DE102023126492A1

DE102023126492A1 - Ultrasonic sensor device for a vehicle and its operation

Info

Publication number: DE102023126492A1
Application number: DE102023126492.3A
Authority: DE
Inventors: Henrik Starkloff
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2023-09-28
Filing date: 2023-09-28
Publication date: 2025-04-03
Also published as: WO2025067905A1

Abstract

In der Erfindung geht es darum die Reichweite bei der Objekterkennung in der Umgebung eines Fahrzeugs (1) mittels Ultraschall zu erhöhen. Dazu ist eine Ultraschallsensorvorrichtung (3) vorgesehen, die zwei Ultraschallsensoren (4, 5) und eine Steuereinrichtung (8) umfasst. Die Steuereinrichtung steuert die Ultraschallsensoren (4, 5) zum Aussenden eines jeweiligen Ultraschallsignals (4a, 5a) mit entsprechend zugeordneten Signalparametern an. Die Ultraschallsensoren (4,5) sind in Einbaulage im Fahrzeug (1) in einem vorbestimmten Abstand (d) nebeneinander angeordnet. Beim Aussenden der Ultraschallsignale (4a, 5a) überlagern sich die Signale in einem durch den Abstand (d) vorgegebenen Überlagerungsbereich (6) zu einem Überlagerungssignal. Das Überlagerungssignal (6a) ist im Vergleich zu dem ersten und zumindest zweiten Ultraschallsignal (4a, 5a) um einen durch deren Signalparameter vorgegebenen Verstärkungswert verstärkt. Zur Reichweitenerhöhung wird somit durch Superposition der Ultraschallsignale (4a, 5a) eine Signalverstärkung, insbesondere eine Amplitudenverstärkung bewirkt.

The invention relates to increasing the range of object detection in the environment of a vehicle (1) using ultrasound. For this purpose, an ultrasonic sensor device (3) is provided which comprises two ultrasonic sensors (4, 5) and a control device (8). The control device controls the ultrasonic sensors (4, 5) to emit a respective ultrasonic signal (4a, 5a) with correspondingly assigned signal parameters. The ultrasonic sensors (4, 5) are arranged next to one another at a predetermined distance (d) in the installed position in the vehicle (1). When the ultrasonic signals (4a, 5a) are emitted, the signals overlap in an overlap region (6) predetermined by the distance (d) to form a superposition signal. The superposition signal (6a) is amplified compared to the first and at least second ultrasonic signals (4a, 5a) by an amplification value predetermined by their signal parameters. In order to increase the range, signal amplification, in particular amplitude amplification, is achieved by superposition of the ultrasonic signals (4a, 5a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Ultraschallsensorvorrichtung. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Ultraschallsensorvorrichtung für ein Fahrzeug.The invention relates to an ultrasonic sensor device for a vehicle. Furthermore, the invention relates to a vehicle having a corresponding ultrasonic sensor device. The invention also relates to a method for operating a corresponding ultrasonic sensor device for a vehicle.

Es gibt Fahrzeuge mit Fahrerassistenzsystemen, die einen Fahrer auf Objekte oder Hindernisse in der Umgebung hinweisen sollen. Neben der Lage des Objekts relativ zum Fahrzeug sowie dessen Entfernung kann zum Beispiel eine Geometrie des Objekts ermittelt werden. Dazu nutzt das Fahrerassistenzsystem eine für die jeweilige Anwendung geeignete Umfeldsensorik, mit der das Objekt in der Umgebung erkannt oder detektiert werden kann. Zur Objekterkennung im Nahbereich, also in einem Bereich von wenigen Zentimetern oder einigen Metern, kommen als Umfeldsensorik Zum Beispiel Ultraschallsensoren zum Einsatz. Diese sind als Parksensoren für eine Einparkhilfe oder Kollisionssensoren für einen Kollisionsschutz beim Öffnen von Fahrzeugtüren im Fahrzeugbereich weit verbreitet.Some vehicles are equipped with driver assistance systems designed to alert the driver to objects or obstacles in the surrounding area. In addition to the position of the object relative to the vehicle and its distance, the object's geometry can be determined, for example. To do this, the driver assistance system uses environment sensors suitable for the respective application, with which the object can be recognized or detected in the surrounding area. For object detection in close range, i.e., within a range of a few centimeters or a few meters, ultrasonic sensors, for example, are used. These are widely used in vehicles as parking sensors for parking assistance or collision sensors for collision protection when vehicle doors are opened.

Die Objekterkennung mittels eines Ultraschallsensors erfolgt nach bekannten Messprinzipien. Zum Beispiel wird ein Schallwandler des Ultraschallsensors dazu angeregt einen Ultraschallpuls oder ein Ultraschallsignal auszusenden. Befindet sich in der Umgebung ein Objekt, kann das Objekt diesen Puls reflektieren und als Echo an den Schallwandler oder einen anderen Schallwandler eines Ultraschallsensors zurückwerfen. Der jeweilige Schallwandler kann das Echo empfangen und eine Auswerteelektronik kann das Echosignal nach bekannten Auswertemethoden auswerten. Zum Beispiel kann anhand einer Laufzeitmessung zwischen dem ursprünglich ausgesendeten Ultraschallpuls und dem Echo auf die Entfernung des Objekts relativ zum Fahrzeug geschlossen werden. Falls mehrere räumlich verteilte Ultraschallsensoren verwendet werden, oder sich das Objekt bewegt, kann Zum Beispiel mittels Triangulation auf dessen Lage rückgeschlossen werden.Object detection using an ultrasonic sensor is carried out according to known measuring principles. For example, a sound transducer of the ultrasonic sensor is stimulated to emit an ultrasonic pulse or an ultrasonic signal. If there is an object in the surrounding area, the object can reflect this pulse and send it back as an echo to the sound transducer or another sound transducer of an ultrasonic sensor. The respective sound transducer can receive the echo and evaluation electronics can evaluate the echo signal using known evaluation methods. For example, the distance of the object relative to the vehicle can be determined based on a time-of-flight measurement between the originally emitted ultrasonic pulse and the echo. If several spatially distributed ultrasonic sensors are used, or if the object is moving, its position can be deduced using triangulation, for example.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten zum Erzeugen und Auswerten von Ultraschallsignalen bekannt.Various possibilities for generating and evaluating ultrasonic signals are known from the state of the art.

Zum Beispiel offenbart die WO 2015/124190 A1 ein Verfahren zum Bestimmen einer Lage eines Objekts unter Verwendung von Ultraschallsignalen. Dabei werden zwei verschiedene Ultraschallsignale mit unterschiedlichen Modulationssignalen moduliert und anschließend ein Summensignal, das sich aus einer Überlagerung der von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignale zusammensetzt, empfangen. Anhand eines Verhältnisses der Signalamplituden der unterschiedlichen Modulationssignale in dem Summensignal, kann die Lage des Objekts bestimmt werden.For example, the WO 2015/124190 A1 A method for determining the position of an object using ultrasonic signals. Two different ultrasonic signals are modulated with different modulation signals, and then a composite signal composed of a superposition of the ultrasonic signals reflected from the object is received. The position of the object can be determined based on the ratio of the signal amplitudes of the different modulation signals in the composite signal.

Die US 7,196,970 B2 offenbart eine Abstandsmessmethode zu einem Objekt mittels Ultraschall, bei dem mit einem Ultraschallgenerator ein Ultraschallsignal mit zwei überlagerten Frequenzen erzeugt und ausgesendet wird. Ein Echopuls, der bei Reflexion des Ultraschallsignals an einem Objekt zurückreflektiert wird, wird verwendet, um in Abhängigkeit von Laufzeitunterschieden den Abstand zum Objekt zu ermitteln.The US 7,196,970 B2 discloses a method for measuring the distance to an object using ultrasound. An ultrasound generator generates and transmits an ultrasonic signal with two superimposed frequencies. An echo pulse, which is reflected back from an object when the ultrasonic signal is reflected, is used to determine the distance to the object based on time-of-flight differences.

Die JP 4750817 B2 offenbart eine Möglichkeit zur Positionsbestimmung und Abstandsbestimmung für einen Eingabestift, der zur Eingabe, zum Beispiel auf einem Tablet, verwendet wird. Dazu werden für die Positionsbestimmung mehrere Ultraschallsignalgeneratoren in einem Gehäuse des Eingabestifts übereinander gestapelt angeordnet und angesteuert, um gemeinsam Ultraschallsignale auszugeben, die überlagert und verstärkt werden.The JP 4750817 B2 discloses a method for determining the position and distance of a stylus used for input, for example, on a tablet. For this purpose, several ultrasonic signal generators are stacked one above the other in a housing of the stylus and controlled to jointly output ultrasonic signals that are superimposed and amplified.

In Fahrzeuganwendungen können Ultraschallsensoren zur Objekterkennung bisher üblicherweise nur im Nahbereich, also in einer Entfernung von 5 m oder weniger zum Fahrzeug eingesetzt werden. Grund dafür ist, dass das ausgesendete Ultraschallsignal aufgrund von Luftreibung mit steigender Laufzeit immer weiter gedämpft wird. Dadurch kann das Echo beim Empfangen durch den jeweiligen Ultraschallsensor so schwach sein, dass keine sinnvolle Auswertung mehr möglich ist. Daher wird bei der Objekterkennung mittels Ultraschall darauf geachtet, eine möglichst konstante Signalamplitude über den gesamten Detektionsbereich bereitzustellen, sodass auch Objekte, die sich weiter weg vom Fahrzeug befinden, zuverlässig detektiert werden können. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, das auszusendende Ultraschallsignal zu verstärken. Der Nachteil bei dieser Art der Signalverstärkung ist, dass dadurch auch Umgebungsgeräusche, wie zum Beispiel Untergrund- und Störreflexionen mitverstärkt werden. Das führt dazu, dass ein Signal - Rausch-Verhältnis (signal-to-noise-ratio) sich mit steigender Signallaufzeit verschlechtert.In vehicle applications, ultrasonic sensors for object detection can currently only be used in close range, i.e. at a distance of 5 m or less from the vehicle. The reason for this is that the emitted ultrasonic signal is increasingly attenuated as the propagation time increases due to air friction. This can result in the echo received by the respective ultrasonic sensor being so weak that meaningful evaluation is no longer possible. Therefore, in object detection using ultrasound, care is taken to provide a signal amplitude that is as constant as possible across the entire detection range so that even objects that are further away from the vehicle can be reliably detected. One option for this is to amplify the emitted ultrasonic signal. The disadvantage of this type of signal amplification is that it also amplified ambient noise, such as background and interference reflections. This leads to a deterioration in the signal-to-noise ratio as the signal propagation time increases.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Reichweite für eine Objekterkennung mittels Ultraschall zu erhöhen, ohne störende Effekte bei der Signalübertragung einzubringen.It is the object of the present invention to increase the range for object detection by means of ultrasound without introducing disturbing effects in the signal transmission.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche, sowie die Beschreibung und die Figuren offenbaren vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The problem is solved by the subject matter of the independent patent claims. The dependent patent claims, as well as the description and the figures, disclose advantageous developments of the invention.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die zur Reichweitenerhöhung notwendige Signalverstärkung erreicht werden kann, indem zwei oder mehr benachbarte Ultraschallsensoren gemeinsam zur Signalerzeugung oder Signalaussendung betrieben werden. Die Signalverstärkung wird dadurch erreicht, dass sich die erzeugten Signale überlagern und dabei insbesondere mittels positiver Interferenz verstärken. Durch die Superposition der Signale kann eine Verdopplung der Signalamplitude erreicht werden. Dabei ist das überlagerte Signal jedoch nicht anfälliger für Störungen, wie Reflexionen in der Umgebung, als die einzeln ausgesendeten Signale. Dadurch kann eine besseres Signal-Rausch-Verhältnis auch in größerer Reichweite zum Fahrzeug erreicht werden und Signalstörungen können erfolgreich kompensiert werden.The invention is based on the finding that the signal amplification required to increase the range can be achieved by operating two or more adjacent ultrasonic sensors together for signal generation or signal transmission. The signal amplification is achieved by superimposing the generated signals and amplifying them, in particular, by means of positive interference. By superposing the signals, the signal amplitude can be doubled. However, the superimposed signal is no more susceptible to interference, such as reflections in the environment, than the individually transmitted signals. This allows a better signal-to-noise ratio to be achieved even at greater ranges from the vehicle, and signal interference can be successfully compensated.

