用于车辆的超声内部空间监控系统 |
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| 申请号 | CN201310715128.1 | 申请日 | 2013-12-23 | 公开(公告)号 | CN103885063A | 公开(公告)日 | 2014-06-25 |
| 申请人 | 德尔菲技术公司; | 发明人 | R.门内; C.罗特; C.埃泽; | ||||
| 摘要 | 一种用于 机动车辆 的超声内部空间 监控系统 包括至少一个超声发射器和至少一个超声接收器，其可以附着在机动车辆的内部空间中并且被配置为不 接触 监控内部空间。所述系统可在操作模式中操作，所述操作模式当监控模式不活动时是活动的，在所述监控模式中发生对内部的监控。其中，可以确定对象，特别是车辆占用者的手的 位置 、运动速度和/或运动方向，并且在操作模式中可以借助至少一个超声发射器并借助至少一个超声接收器根据所述位置、所述运动速度和/或所述运动方向来致动车辆的至少一个装配元件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于机动车辆的超声内部空间监控系统，所述系统包括： |
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| 说明书全文 | 用于车辆的超声内部空间监控系统技术领域背景技术[0002] 从现有技术已知的这种超声内部空间监控系统用于当停泊 并可能锁上车辆时监控内部空间。已经提出了这种系统以检测婴儿是否已经被疏忽地锁在了车辆中。然而，当车辆在操作中（即由操作者驾驶时），通常使这种内部空间监控系统不活动，以便不触发不想要的警报。发明内容 [0003] 本发明的基础目标是提供一种用于机动车辆的改善的超声内部空间监控系统，除了内部空间监控以外，其可以在机动车辆中以高可靠性满足进一步的功能。 [0004] 根据一个实施例，提供了一种用于机动车辆的超声内部空间监控系统。所述系统包括可操作来检测车辆占用者的手的手势的超声发射器和超声接收器。所述系统还包括配置为响应于由超声发射器和超声接收器检测到的手势而进行操作的车辆装置。 [0005] 根据一个实施例，用于机动车辆的超声内部空间监控系统包括至少一个超声发射器和至少一个超声接收器，其可以附着在机动车辆的内部空间中并且被配置为不接触监控内部空间，其中，超声内部空间监控系统可在操作模式中操作，所述操作模式当监控模式不活动时是活动的，在所述监控模式中发生了对内部的监控。配置所述系统，使得可以确定对象，特别是车辆占用者的手的位置、运动速度和/或运动方向。在操作模式中，车辆的车辆装置可以基于由至少一个超声发射器和至少一个超声接收器指示的位置、运动速度和/或运动方向来进行操作。 [0006] 根据本发明，通过超声内部空间监控系统可以简单且可靠地避免不想要的车辆装置的操作，因为，除位置之外，运动方向和运动速度可以被附加地用作机动车辆的操作的进一步的标准。 [0007] 至少一个超声发射器和至少一个超声接收器优选地可在脉冲回波操作模式和/或多普勒操作模式中操作。在超声内部空间监控系统在两个前述的操作模式中的一个中操作时，除了位置以外，可以以简单的方式确定对象的运动速度和运动方向。 [0008] 根据本发明的优选的进一步的发展，对象一位于为操作车辆装置所提供的空间区域内，超声内部空间监控系统就可以使至少一个超声发射器和至少一个超声接收器从脉冲回波操作模式切换成多普勒操作模式。在脉冲回波操作模式中的能量消耗较小，因为按时间间隔发射超声脉冲，而在多普勒操作模式中连续地发射超声波。相反，在多普勒操作模式中，对象的位置的更好的空间分辨率是可能的，因为由对象反射的超声波可以是被连续接收的。因此有利的是，对象一位于车辆装置应当可由例如手操作的空间区域中，就使用多普勒操作模式。 [0009] 在脉冲回波操作模式中，至少一个超声发射器和至少一个超声接收器可优选地以固定的脉冲重复率操作，特别是为了确定对象的运动速度和/或运动方向。脉冲重复率优选地可根据对象的运动速度调整，由此甚至在对象的相当高的运动速度的情况下可以达到用于位置确定的足够精确的分辨率。 [0010] 可以优选地仅当对象的位置位于预先确定的空间区域内时和/或当对象的运动速度位于预定义的速度区间内时和/或对象的运动方向仅在容差范围内不同于预定义的运动方向时才操作车辆装置。由此可以以简单的方式避免了不想要的车辆装置的操作。 [0011] 超声内部空间监控系统可以被配置为借助一个接一个适时地确定的对象的位置和/或运动速度和/或运动方向来确定手势。在这方面，如果超声内部空间监控系统仅当所确定的手势对应于与车辆装置相关联的用于其操作的手势时才操作车辆装置是特别有利的。 [0012] 也可以通过考虑运动速度和运动方向来识别更复杂的手势。因此可能的是，可以定义并识别许多不同的手势，使得可以通过识别与各自的车辆装置相关联的手势来可选地操作车辆中的多个不同的车辆装置。 [0013] 为了确定对象的位置，可以提供多个超声发射器和/或多个超声接收器，其可以被顺序地或并行地控制，特别是在脉冲回波操作模式中。可以借助多个超声发射器和/或借助多个超声接收器更准确地检测对象的位置、运动速度和运动方向。 [0014] 例如，可以使用一个超声发射器和多个超声接收器来通过三角测量确定对象的位置。用现有技术中已知的大多数内部空间监控系统，起码提供多个超声发射器/接收器以实现在内部空间中的改善的覆盖。用于操作车辆装置的这些起码目前的发射器/接收器的使用因此不引起任何附加成本或者仅仅小的附加成本。 [0015] 车辆装置优选地包括可根据对象的位置、运动速度和/或运动方向操作（特别是可调光）的车辆的内部空间照明。 [0016] 根据本发明的优选的进一步的发展，超声内部空间监控系统被配置为在确定对象的位置、运动速度和/或运动方向时考虑温度，特别是内部空间的温度。因此可以以声波速度的温度依存关系为基础特别精确地确定对象的位置、运动方向和运动速度。 [0017] 可以做如下的规定：可以检测落在车辆的座位上的物品。因此可以节省摄像机系统。 [0019] 优选地提供容纳至少一个超声发射器和至少一个超声接收器的顶部模块，特别是可以被安装在车辆的顶篷中的顶部模块。 [0020] 根据本发明的超声内部空间监控系统特别是不仅适合于根据上面陈述的内部空间监控，而且它可以更适合用于操作至少一个车辆装置。在这方面，通过手势识别可以特别地避免车辆装置的无意操作。此外，可以节省现有技术中已知的用于车辆装置的不接触操作的单独的接近开关。 附图说明[0022] 现在将通过举例参考附图描述本发明，在所述附图中：图1是根据一个实施例的在顶篷中布置有顶部模块的车辆驾驶舱，所述顶部模块包括超声内部空间监控系统； 图2是根据一个实施例的图1的驾驶舱的顶部模块的图解； 图3是根据一个实施例的经由控制器连接到容纳在顶部模块中的灯的根据图1的本发明的超声内部空间监控系统的简化框图； 图4A是图示了根据一个实施例的超声内部空间监控系统的功能的信号的曲线图； 图4B是图示了根据一个实施例的超声内部空间监控系统的功能的信号的另一个曲线图； 图5、6和7是用于图示根据一个实施例的进一步的超声内部空间监控系统的功能的表示；以及 图8是是用于图示根据一个实施例的又另一个超声内部空间监控系统的功能的表示。 具体实施方式[0023] 超声内部空间监控系统一般用于当车辆在停泊位置并锁上时监控车辆的内部空间。在本申请中，相应的操作模式被称作“监控模式”。当车辆在操作中时，通常使内部空间监控系统不活动。换句话说，监控模式是不活动或断开的。一般地，除了“监控模式”以外，系统可在所谓的“操作模式”中操作。当监控模式不活动时操作模式是活动的。