CN114222694A - 利用方向盘中的双区传感器检测手握持的设备和方法 - Google Patents

Abstract

操作电容感测设备(10)的方法，该电容感测设备(10)包括可放置在车辆方向盘轮缘(56)处的两层中的正好两个导电天线电极(12，14)以及用于用于确定天线电极(12，14)中的复电流的电流测量电路(40)。该方法包括至少以下步骤以构成测量周期：在加载模式下操作正好两个天线电极(12，14)中的每一个并确定相应天线电极(12，14)的复阻抗；以及基于满足关于第一复阻抗以及第二复阻抗的至少一个特征量的至少一个预定条件，生成(96)指示当前场景的分类信号。

Description

利用方向盘中的双区传感器检测手握持的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种操作包括两个导电天线电极的电容感测设备的方法、一种使用这种方法在车辆方向盘处进行电容脱手检测的电容感测设备两个导电天线电极、一种采用这种电容感测设备的具有电容脱手检测的车辆方向盘以及一种用于执行这种方法的软件模块。

背景技术

电容传感器和采用电容传感器的电容测量和/或检测设备具有广泛的应用，并且尤其用于检测天线电极附近的导电的身体或身体部分的存在和/或位置。如本文中使用的，术语“电容传感器”指代响应于什么正在电场上被感测到(人、人体的一部分、宠物、物体等)的影响而生成信号的传感器。电容传感器大体上包括至少一个天线电极，振荡电信号被施加到该天线电极并且由此在传感器正在操作时将电场发射到靠近天线电极的空间区域中。传感器包括至少一个感测电极——其可以与发射天线电极相同或不同——在该感测电极处检测物体或生物对电场的影响。

在机动车辆传感器应用的领域中，已知在车辆座椅乘员感测***中采用电容传感器，用于向驾驶员或乘客检测***提供输入，例如出于座椅安全带提醒(SBR)***或用于辅助约束***(ARS)的激活控制的目的。所感测的信号可以用作由ECU做出决定的基础，例如用于决定是否将气囊***部署到特定的车辆座椅。

在机动车辆应用中使用电容传感器的一个重要示例是所谓的脱手检测(HoD)***，在该***中一个或更多传感器提供关于驾驶员的手是否在车辆的方向盘上的信息。该信息可以被传送到自动驾驶员辅助***(ADAS)，例如自适应巡航控制(ACC)，其基于所提供的传感器信号可以警告驾驶员并且提醒他或她再次取得对方向盘的控制。特别地，这种HoD***可用于支持满足维也纳公约的要求，即驾驶员必须一直保持对车辆的控制。HoD***也可以在停车辅助***或配置用于评估高速下的驾驶员活动的ADAS中被采用。

在一些(所谓的“加载模式”)电容传感器中，至少一个天线电极同时用作感测电极。在这种情况下，测量电路响应于正被施加到至少一个天线电极的振荡电压来确定流入所述至少一个天线电极的电流。电压与电流的关系产生至少一个天线电极与地电势之间的复阻抗。在电容传感器的替代版本(“耦合模式”电容传感器)中，发射天线电极(多个发射天线电极)与感测电极(多个感测电极)彼此分离。在这种情况下，测量电路确定当至少一个发射天线电极正在***作时在感测电极中感应的电流或电压。

不同的电容感测机制例如在由J.R.Smith等人的题为“Electric Field Sensingfor Graphical Interfaces”的技术论文中被解释，其被公布在IEEE计算机图形学和应用18(3)：54-60，1998，由此通过引用以其整体将其并入本文，其效果是允许通过引用并入的权限。

该论文描述了电场感测的概念，其用于进行非接触式三维位置测量，并且更具体地用于感测人手的位置以便向计算机提供三维位置输入。在电容感测的总体概念中，作者在他所所称的与各种可能的电流路径相对应的“加载模式”、“分流(shunt)模式”和“发射模式”的不同机制之间进行区分。在“加载模式”中，振荡电压信号被施加到发射电极，该发射电极建立到地的振荡电场。要感测的物体改变发射电极与地之间的电容。在可替代地称为“耦合模式”的“分流模式”中，振荡电压信号被施加到发射电极，建立到接收电极的电场，并且测量在接收电极处感应的位移电流。所测量的位移电流取决于被感测的身体。在“发射模式”中，使发射电极与使用者的身体接触，接着该发射电极通过直接电连接或经由电容耦合变为相对于接收器的发射器。