Hierzu schlägt die Erfindung gemäß einem Aspekt eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Fahrzeug vor. Die Ultraschallsensorvorrichtung umfasst einen ersten Ultraschallsensor und zumindest einen zweiten Ultraschallsensor, sowie zumindest eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, den ersten Ultraschallsensor zum Aussenden eines ersten Ultraschallsignals mit ersten Signalparametern anzusteuern. Des Weiteren ist die Steuereinrichtung ausgebildet, den zumindest zweiten Ultraschallsensor zum Aussenden eines zweiten Ultraschallsignals mit zweiten Signalparametern anzusteuern. Die Steuereinrichtung steuert die Ultraschallsensoren insbesondere derart an, dass die Ultraschallsignale zeitlich zumindest bereichsweise gemeinsam ausgesendet werden. Zum Beispiel können die Signale gleichzeitig oder zeitlich verzögert zueinander ausgesendet werden.To this end, according to one aspect, the invention proposes an ultrasonic sensor device for a vehicle. The ultrasonic sensor device comprises a first ultrasonic sensor and at least one second ultrasonic sensor, as well as at least one control device. The control device is designed to control the first ultrasonic sensor to emit a first ultrasonic signal with first signal parameters. Furthermore, the control device is designed to control the at least second ultrasonic sensor to emit a second ultrasonic signal with second signal parameters. The control device controls the ultrasonic sensors in particular such that the ultrasonic signals are emitted together in time, at least in certain regions. For example, the signals can be emitted simultaneously or with a time delay relative to one another.

In einer vorbestimmten Einbaulage, also einer vorbestimmten Einbauposition oder einem Einbauort im Fahrzeug, sind der erste und der zumindest zweite Ultraschallsensor in einem vorgegebenen Abstand nebeneinander angeordnet oder angebracht. Das heißt, die zumindest zwei Ultraschallsensoren sind in einer gemeinsamen Abstrahlrichtung benachbart zueinander am Fahrzeug befestigt. Beim Aussenden des jeweiligen Ultraschallsignals durch den jeweiligen Ultraschallsensor überlagern sich das erste und das zumindest zweite Ultraschallsignal in einem durch den Abstand vorgegebenen oder davon abhängigen Überlagerungsbereich zu einem Überlagerungssignal. Anders ausgedrückt, ist der Abstand für die Ultraschallsensoren bevorzugt so gewählt oder so vorgegeben, dass sich die Ultraschallsignale, insbesondere abhängig von deren Signalcharakteristik, bereichsweise in der Umgebung überlappen.In a predetermined installation position, i.e. a predetermined installation position or installation location in the vehicle, the first and the at least second ultrasonic sensor are arranged or mounted next to one another at a predetermined distance. This means that the at least two ultrasonic sensors are attached to the vehicle adjacent to one another in a common radiation direction. When the respective ultrasonic signal is emitted by the respective ultrasonic sensor, the first and the at least second ultrasonic signal overlap to form a superposition signal in an overlap region predetermined by or dependent on the distance. In other words, the distance for the ultrasonic sensors is preferably selected or predetermined such that the ultrasonic signals overlap in certain areas in the surrounding area, in particular depending on their signal characteristics.

Das resultierende Überlagerungssignal ist im Vergleich zu dem ersten und dem zumindest zweiten Ultraschallsignal um einen durch deren Signalparameter vorgegebenen, also davon abhängigen Verstärkungswert oder Faktor verstärkt. Anders ausgedrückt, sind die Signalparameter zum Beispiel mittels der Steuereinrichtung so gewählt oder eingestellt, dass die Signale sich beim Überlagern verstärken. Diese erfolgt durch Superposition der Wellenfronten der Ultraschallsignale, sodass sich das Überlagerungssignal ergibt. Die Überlagerung erfolgt vorzugsweise durch konstruktive Interferenz der Schallwellen. So kann eine Amplitudenerhöhung für das Überlagerungssignal erreicht werden. Der Verstärkungswert, also das Maß, in dem die Amplitude vergrößert wird, hängt insbesondere vom Schnittpunkt der Wellenfronten, also der Summe der überlagerten Amplitudenwerte der einzelnen Ultraschallsignale ab. Somit weist das Überlagerungssignal eine Signalamplitude auf, die sich aus der Summe der Amplitudenwerte der einzelnen Ultraschallsignale ergibt. Vorzugsweise sind die Signalparameter und der Abstand so gewählt, dass eine für die Ultraschallsignale maximale Amplitudenerhöhung erreicht wird.The resulting beat signal is amplified compared to the first and at least the second ultrasonic signal by a gain value or factor predetermined by, and therefore dependent on, their signal parameters. In other words, the signal parameters are selected or adjusted, for example by means of the control device, such that the signals are amplified when superimposed. This occurs through superposition of the wavefronts of the ultrasonic signals, resulting in the beat signal. The superposition preferably occurs through constructive interference of the sound waves. In this way, an amplitude increase for the beat signal can be achieved. The gain value, i.e. the extent to which the amplitude is increased, depends in particular on the intersection point of the wavefronts, i.e. the sum of the superimposed amplitude values of the individual ultrasonic signals. Thus, the beat signal has a signal amplitude that results from the sum of the amplitude values of the individual ultrasonic signals. Preferably, the signal parameters and the distance are selected such that a maximum amplitude increase is achieved for the ultrasonic signals.

Die beschriebene Ultraschallsensorvorrichtung hat den Vorteil, dass die Signalreichweite für die Objekterkennung im Nahbereich von bisher 5 m um einige Meter, insbesondere bis auf 8 m oder 10 m erhöht werden kann. Dabei wird die Signalverstärkung abhängig vom Abstand der Ultraschallsensoren zueinander und den gewählten Signalparametern erreicht. Das resultierende Überlagerungssignal ist durch die nachträgliche Verstärkung weniger von Störgeräuschen in der Umgebung beeinflusst. Zudem kann mittels der Vorrichtung die Detektionsgenauigkeit nahe an den Sensoren, also Zum Beispiel im Abstand von weniger als 2 m verbessert werden, da das resultierende Echo oder Echosignal, welches sich bei Reflexion des Überlagerungssignals an einem potentiellen Objekt in der Umgebung ergibt, ebenfalls verstärkt ist.The described ultrasonic sensor device has the advantage that the signal range for object detection in the near field can be increased from the current 5 m by several meters, in particular up to 8 m or 10 m. The signal amplification is achieved depending on the distance between the ultrasonic sensors and the selected signal parameters. The resulting overlay signal is less influenced by ambient noise due to the subsequent amplification. Furthermore, the device can be used to improve detection accuracy close to the sensors, for example, at distances of less than 2 m, since the resulting echo or echo signal, which arises when the overlay signal is reflected off a potential object in the surrounding area, is also amplified.

Zum Erzeugen des jeweiligen Ultraschallsignals kann jeder der Ultraschallsensoren eine oder mehrere Ultraschallwandler aufweisen. Mit einem Ultraschallwandler kann ein hochfrequentes elektrisches Ansteuersignal unter Verwendung des piezoelektrischen Effekts in eine mechanische Schwingung umgewandelt werden. Dazu umfasst der Schallwandler zum Beispiel eines oder mehrere piezoelektrische Bauteile, wie zum Beispiel eine Piezokeramik. Das piezoelektrische Bauteil kann mit einer Membran schalleitend gekoppelt sein. Dadurch kann das piezoelektrische Bauteil bei Anregung die resultierende mechanische Schwingung an die Membran weitergeben. Über die Membran kann die umgebende Luft in Schwingung versetzt werden, und zwar so, dass das gewünschte Ultraschallsignal entsteht. Die Ultraschallsignale können als sogenannter Burst oder Signalpuls ausgegeben werden. Alternativ zu einem einzelnen Signalpuls ist es möglich mehrere Signalpulse zeitlich versetzt oder zeitlich nacheinander bereitzustellen.To generate the respective ultrasonic signal, each of the ultrasonic sensors can have one or more ultrasonic transducers. With an ultrasonic transducer, a high-frequency electrical control signal can be converted into a mechanical vibration using the piezoelectric effect. For this purpose, the sound transducer comprises, for example, one or more piezoelectric components, such as a piezoceramic. The piezoelectric component can be coupled to a membrane in a sound-conductive manner. This allows the piezoelectric component to transmit the resulting mechanical vibration to the membrane when excited. The surrounding air can be set into vibration via the membrane in such a way that the desired ultrasonic signal is generated. The ultrasonic signals can be output as a so-called burst or signal pulse. As an alternative to a single signal pulse, it is possible to have multiple to provide several signal pulses at different times or one after the other.

Das elektrische Ansteuersignal kann von der Steuereinrichtung erzeugt und bereitgestellt werden. Vorzugsweise handelt es sich um eine elektrische Wechselspannung. Die Frequenz des Ansteuersignals entspricht insbesondere der Frequenz mit der das piezoelektrische Bauteil ausgelenkt wird, also schwingt. Abhängig von der Frequenz des Ansteuersignals kann somit die Sendefrequenz des jeweiligen Ultraschallsignals eingestellt werden. Die Amplitude des Ultraschallsignals hängt insbesondere von den Eigenschaften des verwendeten piezoelektrischen Bauteils ab.The electrical control signal can be generated and provided by the control device. It is preferably an alternating electrical voltage. The frequency of the control signal corresponds in particular to the frequency at which the piezoelectric component is deflected, i.e., oscillates. The transmission frequency of the respective ultrasonic signal can thus be adjusted depending on the frequency of the control signal. The amplitude of the ultrasonic signal depends in particular on the properties of the piezoelectric component used.

Der beschriebene Schallwandlungseffekt ist insbesondere umkehrbar oder reziprok. Beim Empfangen von Ultraschallsignalen versetzt die Luftschwingung die Membran und diese wiederum das piezoelektrische Bauteil in mechanische Schwingung. Unter Verwendung des piezoelektrischen Effekts wird die mechanische Schwingung in ein elektrisches Empfangssignal, das insbesondere als Wechselspannung abgreifbar ist, umgewandelt werden. Die Steuereinrichtung kann dieses Empfangssignal erfassen und auswerten, um die gewünschten Informationen über das Objekt zu erhalten. Ausführungsbeispiele dafür, wie das Auswerten beispielhaft erfolgen kann, sind im späteren Verlauf noch näher beschrieben.The described sound conversion effect is particularly reversible or reciprocal. When receiving ultrasonic signals, the air vibration causes the membrane, which in turn causes the piezoelectric component to vibrate mechanically. Using the piezoelectric effect, the mechanical vibration is converted into an electrical reception signal, which can be tapped off, in particular, as an alternating voltage. The control device can detect and evaluate this reception signal to obtain the desired information about the object. Exemplary embodiments of how the evaluation can be carried out are described in more detail later.

Aufgrund der Reziprozität kann jeder Ultraschallsensor grundsätzlich als Sender (Transmitter) und/oder Empfänger (Receiver) von Ultraschallsignalen verwendet werden. Bei einer gemeinsamen Verwendung zum Senden und Empfangen wird der Ultraschallsensor auch als Transceiver bezeichnet. Falls die Ultraschallsensoren der Ultraschallsensorvorrichtung als Transceiver ausgebildet sind, kann zwischen einem Sende- und Empfangsmodus umgeschaltet werden. Das heißt., das Senden und Empfangen erfolgt mit jedem Ultraschallsensor zeitlich getrennt oder nacheinander. Dazu die Steuereinrichtung den jeweiligen Ultraschallsensor in einem Zeitmultiplexverfahren entweder in dem Sendemodus oder in dem Empfangsmodus betreiben. Bei getrennter Ausführung als Sender oder Empfänger kann die vorliegende Ultraschallsensorvorrichtung neben den zumindest zwei Ultraschallsensoren, die hier als Sender betrieben werden, zusätzlich einen oder mehrere weitere Ultraschallsensoren, die als Empfänger betrieben werden aufweisen.Due to reciprocity, each ultrasonic sensor can in principle be used as a transmitter and/or receiver of ultrasonic signals. When used together for transmitting and receiving, the ultrasonic sensor is also referred to as a transceiver. If the ultrasonic sensors of the ultrasonic sensor device are designed as transceivers, it is possible to switch between a transmit and receive mode. This means that transmitting and receiving takes place with each ultrasonic sensor separately in time or one after the other. For this purpose, the control device operates the respective ultrasonic sensor in a time-division multiplex process either in the transmit mode or in the receive mode. When designed separately as a transmitter or receiver, the present ultrasonic sensor device can have, in addition to the at least two ultrasonic sensors, which are operated here as transmitters, one or more further ultrasonic sensors that are operated as receivers.

