WO2022258308A2 - Erfassen eines lebewesens an einem fahrzeug - Google Patents

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WO2022258308A2
WO2022258308A2 PCT/EP2022/063023 EP2022063023W WO2022258308A2 WO 2022258308 A2 WO2022258308 A2 WO 2022258308A2 EP 2022063023 W EP2022063023 W EP 2022063023W WO 2022258308 A2 WO2022258308 A2 WO 2022258308A2
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Jörg Angermayer
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to the detection of a living being in a predetermined area on a vehicle.
  • the invention relates to the detection of a person or pet in the area.
  • a motor vehicle includes an interior space for accommodating passengers. While the motor vehicle is driving, the interior can be ventilated, heated or cooled, for which purpose an HVAC system (heating, ventilation, air conditioning) can be provided. The system is usually switched off when the motor vehicle is parked and ready to be parked. The system can continue to be operated if it is known that there is still a person or an animal in the interior.
  • HVAC system heating, ventilation, air conditioning
  • a passive infrared sensor In order to determine a living being in the interior, a passive infrared sensor (PIR) can be used, which determines infrared radiation emanating from the living being.
  • PIR passive infrared sensor
  • a PIR sensor can often make incorrect determinations due to penetrating radiation. A person who moves little cannot always be correctly detected by the PIR sensor. It is difficult to correctly identify an infant using a PIR sensor, especially when wearing a hat or lying under a blanket. The same applies to a pet with a thick coat, such as a dog.
  • a measure for air conditioning or ventilation can be omitted, so that the living being can suffer from the climatic conditions that arise.
  • a sensor arrangement for detecting a living being in a predetermined area on a vehicle comprises a Doppler radar sensor for determining a movement of an object in the area if the object reflects electromagnetic waves of the radar sensor; wherein a frequency of the electromagnetic waves is chosen such that the waves are reflected by a living being; and a processing device configured to determine the object as a living being based on the determined movement.
  • a continuous wave (CW) radar sensor which can be inexpensively available as an integrated sensor.
  • a sensor module of the RCWL-0516 type can be used, which includes an integrated circuit on a circuit board on which the required inductances and an antenna are designed as conductor tracks.
  • the frequency of electromagnetic waves that the Doppler radar sensor transmits and receives can be in the S-band between 2 and 4 GHz, for example, in the case of the RCWL-0516 at approx. 3.181 GHz.
  • Other Doppler radar sensors that can also be used operate at frequencies of around 24 or around 60 GHz. Electromagnetic waves of these frequencies can be reflected by water that may be contained by the living being.
  • the frequency is also preferably selected in such a way that the waves penetrate textile materials such as clothing or upholstery material instead of being reflected on them.
  • a sensitivity of the Doppler radar sensor can be selected in such a way that only an object is detected whose radar cross section reaches a predetermined value.
  • This value can be determined so that a living being that is at least as big as a cat, for example, can be surely detected.
  • the living being can in particular include an adult, a young person, a child, a small child and/or a small animal.
  • An object can be determined as a living being on the basis of a certain moving speed, a moving distance, a moving volume of the object or a temporal movement pattern.
  • threshold values or patterns can be stored in the processing device, with which incoming measurements can be compared.
  • a detection range of the radar sensor can be limited to the predetermined range.
  • the radar sensor can be configured in such a way that it can only detect objects below a predetermined distance.
  • a transmission power can be matched to a reception sensitivity, a radar antenna can be shaped accordingly, or the radar antenna can be attenuated on a side facing away from the area in order to restrict the area.
  • a maximum scanning distance in the direction of the area can be shortened from several meters to about 85 cm, for example.
  • An opening angle over which electromagnetic waves are emitted or received can be influenced by means of a radar funnel, which can be produced from sheet metal, for example.
  • the predetermined area may be in an interior of the vehicle. For example, a person in the interior of the vehicle can be identified, especially when the vehicle is stationary. The determination can be used to prevent a person from being forgotten in the interior; in addition, an unauthorized intrusion of a person into the interior can be determined.
  • the predetermined area can also be located outside the vehicle and can include a blind spot of the vehicle, for example.
  • the living being may include a cyclist or pedestrian outside the vehicle. Both can be easily determined using typical movement patterns or movement speeds.
  • the predetermined interior space may include a living space of a person seated in a predetermined seat of the vehicle.
  • the area can essentially include the space in which a person sitting on the seat can stay, optionally also when they vary their position.
  • a scanning or detection range of the Doppler radar sensor can be limited to this range.
