WO1999058998A1 - Ultraschallüberwachung und einbruchsmeldung - Google Patents

Ultraschallüberwachung und einbruchsmeldung Download PDF

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Brian Rodney Howell
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
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    • G—PHYSICS
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    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers
    • G01S7/527—Extracting wanted echo signals

Definitions

  • the present invention relates to ultrasound monitoring and intrusion detection, particularly, but not exclusively, for the interior of a vehicle. .
  • a number of ultrasound monitoring methods are known, for example from German patent DE 195 21 511 C1, which relates to monitoring an interior of a vehicle.
  • the methods include the transmission of an ultrasound pulse, reception of a resulting echo signal and comparison of the echo signal envelope with a predefinable reference profile or a preceding echo signal envelope. Possession or intrusion may be assumed to exist if the comparison returns a difference that exceeds a threshold level.
  • the pause length is greater than the length of time of the received echo signal, so that each echo signal envelope is received successively without any overlap to provide a representation of the entire interior of the vehicle.
  • the invention relates to an ultrasound monitoring method, which includes the following:
  • the echo signal received in the first window period is preferably stored for real-time comparison with the echo signal received in the second window period.
  • the window periods are preferably synchronized with the pulses.
  • the method includes sending the pulse sequence in a first operating period, wherein if the comparison returns a result below a threshold level, sending the pulses is interrupted until a second operating period begins, and continuing to send the pulses as an intrusion sequence, if the comparison returns a result above a limit level.
  • an ultrasound monitoring system for use in the method described above, which includes the following: a transmitter, a receiver, a microprocessor, which is intended to transmit a sequence of ultrasound pulses from the transmitter in a predetermined interval and via a A plurality of window periods to receive and compare a resulting echo signal, the interval being set so that the echoes generated by the pulses are superimposed to form the resulting signal.
  • the microprocessor is designed to interrupt the pulse sequence for the remainder of a first operating period, and is designed to pass the sequence on in a second operating period if the comparison returns a result that is below a threshold level, and where an intrusion sequence is triggered if the comparison returns a result above the threshold.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a time sequence showing an ultrasound monitoring method that represents the state of the art.
  • Figure 2 is a schematic representation of a time sequence showing ultrasound monitoring in accordance with the present invention.
  • FIGS 3 and 4 illustrate operating states of a microprocessor used according to the invention.
  • FIG. 5 is a schematic illustration of a time sequence showing another example of ultrasound monitoring in accordance with the invention.
  • the time sequence in FIG. 1 shows an ultrasound monitoring method that represents the state of the art.
  • the method includes the transmission of a plurality of ultrasound pulses 2, 3 into the interior of a vehicle.
  • Each pulse generates a spatial echo signal, which is represented by a corresponding signal envelope 4, 5.
  • the interval "I" between the individual pulses is set so that the signal envelope ends before another pulse is transmitted.
  • a comparison of the signal envelopes makes it possible to determine whether an unauthorized person has entered the vehicle.
  • the present invention uses an overlay of echo signal envelopes, as shown in FIG.
  • a plurality of pulses P1 to P4 are placed in a room, e.g. a vehicle interior, transmitted, and at a predetermined interval "I" which is less than the time duration of a returned echo signal envelope 10, so that a resulting echo signal envelope 10
  • Echo signal 11 is generated as a result of the superposition of the plurality of individual signal envelopes (shown in dashed lines). More specifically, the first pulse P1 results in a first echo signal envelope 10, the second pulse P2 generates a corresponding second signal envelope 13 and the third pulse P3 likewise generates a third signal envelope 14. Die
  • Envelopes are superimposed and the resulting signal 11 is received and registered in window periods W1 and W2 between the second and third pulses P2, P3, and the third and fourth pulses P3, P4.
  • a comparison is then made between the signal registered in W2 with that registered in W1 Signal, and vice versa. This comparison is made during the period C1, immediately after the fourth pulse P4.
  • a more preferred comparison method is to store the signal received in W1 for the purpose of real-time comparison with the signal received in W2. If the comparison returns a result that is less than a given one
  • the system according to the invention (not shown) includes a transmitter, a receiver, preferably with the transmitter in one
  • FIG. 3 shows an alternative method, the comparison at Cl sending back a result which is below a limit level, the microprocessor Transmission of the pulses stops and switches into an idle standby state S (sleep) for the duration of the first operating period.
  • the first signal envelope must end before or within the first sampling window W 1, so that a meaningful comparison can be made between the signal stored in each of the windows W1 and W2. Therefore, if the interval I is less than half the time of the signal envelope, the first sampling period W1 must be delayed until after the third pulse, as shown in FIG. 5.
  • the duration of the signal envelope depends on the dimensions of the room to be monitored.
  • the number of pulses required and the intervals between the pulses must be appropriately chosen before a comparison can be made.
  • most vehicles are expected to require only three or five output pulses before a comparison can be made.
  • the number and duration of the window periods can also be selected in order to achieve optimal comparison results, wherein they are synchronized with the pulses.
  • the present invention can therefore achieve an increase in speed in the intrusion report, at least in the case where only three output pulses are required, in comparison with the method corresponding to the prior art.
  • the sequence of the pulses can be interrupted earlier than in the prior art in order to reduce the time of the microprocessor in the full operating state and thereby save electricity.