In der vorliegenden Erfindung sind die zwei oder mehr Ultraschallsensoren nebeneinander angeordnet. Der Begriff nebeneinander bezieht sich dabei auf eine gemeinsame Abstrahlrichtung oder Hauptstrahlrichtung, in der die Ultraschallsignale von den Ultraschallsensoren in ihrer Einbaulage im Fahrzeug ausgesendet werden. Dabei sind die Ultraschallwandler senkrecht zur Hauptstrahlrichtung benachbart am Fahrzeug bzw. dessen Karosseriebauteilen angebracht. Mit der Hauptstrahlrichtung ist vorliegend und im Folgenden insbesondere diejenige Richtung gemeint, in der die Signalstärke des jeweiligen Signals maximal ist. Die Hauptstrahlrichtung ist insbesondere durch die Strahlungscharakteristik der Ultraschallsensoren vorgegeben. Je nach Einbaulage im Fahrzeug kann die Hauptstrahlrichtung zum Beispiel in Richtung einer Längsachse oder Querachse des Fahrzeugs verlaufen. Das heißt, die Hauptstrahlrichtung kann in Fahrtrichtung vor, hinter oder seitlich zum Fahrzeug in Abhängigkeit von der Einbaulage verlaufen.In the present invention, the two or more ultrasonic sensors are arranged next to one another. The term “next to one another” refers to a common radiation direction or main beam direction in which the ultrasonic signals are emitted by the ultrasonic sensors in their installation position in the vehicle. The ultrasonic transducers are mounted adjacent to the vehicle or its body components perpendicular to the main beam direction. In the present case and below, the main beam direction refers in particular to the direction in which the signal strength of the respective signal is maximum. The main beam direction is predetermined in particular by the radiation characteristics of the ultrasonic sensors. Depending on the installation position in the vehicle, the main beam direction can run, for example, in the direction of a longitudinal axis or transverse axis of the vehicle. This means that the main beam direction can run in front of, behind or to the side of the vehicle in the direction of travel, depending on the installation position.

Die Wahl des Abstands und/oder die Dimensionierung des Überlappungsbereichs ist insbesondere von der Signalcharakteristik des jeweiligen Ultraschallsensors abhängig. Mit der Signalcharakteristik, die auch als Richtcharakteristik bezeichnet werden kann, ist die Winkelabhängigkeit oder Richtungsabhängigkeit der Stärke empfangener oder gesendeter Signale gemeint. Insbesondere ist die Signalcharakteristik mittels der Signalparameter, beispielsweise einer Sendefrequenz einstellbar. Die Signalcharakteristik ist zum Beispiel von einem Hersteller oder Vertreiber des jeweiligen Sensors vorgegeben. Der Abstand und/oder der Überlappungsbereich kann zum Beispiel durch Simulationen oder in Testversuchen für die jeweils gewählte Einbaulage ermittelt werden.The choice of distance and/or the dimensioning of the overlap area depends particularly on the signal characteristics of the respective ultrasonic sensor. The signal characteristics, which can also be referred to as directional characteristics, refer to the angular or directional dependence of the strength of received or transmitted signals. In particular, the signal characteristics can be adjusted using signal parameters, such as a transmission frequency. The signal characteristics are specified, for example, by a manufacturer or distributor of the respective sensor. The distance and/or the overlap area can be determined, for example, through simulations or in test experiments for the selected installation position.

Die Steuereinrichtung kann Zum Beispiel als elektronische Steuereinheit (ECU, Electronic Control Unit) ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung kann Zum Beispiel zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Microcontroller und/oder zumindest einem FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Steuereinrichtung als Treiber für die Ultraschallsensoren zum Beispiel einen oder mehrere ASICs (Anwendungsspezifische integrierte Schaltung) aufweisen. Ein ASIC kann Zum Beispiel als integrierter Schaltkreis realisiert sein. Die ECU kann den ASIC zum Betreiben, also zum Beispiel zum Ausgeben des Ansteuersignals für die Ultraschallerzeugung, ansteuern.The control device can, for example, be designed as an electronic control unit (ECU). The control device can, for example, have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the control device can, for example, have one or more ASICs (Application Specific Integrated Circuits) as drivers for the ultrasonic sensors. An ASIC can, for example, be implemented as an integrated circuit. The ECU can control the ASIC for operation, i.e., for example, to output the control signal for ultrasound generation.

Zu der Erfindung gehören Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention includes embodiments which provide additional advantages.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet als jeweilige Signalparameter für das erste und zumindest zweite Ultraschallsignal eine Sendefrequenz und/oder einen Signalsendezeitpunkt vorzugeben. Die Sendefrequenz gibt vor, welche Frequenz oder welchen Frequenzen das jeweilige Ultraschallsignal enthält. Der Signalsendezeitpunkt gibt den Startzeitpunkt oder Sendebeginn des Ultraschallsignals vor. Das heißt, die Steuereinrichtung kann den Zeitpunkt planen, wann die Ultraschallsignale ausgesendet werden.According to one embodiment, the control device is configured to specify a transmission frequency and/or a signal transmission time as respective signal parameters for the first and at least second ultrasonic signal. The transmission frequency specifies which frequency or frequencies the respective ultrasonic signal contains. The signal The transmit time specifies the start time or beginning of transmission of the ultrasonic signal. This means that the control device can schedule the time when the ultrasonic signals are transmitted.

Durch die passende Wahl der Sendefrequenzen und der Signalsendezeitpunkte kann sichergestellt werden, dass die Wellenfronten der Ultraschallsignale sich im Überlagerungsbereich an der gewünschten Stelle oder Position im Raum überlagern, sodass der gewünschte Verstärkungswert erreicht wird. Vorzugsweise sind die Sendefrequenz und der Signalsendezeitpunkt somit derart aufeinander abgestimmt, dass der gewünschte Verstärkungswert für das Überlagerungssignal erreicht werden kann. Die Sendefrequenz oder Signalsendezeitpunkt können dadurch verwendet werden, um die gewünschte Signalverstärkung einzustellen oder zu steuern. Die Ultraschallsignale können zum Beispiel gleichartige oder unterschiedliche Sendefrequenzen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Sendebeginn zeitgleich eingestellt sein oder der Sendebeginn kann zeitlich nacheinander oder verzögert erfolgen. Ein weiterer einstellbarer Signalparameter kann beispielsweise eine Amplitude des jeweiligen Ultraschallsignals sein.By selecting the appropriate transmission frequencies and signal transmission times, it can be ensured that the wavefronts of the ultrasonic signals overlap in the overlapping area at the desired location or position in space, thus achieving the desired amplification value. The transmission frequency and signal transmission time are preferably coordinated in such a way that the desired amplification value for the superimposed signal can be achieved. The transmission frequency or signal transmission time can therefore be used to set or control the desired signal amplification. The ultrasonic signals can, for example, have similar or different transmission frequencies. Additionally or alternatively, the start of transmission can be set simultaneously or can occur sequentially or with a delay. Another adjustable signal parameter can be, for example, the amplitude of the respective ultrasonic signal.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, gemäß einem vorgegebenen ersten Modifikationskriterium die Sendefrequenz und den Signalsendezeitpunkt für das erste und das zumindest zweite Ultraschallsignal so zu modifizieren oder anzupassen, dass das Überlagerungssignal eine Hauptstrahlrichtung senkrecht zu einer Mittelachse zwischen den Ultraschallsensoren aufweist. Somit kann das Überlagerungssignal in der Einbaulage relativ zur Mittelachse geradeaus gesendet werden.According to one embodiment, the control device is configured to modify or adapt the transmission frequency and the signal transmission time for the first and at least the second ultrasonic signal according to a predetermined first modification criterion such that the superimposed signal has a main beam direction perpendicular to a central axis between the ultrasonic sensors. Thus, the superimposed signal can be transmitted straight ahead relative to the central axis in the installed position.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, gemäß einem vorgegebenen zweiten Modifikationskriterium die Sendefrequenz und den Signalsendezeitpunkt für das erste und das zumindest zweite Ultraschallsignal so zu modifizieren oder anzupassen, dass das Überlagerungssignal eine Hauptstrahlrichtung schräg zu einer Mittelachse zwischen den Ultraschallsensoren aufweist. Somit kann das Überlagerungssignal in der Einbaulage relativ zur Mittelachse schräg, also in eine gewünschte Richtung oder in einem gewünschten Winkel gesendet werden.According to one embodiment, the control device is configured to modify or adapt the transmission frequency and the signal transmission time for the first and at least the second ultrasonic signal according to a predetermined second modification criterion such that the superimposed signal has a main beam direction oblique to a central axis between the ultrasonic sensors. Thus, the superimposed signal can be transmitted obliquely relative to the central axis in the installed position, i.e., in a desired direction or at a desired angle.

In den beschriebenen Ausführungsformen geht es somit darum, dem Überlagerungssignal eine Richtung vorzugeben. Das Überlagerungssignal soll gerichtet ausgesendet werden. Die Signalstärke des Überlagerungssignals wird somit in die gewünschte Richtung (Hauptstrahlrichtung) maximiert. Das erfolgt durch geeignetes Synchronisieren der Sendepulse, also der Ultraschallsignale. Die passenden Einstellungen für die Ultraschallsignale um diese gewünschte Synchronisation zu erreichen, sind durch das jeweilige Modifikationskriterium vorgegeben. Zum Beispiel kann das jeweilige Modifikationskriterium Werte für die Sendefrequenz und/oder den Signalsendezeitpunkt abhängig von der gewünschten Hauptstrahlrichtung vorgeben. Die Auswahl der Werte kann abhängig vom bekannten Abstand und der Einbaulage erfolgen. Für jede gewünschte Richtung in der das Überlagerungssignal ausgesendet werden soll, können die Werte für die Sendefrequenz und/oder den Signalsendezeitpunkt Zum Beispiel in einem Kennfeld oder einer Funktion abhängig vom Abstand und/oder der Einbaulage hinterlegt sein. Die Steuereinrichtung kann diese Werte aus dem Kennfeld abrufen oder der Funktion ermitteln.The described embodiments therefore aim to specify a direction for the overlay signal. The overlay signal is to be transmitted in a directed manner. The signal strength of the overlay signal is thus maximized in the desired direction (main beam direction). This is achieved by appropriately synchronizing the transmission pulses, i.e. the ultrasonic signals. The appropriate settings for the ultrasonic signals to achieve this desired synchronization are specified by the respective modification criterion. For example, the respective modification criterion can specify values for the transmission frequency and/or the signal transmission time depending on the desired main beam direction. The values can be selected depending on the known distance and the installation position. For each desired direction in which the overlay signal is to be transmitted, the values for the transmission frequency and/or the signal transmission time can be stored, for example, in a characteristic map or a function depending on the distance and/or the installation position. The control device can retrieve these values from the characteristic map or determine them from the function.