  • the person can also be recorded for a security system tem of the vehicle can be used to initiate a protective measure for the person in the seat in the event of an imminent or occurring collision of the vehicle.
  • the area may include a footwell of a predetermined seat onboard the vehicle.
  • a footwell of a predetermined seat onboard the vehicle.
  • only the footwell of the seat can be scanned. For example, a child or an animal hiding here can be found.
  • the sensor arrangement can also include a metallic deflection element for deflecting electromagnetic waves between the radar sensor and the predetermined area.
  • a metallic deflection element for deflecting electromagnetic waves between the radar sensor and the predetermined area.
  • the deflection element can be fitted in front of an antenna of the radar sensor in such a way that only part of the electromagnetic waves emitted by it are deflected.
  • the deflection element can split a field of view of the radar sensor in the manner of a beam splitter. For example, a seat area and a footwell can be scanned at the same time at a seat.
  • the sensor arrangement can therefore comprise a device for the particular special cyclical movement of the radar sensor.
  • the facility can be activated after no living beings have been detected by the stationary Doppler radar sensor. If there is a living being in the sensing range that is immobile with respect to the vehicle, the moving Doppler radar sensor can determine a movement corresponding to its own. On the other hand, if there is no living being in the scanning area, then no moving object can be determined using the moving Doppler radar sensor.
  • the inanimate object that reflects electromagnetic waves of the frequency used and has a sufficient radar cross-section in the predetermined area. Especially it can be ensured that there are no larger metal objects in the area on board the vehicle, for example, which could reflect the waves of the Doppler radar sensor.
  • the movement can in particular include an oscillation. It is preferred that the movement is at least partly in the direction of the area to be scanned.
  • the cyclic movement can be generated by means of an electric motor and a crank mechanism.
  • the radar sensor can be guided along a predetermined path, which in particular can run in a straight line.
  • the device may include a vibration motor that cyclically moves the radar sensor.
  • the vibration motor usually comprises an electric motor with a rotation axis and a rotational mass eccentrically mounted thereon.
  • the electric motor can be arranged together with the radar sensor so that it can oscillate, for example on a bending beam which is clamped on one side of the vehicle, so that the electric motor can cause the radar sensor to oscillate.
  • a vehicle seat includes a sensor arrangement as described herein.
  • a radar sensor can be installed at various points in the vehicle seat, each of which scans a section of a living space of a person who is in the vehicle seat.
  • the vehicle seat can be installed in a vehicle and define a seat for a person there.
  • the vehicle seat can be set up to determine the presence of a living being, in particular a person or a small animal, in its area itself and to provide a corresponding signal.
  • the signal can be evaluated by a device on board the vehicle, for example to control air conditioning, an alarm system or a security system depending on a recognized living being.
  • a vehicle comprises a sensor arrangement as described herein.
  • the vehicle may include a vehicle seat as described herein.
  • a sensor arrangement can be mounted in a vehicle headliner, on a vehicle floor, on a dashboard, on a panel, in a footwell or on a sun visor on the vehicle.
  • the Ra darsensor can be installed covered if a material covering it is sufficiently permeable to electromagnetic waves of the frequency used.
  • the covering material should preferably be homogeneous in terms of its reflectivity.
  • Yet another aspect of the present invention relates to using a Doppler radar sensor to determine the presence of a living being in a predetermined area on board a vehicle.
  • the radar sensor can be installed in the interior of the vehicle in order to determine whether or not there is a person or an animal in it.
  • a position of a living being in the vehicle can be determined using a number of radar sensors.
  • a method for detecting a living being in a predetermined area with respect to a vehicle relates to the steps of determining a movement of an object on the basis of a Doppler effect with respect to electromagnetic waves emitted into the area and reflected on the object; wherein a frequency of the electromagnetic waves is chosen such that the waves are reflected by a living being; and determining the object as a living being based on the motion.
  • the method can be carried out in whole or in part by means of a sensor arrangement described herein.
  • the sensor arrangement can include a programmable microcomputer or microcontroller, and the method can be in the form of a computer program product with program code means.
  • the computer program product can also be stored on a computer-readable data carrier. Additional features or advantages of the method can be transferred to the device or vice versa.
  • a Doppler radar sensor from which the waves are emitted and received, is moved if there is no because of the object in the area.
  • the determination of the subject may include a first determination when the Doppler radar sensor is stationary and a second determination when the Doppler radar sensor is moving.