Abstract

Ein Ultraschallüberwachungsverfahren und -system. Das Verfahren schließt folgendes ein: Senden einer Sequenz von Ultraschallimpulsen (P1, P2, P3...) in einen Raum; Empfangen eines resultierenden Echosignals (11); Überwachen des Raumes in Bezug auf Einbruch durch Vergleichen des resultierenden Echosignals, das in einer ersten Fensterperiode (W1) empfangen wird, mit dem resultierenden Echosignal, das in einer zweiten Fensterperiode (W2) empfangen wird, wobei die Impulse durch ein Zeitintervall (I) getrennt sind, so daß die von den Impulsen erzeugten Echos (10) überlagert werden, um das resultierende Signal zu bilden.

Description

ULTRASCHALLUBERWACHUNG UND EINBRUCHSMELDUNG
BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ultraschallüberwachung und Einbruchsmeldung, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für den Innenraum eines Fahrzeugs. .
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es sind eine Anzahl von Ultraschallüberwachungsverfahren bekannt, wie zum Beispiel aus dem deutschen Patent DE 195 21 511 Cl, welches sich auf die Überwachung eines Innenraums eines Fahrzeugs bezieht. Die Verfahren beinhalten die Übertragung eines Ultraschallimpulses, Empfangen eines resultierenden Echosignals und Vergleich der Echosignal-Hüllkurve mit einem vorgebbaren Bezugsprofil oder einer vorausgehenden Echosignal-Hüllkurve. Es kann angenommen werden, daß Besitzstörung oder Einbrach vorliegt, wenn der Vergleich eine Differenz rücksendet, die einen Grenzpegel überschreitet. Die Pausenlänge ist größer als die Zeitdauer des empfangenen Echosignals, so daß jede Echosignal-Hüllkurve aufeinanderfolgend ohne jegliche Überlagerung empfangen wird, um eine Repräsentation des gesamten Fahrzeuginneren bereitzustellen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschallüberwachungsverfahren, welches folgendes einschließt:
Senden einer Sequenz von Ultraschallimpulsen in einen Raum, Empfangen eines resultierenden Echosignals, Überwachung des Raums in Bezug auf Einbruch durch Vergleichen des resultierenden Echosignals, das in einer ersten Fensterperiode empfangen wird, mit dem resultierenden Echosignal, das in einer zweiten Fensterperiode empfangen wird, wobei die Impulse durch ein Zeitintervall getrennt sind, so daß die von den Impulsen erzeugten Echos überlagert werden, um das resultierende
Signal zu bilden.
Bevorzugterweise wird das in der ersten Fensterperiode empfangene Echosignal zum Echtzeitvergleich mit dem in der zweiten Fensterperiode empfangenen Echosignal gespeichert.
Bevorzugterweise sind die Fensterperioden mit den Impulsen synchronisiert.
Bevorzugterweise beinhaltet das Verfahren das Senden der Impulssequenz in einem ersten Betriebszeitraum, wobei, falls der Vergleich ein Ergebnis unterhalb eines Grenzpegels rücksendet, das Senden der Impulse unterbrochen wird bis ein zweiter Betriebszeitraum begonnen wird, und wobei das Senden der Impulse als eine Intrusionssequenz fortgesetzt wird, falls der Vergleich ein Ergebnis oberhalb eines Grenzpegels rücksendet.
In einer weiteren Realisierung ist ein Ultraschallüberwachungssystem zum Einsatz in dem oben beschriebenen Verfahren vorgesehen, welches folgendes einschließt: einen Sender, einen Empfänger, einen Mikroprozessor, welcher dafür vorgesehen ist, eine Sequenz von Ultraschallimpulsen von dem Sender in einem vorgegebenen Intervall zu übermitteln und über eine Vielzahl von Fensterperioden ein resultierendes Echosignal zu empfangen und vergleichen, wobei das Intervall so eingestellt ist, daß die von den Impulsen erzeugten Echos überlagert sind, um das resultierende Signal zu bilden.