Mit der Mittelachse ist insbesondere eine Achse gemeint, die in der jeweiligen Einbaulage mittig zwischen den benachbarten Sensoren verläuft. Vorzuweise verläuft die Mittelachse parallel oder in Richtung der Hauptstrahlrichtung der ausgesendeten Ultraschallsignale.The central axis refers specifically to an axis that runs centrally between the adjacent sensors in the respective installation position. The central axis preferably runs parallel to or in the direction of the main beam direction of the emitted ultrasonic signals.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, den ersten und den zumindest zweiten Ultraschallsensor zum Bereitstellen des Überlagerungssignals in zumindest zwei unterschiedlichen Hauptstrahlrichtungen relativ, insbesondere senkrecht oder schräg, zur Mittelachse anzusteuern. Das heißt, in einem Sendevorgang ist es möglich die Signalrichtung des Überlagerungssignals zweifach oder mehrfach zu wechseln. Es können somit, wie es zum Beispiel von Laserscannern bekannt ist, mehrere unterschiedliche Abschnitte in der Umgebung um das Fahrzeug herum, abgescannt oder erfasst werden.According to one embodiment, the control device is configured to control the first and at least the second ultrasonic sensor to provide the overlay signal in at least two different main beam directions relative to, in particular perpendicular or oblique to, the central axis. This means that in one transmission process, it is possible to change the signal direction of the overlay signal twice or multiple times. Thus, as is known, for example, from laser scanners, several different sections in the environment around the vehicle can be scanned or detected.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die jeweilige Hauptstrahlrichtung in Abhängigkeit von einem Erwartungsbereich, in dem ein Objekt in der Umgebung abhängig von einem vorbekannten Bewegungsmanöver des Fahrzeugs erwartet wird, auszuwählen. Das heißt, es brauchen nur diejenigen Bereiche oder Abschnitte der Umgebung abgescannt werden, in denen sich potentiell ein Objekt aufhält. Das Bewegungsmanöver des Fahrzeugs gibt die mögliche Richtung oder Lage des Objekts relativ zum Fahrzeug vor. Bei dem Bewegungsmanöver kann es sich Zum Beispiel um ein Fahrmanöver handeln. Das Fahrmanöver kann zum Beispiel durch einen Lenkeinschlag und/oder die Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgegeben sein. So kann zum Beispiel beim seitlich Einparken als Erwartungsbereich ein Abschnitt im Bereich einer Fahrzeugseite und eines Fahrzeughecks angeben sein. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Bewegungsmanöver zum Beispiel um eine Komponentenbewegung einer Fahrzeugkomponente handeln. Die Komponentenbewegung kann zum Beispiel eine Betätigung einer Fahrzeugtür oder Heckklappe zum Öffnen oder Schließen dieser sein. Der Erwartungsbereich kann somit derjenige Bereich sein, in welchem sich die Tür- oder Heckklappe, die betätigt werden soll, befindet.According to one embodiment, the control device is designed to select the respective main beam direction depending on an expected range in which an object in the environment is expected depending on a previously known movement maneuver of the vehicle. This means that only those areas or sections of the environment need to be scanned in which an object is potentially located. The movement maneuver of the vehicle specifies the possible direction or position of the object relative to the vehicle. The movement maneuver can, for example, be a driving maneuver. The driving maneuver can, for example, be specified by a steering angle and/or the direction of travel of the vehicle. For example, when parking sideways, a section in the area of a vehicle side and a vehicle rear can be specified as the expected range. Alternatively or additionally, the movement maneuver can, for example, be a component movement of a The component movement can be, for example, the actuation of a vehicle door or tailgate to open or close it. The expected area can therefore be the area in which the door or tailgate to be actuated is located.

Gemäß einer Ausführungsform weist das erste Ultraschallsignal als Signalparameter eine Sendefrequenz mit einem ersten Frequenzwert auf. Das zweite Ultraschallsignal weist als Signalparameter eine Sendefrequenz mit einem davon verschiedenen zweiten Frequenzwert auf. Das heißt, die Ultraschallsignale werden als Puls oder „Burst“ mit konstanter Frequenz ausgegeben. Vorzugsweise ist die jeweilige Sendefrequenz nur aus dem ersten Frequenzwert bzw. nur aus dem zweiten Frequenzwert gebildet.According to one embodiment, the first ultrasonic signal has, as a signal parameter, a transmission frequency with a first frequency value. The second ultrasonic signal has, as a signal parameter, a transmission frequency with a different second frequency value. This means that the ultrasonic signals are output as a pulse or "burst" with a constant frequency. Preferably, the respective transmission frequency is formed only from the first frequency value or only from the second frequency value.

Gemäß einer Ausführungsform erweist das erste Ultraschallsignal als Signalparameter eine Sendefrequenz mit einem ersten Frequenzspektrum auf. Das zweite Ultraschallsignal weist als Signalparameter eine Sendefrequenz mit einem davon verschiedenen zweiten Frequenzspektrum auf. Vorzugsweise weisen die Frequenzspektren unterschiedliche Mittelfrequenzen oder Durchschnittsfrequenzen auf. Die in dem ersten und zweiten Frequenzspektrum enthaltenen Frequenzwerte sind dabei in aufsteigender oder absteigender Reihenfolge enthalten. Die Ultraschallwandler können das jeweilige Ultraschallsignal als Frequenzdurchlauf des zugehörigen Frequenzspektrums, zum Beispiel von der höchsten Frequenz zur niedrigsten Frequenz oder umgekehrt, ausgeben. Diese Art der Ausgabe wird auch als „Chirp“ bezeichnet. Bevorzugt werden die Ultraschallsignale mit einem Frequenzdurchlauf in unterschiedlicher Reihenfolge ausgegeben.According to one embodiment, the first ultrasonic signal has a transmission frequency with a first frequency spectrum as a signal parameter. The second ultrasonic signal has a transmission frequency with a different second frequency spectrum as a signal parameter. The frequency spectra preferably have different center frequencies or average frequencies. The frequency values contained in the first and second frequency spectra are in ascending or descending order. The ultrasonic transducers can output the respective ultrasonic signal as a frequency sweep of the associated frequency spectrum, for example from the highest frequency to the lowest frequency or vice versa. This type of output is also referred to as "chirp". The ultrasonic signals are preferably output with a frequency sweep in a different order.

Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und/oder der zumindest zweite Ultraschallsensor zum Ausgeben und/oder vorzugsweise zum Empfangen von Ultraschallsignalen mit einer Sendefrequenz im Bereich von 47 bis 52 kHz ausgebildet. Das heißt, die Ultraschallwandler, insbesondere deren Bauteile, können in diesen Frequenzbereich optimal ausgelegt sein. Somit kann in diesen Frequenzbereich die maximale Signalstärke ausgesendet oder empfangen werden.According to one embodiment, the first and/or at least the second ultrasonic sensor are configured to emit and/or preferably receive ultrasonic signals with a transmission frequency in the range of 47 to 52 kHz. This means that the ultrasonic transducers, in particular their components, can be optimally designed for this frequency range. Thus, the maximum signal strength can be transmitted or received in this frequency range.

Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und/oder der zumindest zweite Ultraschallsensor ausgebildet ein Echosignal als reflektiertes erstes und/oder zweites Ultraschallsignal und/oder als reflektiertes Überlagerungssignal an einem Objekt in der Umgebung zu empfangen. Die Ultraschallsensorvorrichtung umfasst zudem eine Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, das Echosignal gemäß einem vorbestimmten Auswerteprinzip zum Ermitteln einer Distanz und/oder einer Lage und/oder einer Geometrie des Objekts relativ zur Ultraschallsensorvorrichtung auszuwerten.According to one embodiment, the first and/or at least the second ultrasonic sensor are configured to receive an echo signal as a reflected first and/or second ultrasonic signal and/or as a reflected superposition signal from an object in the environment. The ultrasonic sensor device further comprises an evaluation unit configured to evaluate the echo signal according to a predetermined evaluation principle to determine a distance and/or a position and/or a geometry of the object relative to the ultrasonic sensor device.

Wie eingangs beschrieben, können die Ultraschallsensoren somit auch zum Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sein. Die Auswerteeinrichtung kann zum Beispiel von der Steuereinrichtung umfasst oder als separates Einheit analog zu der Steuereinrichtung ausgebildet sein. Für das Auswerten kann die Auswerteeinrichtung das von dem jeweiligen Ultraschallwandler empfangene und in ein elektrisches Signal oder Empfangssignal umgewandelte Echosignal erfassen oder empfangen. Das Auswerten erfolgt nach bekannten Auswerteprinzipien, wie sie aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind. Zur Distanzbestimmung oder Entfernungsbestimmung können zum Beispiel Laufzeitunterschiede zwischen den ausgesendeten Signalen und dem Echosignal ermittelt werden. Die Lage oder Position des Objekts kann zum Beispiel mittels Triangulation bestimmt werden. Durch das Bestimmen der Geometrie kann Zum Beispiel eine Höhe des Objekts erkannt werden. Dadurch kann Zum Beispiel entschieden werden, ob das Objekt, wie Zum Beispiel ein Bordstein von dem Fahrzeug überfahren werden kann oder nicht.As described above, the ultrasonic sensors can therefore also be designed to receive ultrasonic signals. The evaluation device can, for example, be included in the control device or be designed as a separate unit analogous to the control device. For evaluation, the evaluation device can detect or receive the echo signal received by the respective ultrasonic transducer and converted into an electrical signal or received signal. The evaluation is carried out according to known evaluation principles, as are sufficiently known from the prior art. To determine the distance, for example, propagation time differences between the transmitted signals and the echo signal can be determined. The location or position of the object can be determined, for example, using triangulation. By determining the geometry, the height of the object can be detected. This can be used, for example, to decide whether the object, such as a curb, can be driven over by the vehicle or not.

Wenn das Überlagerungssignal, wie zuvor beschrieben, gerichtet ausgesendet wird, ergibt sich der Vorteil, dass zwei Signalwege des Echosignals vom Objekt zurück zum jeweiligen Ultraschallsensor genügen, um die Richtung ausreichend genug bestimmen zu können. Ohne Richtungsvorgabe werden hingegen mindestens vier Signalwege benötigt, um die Triangulation exakt durchführen zu können. Um für den Signalempfang des resultierenden Echos die Richtung zu erkennen, ist es möglich, das jeweils empfangene Signal in geeigneter Weise zu filtern, sodass für die Verarbeitung nur Echos aus dieser Richtung berücksichtigt werden. Dazu kann die Auswerteeinrichtung zum Beispiel einen geeigneten Signalfilter oder eine Filterschaltung umfassen.If the overlay signal is transmitted in a directed manner, as described above, the advantage is that two signal paths of the echo signal from the object back to the respective ultrasonic sensor are sufficient to determine the direction sufficiently. Without a specified direction, however, at least four signal paths are required to perform the triangulation accurately. To determine the direction for the signal reception of the resulting echo, it is possible to filter the received signal in a suitable manner so that only echoes from this direction are considered for processing. For this purpose, the evaluation device can comprise, for example, a suitable signal filter or a filter circuit.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Ultraschallsensorvorrichtung, wie sie beispielhaft zuvor beschrieben wurde. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug mehrere, also zwei oder mehr der genannten Ultraschallsensorvorrichtungen. Das Fahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.According to one aspect, the invention relates to a vehicle with at least one ultrasonic sensor device, as described above by way of example. Preferably, the vehicle comprises a plurality of, i.e., two or more, of the aforementioned ultrasonic sensor devices. The vehicle is preferably configured as a motor vehicle, in particular as a passenger car, truck, passenger bus, or motorcycle.

Die jeweilige Ultraschallsensorvorrichtung kann zum Beispiel Teil eines Fahrerassistenzsystems für das Fahrzeug sein. Bei dem Fahrerassistenzsystem kann es sich Zum Beispiel um eine Einparkhilfe oder einen Parkassistenten oder einen Kollisionsschutzassistenten handeln. Mittels des Fahrerassistenzsystems kann der Fahrer beispielsweise automatisch beim Einparken unterstützt oder vor Kollisionen geschützt werden. Dazu kann das Fahrerassistenzsystem akustisch oder optisch die mittels der Ultraschallsensorvorrichtung ermittelte Distanz, Lage oder Geometrie des Objekts für den Fahrer angeben oder ausgeben. Zusätzlich oder alternativ kann mittels Fahrerassistenzsystems zum Beispiel ein Eingriff in die Steuerung oder Lenkung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der mit der Ultraschallsensorvorrichtung durchgeführten Objekterkennung erfolgen.The respective ultrasonic sensor device can, for example, be part of a driver assistance system for the vehicle. The driver assistance system can, for example, be a This could be a parking aid, a parking assistant, or a collision protection assistant. The driver assistance system can, for example, automatically assist the driver when parking or protect the driver from collisions. For this purpose, the driver assistance system can acoustically or visually indicate or output the distance, position, or geometry of the object determined by the ultrasonic sensor device. Additionally or alternatively, the driver assistance system can, for example, intervene in the control or steering of the vehicle depending on the object detection performed by the ultrasonic sensor device.