例如，可以通过向天线电极施加交变电压信号并通过测量从该天线电极流向地(在加载模式下)或流入第二天线电极(在耦合模式下)的电流来确定电容耦合强度。该电流可由跨阻抗放大器(TIA)测量，该跨阻抗放大器被连接到感测电极并且其将流入感测电极的电流转换成与该电流成比例的电压。

US 8841929B2公开了一种集成在车辆方向盘中的电容传感器设备。该传感器包括配置成检测接近方向盘的预定义区域的驾驶员的手的三个单独的电容传感器区。电容传感器区可以定位在方向盘表面上，用于检测在方向盘处、在方向盘上和/或在方向盘周围的驾驶员的手，并且用于将检测结果分配为方向盘把持位置类别，例如“无手触摸”、“手触摸”或“手握持”。

手握持检测可以例如在具有自动驾驶特征的汽车中使用，以用于在驾驶期间识别驾驶员的存在和手姿势。在这种自主驾驶辅助***中，检测方向盘上握持的手是安全相关的，因为仅在手可能握持方向盘的情况下才将控制返回给驾驶员。

包括三个或更多单独的电容传感器区的电容传感器设备的复杂性是在每个预期应用中不可负担的水平。

发明内容

发明目的

因此，本发明的一个目的是提供一种具有低硬件复杂性的电容传感器设备，其能够以可靠的方式检测具有适当握持的手的方向盘把持位置。

发明的总体描述

在本发明的一个方面中，该目的是通过操作电容置感测设备的方法实现的，该电容感测设备包括可放置在车辆方向盘轮缘处的两层中的两个导电天线电极。这两个导电天线电极优选地以握持的手激活两个区的方式被布置在方向盘轮缘上或在方向盘轮缘处。各层例如在对准为穿透这些层的方向上以间隔的方式设置，并且每个天线电极围绕轮缘一周至少大部分地延伸。电容感测设备进一步至少包括电流测量电路，用于响应于所提供的交变测量电压来确定天线电极中的复电流。

根据本发明的方法包括至少以下步骤以构成测量周期：

-选择两个天线电极中的一个天线电极作为第一天线电极，

-将交变测量电压提供给第一天线电极，

-确定流过第一天线电极的第一复电流，

-使用第一复电流计算第一天线电极的第一复阻抗，

-选择两个天线电极中的另一个天线电极作为第二天线电极，

-将交变测量电压提供给第二天线电极，

-确定流过第二天线电极的第二复电流，

-使用第二复电流计算第二天线电极的第二复阻抗，以及

-基于满足关于第一复阻抗以及第二复阻抗的至少一个特征量的至少一个预定条件，生成指示当前场景的分类信号。

注意，术语“阻抗”在本申请中始终仅以电阻抗的含义使用。在此还应注意，术语“第一”、“第二”等在本申请中仅用于区分目的，并且不意味着以任何方式指示或预期顺序或优先级。

本发明的见解是，包括正好两个导电天线电极的电容感测设备可以提供以可靠的方式检测具有适当握持的手的方向盘把持位置的足够能力。这可以在以下情况下实现：分类不是基于在给定的特定测量场景中对两个天线电极的复阻抗的至少一个特征量的单独的、独立的评估，而是基于通过使用关于第一复阻抗以及第二复阻抗的至少一个特征量的至少一个预定条件的组合评估。

优选地，分类信号可以从包括“未触摸方向盘”、“触摸方向盘”、“单手握持方向盘”和“双手握持方向盘”的一组类别中选择，但不限于此。

如将由本领域技术人员容易地认识到的，所提出的测量周期至少包括以加载模式一次一个地操作电容感测设备的两个天线电极中的每一个，在这种情况下，在不同步骤中交变测量电压被分别单独地施加到第一天线电极以及施加到第二天线电极，或者同时施加到二者，在这种情况下，交变测量电压被同时施加到两个天线电极。

在优选实施例中，该方法进一步包括至少以下步骤以构成测量周期：

-选择两个天线电极中的一个天线电极作为第一天线电极，

-单独将交变测量电压提供给第一天线电极，

-确定流过两个天线电极中的另一个天线电极的第三复电流，以及

-使用第三复电流计算正好两个天线电极之间的耦合的第三复阻抗。

此外，生成分类信号的步骤基于满足关于第一复阻抗、第二复阻抗和第三复阻抗的至少一个特征量的至少一个预定条件。

如将由本领域技术人员容易认识到的，所提出的测量周期另外包括以耦合模式操作电容感测设备的两个天线电极。

由此，在给定的特定测量场景中可以获取进一步的独立信息。可以利用该独立信息来增加生成分类信号的步骤的确定性水平，并且由此实现用于检测故障或误用情况的更高可靠性。从用于检测握持的手的多个输入信号得到更高的确定性。单个故障事件不能导致错误的“握持”手检测。