Bevorzugterweise ist der Mikroprozessor so ausgelegt, daß die Impulssequenz für den verbleibenden Teil einer ersten Betriebszeitraums unterbrochen wird, und so ausgelegt, daß die Sequenz in einem zweiten Betriebszeitraum weitergegeben wird, falls der Vergleich ein Ergebnis, welches unterhalb eines Grenzpegels liegt, rücksendet, und wobei eine Intrasionssequenz ausgelöst wird, falls der Vergleich ein Ergebnis oberhalb des Grenzpegels rücksendet.
Die Erfindung ist anschließend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, wobei das Beispiel in keiner Weise den Umfang der Erfindung beschränkt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Zeitfolge, die ein den Stand der Technik darstellendes Ultraschallüberwachungsverfahren zeigt.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer Zeitfolge, die die Ultraschallüberwachung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Figuren 3 und 4 stellen Betriebszustände eines gemäß der Erfindung verwendeten Mikroprozessors dar; und
Figur 5 ist eine schematische Darstellung einer Zeitfolge, die ein weiteres Beispiel einer Ultraschallüberwachung gemäß der Erfindung zeigt. Die Zeitfolge in Figur 1 zeigt ein den Stand der Technik darstellendes Ultraschall-überwachungsverfahren. Das Verfahren beinhaltet die Übertragung einer Mehrzahl von Ultraschallimpulsen 2, 3 in den Innenraum eines Fahrzeugs. Jeder Impuls erzeugt ein räumliches Echosignal, welches durch eine entsprechende Signal-Hüllkurve 4, 5 dargestellt wird. Das Intervall "I" zwischen den einzelnen Impulsen ist so festgelegt, daß die Signalhüllkurve endet, bevor ein weiterer Impuls übermittelt wird. Ein Vergleich der Signalhüllkurven ermöglicht die Feststellung, ob ein Unbefugter in das Fahrzeug eingedrungen ist. Falls die Differenz zwischen den Signalhüllkurven minimal ist, d.h. unterhalb eines Grenzpegels, so wird angenommen, daß kein Einbrach stattgefunden hat, und die Impulse werden für den verbleibenden Teil des Betriebszeitraums Tl, der bei Zeit "T" endet, unterbrochen, was, zum Beispiel, 500 ms nach dem Beginn der Impulssequenz sein kann. Dieselbe Sequenz wird zu Beginn eines zweiten Betriebszeitraums T2 gewählt.
Die vorliegende Erfindung benutzt im Gegensatz dazu eine Überlagerung von Echosignal-Hüllkurven, wie in Figur 2 gezeigt. Eine Mehrzahl von Impulsen Pl bis P4 werden in einen Raum, wie z.B. ein Fahrzeuginneres, übertragen, und zwar zu einem vorgegebenen Intervall "I" welches weniger als die Zeitdauer einer rückgesandten Echosignal-Hüllkurve 10 ist, so daß ein resultierendes
Echosignal 11 als Ergebnis der Überlagerung der Mehrzahl individueller Signal- Hüllkurven (in gestrichelten Linien dargestellt) erzeugt wird. Genauer gesagt, der erste Impuls Pl resultiert in einer ersten Echosignal-Hüllkurve 10, Der zweite Impuls P2 erzeugt eine entsprechende zweite Signal-Hüllkurve 13 und der dritte Impuls P3 erzeugt gleicherweise eine dritte Signal-Hüllkurve 14. Die
Hüllkurven werden überlagert und das resultierende Signal 11 wird empfangen und in Fensterperioden Wl und W2 zwischen dem zweiten und dritten Impuls P2, P3, bzw. dem dritten und vierten Impuls P3, P4 registriert. Ein Vergleich wird dann zwischen dem in W2 registrierten Signal mit dem in Wl registrierten Signal, und umgekehrt, angestellt. Dieser Vergleich wird während der Periode Cl, sofort nach dem vierten Impuls P4, durchgeführt. Eine bevorzugtere Vergleichsmethode ist, das in Wl empfangene Signal zum Zweck eines Echtzeitvergleichs mit dem in W2 empfangenen Signal zu speichern. Falls der Vergleich ein Ergebnis rücksendet, welches weniger als ein vorgegebener
