發(fā)明的其他有利配置和方面是從屬權(quán)利要求和下面描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的主題。下面參考附圖基于優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。