因此，当监控模式断开时，监控系统运行在操作模式中，车辆的车辆装置可以在该操作模式中操作。 [0024] 图1图示了车辆内部的非限制示例，下文中被称作驾驶舱1。一般地，驾驶舱1包括具有仪表面板5、贮物箱7和空气喷嘴9的仪表板3。用于操作内部加热或通风的诸如车载计算机、收音机和开关的多个显示装置和/或开关装置11被布置在仪表板3的中央。换档手柄15从中控台13突出。在方向盘17的下面提供离合器踏板19a、制动踏板19b和加速踏板19c。挡风玻璃21在仪表板3的上方延伸并接近顶篷23。 [0025] 顶蓬23包括设置在后视镜25前面的顶部模块27。在该示例中，顶部模块27包括左侧灯29a和右侧灯29b。一般地，为照亮驾驶员一侧的内部空间而提供左侧灯29a，并且为照亮乘客一侧的内部空间而提供右侧灯29b。此外，顶部模块27还包括作为超声内部空间监控系统30的一部分的左侧发射/接收装置31a和右侧发射/接收装置31b。每个发射/接收装置31a、31b包括用于发射超声波的脉冲37的发射器33（图2）以及用于接收由例如手41反射回的超声脉冲的接收器35。 [0026] 超声内部空间监控系统30可在以已知方式使用左侧和右侧发射/接收装置31a、31b的监控模式中操作，以便不接触监控车辆的内部空间（驾驶舱1）。此外，超声内部空间监控系统30可在操作模式中操作，所述操作模式在不活动的监控模式的情况下活动。在操作模式中，左侧灯29a可以借助左侧发射/接收装置31a来进行操作，并且右侧灯29b可以借助右侧发射/接收装置31b来进行操作。超声内部空间监控系统30因此满足双功能，因为其不仅被提供用于内部空间监控，而且用于操作灯29a、29b。在这方面，超声内部空间监控系统30经由控制器47耦合至灯29a、29b（对照图3）。灯29a、29b的操作因此经由可以作为车辆的中央控制器的控制器47间接地发生。可替换地，超声内部空间监控系统30可以直接地耦合至灯29a、29b，使得它们可以由超声内部空间监控系统30直接控制。 [0027] 在下文中，将更详细地解释在操作模式中的超声内部空间监控系统30的功能。如图2所示，为了例如操作右侧灯29b，占用者在右侧发射/接收装置31b的前面举起他的手41。在图4A的图解中，针对右侧发射/接收装置31b，将接收的脉冲45a、45b和45c的幅度A示出为时间t的函数。在这方面，脉冲45a、45b和45c均由发射/接收装置31b在时间t = 0处发射，使得时间轴指示脉冲的渡越时间。脉冲45a源自手41的反射，而脉冲45b基于在占用者的身体处的反射，并且脉冲45c基于在诸如车辆座位的另一个受反射物处的反射。 [0028] 超声内部空间监控系统30被配置为将接收的脉冲的渡越时间与最大渡越时间Tmax比较，并且，如果没有达到最大渡越时间Tmax，则被配置为操作与已经接收脉冲的发射/接收装置相关联的灯29a、29b。因为在发射/接收装置31b的前面以相当小的距离举起手41，所以脉冲45a的渡越时间t1对应地短。脉冲45a的渡越时间t1因此小于最大渡越时间Tmax，使得在使用控制器47的同时操作右侧灯29b。在这方面将最大渡越时间Tmax选择得如此短，使得右侧灯29b不由脉冲45b和45c操作。 [0029] 图4b的图解示出了作为时间函数的脉冲43a、43b和43c的幅度A，其中，脉冲43a、43b和43c由左侧发射/接收装置31a发射并又接收。脉冲43a基于在右侧发射/接收装置31b的前面举起的手41的反射（对照图2），而脉冲43b源自在占用者的身体处的反射，并且脉冲43c源自在反射物处的反射。如在图4B中示出的，脉冲43a的渡越时间t2大于最大渡越时间Tmax，使得左侧灯29a的操作不受脉冲43a影响。同样的情况因此应用于脉冲 43b和43c。 [0030] 选择最大渡越时间Tmax，使得仅当在与灯29a、29b相关联的各自的发射/接收装置31a、31b的前面以小间距举起手41时才操作各自的灯29a、29b。