Grenzpegel ist, dann wird angenommen, daß kein Einbrach stattgefunden hat, und die Impulse können für den Rest des ersten Betriebszeitraums abgebrochen und zu Beginn des zweiten Betriebszeitraums wiederbegonnen werden. Falls jedoch die Differenz den Grenzpegel überschreitet, können weitere Impulse, wie z.B. P5, übertragen und eine Intrasionssequenz eingeleitet werden, und zwar entweder durch Betätigung eines Alarms oder weitere Impulsübertragungen für nachfolgenden Vergleich und Bestätigung der Differenzen.
In dieser Hinsicht beinhaltet das System gemäß der Erfindung (nicht gezeigt) einen Sender, einen Empfänger, der bevorzugterweise mit dem Sender in einem
Sende-Empfangsgerät kombiniert ist, und einen Mikroprozessor zum Empfangen und Abtasten des Echosignals 11 , welches aus den von dem Sender erzeugten Impulsen resultiert. In Figur 3 ist der Mikroprozessor schematisch in einem aktiven Status 'A' dargestellt. Er wird in einem aktiven Status verbleibend gezeigt, da eine Differenz in Cl entdeckt wird, die den Grenzpegel überschreitet. In der Folge wird die Impulsübertragung für einen weiteren Vergleich aufrechterhalten, in dem das in einem dritten Fenster zwischen Impulsen P4 und P5 bei C2 empfangene Signal verwendet wird. Falls der Vergleich wiederum eine Differenz aufweist, die größer als der Grenzpegel ist, so schaltet der Mikroprozessor ein Alarmsignal AL von einem Null-Zustand zu einem Logik 1 - Zustand, um einen Alarm zu betätigen. Figur 4 zeigt ein alternatives Verfahren, wobei der Vergleich bei Cl ein Ergebnis rücksendet, welches unterhalb eines Grenzpegels liegt, wobei der Mikorprozessor die Übertragung der Impulse abbricht und in einen untätigen Bereitschaftszustand S (sleep) für die Dauer des ersten Betriebszeitraums umschaltet.
Hierbei muß zumindest die erste Signal-Hüllkurve vor oder innerhalb des ersten Abtastfensters W 1 enden, damit ein bedeutungsvoller Vergleich zwischen dem jeweils in den Fenstern Wl und W 2 gespeicherten Signal angestellt werden kann. Falls daher das Interval I weniger als die Hälfte der Zeitdauer der Signal- Hüllkurve ist, so muß die erste Abtastperiode Wl bis nach dem dritten Impuls, wie in Figur 5 dargestellt, verzögert werden. Die Zeitdauer der Signal-Hüllkurve ist von den Abmessungen des Raumes, der überwacht werden soll, abhängig.
Dementsprechend müssen die Anzahl der Impulse, die erforderlich sind, und die Intervalle zwischen den Impulsen in Abhängigkeit von den vorliegenden Abmessungen zweckdienlich gewählt werden, bevor ein Vergleich gemacht werden kann. Jedoch wird erwartet, daß für die meisten Fahrzeuge nur drei oder fünf Ausgangsimpulse erforderlich sind, bevor ein Vergleich angestellt werden kann. Die Anzahl und Zeitdauer der Fensterperioden sind auch zum Erzielen optimaler Vergleichsergebnisse auswählbar, wobei sie mit den Impulsen synchronisiert sind.
Die vorliegende Erfindung kann daher eine Steigerung der Geschwindigkeit in der Einbruchsmeldung erzielen, zumindest im Fall, wo nur drei Ausgangsimpulse erforderlich sind, im Vergleich mit dem dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren. Im umgekehrten Fall, falls keine Besitzstörang erfaßt wird, kann die Sequenz der Impulse früher als bei dem Stand der Technik unterbrochen werden, um die Zeit des Mikroprozessors im vollen Betriebsstand zu reduzieren und dadurch Strom einzusparen. Obwohl die Erfindung mit Bezug auf Fahrzeuge beschrieben worden ist, sollte zur Kenntnis genommen werden, daß sie in gleicher Weise auf jeden beliebigen zu überwachenden Raum anwendbar ist.