  • the presence of a living being in the predetermined area can be determined, for example, when the vehicle is stationary or parked. Periodic determination is also possible, both on the parked and on the moving vehicle. Furthermore, a needs-based determination can be made.
  • the determination of a living being in the interior can be used to control an alarm system, air conditioning or a safety system such as an airbag control.
  • the determination of a living being in an exterior space of the vehicle can, for example, be included in a warning system for an endangered other road user.
  • the warning system may be directed to a driver or a vehicle control system.
  • Figure 1 shows a system
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method.
  • FIG. 1 shows a vehicle 100 with a sensor arrangement 105.
  • the vehicle 100 preferably comprises a motor vehicle, in particular a motorcycle, a passenger car, a truck, a bus or an agricultural utility vehicle.
  • Sensor arrangement 105 is set up to determine the presence of a living being 110 in a predetermined area 115 on vehicle 100 . Although area 115 could also be in an exterior space adjacent to vehicle 100, an area 115 in the interior of vehicle 100 is assumed in FIG. 1 and in the following description.
  • Sensor arrangement 105 comprises a Doppler radar sensor 120, a processing device 125, and preferably an interface 130 and optionally a device 135 for moving radar sensor 120.
  • Doppler radar sensor 120 is set up to transmit electromagnetic waves of a predetermined frequency into range 115 to radiate and to receive emitted waves, which are reflected by an object in the area 115, again.
  • the frequency is chosen so that the waves are sufficiently reflected from a living being 110, in particular a mammal of a predetermined minimum size, to allow a determination.
  • the frequency is preferably selected in such a way that the waves are reflected as little as possible or not at all by clothing, a blanket, a plastic part, an upholstery or similar objects.
  • Emitted and received waves can be superimposed in the Doppler radar sensor 120 one another in order to determine a beat frequency which is dependent on a moving speed of a reflecting object 110 away from the radar sensor 120 or towards it. If the object 110 is not moving relative to the radar sensor 120, the frequencies are the same and the beat frequency is zero. On the other hand, if the object 110 moves, the frequency of the reflected waves changes as a function of the speed of movement. This effect is called the Doppler effect. The beat frequency is then non-zero; their magnitude and sign may indicate relative object 110 movement.
  • a corresponding speed signal can be made available to the processing device 125 .
  • the processing device 125 can determine the object 110 based on the movement. In particular, the processing device 125 can compare a specific movement with a predetermined parameter or pattern in order to determine whether the object 110 is a living being. If this is the case, then a corresponding signal can be provided via the interface 130 .
  • a missing speed signal from the Doppler radar sensor 120 can either indicate that a reflecting object 110 is not sufficient correspondingly moved, or that no reflecting object 110 is present in the area 115.
  • the object 110 comprises, for example, a small child who is in a carrying shell on a vehicle seat 140.
  • the infant 110 is covered by a canopy in the carrying shell so that it cannot be observed directly from above.
  • the Doppler radar sensor 120 can be moved by means of a device 135.
  • the device 135 can be activated or deactivated by the processing device 125 .
  • the Doppler radar sensor 120 is mounted so that it can move in a linear manner, and the device 135 comprises an electric motor and a crank drive in order to move the Doppler radar sensor 120 cyclically. The movement is preferably along a direction pointing to the area 115 to be scanned.
  • the Doppler radar sensor 120 is attached to the vehicle 100 in such a way that it can be displaced or deflected by a certain amount.
  • the Doppler radar sensor 120 can be attached to an elastic beam or flexible band that is attached to the vehicle 100 .
  • An electric motor included in the device 135 is coupled to the Doppler radar sensor 120 and includes a drive shaft to which a mass is attached in such a way that there is a predetermined distance between an axis of rotation of the drive shaft and a center of gravity of the mass.
  • Such a configuration is also known as a vibration motor and is used in mobile phones, for example.
  • the Doppler radar sensor 120 can be set in motion by means of the device 135 while a further scan of the area 115 takes place by means of electromagnetic waves. If there is an object 110 reflecting the waves in the region 115, in particular a living being 110, then the Doppler radar sensor 120 can determine a movement which, in particular, corresponds to its own corresponds to. In this case, the object 110 can be determined in the area 115 and a corresponding signal can be output via the interface 130 . Otherwise, if there is no reflecting object 110 in the area 115, no movement can be detected in the area 115 even during the movement of the Doppler radar sensor 120 and the provision of a signal indicative of the object 110 at the interface 130 can be omitted.
  • One or more sensor arrays 105 can be attached to various locations of the vehicle 100 .