优选地，生成分类信号的步骤包括：

-将第一复阻抗的特征量与关于第一复阻抗的特征量的多个阈值进行比较，

-将第二复阻抗的特征量与关于第二复阻抗的特征量的多个阈值进行比较，以及，如果适用，

-将第三复阻抗的特征量与关于第三复阻抗的特征量的至少一个阈值进行比较。

如本申请中使用的，术语“多个”应当被理解为表达两个或更多个的量。以这种方式，分级的和可靠的分类可以通过生成分类信号的步骤实现。

在该方法的优选实施例中，生成分类信号的步骤包括将第一复阻抗的特征量和第二复阻抗的特征量与至少一组阈值进行比较，该组阈值已通过在两个二元组之间插值而获得。每个二元组由关于第一复阻抗的特征量的阈值中的一个和关于第二复阻抗的特征量的阈值中的一个组成。由此，对于生成分类信号的步骤，可以实现用于分级的和可靠的分类的改进的类划分。

优选地，插值的类型是线性的、抛物线的、圆形的或双曲线的。通过使用这些类型的插值中的一种，可以使用一个或多于一个的闭公式以快速的方式执行生成分类信号的步骤。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于在车辆方向盘处的电容脱手检测的电容感测设备。该电容感测设备包括两个导电天线电极以及电容测量电路。该电容测量电路包括：

-测量信号电压源，其被配置用于在电压输出端口处提供交变测量电压，

-远程可控的开关单元，其包括至少四个端口以及多个开关构件，所述多个开关构件被配置成操作性地和选择性地在选定端口之间提供电连接，以及

-电流测量电路，其***作性地连接到开关单元的端口中的一个。

电压输出端口***作性地连接到开关单元的另一端口。正好两个天线电极中的每一个被连接到开关单元的不同端口。开关单元至少被配置成通过被控制而在同一测量周期内选择性地将正好两个天线电极一次一个地或两者一起连接到电压输出端口和电流测量电路。

所提出的电容感测设备进一步包括信号处理单元和电子控制单元。信号处理单元被配置用于从电流测量电路接收输出信号以及用于从所接收的输出信号计算复阻抗。电子控制单元至少被配置用于自动地控制开关单元以及用于执行前面公开的操作方法的实施例的步骤。

如本申请中使用的，短语“被配置成”应特别地被理解为被具体地编程、安排、配备或布置。

以这种方式，远程可控的开关单元可以被配置成提供在加载模式下一次一个或同时操作两个天线电极中的每一个所要求的电连接。

开关单元可以进一步被配置成提供在耦合模式下操作正好两个天线电极中的第一个和正好两个天线电极中的第二个所要求的电连接。在这种情况下，第一天线电极被连接到电压输出端口以用作发射天线电极，并且第二天线电极用作接收天线电极并被连接到电流测量电路。

以这种方式，在操作电容感测设备的所公开方法的上下文中描述的益处最大程度上适用于所提出的电容感测设备。

在电容感测设备的优选实施例中，电子控制单元由微控制器形成，该微控制器包括数字数据内存单元、具有对数字数据内存单元进行数据访问的处理器单元、以及控制接口。这种配备的微控制器目前以多种变化形式和以各种经济价格在商业上可获得。以这种方式，可以允许电容感测设备的自动化操作。

通常，微控制器可以包括用于在电容感测设备的自动操作期间精确定时的微控制器***时钟。

优选地，控制接口被设计为CAN(控制器局域网)接口，其具有与现有汽车标准兼容的优点。

优选地，电子控制单元被配置成地将开关单元周期性地控制为构成测量周期的多个不同的开关状态。周期性时间可以容易地被调整以满足关于电容感测设备的动态行为的任何要求。

在电容感测***的优选实施例中，远程可控的开关单元被配置成由形成电子控制单元的一部分的开关远程控制单元控制。以这种方式，可以实现较短的电开关路径，其较少受到电磁干扰的影响。