Das oben beschriebene Verfahren und System dient nur als Beispiel, und eine Vielzahl von Änderungen und Abwandlungen können hierzu vorgenommen werden, ohne von dem Sinn oder Umfang dieser Erfindung abzuweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ein Ultraschallüberwachungsverfahren einschließlich Senden einer Sequenz
von Ultraschallimpulsen in einen Raum; Empfangen eines resultierenden
Echosignals;
Überwachen des Raumes in Bezug auf Einbrach durch Vergleichen des resultierenden Echosignals, das in einer ersten Fensterperiode empfangen wird, mit dem resultierenden Echosignal, das in einer zweiten Fensterperiode empfangen wird, wobei die Impulse durch ein Zeitintervall getrennt sind, so daß die von den Impulsen erzeugten Echos überlagert werden, um das resultierende
Signal zu bilden.
2. Ein Ultraschallüberwachungsverfahren gemäß Ansprach 1, wobei das in der ersten Fensterperiode empfangene Echosignal zum Echtzeitvergleich mit dem in der zweiten Fensterperiode empfangenen Echosignal gespeichert wird.
3. Ein Ultraschallüberwachungsverfahren gemäß Ansprach 1 oder 2, wobei die
Fensterperioden mit den Impulsen synchronisiert sind.
4. Ein Ultraschallüberwachungsverfahren gemäß einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren folgendes einschließt: das Senden der Impulssequenz in einem ersten Betriebszeitraum, wobei, falls der Vergleich ein Ergebnis unterhalb eines Grenzpegels rücksendet, das Senden der
Impulse unterbrochen wird bis ein zweiter Betriebszeitraum begonnen wird, und wobei das Senden der Impulse als eine Intrasionssequenz fortgesetzt wird, falls der Vergleich ein Ergebnis oberhalb eines Grenzpegels rücksendet.
5. Ein Ultraschallüberwachungsverfahren gemäß einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Impulssequenz in Bezug auf die Anzahl der Impulse und das Intervall zwischen den Impulsen einstellbar ist.
6. Ein Ultraschallüberwachungsverfahren gemäß einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Fensterperioden einstellbar sind.
7. Ein Ultraschallüberwachungssystem zur Verwendung in dem Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, welches folgende einschließt: einen Sender, einen Empfänger, und einen Mikroprozessor, welcher dafür vorgesehen ist, eine Sequenz von Ultraschallimpulsen von dem Sender in einem vorgegebenen Intervall zu übermitteln und über eine Vielzahl von Fensterperioden ein resultierendes
Echosignal zu empfangen und vergleichen, wobei das Intervall so eingestellt ist, daß die von den Impulsen erzeugten Echos überlagert sind, um das resultierende Signal zu bilden.
8. Ein Ultraschallüberwachungssystem gemäß Ansprach 5, wobei der Mikroprozessor so ausgelegt ist, daß die Impulssequenz für den verbleibenden Teil eines ersten Betriebszeitraums unterbrochen wird, und so ausgelegt, daß die Sequenz in einem zweiten Betriebszeitraum weitergegeben wird, falls der Vergleich ein Ergebnis, welches unterhalb eines Grenzpegels liegt, rücksendet, und wobei eine Intrasionssequenz ausgelöst wird, falls der Vergleich ein Ergebnis oberhalb des Grenzpegels rücksendet.
9. Ein Ultraschallüberwachungssystem gemäß Ansprach 7 oder 8, wobei der Empfänger und der Sender in einem Sende-Empfangsgerät kombiniert sind.
PCT/DE1999/001220 1998-05-11 1999-04-23 Ultraschallüberwachung und einbruchsmeldung WO1999058998A1 (de)

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