因此可以避免灯29a、29b的无意操作。 [0031] 在可替换的实施例中，将检测到的渡越时间转换为距离值。在这方面，灯29a、29b的操作如同参考当没有达到特定的最大距离时的渡越时间一样而发生。 [0032] 可以做如下规定：根据渡越时间或根据所确定的距离值而设置从灯29a、29b发射的光的亮度。因此例如随着渡越时间t1变得更短而增加灯29b的光的亮度，并且随着渡越时间t1增加而减小灯29b的光的亮度。 [0033] 此外，可以做如下规定：借助每个发射/接收装置31a、31b测量运动中的手41的速度，使得可以根据速度而调节灯29a、29b。 [0034] 发射/接收装置31a、31b也可以用于检测运动。例如，可以检测运动，在所述运动的过程中，占用者首先在左侧发射/接收装置31a的前面举起他的手41，然后在右侧发射/接收装置31b的前面举起他的手41，并接着又在左侧发射/接收装置31a的前面举起他的手41。可以由内部空间监控系统30将这样的运动与预定义的手势比较。如果检测到的运动与特定的手势相符，则可以以与该手势相关联的特定的方式操作灯29a、29b。例如可以由上述的运动断开灯29a、29b。 [0035] 发射/接收装置31a、31b也可以用于检测物品。例如，可以通过使用反射回的信号（参看4A和4B）来检测落在车辆座位上的物品，特别是检测例如分别落在脉冲45b与45c之间或者43b与43c之间的源自物品的附加脉冲。在检测到这样的脉冲时，可以输出警告信号并可以因此将占用者的注意力带到该物品。 [0036] 根据参考图5至7描述的本发明的超声内部空间监控系统30的变型具有超声发射器33和超声接收器35，并且在不活动的监控模式情况下可在操作模式中操作，在所述操作模式中可以操作灯29a。 [0037] 超声发射器33和超声接收器35可在脉冲回波操作模式中操作，在所述脉冲回波操作模式中，由超声发射器33按时间序列发射脉冲37，例如可以在车辆占用者的手41处反射所述脉冲，并且所述脉冲可以作为反射回的脉冲39被超声接收器35接收。 [0038] 图5中反映的图解51示出了源自由超声发射器33在时间t = 0处发射的超声脉冲的由超声接收器35在时间t期间接收的超声脉冲的幅度曲线A。时间轴因此指示脉冲的渡越时间。如图解51示出的，由手41反射回的超声脉冲53a在时间t3处被接收，而由占用者的身体反射回的或者从车辆座位反射回的超声脉冲55、57在随后的时间处被接收。超声脉冲53a的渡越时间t3是手41距容纳超声发射器33和超声接收器35的顶部模块27的距离的度量，使得在顶部模块27与手41之间的距离可以根据渡越时间t3并根据声音速度（空气中约343m/s）来确定。 [0039] 在图6中示出的表示中，手41已经更进一步靠近顶部模块27。因此，对照图6中的图解59，由手41反射回的脉冲53b的对应渡越时间t4已经变得更短。 [0040] 在图7示出的表示中，手41甚至已经更靠近顶部模块27，由此，对照图7中的图解61，由手41反射回的脉冲53c的渡越时间t5缩短得更多。 [0041] 可以配置超声内部空间监控系统30，使得反射回的脉冲的渡越时间一小于预定义的最大渡越时间Tmax就接通灯29a。手41的距离因此必须在预定义的最大距离以下，或者手41必须位于与最大渡越时间Tmax相关的预定义的空间区域65内且置于顶部模块27的下面（对照带有用虚线画出的空间区域65的边界线67的图7），以操作灯29a。 [0042] 如图7的图解61中示出的，渡越时间15在最大渡越时间Tmax以下，使得灯29a在图7示出的手41的位置中接通（参看画出的锥形光束63），而灯29b在图6示出的手41的位置中仍是断开的。 [0043] 在两个相继发射的超声脉冲之间的持续时间T在超声内部空间监控系统30中是已知的。持续时间T对应于脉冲重复率1/T的倒数。