优选地，正好两个导电天线电极可放置在车辆方向盘的轮缘处的两层中，其中各层在对准为穿透各层的方向上以间隔的方式设置，并且每个天线电极围绕轮缘一周至少大部分地延伸。该特定实施例特别适合于在用于车辆方向盘的电容脱手检测的电容感测设备中被采用。

如本申请中使用的，术语“至少大部分”应特别地被理解为在方向盘的角方向上等于或大于50％，更优选地大于70％，并且最优选地大于80％，并且应涵盖接近100％的部分，即，相应的天线电极几乎围绕方向盘轮缘完整地延伸。

优选地，各层以间隔的方式设置的方向垂直于各层对准。

各层以间隔方式设置的方向可以与车辆前向行驶方向平行，即，正好两个天线电极中的一个被布置为面向驾驶员，而正好两个天线电极中的另一个被布置为面向车辆仪表板。

在其它实施例中，各层以间隔方式设置的方向可以是相对于方向盘的中心的径向方向，使得正好两个天线电极中的一个被布置为围绕轮缘的内圆周至少大部分地延伸，而正好两个天线电极中的另一个被布置为围绕轮缘的外圆周至少大部分地延伸。

在本发明的又一个方面中，提出了一种具有电容脱手检测的车辆方向盘。该车辆方向盘包括如本文中公开的电容感测设备。以这种方式，可以提供一种低硬件复杂性的具有电容脱手检测的车辆方向盘，其具有以可靠方式检测具有适当握持的手的方向盘把持位置的足够能力。

在本发明的再一个方面中，提供了一种用于控制本文中公开的方法的实施例的步骤的自动执行的软件模块。

要执行的方法步骤被转换成软件模块的程序代码，其中该程序代码可实现于本文中公开的电容感测设备的数字数据内存单元中，并且由电容感测设备的处理器单元可执行。优选地，数字数据内存单元和/或处理器单元可以是电容感测设备的电子控制单元的数字数据内存单元和/或处理单元。处理器单元可以替代地或补充地是被特别分配为执行方法步骤中的至少一些的另一处理器单元。

软件模块可以使该方法的鲁棒和可靠的执行成为可能，并且可以允许方法步骤的快速修改。

本发明的这些和其它方面将从下文中描述的实施例显而易见，并将参照下文中描述的实施例进行阐述。

应当指出，在前面的描述中独立详述的特征和措施可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并且示出本发明的进一步实施例。该描述特别结合附图来表征和详细说明本发明。

附图说明

从以下参照附图对非限制性实施例的详细描述中，本发明的进一步细节和优点将变得显而易见，其中：

图1示意性地示出具有电容脱手检测的车辆方向盘，其包括根据本发明的电容感测设备，

图2是关于所确定的第一复阻抗和第二复阻抗的特征量的预定条件的图示，以及

图3a、图3b示出操作依据图1的电容感测设备的方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出具有电容脱手检测(HoD)的车辆方向盘52，其包括根据本发明的电容感测设备10。该车辆被设计为客车。车辆方向盘52包括连接到外轮缘56的三个轮辐54。电容感测设备10包括放置在车辆方向盘52的外轮缘56处的两层中的正好两个导电天线电极12、14。

正好两个天线电极12、14中的第一天线电极12被设计为圆环(虚线)，并且沿着车辆方向盘52的外轮缘56圆周地布置在面向仪表板的后表面处。正好两个天线电极12、14中的第二天线电极14圆周地布置在方向盘52的外轮缘56的面向驾驶员的前表面处。以这种方式，天线电极12、14被布置在两层中。各层在方向16上以间隔方式设置，该方向16对准为穿透各层并且特别地垂直于各层布置，并且正好两个天线电极12、14中的每一个围绕轮缘56一周大部分地延伸。

天线电极12、14可以形成为附着在柔性膜载体上的印刷金属电极，如本领域中已知的。除了要在下面描述的由电容测量电路34有意提供的电连接之外，天线电极12、14彼此相互电流分离。

车辆方向盘52包括皮革装饰件(未示出)，其覆盖外轮缘56的大部分并且隐藏和保护天线电极12、14免受外部影响。正好两个天线电极12、14具有设计成覆盖车辆方向盘52的外轮缘56的外表面的主要部分的宽度。

电容感测设备10包括用于确定复电流的电容测量电路34。电容测量电路34包括配置用于在电压输出端口38处提供交变测量电压的测量信号电压源36。电容测量电路34还包括包含电流测量装置的电流测量电路40。