Gemäß einer Ausführungsform sind die zumindest zwei oder mehr Ultraschallsensoren der wenigstens einen Ultraschallsensorvorrichtung in der Einbaulage im Fahrzeug in einer Fahrzeugtüre, einer Heckklappe oder einem Stoßfänger angebracht. Das heißt, die Ultraschallsensoren sind an dem jeweiligen Fahrzeugteil befestigt oder in deren Struktur integriert.According to one embodiment, the at least two or more ultrasonic sensors of the at least one ultrasonic sensor device are mounted in the vehicle door, tailgate, or bumper in the installation position. This means that the ultrasonic sensors are attached to the respective vehicle part or integrated into its structure.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Fahrzeug. Bei der Ultraschallsensorvorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Ultraschallsensorvorrichtung wie sie beispielhaft zuvor beschrieben wurde. Das Betreiben der Ultraschallsensorvorrichtung umfasst vorliegend insbesondere das Aussenden von Ultraschallsignalen. Zum Betrieben kann aber auch das Empfangen von Ultraschallsignalen gehören, wie es zuvor beispielhaft beschreiben wurde. Das Verfahren kann mit der Steuereinrichtung der Ultraschallsensorvorrichtung durchgeführt werden.According to one aspect, the invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor device for a vehicle. The ultrasonic sensor device is preferably an ultrasonic sensor device as described above by way of example. Operating the ultrasonic sensor device in this case particularly comprises transmitting ultrasonic signals. However, operating the device can also include receiving ultrasonic signals, as described above by way of example. The method can be carried out using the control device of the ultrasonic sensor device.

Die Ultraschallsensorvorrichtung umfasst einen ersten Ultraschallsensor und zumindest einen zweiten Ultraschallsensor sowie zumindest eine Steuereinrichtung. Mit dieser Steuereinrichtung wird dabei der erste Ultraschallsensor zum Aussenden eines ersten Ultraschallsignals mit ersten Signalparametern angesteuert. Des Weiteren wird mittels der Steuereinrichtung der zumindest zweite Ultraschallsensor zum Aussenden eines zweiten Ultraschallsignals mit zweiten Signalparametern angesteuert.The ultrasonic sensor device comprises a first ultrasonic sensor and at least one second ultrasonic sensor, as well as at least one control device. This control device controls the first ultrasonic sensor to emit a first ultrasonic signal with first signal parameters. Furthermore, the control device controls the at least second ultrasonic sensor to emit a second ultrasonic signal with second signal parameters.

Der erste und der zumindest zweite Ultraschallsensor sind in einer jeweils vorbestimmten Einbaulage im Fahrzeug in einem vorgegebenen Abstand nebeneinander angeordnet. Hierdurch ergibt sich, dass beim Aussenden des jeweiligen Ultraschallsignals sich das erste und zumindest zweite Ultraschallsignal in einem durch den Abstand vorgegebenen Überlagerungsbereich zu einem Überlagerungssignal überlagern. Das Überlagerungssignal ist im Vergleich zu dem ersten und dem zumindest zweiten Ultraschallsignal um einen durch deren Signalparameter vorgegebenen Verstärkungswert verstärkt.The first and at least the second ultrasonic sensors are arranged next to each other in a predetermined installation position in the vehicle at a predetermined distance. This results in the first and at least the second ultrasonic signals being transmitted overlapping each other in an overlapping region predetermined by the distance to form a superposition signal. Compared to the first and at least the second ultrasonic signals, the superposition signal is amplified by a gain value predetermined by their signal parameters.

Um die gewünschte Superposition und Verstärkung der Ultraschallsignale zu erreichen, kann die Steuereinrichtung zum Beispiel in der zuvor beschriebenen Weise die geeigneten Signalparameter für die Ultraschallsignale vorgeben oder auswählen.In order to achieve the desired superposition and amplification of the ultrasonic signals, the control device can, for example, specify or select the appropriate signal parameters for the ultrasonic signals in the manner described above.

Das beschriebene Verfahren kann einen Verstärkungsmodus beschreiben, in dem die Ultraschallsensorvorrichtung mittels der Steuereinrichtung betrieben werden kann. Vorzugsweise kann der Verstärkungsmodus bei Bedarf aktiviert oder deaktiviert, also ein- oder ausgeschaltet werden. Zum Beispiel kann der Verstärkungsmodus eingeschaltet werden, wenn ein sehr nahes Objekt detektiert wurde und die Nahobjekterkennung verbessert werden soll. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich den Verstärkungsmodus zu aktivieren, wenn zum Beispiel im Nahbereich, wie er mit bisherigen Ultraschallsensoren realisiert werden kann, kein Objekt erkannt wurde und durch die Verstärkung der Detektionsbereiche oder der Detektionsradius der Ultraschallsensorvorrichtung erweitert werden soll.The described method can describe an amplification mode in which the ultrasonic sensor device can be operated by means of the control device. Preferably, the amplification mode can be activated or deactivated, i.e., switched on or off, as required. For example, the amplification mode can be switched on if a very close object has been detected and near-object detection is to be improved. Alternatively or additionally, it is possible to activate the amplification mode if, for example, no object has been detected in the close range, as can be achieved with previous ultrasonic sensors, and the detection range or the detection radius of the ultrasonic sensor device is to be expanded by amplifying it.

Alternativ zu dem Verstärkungsmodus kann die Ultraschallsensorvorrichtung mittels der Steuereinrichtung zum Beispiel in einem Normalmodus betrieben werden. In dem Normalmodus ist beispielsweise nur einer der beiden Ultraschallsensoren aktiv oder die Signalparameter werden vorzugsweise so eingestellt, dass sich die Ultraschallsignale gerade nicht überlagern und dadurch verstärken. Vorzugsweise ist die Signalreichweite der Ultraschallsignale, insbesondere des Überlagerungssignales im Verstärkungsmodus im Vergleich zum Normalmodus erhöht.As an alternative to the amplification mode, the ultrasonic sensor device can be operated, for example, in a normal mode by means of the control device. In the normal mode, for example, only one of the two ultrasonic sensors is active, or the signal parameters are preferably set such that the ultrasonic signals do not overlap and thus amplify. Preferably, the signal range of the ultrasonic signals, in particular of the superimposed signal, is increased in the amplification mode compared to the normal mode.

Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben können und hierin nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.For applications or application situations that may arise in a method according to the invention and are not explicitly described herein, it may be provided that, according to the method, an error message and/or a request to enter user feedback is output and/or a standard setting or a predetermined initial state is set.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs folgen unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung und umgekehrt. Insbesondere lassen sich einzelne Merkmale und eine entsprechende Erläuterung sowie Vorteile der verschiedenen Ausführungsformen zu der erfindungsgemäßen Ultraschallvorrichtung analog auch auf entsprechende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Ultraschallvorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet oder programmiert. Insbesondere führt die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren durch.Embodiments of the method according to the invention and of the vehicle according to the invention follow directly from the various embodiments of the ultrasonic sensor device according to the invention and vice versa. In particular, individual features and a corresponding explanation as well as advantages of the various embodiments of the ultrasonic device according to the invention can also be applied analogously to corresponding embodiments of the vehicle according to the invention. device and the method according to the invention. In particular, the ultrasonic device according to the invention is designed or programmed to carry out a method according to the invention. In particular, the ultrasonic sensor device according to the invention carries out a method according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen von der Erfindung umfasst sein. Es können insbesondere auch Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst sein, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen. Es können darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen von der Erfindung umfasst, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures can be encompassed by the invention not only in the respectively specified combination, but also in other combinations. In particular, the invention can also encompass embodiments and combinations of features that do not have all the features of an originally formulated claim. Furthermore, the invention can encompass embodiments and combinations of features that go beyond the combinations of features set out in the backreferences to the claims or deviate from them.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren können gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Beschreibung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenenfalls nicht notwendigerweise bezüglich verschiedener Figuren wiederholt.The invention is explained in more detail below with reference to specific embodiments and associated schematic drawings. In the figures, identical or functionally equivalent elements may be provided with the same reference numerals. The description of identical or functionally equivalent elements may not necessarily be repeated for different figures.

In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Ultraschallsensorvorrichtung zur Umgebungserkennung,
2 eine schematische Darstellung der Ultraschallsensorvorrichtung in einem ersten Betriebsmodus,
3 eine schematische Darstellung der Ultraschallsensorvorrichtung in einem zweiten Betriebsmodus,
4 eine schematische Darstellung einer Signalverstärkung eines Überlagerungssignals das mittels der Ultraschallsensorvorrichtung erzeugt werden kann, und
5 ein schematisches Verfahrensablaufdiagramm zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung.

The figures show:

1 a schematic representation of a vehicle with an ultrasonic sensor device for environmental detection,
2 a schematic representation of the ultrasonic sensor device in a first operating mode,
3 a schematic representation of the ultrasonic sensor device in a second operating mode,
4 a schematic representation of a signal amplification of a superposition signal that can be generated by means of the ultrasonic sensor device, and
5 a schematic process flow diagram for operating an ultrasonic sensor device.

1 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 1. Das Fahrzeug ist aus einer Vogelperspektive oder Draufsicht dargestellt. Bei dem Fahrzeug 1. handelt es sich um vorzugsweise um einen Personenkraftwagen. In 1 ist das Fahrzeug 1 in einer bestimmten Fahrsituation, nämlich bei einem Einparkvorgang dargestellt. Insbesondere soll das Fahrzeug 1 seitlich in eine Parklücke einparken. Um den Einparkvorgang zu symbolisieren, ist in 1 mit einer strichpunktieren Linie ein Fahrpfad F eingezeichnet, dem das Fahrzeug 1 folgt, wenn das Fahrmanöver des seitwärts Einparkens durchgeführt wird. 1 shows a schematic representation of a vehicle 1. The vehicle is shown from a bird's eye view or top view. The vehicle 1 is preferably a passenger car. In 1 Vehicle 1 is shown in a specific driving situation, namely during a parking maneuver. In particular, vehicle 1 is to park sideways into a parking space. To symbolize the parking maneuver, 1 A dash-dotted line shows a driving path F which the vehicle 1 follows when the sideways parking maneuver is carried out.

Wie in 1 gezeigt, ist die für das Fahrzeug 1 vorgesehene Parklücke durch ein anderes geparktes Fahrzeug begrenzt. Bei dem geparkten Fahrzeug handelt es sich um ein Objekt 9 in der Umgebung U, das ein Hindernis für das Fahrzeug 1 darstellt. Um einen Fahrer des Fahrzeugs 1 (in 1 nicht dargestellt) bei dem Einparkvorgang zu unterstützen, umfasst das Fahrzeug 1 vorliegend beispielhaft ein Fahrerassistenzsystem 2. Beim dem unterstützen geht insbesondere darum, den Fahrer auf eine potentielle Kollision mit dem Objekt 9 hinzuweisen. Das Fahrerassistenzsystem 2 ist dazu beispielhaft als Parkassistenz ausgebildet. Das Fahrerassistenzsystem 2 kann die Beobachtung und Erfassung der Umgebung U sowie entsprechender Reaktionen darauf automatisch durchführen. Vorliegend soll das Fahrerassistenzsystem 2 den Fahrer zum Beispiel akustisch oder optisch beim Einparkvorgang vor dem Objekt 9 als Hindernis warnen. Insbesondere soll dabei die Entfernung oder Distanz zum Objekt 9 sowie Zum Beispiel eine Lage des Objekts 9 relativ zum Fahrzeug 1 erkannt und an den Fahrer mitgeteilt werden.As in 1 As shown, the parking space intended for vehicle 1 is limited by another parked vehicle. The parked vehicle is an object 9 in the environment U, which represents an obstacle for vehicle 1. In order to inform a driver of vehicle 1 (in 1 not shown) during the parking process, the vehicle 1 in the present case comprises, for example, a driver assistance system 2. The assistance particularly involves alerting the driver to a potential collision with the object 9. The driver assistance system 2 is designed for this purpose, for example, as a parking assistant. The driver assistance system 2 can automatically observe and record the surroundings U and react accordingly. In the present case, the driver assistance system 2 is intended to warn the driver, for example acoustically or visually, of the object 9 as an obstacle during the parking process. In particular, the distance to the object 9 and, for example, a position of the object 9 relative to the vehicle 1 are to be detected and communicated to the driver.