此外，例如，反射回的且在图解51和59中示出的脉冲53a和53b源自一个接一个输出的两个脉冲。在持续时间T期间手41已经移动的距离S可以根据渡越时间t4和t3的差异以及声音速度来确定。然后，可以根据所确定的距离和倒置的脉冲重复率来计算手41的运动速度V，V = S/T。即，例如，在T = 50ms且S = 1cm处，结果为V = 0.2m/s。 [0044] 此外，可以通过使用以在渡越时间t4和t3之间的差异的形成为结果的符号来确定手41是正朝向顶部模块27移动还是远离顶部模块27移动。因此可以确定手41的运动方向。 [0045] 此外，可以根据所确定的运动速度来改变例如脉冲重复率。由此以更高的运动速度特别地达到更高的空间分辨率。 [0046] 超声内部空间监控系统30可以因此不仅确定在顶部模块27下面的手41的位置，而且确定手41的运动速度和运动方向。由此变得可能的是，不仅可以根据信号渡越时间或所确定的距离，而且可以根据手41的运动速度和运动方向来操作灯29a。例如，除了上述接通灯29a的标准以外，根据所述标准，手41距顶部模块27的距离必须落在预定义的最大间距以下，可以预示的是，手41的运动速度大于预定义的最小速度，并且手41的运动方向指向顶部模块27的方向。 [0047] 在参考图5至7描述的变型中，发射器33和接收器35形成声音循环，因为由发射器33发射的超声脉冲由接收器35来检测。相反，根据参考图2、4A和4B描述的本发明的超声内部空间监控系统30的变型具有两个声音循环，其中，各自的一个声音循环由两个发射/接收装置31a、31b中的各自的一个形成。使用两个声音循环比可能仅用一个声音循环可以更精确地确定手41的运动方向。例如，可以通过使用两个声音循环来确定图2中示出的手41从下面朝向顶部模块27移动还是从侧面朝向顶部模块27移动。然后，灯29b可以仅由从下面的手运动来操作。源自例如占用者的头朝向后视镜25的运动的检测到的从侧面的接近因此不导致灯29b的无意操作。 [0048] 例如通过三角测量，可以使用多个超声循环来更精确地确定例如车辆占用者的手的位置。同样可以以更精确的位置确定为基础来更精确地确定手的运动方向和运动速度。因此可以容易地避免车辆装置的错误操作。此外，由于手的所确定的位置、运动速度和运动方向的时间序列由多个超声循环来确定，所以由占用者的手执行的手势可以特别简单且精确地被确定。进一步可能的是，可以仅当所执行的手势对应于与各自的车辆装置相关联的手势时才操作车辆装置。 [0049] 可以交替地或并行地控制超声循环。多个超声循环可以例如借助一个超声发射器和多个超声接收器来实现。多个超声循环也可以通过多个发射器/接收器对来实现。 [0050] 在超声内部空间监控系统30的图8中示出的变型中，超声发射器33和超声接收器35在多普勒操作模式中工作，在所述多普勒操作模式中，发射器33发射具有基础频率的连续超声信号。到达接收器35处的信号包含频率根据反射信号的对象69的运动速度和运动方向而相对于基础频率偏移的多普勒信号。可以仅是占用者的手的对象69的运动速度和运动方向可以以本身使用多普勒信号的频率的已知的方式来确定。如上所述的用模拟方式的空间分辨率也可以通过在多普勒测量中使用多个声音循环来增加，由此特别是可以更精确地确定对象69的运动方向。 [0051] 根据本发明的超声内部空间监控系统的发射器33和接收器35在脉冲回波操作模式中和在多普勒操作模式中都可操作。在这方面，优选的是，发射器33和接收器35长久地在脉冲回波操作模式中进行操作，直至对象（对照图7中的手41）位于在发射器33或接收器35的环境中的所定义的空间区域（参看图7中的空间区域65）内。直到那时，将发射器33和接收器35切换为多普勒操作模式，在所述多普勒操作模式中，可以达到更好的空间分辨率。 |
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