电流测量装置可以包括一个或更多跨阻抗放大器(TIA)，其功能是将复电流转换成与所确定的电流成比例的输出电压。电流测量装置可以替代地包括与先验已知值的阻抗并联连接的模数转换器。原则上，可以采用呈现为适合于本领域技术人员的任何其它电流测量装置。

电容测量电路34被配置用于响应于所提供的交变测量电压确定天线电极12、14中的复电流，以及用于由所确定的复电流和所提供的交变测量电压确定未知电容的复阻抗。未知复阻抗表示对象相对于天线电极12、14中的一个的位置。

在该特定实施例中，交变测量信号形成为周期性的电测量电压，即正弦测量电压。而且，周期性的电测量电压具有约15MHz的基频。在其它可能的实施例中，交变测量信号发生器可以被配置成生成不同信号形状(诸如方波)和/或处于不同基频的交变电测量信号。

此外，电容测量电路34包括远程可控的开关单元42。开关单元42包括多个四个端口44-50以及多个开关构件，这些开关构件被配置成操作性地和选择性地在选定端口44-50之间提供电连接。

开关单元42的开关构件可以例如被设计为半导体开关，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。也可以使用呈现为适合于本领域技术人员的任何其它开关构件。

测量信号电压源36的电压输出端口38被电连接到开关单元42的多个四个端口44-50中的一个端口44。电流测量电路40***作性地连接到开关单元42的多个端口44-50中的另一个端口46。正好两个天线电极12、14中的每一个被单独地连接到开关单元42的另一个不同端口48、50。

通过被控制，开关单元42被配置成在同一测量周期内选择性地将正好两个天线电极12、14一次一个地连接到电压输出端口38以及连接到电流测量电路40。在同一测量周期的另一时间点，开关单元42被配置成通过被控制而选择性地将天线电极12、14中的第一个连接到电压输出端口38并将天线电极12、14中的第二个连接到电流测量电路40。

此外，电容感测设备10包括信号处理单元18，其被配置用于从电流测量电路40接收输出信号以及用于由所接收的输出信号计算复阻抗。

电容感测设备10还包括电子控制单元20。电子控制单元20由微控制器形成，该微控制器包括数字数据内存单元24、具有对数字数据内存单元24进行数据访问的处理器单元22、以及控制接口26。电容感测设备10包括作为微处理器的一体部分的开关远程控制单元28。控制接口26可以被设计为CAN(控制器局域网)接口。

电子控制单元20被连接到信号处理单元18，用于接收表示已经从由电容测量电路34提供的输出信号确定的复阻抗的数据信号。电子控制单元20被进一步配置用于经由开关远程控制单元28自动地控制开关单元42，以及用于在测量周期期间评估从信号处理单元18接收的复阻抗。适当的控制线路/数据线路30被建立。

电容测量电路34和电子控制单元20被安装在车辆中，远离车辆方向盘52。电子控制单元20与车辆的ADAS 58数据链接。

在下文中，将参考图1、图2和图3a、图3b描述操作依据图1的电容感测设备10的方法的实施例，在图3a、图3b中提供了该方法的流程图。在操作电容感测设备10的准备中，应当理解，所有涉及的单元和设备都处于操作状态并且如图1中所示配置。

为了能够自动地和周期性地执行该方法，电子控制单元20包括软件模块32(图1)。要执行的方法步骤被转换成软件模块32的程序代码。该程序代码在电子控制单元20的数字数据内存单元24中实现，并且由电子控制单元20的处理器单元22可执行。可替代地，软件模块32也可以驻留在车辆的另一控制单元中并且由该另一控制单元可执行，并且电子控制单元20与车辆控制单元之间所建立的数据通信装置会被用于允许相互数据传送。

以下步骤构成测量周期。电子控制单元20被配置成以周期性的方式控制测量周期的自动重复。

在该方法的第一步骤70中，选择正好两个天线电极12、14中的一个天线电极12作为第一天线电极。在另一步骤72中，控制开关单元42以选择性地单独将第一天线电极12连接到电压输出端口38以提供交变测量电压以及连接到电流测量电路40，以用于加载第一天线电极12的模式操作。为此，在另一步骤74中，由电流测量电路40响应于测量电压确定流过第一天线电极12的第一复电流。然后，在下一步骤76中，由信号处理单元18接收来自电流测量电路40的表示所测量的第一复电流的输出信号，在另一步骤78中该信号处理单元18使用第一复电流计算第一天线电极的第一复阻抗。在随后的步骤80中，第一复阻抗被存储在电子控制单元20的数字数据内存单元24中。