  • Block arrows indicate some example positions and sensing directions with respect to the vehicle seat 140.
  • a sensor assembly 105 may also be mounted on or in a vehicle seat 140.
  • FIG. The predetermined area 115 can include, for example, a head or backrest area 145, a seat surface 150 and/or a footwell 155 in the area of the vehicle seat 140.
  • a deflection element 160 can be provided for scanning a predetermined section of the region 115, which reflects part or all of the electromagnetic waves emitted by the Doppler radar sensor 120 into the section. In the illustrated embodiment, only part of the emitted waves is reflected at the deflection element 160, another part runs vertically upwards to the seat surface 150 and further to the backrest area 145. Reflected waves can reach the Doppler radar sensor 120 in the opposite way.
  • Figure 2 shows a flowchart of an exemplary method for determining a living being 110 in a predetermined area 115 on a vehicle 100.
  • a Doppler radar sensor 120 can be activated, which is set up to detect a movement of an object 110 in the area 115 to determine.
  • a step 210 it can be determined whether a movement determined in area 115 is sufficiently large to infer a living being 110 . If this is the case, a corresponding signal can be provided in a step 215 and the method 200 can run through again. Otherwise, in a step 220 the Doppler radar sensor 120 can be moved by the device 135 being activated. As soon as the device 135 causes a sufficient movement, for example by having settled, it can be checked again whether a movement of an object 110 can be detected.
  • a living being 110 in area 115 can be inferred and a signal as in step 215 can be output.
  • the movement can be ended in a step 230, in particular by the device 135 being deactivated.
  • a delay 235 may be run before the method 200 can return to the beginning to run again. It should be noted that the steps 205 to 230 do not necessarily have to be processed in a loop and can also be event-controlled.

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Abstract

Eine Sensoranordnung (105) zur Erfassung eines Lebewesens (110) in einem vorbestimmten Bereich (115) an einem Fahrzeug (100) umfasst einen Doppler-Radarsensor (120) zur Bestimmung einer Bewegung eines Objekts (110) in dem Bereich (115), falls das Objekt (110) elektromagnetische Wellen des Radarsensors (120) reflektiert; wobei eine Frequenz der elektromagnetischen Wellen derart gewählt ist, dass die Wellen von einem Lebewesen (110) reflektiert werden; und eine Verarbeitungseinrichtung (125), die dazu eingerichtet ist, das Objekt (110) auf der Basis der bestimmten Bewegung als Lebewesen (110) zu bestimmen.

Description

Erfassen eines Lebewesens an einem Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft die Erfassung eines Lebewesens in einem vorbe stimmten Bereich an einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Erfas sung einer Person oder eines Haustiers in dem Bereich.
Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Innenraum zur Aufnahme von Passagieren. Wäh rend das Kraftfahrzeug fährt, kann der Innenraum belüftet, geheizt oder gekühlt wer den, wozu eine HVAC-Anlage (Heating, Ventilation, Airconditioning) vorgesehen sein kann. Die Anlage wird üblicherweise abgestellt, wenn das Kraftfahrzeug parkfertig abgestellt ist. Die Anlage kann weiter betrieben werden, wenn bekannt ist, dass sich noch ein Mensch oder ein Tier im Innenraum befindet.
Um ein Lebewesen im Innenraum zu bestimmen, kann ein passiver Infrarot-Sensor (PIR) verwendet werden, der eine von dem Lebewesen ausgehende infrarote Strah lung bestimmt. Allerdings kann ein PIR-Sensor aufgrund von eindringender Strahlung häufig falsche Bestimmungen durchführen. Ein sich wenig bewegender Mensch kann von dem PIR-Sensor nicht immer richtig erfasst werden. Ein Kleinkind kann mittels eines PIR-Sensors nur schwer korrekt bestimmt werden, insbesondere wenn es eine Kopfbedeckung trägt oder unter einer Decke liegt. Ähnliches gilt für ein Haustier mit einem dichten Fell, beispielsweise einen Hund.
Wird ein Lebewesen an Bord des Kraftfahrzeugs nicht korrekt bestimmt, so kann eine Maßnahme zur Klimatisierung oder Belüftung entfallen, sodass das Lebewesen unter sich einstellenden klimatischen Bedingungen leiden kann.
Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Bereit stellung einer verbesserten Technik zur Bestimmung eines Lebewesens in einem vorbestimmten Bereich an einem Fahrzeug. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sensoranord nung zur Erfassung eines Lebewesens in einem vorbestimmten Bereich an einem Fahrzeug einen Doppler-Radarsensor zur Bestimmung einer Bewegung eines Ob jekts in dem Bereich, falls das Objekt elektromagnetische Wellen des Radarsensors reflektiert; wobei eine Frequenz der elektromagnetischen Wellen derart gewählt ist, dass die Wellen von einem Lebewesen reflektiert werden; und eine Verarbeitungs einrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Objekt auf der Basis der bestimmten Be wegung als Lebewesen zu bestimmen.
Es ist insbesondere bevorzugt, einen Dauerstrich -Radarsensor (CW: continuous wave) zu verwenden, der als integrierter Sensor kostengünstig verfügbar sein kann. Beispielsweise kann ein Sensormodul des Typs RCWL-0516 verwendet werden, der einen integrierten Schaltkreis auf einer Platine umfasst, an der benötigte Induktivitä ten und eine Antenne als Leiterbahnen ausgebildet sind.
Die Frequenz von elektromagnetischen Wellen, die der Doppler-Radarsensor aus sendet und empfängt, kann beispielsweise im S-Band zwischen 2 und 4 GHz liegen, im Fall des RCWL-0516 bei ca. 3,181 GHz. Andere, ebenfalls verwendbare Doppler- Radarsensoren arbeiten bei Frequenzen von ca. 24 oder ca. 60 GHz. Elektromagne tische Wellen dieser Frequenzen können an Wasser, das von dem Lebewesen um fasst sein kann, reflektiert werden. Die Frequenz ist bevorzugt auch so gewählt, dass die Wellen textile Materialien wie Bekleidung oder Polstermaterial durchdringen, statt an ihnen reflektiert zu werden.
Eine Empfindlichkeit des Doppler-Radarsensors kann so gewählt sein, dass nur ein Objekt erfasst wird, dessen Radar-Querschnitt einen vorbestimmten Wert erreicht. Dieser Wert kann so bestimmt sein, dass ein Lebewesen, das mindestens so groß ist wie beispielsweise eine Katze, sicher erfasst werden kann. Das Lebewesen kann insbesondere einen erwachsenen Menschen, einen Jugendlichen, ein Kind, ein Kleinkind und/oder ein Kleintier umfassen.
Das Bestimmen eines Objekts als Lebewesen kann auf der Basis einer bestimmten Bewegungsgeschwindigkeit, einer Bewegungsstrecke, einem bewegten Volumen des Objekts odereinem zeitlichen Bewegungsmuster bestimmt werden. Dazu kön nen Schwellenwerte oder Muster in der Verarbeitungseinrichtung abgelegt sein, mit denen eintreffende Messungen verglichen werden können.
Ein Erfassungsbereich des Radarsensors kann auf den vorbestimmten Bereich be schränkt sein. Insbesondere kann der Radarsensor derart konfiguriert sein, dass er Objekte nur unterhalb einer vorbestimmten Entfernung erfassen kann. Dazu kann eine Sendeleistung passend auf eine Empfangsempfindlichkeit abgestimmt sein, ei ne Radarantenne entsprechend geformt sein oder die Radarantenne kann auf einer dem Bereich abgewandten Seite gedämpft werden, um den Bereich zu beschränken. So kann eine maximale Abtastentfernung in Richtung des Bereichs von mehreren Metern auf beispielsweise ca. 85 cm verkürzt werden. Ein Öffnungswinkel, über den elektromagnetische Wellen ausgestrahlt oder empfangen werden, kann mittels eines Radartrichters, der beispielsweise aus einem Metallblech herstellbar ist, beeinflusst werden.
Der vorbestimmte Bereich kann in einem Innenraum des Fahrzeugs liegen. So kann beispielsweise eine Person im Innenraum des Fahrzeugs bestimmt werden, insbe sondere wenn das Fahrzeugs stillsteht. Durch die Bestimmung kann verhindert wer den, dass eine Person im Innenraum vergessen wird; außerdem kann ein unbefugtes Eindringen einer Person in den Innenraum bestimmt werden. In einer anderen Aus führungsform kann der vorbestimmte Bereich auch in einem Außenraum des Fahr zeugs liegen und beispielsweise einen toten Winkel des Fahrzeugs umfassen. Das Lebewesen kann beispielsweise einen Radfahrer oder Fußgänger außerhalb des Fahrzeugs umfassen. Beide können anhand typischer Bewegungsmuster oder Be wegungsgeschwindigkeiten gut bestimmt werden.