Dazu ist das Fahrerassistenzsystem 2 mit einer Vorrichtung zur Umgebungserfassung, also einem Umfeldsensorsystem gekoppelt. Als Umfeldsensorsystem wird ein Ultraschallsensorsystem verwendet. Das Ultraschallsensorsystem umfasst vorliegend eine Vielzahl von Ultraschallsensorvorrichtungen 3, die in einer jeweiligen Einbaulage im Fahrzeug 1 eingebaut sind. Vorliegend sind beispielhaft drei Ultraschallsensorvorrichtungen vorderseitig am Fahrzeug, beispielsweise an einem Stoßfänger angebracht. Zwei Ultraschallsensorvorrichtungen sind beispielhaft rückseitig am Fahrzeug, beispielsweise an einer Heckklappe des Fahrzeugs 1 angebracht. Zudem ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 jeweils ein Ultraschallsensorvorrichtung 3 an einer der vier Fahrzeugtüren des Fahrzeug 1 angebracht. Jede der Ultraschallsensorvorrichtungen ist ausgebildet, Sensordaten oder Sensorsignale zu erfassen oder zu erzeugen, welche die Umgebung U des Fahrzeugs 1, insbesondere die im Erfassungsbereich vorhandenen Objekte 9 abbilden, darstellen oder wiedergeben.For this purpose, the driver assistance system 2 is coupled to a device for detecting the environment, i.e., an environment sensor system. An ultrasonic sensor system is used as the environment sensor system. The ultrasonic sensor system comprises a plurality of ultrasonic sensor devices 3, which are installed in a respective installation position in the vehicle 1. In the present case, three ultrasonic sensor devices are attached to the front of the vehicle, for example, to a bumper. Two ultrasonic sensor devices are attached to the rear of the vehicle, for example, to a tailgate of the vehicle 1. In addition, in the exemplary embodiment according to 1 An ultrasonic sensor device 3 is mounted on each of the four vehicle doors of the vehicle 1. Each of the ultrasonic sensor devices is designed to detect or generate sensor data or sensor signals that image, represent, or reproduce the environment U of the vehicle 1, in particular the objects 9 present in the detection area.

Es geht also darum, das Objekt 9 der Umgebung U zu erkennen. Vorliegend erfolgt die Umgebungserfassung dazu mittels Ultraschallsignalen. Dazu umfasst jede der Ultraschallsensorvorrichtungen 3 einen oder mehrere Ultraschallsensoren 4,5. Jeder Ultraschallsensor 4, 5 ist ausgebildet, ein Ultraschallsignal 4a, 5a an die Umgebung U aussenden. Befindet sich ein Objekt 9 in der Umgebung U kann das ausgesendete Ultraschallsignal 4a, 5a daran reflektiert und zur Ultraschallsensorvorrichtung 3 zurückgeworfen werden. Das reflektierte Ultraschallsignal wird im Folgenden auch als Echo oder Echosignal bezeichnet. Dieses Echo kann von demselben oder jeden anderen Ultraschallsensor 4, 5 einer der Ultraschallsensorvorrichtungen 3 des Fahrzeugs 1 erfasst werden. Durch Auswerten des erfassten Echosignals, zum Beispiel mittels einer geeigneten Steuereinrichtung oder Auswerteeinrichtung, kann das Objekt 9 in der Umgebung U erkannt oder identifiziert werden. Zum Beispiel kann anhand von Laufzeitmessungen zwischen dem ausgesendeten Ultraschallsignal 4a, 5a und dem Echosignal in bekannter Weise die Distanz zum Objekt 9 ermittelt werden. Mittels Triangulation von einem oder mehreren Echosignalen, die Zum Beispiel von unterschiedlichen Ultraschallsensoren 4, 5 erfasst werden, kann Zum Beispiel auf die Lage oder relative Position des Objekts 9 zum Fahrzeug 1 rückgeschlossen werden. Solche Auswerteverfahren zur Objekterkennung 9 sind an sich hinreichend bekannt.The aim is therefore to detect object 9 in the environment U. In this case, the environment is detected using ultrasonic signals. For this purpose, each of the ultrasonic sensor devices 3 comprises one or more ultrasonic sensors 4, 5. Each ultrasonic sensor 4, 5 is designed to emit an ultrasonic signal 4a, 5a to the environment U. If an object 9 is located in the environment U, the emitted ultrasonic signal 4a, 5a can be reflected thereon and returned to the ultrasonic sensor device 3. The reflected ultrasonic signal is also referred to below as an echo or echo signal. This echo can be detected by the same or any other ultrasonic sensor 4, 5 of one of the ultrasonic sensor devices 3 of the vehicle 1. By evaluating the detected echo signal, for example by means of a suitable control device or evaluation device, the object 9 in the environment U can be detected or identified. For example, the distance to the object 9 can be determined in a known manner based on propagation time measurements between the emitted ultrasonic signal 4a, 5a and the echo signal. By triangulating one or more echo signals, which are detected, for example, by different ultrasonic sensors 4, 5, it is possible to infer the location or relative position of the object 9 to the vehicle 1. Such evaluation methods for object recognition 9 are sufficiently known per se.

Herkömmliche Ultraschallsensorsysteme sind für eine Objekterkennung im Nahfeld oder Nahbereich, der in der Regel bis maximal 5 m Abstand zum Fahrzeug 1, ausgelegt. Weiter entfernte Objekte 9, zum Beispiel in einem Bereich bis zu 8 m oder 10 m, können aufgrund von Signaldämpfungseffekten in der Luft nicht oder nur unzureichend ungenau detektiert werden. Anhand von 2 und 3 soll nun eine Ultraschallsensorvorrichtung 3 vorgestellt werden, mit welcher die Reichweite von herkömmlichen Ultraschallsensorvorrichtungen erhöht werden kann.Conventional ultrasonic sensor systems are designed for object detection in the near field or close range, which is usually up to a maximum of 5 m from the vehicle 1. Objects 9 further away, for example in a range of up to 8 m or 10 m, cannot be detected or can only be detected with insufficient accuracy due to signal attenuation effects in the air. 2 and 3 An ultrasonic sensor device 3 will now be presented with which the range of conventional ultrasonic sensor devices can be increased.

2 zeigt beispielhaft eine der Ultraschallsensorvorrichtungen 3 gemäß 1 in einer Detailansicht. Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 umfasst vorliegend eine Steuereinrichtung 8 und beispielhaft zwei Ultraschallsensoren, die als erster und zweiter Ultraschallsensor 4, 5 bezeichnet werden können. Natürlich kann die Ultraschallsensorvorrichtung 3 mehr als zwei Ultraschallsensoren 4, 5 umfassen. Die Steuereinrichtung 8 ist zum Beispiel als elektronische Steuereinheit ECU ausgebildet. Die Funktion der Steuereinrichtung 8 ist es, die Ultraschallsensoren 4, 5 zum Ausgeben des jeweiligen Ultraschallsignals anzusteuern. Dazu kann die Steuereinrichtung 8 Zum Beispiel ein geeignetes Steuersignal insbesondere eine Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz an jeden der Ultraschallsensoren 4, 5 bereitstellen. Ein Ultraschallwandler, den der jeweilige Ultraschallsensor 4, 5 umfasst, kann dieses elektrische Signal in eine mechanische Schwingung umwandeln, die zum Beispiel von einer Membran in eine Luftschwingung umgesetzt wird. Diese Luftschwingung kann sich als Schallwelle in der Umgebung ausbreiten. Wenn die Ansteuerfrequenz passend gewählt ist, ergibt sich eine Schallwelle mit einer Frequenz im Ultraschallbereich. Vorliegend kann eine Sendefrequenz, also die Frequenz, mit der sich die Schallwellen ausbreiten, zum Beispiel in einem Bereich von 47 bis 52 kHz liegen. Die ausgesendeten Schallwellen bilden somit das jeweilige Ultraschallsignal. Vorliegend sendet der erste Ultraschallsensor 4 in Reaktion auf das Ansteuern zum Beispiel ein erstes Ultraschallsignal 4a aus, während der zweite Ultraschallsensor 4 in Reaktion auf das Ansteuern zum Beispiel ein zweites Ultraschallsignal 5a aussendet. 2 shows an example of one of the ultrasonic sensor devices 3 according to 1 in a detailed view. The ultrasonic sensor device 3 here comprises a control device 8 and, for example, two ultrasonic sensors, which can be referred to as first and second ultrasonic sensors 4, 5. Of course, the ultrasonic sensor device 3 can comprise more than two ultrasonic sensors 4, 5. The control device 8 is designed, for example, as an electronic control unit (ECU). The function of the control device 8 is to control the ultrasonic sensors 4, 5 to output the respective ultrasonic signal. For this purpose, the control device 8 can, for example, provide a suitable control signal, in particular an alternating voltage with a predetermined frequency, to each of the ultrasonic sensors 4, 5. An ultrasonic transducer, which the respective ultrasonic sensor 4, 5 comprises, can convert this electrical signal into a mechanical oscillation, which is converted, for example, by a membrane into an air oscillation. This air oscillation can propagate into the environment as a sound wave. If the control frequency is appropriately selected, a sound wave with a frequency in the ultrasonic range results. In this case, a transmission frequency, i.e., the frequency at which the sound waves propagate, can be in a range of 47 to 52 kHz, for example. The emitted sound waves thus form the respective ultrasonic signal. In this case, the first ultrasonic sensor 4 emits, for example, a first ultrasonic signal 4a in response to the activation, while the second ultrasonic sensor 4 emits, for example, a second ultrasonic signal 5a in response to the activation.

Um die gewünschte Reichweitenerhöhung zu erzielen ist nun vorgesehen, die Ultraschallsignale 4a, 5a, so aufeinander abzustimmen, dass eine Signalverstärkung entsteht. Dazu sind die beiden Ultraschallsensoren 4, 5 zunächst in ihrer jeweiligen Einbaulage im Fahrzeug 1 in einem vorgegebenen Abstand d nebeneinander angeordnet. Der Abstand d ist so gewählt, dass sich die Ultraschallsignale 4a, 5a abhängig von deren jeweiliger Signalcharakteristik in einem durch den Abstand d vorgegebenen Überlagerungsbereich 6 überlagern. Die Signalcharakteristik gibt insbesondere die Richtwirkung des jeweiligen Ultraschallsignals 4a, 5a an. Das heißt, durch die Signalcharakteristik ist vorgegeben in welchen Winkel zum jeweiligen Ultraschallsensor 4, 5 eine Signalstärke des jeweiligen Ultraschallsignals 4a, 5a in einem vorbestimmten Optimalbereich liegt. In dem Ausführungsbeispiel in 2 ist die Signalcharakteristik der Ultraschallsignal 4a, 5a zum Beispiel durch den strichliert angedeuteten kegelförmigen Bereich, der von jedem der Sensoren 4 ,5 ausgeht, schematisch dargestellt.In order to achieve the desired increase in range, the ultrasonic signals 4a, 5a are now coordinated with one another in such a way that a signal amplification occurs. For this purpose, the two ultrasonic sensors 4, 5 are initially arranged next to one another in their respective installation positions in the vehicle 1 at a predetermined distance d. The distance d is selected such that the ultrasonic signals 4a, 5a overlap depending on their respective signal characteristics in an overlap region 6 predetermined by the distance d. The signal characteristic indicates in particular the directivity of the respective ultrasonic signal 4a, 5a. This means that the signal characteristic determines the angle to the respective ultrasonic sensor 4, 5 at which a signal strength of the respective ultrasonic signal 4a, 5a lies within a predetermined optimal range. In the exemplary embodiment in 2 The signal characteristic of the ultrasonic signal 4a, 5a is schematically represented, for example, by the conical area indicated by dashed lines, which emanates from each of the sensors 4, 5.