在该方法的另一步骤82中，选择正好两个天线电极12、14中的另一个天线电极14作为第二天线电极。在一个步骤84中，控制开关单元42以选择性地单独将第二天线电极14连接到电压输出端口38以提供交变测量电压以及连接到电流测量电路40，以用于加载第二天线电极14的模式操作。为此，在另一步骤86中，由电流测量电路40响应于测量电压确定流过第二天线电极14的第二复电流。然后，在下一步骤88中，由信号处理单元18接收来自电流测量电路40的表示所测量的第二复电流的输出信号，在另一步骤90中该信号处理单元18使用第二复电流计算第二天线电极14的第二复阻抗。在随后的步骤92中，第二复阻抗被存储在电子控制单元20的数字数据内存单元24中。

在该方法的进一步步骤94中，从数字数据内存单元24检索存储的第一复阻抗和第二复阻抗。然后，在另一步骤96中，评估存储的第一复阻抗和第二复阻抗，并且基于关于第一复阻抗以及第二复阻抗的特征量的预定条件的满足来生成分类信号。

图2是以二维表示的关于所确定的第一复阻抗和第二复阻抗的特征量的预定条件的图示。特征量被选择为相应复阻抗的大小的倒数。该二维表示是笛卡尔坐标系，其中第一复阻抗的大小的倒数作为横坐标，并且第二复阻抗的大小的倒数作为纵坐标。在从驾驶员的手难以触摸方向盘的方向盘把持位置向具有适当握持的手的方向盘把持位置的转变中，在加载模式操作中分别流过第一天线电极12和第二天线电极14的复电流的大小增加。复电流与复阻抗的大小的倒数成比例。

在该二维表示中，预定条件由对应于用于当前场景的分类的特定方向盘把持位置类别的特定区域示出。

方向盘把持位置类别被选择为：

A-“无手触摸”，

B-“手触摸”，

C-“单手握持”，以及

D-“双手握持”。

类别A、B、C、D或区域由线划分，这些线由关于第一复阻抗的特征量的多个预定义阈值1a-1d、由关于第二复阻抗的特征量的多个预定义阈值2a-2d以及由通过插值获得的阈值的集合限定。在该特定实施例中，每个插值是线性类型的，并且在两个二元组(2-tuples)之间执行。在其它实施例中，所采用的插值方法可以是抛物线、圆形或双曲线类型的。每个二元组由关于第一复阻抗的特征量的阈值1a-1d中的一个以及关于第二复阻抗的特征量的阈值2a-2d中的一个组成。

例如，类别A(“无手触摸”)和B(“手触摸”)由一组阈值划分，该组阈值通过在第一二元组与第二二元组之间的线性插值获得，该第一二元组由第一复阻抗的特征量的零值和关于第二复阻抗的特征量的预定义阈值2c组成，该第二二元组由第一复阻抗的特征量的预定义阈值1c和第二复阻抗的特征量的零值组成。为了避免歧义，在图2中由直线表示的该组阈值可以嵌入在由针对多个阈值中的每个阈值的安全裕度定义的安全区中。

此外，类别B(“手触摸”)和C(“单手握持”)由关于第一复阻抗的特征量的预定义阈值1a、由关于第二复阻抗的特征量的预定义阈值2a、以及通过在第一二元组与第二二元组之间的线性插值获得的一组阈值划分，第一二元组由关于第一复阻抗的特征量的预定义阈值1a和关于第二复阻抗的特征量的预定义阈值2c组成，该第二二元组由第一复阻抗的特征量的预定义阈值1c和第二复阻抗的特征量的预定义阈值2a组成。

换句话说，为了在产生分类信号的步骤96中获得方向盘把持位置类别C(“单手握持”)，例如，第一复阻抗的特征量必须超过预定义阈值1a并且第二复阻抗的特征量必须超过预定义阈值2a至少一个量，该量取决于当前确定的第一复阻抗的特征量。

从而，生成分类信号的步骤96包括将第一复阻抗的特征量与关于第一复阻抗的特征量的多个阈值1a-1d进行比较，将第二复阻抗的特征量与关于第二复阻抗的特征量的多个阈值2a-2d进行比较，以及将第一复阻抗的特征量和第二复阻抗的特征量与通过在关于第一复阻抗的特征量的阈值1a-1d与关于第二复阻抗的特征量的阈值2a-2d之间进行插值而获得的多组阈值进行比较。

以这种方式，基于由图2示出的所描述的预定条件的满足，在步骤96中由电子控制单元20生成指示当前场景的分类信号。

该方法的一个替代实施例可以包括在生成分类信号的步骤96之前的作为附加安全选项的进一步的步骤。这些步骤在图3b中用虚线框示出。在这些步骤98中的一个步骤中，选择正好两个天线电极12、14中的一个天线电极12作为第一天线电极。在接着的步骤100中，交变测量电压被单独提供给第一天线电极。然后，在另一步骤102中，测量流过正好两个天线电极12、14中的另一个天线电极14的第三复电流。然后，在接下来的步骤104、106中，由信号处理单元18接收来自电流测量电路40的表示所测量的第三复电流的输出信号，并且使用第三复电流计算正好两个天线电极12、14之间的耦合的第三复阻抗。

在执行基于关于第一复阻抗以及第二复阻抗的特征量的预定条件的满足而生成分类信号的步骤96之前，必须满足关于第三复阻抗的特征量的另一预定条件，该另一预定条件也由复阻抗的大小的倒数给出。例如，对于每个方向盘把持位置类别A、B、C、D，可以设定相应的预定义阈值，使得第三复阻抗的大小的倒数必须作为预定条件而超过。以这种方式，实现了合理性或安全性检查。除非满足该预定条件，否则阻止生成指示通过满足图2中示出的预定条件由第一复阻抗以及第二复阻抗的特征量而确定的类别的分类信号的步骤。由此，实现了对于检测故障或误用情况的更高可靠性。

尽管本发明已经在附图和前述描述中被详细说明和描述，但这种说明和描述应被视为说明性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

从对附图、公开内容和所附权利要求书的研究，要公开的实施例的其它变型可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时理解和实现。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个，其旨在表达至少两个的数量。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施的仅有事实并不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

附图标记列表

10 电容感测设备 44 端口

12 天线电极 46 端口

14 天线电极 48 端口

16 方向 50 端口

18 信号处理单元 52 车辆方向盘

20 电子控制单元 54 轮辐

22 处理器单元 56 外轮缘

24 数字数据内存单元 58 ADAS

26 控制接口 A 方向盘把持位置类别

28 开关远程控制单元 B 方向盘把持位置类别

30 控制线路 C 方向盘把持位置类别

32 软件模块 D 方向盘把持位置类别

34 电容测量电路 1a-1d 关于第一阻抗的阈值

36 测量信号电压源 2a-2d 关于第二阻抗的阈值

38 电压输出端口

40 电流测量电路

42 远程可控的开关单元

方法步骤：

70 选择第一天线电极

72 单独连接第一天线电极以加载模式操作

74 确定通过第一天线电极的第一复电流

76 接收第一复电流信号

78 计算第一天线电极的第一复阻抗

80 存储第一复阻抗

82 选择第二天线电极

84 单独连接第二天线电极以加载模式操作

86 确定通过第二天线电极的第二复电流

88 接收第二复电流信号

90 计算第二天线电极的第二复阻抗

92 存储第二复阻抗

94 检索第一复阻抗和第二复阻抗

96 评估第一和第二复阻抗并生成分类信号

98 选择第一天线电极

100 单独将第一天线电极连接到交变测量电压

102 测量通过第二天线电极的第三复电流

104 接收第三复电流信号

106 计算耦合的第一和第二天线电极的第三复阻抗

Claims (11)

1.操作电容感测设备(10)的方法，所述电容感测设备(10)包括：

-两个导电天线电极(12，14)，其能放置在车辆方向盘轮缘(56)处的两层中，其中所述层在对准为穿透所述层的方向(16)上以间隔的方式设置，并且每个天线电极(12，14)围绕所述轮缘(56)一周至少大部分地延伸，以及

-电流测量电路(40)，其用于响应于所提供的交变测量电压来确定所述天线电极(12，14)中的复电流，

所述方法包括至少以下步骤以构成测量周期：

-选择(70)所述两个天线电极(12，14)中的一个天线电极(12)作为第一天线电极(12)，

-将交变测量电压提供(72)给所述第一天线电极(12)，

-确定(74)流过所述第一天线电极(12)的第一复电流，

-使用所述第一复电流计算(76)所述第一天线电极(12)的第一复阻抗，

-选择(82)所述两个天线电极(12，14)中的另一个天线电极(14)作为第二天线电极(14)，

-将交变测量电压提供(84)给所述第二天线电极(14)，

-确定(86)流过所述第二天线电极(14)的第二复电流，

-使用所述第二复电流计算(90)所述第二天线电极(14)的第二复阻抗，以及

-基于满足关于所述第一复阻抗以及所述第二复阻抗的至少一个特征量的至少一个预定条件，生成(96)指示当前场景的分类信号。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括至少以下步骤以构成测量周期：