Der Überlagerungsbereich 6 ist derjenige Bereich, in dem sich die kegelförmigen Signalcharakteristiken überschneiden. Durch die Überlagerung ergibt sich eine Superposition der Wellenfronten der Ultraschallsignale 4a, 5a. Die Ultraschallsignale 4a, 5a überlagern sich in dem Überlagerungsbereich 6 zu einem Überlagerungssignal 6a.The overlay region 6 is the region where the conical signal characteristics overlap. This overlay results in a superposition of the wavefronts of the ultrasonic signals 4a, 5a. The ultrasonic signals 4a, 5a overlap in the overlay region 6 to form a superposition signal 6a.

Um in Reaktion auf die Überlagerung die Signalverstärkung zu erzielen, sind die Signalparameter der Ultraschallsignale 4a, 5a so gewählt oder eingestellt, dass sich die Ultraschallsignale 4a, 5a beim Überlagern verstärken. Das Überlagerungssignal 6a ergibt sich somit durch konstruktive Interferenz der Ultraschallwellen. Ein Verstärkungswert, der die Verstärkung angibt, ist zum Beispiel abhängig vom Schnittpunkt der Wellenfronten und ergibt sich aus der Summe der Amplitudenwerte der jeweiligen Ultraschallsignale 4a, 5a. Bei der Signalverstärkung handelt es sich somit um eine Amplitudenerhöhung.To achieve signal amplification in response to the superposition, the signal parameters of the ultrasonic signals 4a, 5a are selected or adjusted such that the ultrasonic signals 4a, 5a are amplified upon superposition. The superposition signal 6a thus results from constructive interference of the ultrasonic waves. A gain value that indicates the amplification depends, for example, on the intersection point of the wavefronts and results from the sum of the amplitude values of the respective ultrasonic signals. rapid sound signals 4a, 5a. The signal amplification thus involves an increase in amplitude.

4 zeigt zum besseren Verständnis der Signalverstärkung ein beispielhaftes Amplituden-Zeit-Diagramm für die Ultraschallsignale 4a und 5a sowie das Überlagerungssignal 6a. Dabei ist auf einer x-Achse des Diagramms die Zeit t eingetragen, während auf der y-Achse die jeweilige Signalamplitude Amp dargestellt ist. Das Diagramm zeigt eine Momentaufnahme der Signale, zum Beispiel einem vorbestimmten Abstand zu den Ultraschallsensoren 4,5. Wie in 4 gezeigt, summieren sich bei der Überlagerung die Amplitudenwerte der Ultraschallsignale 4a, 5a zu dem Amplitudenwert des Überlagerungssignals 6a auf. Die Amplitude und der Signalverlauf des Überlagerungssignals 6a ergibt sich somit aus der Summe der Amplituden- und Signalverläufe der Ultraschallsignale 4a und 5a. Dabei sind die Signalparameter so gewählt, dass die Summenamplitude maximal wird. 4 For a better understanding of signal amplification, the following diagram shows an example of an amplitude-time diagram for the ultrasonic signals 4a and 5a as well as the superimposed signal 6a. The time t is plotted on the x-axis of the diagram, while the respective signal amplitude Amp is shown on the y-axis. The diagram shows a snapshot of the signals, for example, at a predetermined distance from the ultrasonic sensors 4,5. As shown in 4 As shown, during superposition, the amplitude values of the ultrasonic signals 4a, 5a add up to the amplitude value of the superimposed signal 6a. The amplitude and signal curve of the superimposed signal 6a thus result from the sum of the amplitude and signal curves of the ultrasonic signals 4a and 5a. The signal parameters are selected so that the total amplitude is maximized.

Um die gewünschte Signalverstärkung zu erzielen, spielen somit der Abstand d und die Signalparameter der Ultraschallsignale 4a, 5a eine Rolle. Das heißt, der Abstand d und die Signalparameter müssen entsprechend gewählt oder eingestellt sein, damit sich die passende Signalverstärkung ergibt. Der Abstand d oder die Signalparameter können zum Beispiel für jedes Fahrzeugmodell in Testversuchen oder durch Simulationen ermittelt werden. Die ermittelten Werte können zum Beispiel in Form einer Lookup-Table oder Zuordnungstabelle in einem Datenspeicher hinterlegt und von der Steuereinrichtung 8 abgerufen werden. Die Steuereinrichtung 8 kann ausgehend von der Tabelle die Signalparameter entsprechend einstellen. Der Abstand d ist insbesondere beim Verbauen der Ultraschallsensorvorrichtung 3 oder bei der Herstellung der Ultraschallsensorvorrichtung 3 durch einen Hersteller fest vorgegeben. Je nach Einbaulage können Zum Beispiel unterschiedliche Abstände für die Ultraschallsensoren 4, 5 und unterschiedliche Signalparameter vorteilhaft sein. Zum Beispiel kann der Abstand d je nach Einbaulage 30 bis 90 cm betragen.In order to achieve the desired signal amplification, the distance d and the signal parameters of the ultrasonic signals 4a, 5a play a role. This means that the distance d and the signal parameters must be selected or adjusted accordingly to achieve the appropriate signal amplification. The distance d or the signal parameters can, for example, be determined for each vehicle model in test experiments or through simulations. The determined values can, for example, be stored in a data memory in the form of a lookup table or assignment table and retrieved by the control device 8. Based on the table, the control device 8 can adjust the signal parameters accordingly. The distance d is fixed, in particular when installing the ultrasonic sensor device 3 or during manufacture of the ultrasonic sensor device 3 by a manufacturer. Depending on the installation position, different distances for the ultrasonic sensors 4, 5 and different signal parameters can be advantageous. For example, the distance d can be 30 to 90 cm depending on the installation position.

Wie in 2 ersichtlich, ergibt sich durch den Abstand d sich auch ein Blindbereich 7, in dem keine Überlagerung der Ultraschallsignale 4a, 5a erfolgt. Die Überlagerung, also der Überlagerungsbereich 6 beginnt somit erst in einem vorgegebenen Abstand oder in einer vorgegebenen Entfernung zu den Ultraschallsensoren 4, 5.As in 2 As can be seen, the distance d also results in a blind area 7 in which no superposition of the ultrasonic signals 4a, 5a occurs. The superposition, i.e., the superposition area 6, thus only begins at a predetermined distance or at a predetermined distance from the ultrasonic sensors 4, 5.

Bei den einzustellenden Signalparametern kann es sich Zum Beispiel um eine Sendefrequenz und einen Signalsendezeitpunkt handeln. Der Signalsendezeitpunkt t1, t2, gibt den Sendebeginn für das jeweilige Ultraschallsignal 4a, 5a vor. Die Sendefrequenz f1, f2 gibt vor mit welcher Frequenz oder welchen Frequenzen das Ultraschallsignal zum Beispiel in Form eines sogenannten Bursts ausgegeben wird. Im Zusammenhang mit der Sendefrequenz f1, f2 gibt es die Möglichkeit Ultraschallsignale 4a, 5a mit konstanter Frequenz auszusenden. Dabei weisen die Ultraschallsignale 4a, 5a insbesondere unterschiedliche Sendefrequenzen f1, f2, also unterschiedliche Frequenzwerte der Sendefrequenz f1, f2 auf. Alternativ gibt es die Möglichkeit die Ultraschallsignale 4a, 5a als sogenannten Chirp auszusenden. Dabei umfasst der Burst ein Frequenzspektrum mit mehreren unterschiedlichen Frequenzwerten, die der Reihe nach von tief nach hoch oder umgekehrt ausgegeben werden. Auch hier unterscheiden sich die Ultraschallsignale 4a, 5a vorzugsweise in ihrer jeweiligen Sendefrequenz f1, f2, die insbesondre als Mittenfrequenz aller im Frequenzspektrum vorhandenen Frequenzen zu verstehen ist. Indem unterschiedliche Sendefrequenzen gewählt werden, kann bei einer anschließenden Auswertung des Echosignals auf den Absender des reflektierten Ultraschallsignals rückgeschlossen werden, was zum Beispiel für die Lagebestimmung des Objekts 9 notwendig ist.The signal parameters to be set can be, for example, a transmission frequency and a signal transmission time. The signal transmission time t1, t2 specifies the start of transmission for the respective ultrasonic signal 4a, 5a. The transmission frequency f1, f2 specifies the frequency or frequencies with which the ultrasonic signal is output, for example in the form of a so-called burst. In connection with the transmission frequency f1, f2, it is possible to transmit ultrasonic signals 4a, 5a with a constant frequency. The ultrasonic signals 4a, 5a in particular have different transmission frequencies f1, f2, i.e. different frequency values of the transmission frequency f1, f2. Alternatively, it is possible to transmit the ultrasonic signals 4a, 5a as a so-called chirp. The burst comprises a frequency spectrum with several different frequency values that are output sequentially from low to high or vice versa. Here, too, the ultrasonic signals 4a, 5a preferably differ in their respective transmission frequencies f1, f2, which are to be understood in particular as the center frequency of all frequencies present in the frequency spectrum. By selecting different transmission frequencies, the sender of the reflected ultrasonic signal can be determined during a subsequent evaluation of the echo signal, which is necessary, for example, for determining the position of object 9.

Wie in 2 gezeigt, können sich auch die Sendezeitpunkte die t1, t2 unterscheiden, um das gewünschte Überlagerungssignal 6a zu erzeugen. Gemäß 2 wurde Zum Beispiel das erste Ultraschallsignal 4a zeitlich früher losgesendet als das zweite Ultraschallsignal 5a.As in 2 As shown, the transmission times t1, t2 can also differ in order to generate the desired overlay signal 6a. According to 2 For example, the first ultrasonic signal 4a was sent earlier than the second ultrasonic signal 5a.

Die Signalparameter können auch dazu verwendet werden, um das Überlagerungssignal 6a zu richten, also dem Überlagerungssignal 6a eine Richtung vorzugeben. 2 zeigt hierzu die Ultraschallsensorvorrichtung 3 in einem ersten Betriebsmodus, in dem das Überlagerungssignal 6a entlang einer Mittelachse M zwischen den Ultraschallsensoren 4, 5 in einer Hauptstrahlrichtung R geradeaus ausgesendet wird. Das heißt, die Amplitudenmaxima entstehen in der Hauptstrahlrichtung R geradeaus entlang der Mittelachse M.The signal parameters can also be used to direct the overlay signal 6a, i.e. to specify a direction for the overlay signal 6a. 2 , shows the ultrasonic sensor device 3 in a first operating mode, in which the superposition signal 6a is emitted straight ahead along a central axis M between the ultrasonic sensors 4, 5 in a main beam direction R. This means that the amplitude maxima arise in the main beam direction R straight ahead along the central axis M.