-选择(98)所述两个天线电极(12，14)中的一个天线电极(12)作为第一天线电极(12)，

-单独将所述交变测量电压提供(100)给所述第一天线电极(12)，

-确定(102)流过所述两个天线电极(12，14)中的另一个天线电极(14)的第三复电流，以及

-使用所述第三复电流计算(106)正好两个天线电极(12，14)之间的耦合的第三复阻抗，

其中，生成分类信号的步骤(96)基于满足关于所述第一复阻抗、所述第二复阻抗和所述第三复阻抗的至少一个特征量的至少一个预定条件。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中生成分类信号的步骤(96)包括：

-将所述第一复阻抗的特征量与关于所述第一复阻抗的特征量的多个阈值(1a-1d)进行比较，

-将所述第二复阻抗的特征量与关于所述第二复阻抗的特征量的多个阈值(2a-2d)进行比较，以及，如果适用，

-将所述第三复阻抗的特征量与关于所述第三复阻抗的特征量的至少一个阈值进行比较。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中生成分类信号的步骤(96)包括将所述第一复阻抗的特征量和所述第二复阻抗的特征量与通过在两个二元组之间插值而获得的至少一组阈值进行比较，每个二元组由关于所述第一复阻抗的特征量的阈值(1a-1d)中的一个以及关于所述第二复阻抗的特征量的阈值(2a-2d)中的一个组成。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述插值的类型是线性的、抛物线的、圆形的或双曲线的。

6.用于车辆方向盘(52)处的电容脱手检测的电容感测设备(10)，其包括：

-正好两个导电天线电极(12，14)，以及

-电容测量电路(34)，其包括：

·测量信号电压源(36)，其被配置用于在电压输出端口(38)处提供交变测量电压，

·远程可控的开关单元(42)，其包括至少四个端口(44-50)以及多个开关构件，所述多个开关构件被配置成操作性地和选择性地在选定端口(44-50)之间提供电连接，以及

·电流测量电路(40)，其***作性地连接到所述开关单元(42)的所述端口(44-50)中的一个(46)，

其中：

·所述电压输出端口(38)***作性地连接到所述开关单元(42)的另一端口(44)，

·正好两个天线电极(12，14)中的每一个被连接到所述开关单元(42)的不同端口(48，50)，以及

·所述开关单元(42)至少被配置成通过被控制而在同一测量周期内选择性地将所述正好两个天线电极(12，14)一次一个地连接到所述电压输出端口(38)和所述电流测量电路(40)，

-信号处理单元(18)，其被配置用于从所述电流测量电路(40)接收输出信号以及用于由所接收的输出信号计算复阻抗，以及

-电子控制单元(20)，其至少被配置成：

·用于自动地控制所述开关单元(42)，以及

·用于执行如权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

7.如权利要求6所述的电容感测设备(10)，其中所述电子控制单元(20)由微控制器形成，所述微控制器包括数字数据内存单元(24)、具有对所述数字数据内存单元(24)的数据访问的处理器单元(22)、以及控制接口(26)。

8.如权利要求6或7所述的电容感测设备(10)，其中所述远程可控的开关单元(42)被配置成由形成所述电子控制单元(20)的一部分的开关远程控制单元(28)控制。

9.如权利要求6至8中任一项所述的电容感测设备(10)，其中所述正好两个导电天线电极(12，14)能放置在车辆方向盘(52)的轮缘(56)处的两层中，其中所述层在对准为穿透所述层的方向(16)上以间隔的方式设置，并且每个天线电极(12，14)围绕轮缘(56)一周至少大部分地延伸。

10.具有电容脱手检测的车辆方向盘(52)，其包括如权利要求6至9中任一项所述的电容感测设备(10)。

11.用于控制如权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤的自动执行的软件模块(32)，其中要执行的方法步骤被转换成所述软件模块(32)的程序代码，其中所述程序代码能实现在如权利要求6至9中任一项所述的电容感测设备(10)的或单独的电子控制单元的数字数据内存单元(24)中，并且能由如权利要求6至9中任一项所述的电容感测设备(10)的或单独的电子控制单元的处理器单元(22)执行。

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