Im Gegensatz dazu zeigt 3 eine schematische Darstellung der Ultraschallsensorvorrichtung 3 gemäß 2, die in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, in dem das Überlagerungssignal 6a schräg oder seitlich relativ zur Mittelachse M ausgesendet wird. Dazu sind die Signalparameter entsprechend angepasst. Zum Beispiel kann das erste Ultraschallsignal 4a eine Sendefrequenz f1 aufweisen, die als Chirp ausgebildet ist. Das Ultraschallsignal 5a weist hingegen eine Sendefrequenz f2 mit einem konstanten Frequenzwert auf. Zudem erfolgt der Signalsendezeitpunkt t2 des Ultraschallsignals 5a früher als der Sendezeitpunk t1 des Ultraschallsignals 4a. Dadurch ergibt sich eine zur Mittelachse M radiale Verschiebung der Hauptstrahlrichtung R des Überlagerungssignals 6a, die in der Darstellung gemäß 3 nach links geneigt ist.In contrast, 3 a schematic representation of the ultrasonic sensor device 3 according to 2 , which is operated in a second operating mode in which the superimposed signal 6a is transmitted obliquely or laterally relative to the central axis M. For this purpose, the signal parameters are adapted accordingly. For example, the first ultrasonic signal 4a can have a transmission frequency f1 which is designed as a chirp. The ultrasonic signal 5a, on the other hand, has a transmission frequency f2 with a constant frequency value. In addition, the signal transmission time t2 of the ultrasonic signal 5a occurs earlier than the transmission time t1 of the ultrasonic signal 4a. This results in a radial shift of the main beam direction R of the superimposed signal relative to the central axis M. signal 6a, which is shown in the illustration according to 3 tilted to the left.

Um die gewünschte Richtwirkung zu erzielen, werden somit die Signalparameter, also die Sendefrequenz und die Signalsendezeit modifiziert. Durch das gerichtete Aussenden von dem Überlagerungssignal 6a, ist es möglich die Lagebestimmung mittels Triangulation zu vereinfachen. Beim Erfassen des resultierenden Echosignals kann die Steuereinrichtung 8 zum Beispiel die empfangenen Signale filtern, sodass nur Echos aus der Hauptstrahlrichtung R, in der das Überlagerungssignal 6a sich ausgebreitet hat, empfangen werden. Dadurch ist es möglich, mit einer geringeren Anzahl von Echos oder Signalwegen mittels Triangulation auf die Lage des Objekts 9 zurückzuschließen.To achieve the desired directivity, the signal parameters, i.e., the transmission frequency and the signal transmission time, are modified. The directed transmission of the overlay signal 6a makes it possible to simplify the position determination using triangulation. When detecting the resulting echo signal, the control device 8 can, for example, filter the received signals so that only echoes from the main beam direction R, in which the overlay signal 6a has propagated, are received. This makes it possible to infer the position of the object 9 using triangulation with a smaller number of echoes or signal paths.

Für die Objekterkennung kann es vorteilhaft sein, die Hauptstrahlrichtung R des Überlagerungssignals 6a zu schwenken oder sweepen. So kann die Umgebung in mehreren Richtungen auf Objekte abgetastet werden. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Hauptstrahlrichtung R abhängig von einem Erwartungsbereich, in dem ein Objekt 9 in der Umgebung U erwartet wird, auszuwählen. Der Erwartungsbereich kann abhängig von einem Bewegungsmanöver des Fahrzeugs, wie zum Beispiel dem zuvor beschriebenen Einparkmanöver gewählt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es zum Beispiel sinnvoll nur den zum Fahrpfad F rechtsliegenden Bereich des Fahrzeugs 1 zu überwachen.For object detection, it may be advantageous to pan or sweep the main beam direction R of the overlay signal 6a. This allows the surroundings to be scanned for objects in multiple directions. Additionally or alternatively, it is possible to select the main beam direction R depending on an expected range in which an object 9 is expected in the surroundings U. The expected range can be selected depending on a movement maneuver of the vehicle, such as the parking maneuver described above. In the present exemplary embodiment, for example, it is expedient to only monitor the area of the vehicle 1 to the right of the travel path F.

5 zeigt nun noch einmal schematisch ein Verfahrensablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung 3 eines Fahrzeuges 1, wie sie beispielhaft zuvor beschrieben wurde. Das Verfahren kann von der jeweiligen Steuereinrichtung 8 ausgeführt werden. In dem Verfahren kann in einem Schritt S1 mittels der Steuereinrichtung 8 zum Beispiel zunächst der Abstand d zwischen den Ultraschallsensoren 4, 5 erfasst oder ermittelt werden. Zum Beispiel kann der Abstand abhängig von der Einbaulage der zugehörigen Ultraschallsensorvorrichtung 3 als hinterlegter Wert von einem Datenspeicher abgerufen werden. 5 1 shows once again a schematic process flow diagram for a method for operating an ultrasonic sensor device 3 of a vehicle 1, as described above by way of example. The method can be executed by the respective control device 8. In the method, in a step S1, the distance d between the ultrasonic sensors 4, 5 can, for example, first be detected or determined by means of the control device 8. For example, the distance can be retrieved from a data memory as a stored value depending on the installation position of the associated ultrasonic sensor device 3.

In einem Schritt S2 werden anschließend die Signalparameter zum Erzeugen des gewünschten Überlagerungssignals 6a erfasst. Die Signalparameter, also die den jeweiligen Signalsendezeitpunkt t1, t2, kann die Steuereinrichtung 8, abhängig von der gewünschten Hauptstrahlrichtung R aus der zuvor genannten Lookup Table ablesen oder abrufen. Auf Basis des Abstands d und der Signalparameter kann die Steuereinrichtung 8 nun ein entsprechendes Ansteuersignal für jeden der Ultraschallsensoren 4, 5 erzeugen. In einem Schritt S3 kann die Steuereinrichtung 8 die Ultraschallsensoren 4, 5 mit dem entsprechenden Steuersignal ansteuern. Beim Beaufschlagen mit dem Ansteuersignal, werden die Ultraschallsensoren 4, 5 veranlasst, das jeweilige Ultraschallsignal 4a, 5a mit den gewünschten Signalparametern auszusenden. Beim Aussenden Überlagern sich die Signale, sodass die gewünschte Signalverstärkung entsteht. Dadurch kann die Reichweite, in der die Ultraschallsignale 4a, 5a relativ zum Fahrzeug 1 ausgesendet werden, erhöht werden. Objekte 9 in größerer Entfernung können identifiziert oder Objekte 9 nahe am Fahrzeug 1 können mit höherer Präzision oder Genauigkeit erkannt werden.In a step S2, the signal parameters for generating the desired superimposed signal 6a are then recorded. The control device 8 can read or retrieve the signal parameters, i.e. the respective signal transmission time t1, t2, from the aforementioned lookup table depending on the desired main beam direction R. Based on the distance d and the signal parameters, the control device 8 can now generate a corresponding control signal for each of the ultrasonic sensors 4, 5. In a step S3, the control device 8 can control the ultrasonic sensors 4, 5 with the corresponding control signal. When subjected to the control signal, the ultrasonic sensors 4, 5 are caused to transmit the respective ultrasonic signal 4a, 5a with the desired signal parameters. During transmission, the signals overlap, resulting in the desired signal amplification. This can increase the range within which the ultrasonic signals 4a, 5a are transmitted relative to the vehicle 1. Objects 9 at a greater distance can be identified or objects 9 close to the vehicle 1 can be detected with higher precision or accuracy.

Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele somit die Signalverstärkung und -ausrichtung durch Superposition von ausgesandten Ultraschallsignalen 4a, 5a.Overall, the embodiments thus show the signal amplification and alignment by superposition of emitted ultrasonic signals 4a, 5a.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2015/124190 A1 [0005]
US 7,196,970 B2 [0006]
JP 4750817 B2 [0007]

Claims

Ultrasonic sensor device (3) for a vehicle (1), comprising: - a first ultrasonic sensor (4) and at least one second ultrasonic sensor (5), as well as at least one control device (8), wherein - the control device (8) is designed to control the first ultrasonic sensor (4) to emit a first ultrasonic signal (4a) with first signal parameters and to control the at least second ultrasonic sensor (5) to emit a second ultrasonic signal (5a) with second signal parameters, wherein - the first and at least second ultrasonic sensors (4, 5) are arranged next to one another in a predetermined installation position in the vehicle (1) at a predetermined distance (d), wherein - the first and at least second ultrasonic signals (4a, 5a) overlap during emission in an overlap region (6) predetermined by the distance (d) to form an overlap signal (6a), and the overlap signal (6a) is offset from the first and at least second ultrasonic signals (4a, 5a) by a value predetermined by their signal parameters Gain value is amplified.

Ultrasonic sensor device (3) according to Claim 1 , wherein the control device (8) is designed to specify a transmission frequency (f1, f2) and/or a signal transmission time (t1, t2) for the first and at least second ultrasonic signal (4a, 5a) as respective signal parameters.

Ultrasonic sensor device (3) according to Claim 2 , wherein the control device (8) is designed to modify the transmission frequency (f1, f2) and the signal transmission time (t1, t2) for the first and the at least second ultrasonic signal (4a, 5a) according to a predetermined first modification criterion such that the superposition signal (6a) has a main beam direction (R) along a central axis (M) between ultrasonic sensors (4, 5).

Ultrasonic sensor device according to one of the preceding Claims 2 or 3 , wherein the control device (8) is designed to modify the transmission frequency (f1, f2) and the signal transmission time (t1, t2) for the first and the at least second ultrasonic signal (4a, 5a) according to a predetermined second modification criterion such that the superposition signal (6a) has a main beam direction (R) oblique to a central axis (M) between ultrasonic sensors (4, 5).

Ultrasonic sensor device (3) according to one of the preceding Claims 3 and 4 , wherein the control device (8) is designed to control the first and the at least second ultrasonic sensor (4, 5) for providing the superposition signal (6a) in at least two different main beam directions (R) relative to the central axis (M).

Ultrasonic sensor device (3) according to one of the preceding Claims 3 until 5 , wherein the control device (8) is designed to select the respective main beam direction (R) as a function of an expectation range in which an object (9) in the environment (U) is expected as a function of a previously known movement maneuver of the vehicle (1).

Ultrasonic sensor device (3) according to one of the preceding claims, wherein the first ultrasonic signal (4a) has, as a signal parameter, a transmission frequency (f1) with a first frequency value, and the second ultrasonic signal (5a) has, as a signal parameter, a transmission frequency (f2) with a second frequency value different therefrom.

Ultrasonic sensor device (3) according to one of the preceding claims, wherein the first ultrasonic signal (4a) has, as a signal parameter, a transmission frequency (f1) with a first frequency spectrum, and the second ultrasonic signal (5a) has, as a signal parameter, a transmission frequency (f2) with a different second frequency spectrum, wherein the frequency values contained in the first and second frequency spectrum are contained in ascending or descending order.

Ultrasonic sensor device (3) according to one of the preceding claims, wherein the first and the at least second ultrasonic sensor (4, 5) are designed to output ultrasonic signals (4a, 5a) with a transmission frequency in a range of 47 to 52 kHz.

Ultrasonic sensor device (3) according to one of the preceding claims, wherein the first and/or the at least second ultrasonic sensor (4, 5) are designed to receive an echo signal as a reflected first and/or second ultrasonic signal (4a, 5a) and/or superposition signal (6a) at an object (9) in the environment (U), and the ultrasonic sensor device (3) comprises an evaluation device which is designed to evaluate the echo signal according to a predetermined evaluation principle for determining a distance and/or a position and/or a geometry of the object (9) relative to the ultrasonic sensor device (3).

Vehicle (1) with at least one ultrasonic sensor device (3) according to one of the preceding claims.

Vehicle (1) to Claim 11 , wherein the ultrasonic sensors (4, 5) of the at least one ultrasonic sensor device (3) are mounted in the installed position on a vehicle door, a tailgate and/or a bumper.

Method for operating an ultrasonic sensor device (3) for a vehicle (1), wherein the ultrasonic sensor device (3) comprises a first ultrasonic sensor (4) and at least one second ultrasonic sensor (5), as well as at least one control device (8), wherein by means of the control device (8) the first ultrasonic sensor (4) is controlled to emit a first ultrasonic signal (4a) with first signal parameters and the at least second ultrasonic sensor (5) is controlled to emit a second ultrasonic signal (5a) with second signal parameters, wherein the first and the at least second ultrasonic sensors (4, 5) are arranged next to one another in a predetermined installation position in the vehicle (1) at a predetermined distance (d), and the first and at least second ultrasonic signals (4a, 5a) are superimposed during emission in an overlay region (6) predetermined by the distance (d) to form an overlay signal (6a), and the overlay signal (6a) is superimposed in comparison to the first and the at least second ultrasonic signals (4a, 5a) by a value determined by their signal parameters amplified to the specified gain value.