Der vorbestimmte Bereich in Innenraum kann einen Aufenthaltsraum einer Person umfassen, die sich auf einem vorbestimmten Sitzplatz des Fahrzeugs befindet. Der Bereich kann im Wesentlichen den Raum umfassen, in dem sich eine Person aufhal ten kann, die auf dem Sitzplatz sitzt, optional auch dann, wenn sie ihre Position vari iert. Ein Abtast- oder Erfassungsbereich des Doppler-Radarsensors kann auf diesen Bereich beschränkt sein. Die Erfassung der Person kann auch für ein Sicherheitssys- tem des Fahrzeugs genutzt werden, um im Fall eines bevorstehenden oder eintre tenden Aufpralls des Fahrzeugs eine Schutzmaßnahme für die Person auf dem Sitz platz einzuleiten.
Der Bereich kann einen Fußraum eines vorbestimmten Sitzplatzes an Bord des Fahrzeugs umfassen. In einer Ausführungsform kann auch nur der Fußraum des Sitzplatzes abgetastet werden. So kann beispielsweise ein Kind oderein Tier, das sich hier versteckt hat, gefunden werden.
Die Sensoranordnung kann ferner ein metallisches Ablenkelement zur Umlenkung von elektromagnetischen Wellen zwischen dem Radarsensor und dem vorbestimm ten Bereich umfassen. So kann ein weniger leicht zugänglicher Bereich wie bei spielsweise der beschriebene Fußraum leichter vom Radarsensor ausgeleuchtet werden. In einer Variante kann das Ablenkelement derart vor einer Antenne des Ra darsensors angebracht sein, sodass nur ein Teil der von ihr ausgesandten elektro magnetischen Wellen abgelenkt wird. Das Ablenkelement kann ein Sichtfeld des Ra darsensors nach Art eines Strahlteilers aufteilen. So können beispielsweise ein Sitz bereich und ein Fußraum an einem Sitzplatz gleichzeitig abgetastet werden.
Bewegt sich das zu erfassende Lebewesen nicht, so kann es mit einem am Fahrzeug fest angebrachten Doppler-Radarsensor zunächst nicht erfassbar sein. In einer wei teren Ausführungsform kann die Sensoranordnung daher eine Einrichtung zur insbe sondere zyklischen Bewegung des Radarsensors umfassen. Die Einrichtung kann aktiviert werden, nachdem mittels des stillstehenden Doppler-Radarsensors kein Le bewesen bestimmt werden konnte. Befindet sich ein Lebewesen im Abtastbereich, das bezüglich des Fahrzeugs unbeweglich ist, so kann der bewegte Doppler- Radarsensor eine Bewegung bestimmen, die seiner eigenen entspricht. Befindet sich hingegen kein Lebewesen im Abtastbereich, so kann auch mittels des bewegten Doppler-Radarsensors kein bewegtes Objekt bestimmt werden.
Für diese Bestimmung ist bevorzugt, dass sich kein unbelebtes Objekt, das elektro magnetische Wellen der verwendeten Frequenz reflektiert und einen ausreichenden Radar-Querschnitt aufweist, in dem vorbestimmten Bereich befindet. Insbesondere kann dafür gesorgt sein, dass sich in dem Bereich an Bord des Fahrzeugs beispiels weise keine größeren metallischen Gegenstände befinden, welche die Wellen des Doppler-Radarsensors reflektieren könnten.
Die Bewegung kann insbesondere eine Oszillation umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Bewegung wenigstens teilweise in Richtung des abzutastenden Bereichs verläuft. Die zyklische Bewegung kann in einer Ausführungsform mittels eines Elektromotors und eines Kurbeltriebs erzeugt werden. Der Radarsensor kann dabei entlang einer vorbestimmten Bahn geführt werden, die insbesondere gerade verlaufen kann.
In einer anderen Ausführungsform kann die Einrichtung einen Vibrationsmotor um fassen, der den Radarsensor zyklisch bewegt. Der Vibrationsmotor umfasst übli cherweise einen Elektromotor mit einer Drehachse und einer exzentrisch daran an gebrachten Rotationsmasse. Der Elektromotor kann zusammen mit dem Radar sensor schwingungsfähig angeordnet sein, beispielsweise auf einem Biegebalken, der einseitig am Fahrzeug eingespannt ist, sodass der Elektromotor den Radar sensor in eine oszillierende Bewegung versetzen kann.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeugsitz eine hierin beschriebene Sensoranordnung. An verschiedenen Stellen des Fahr zeugsitzes kann ein Radarsensor angebracht sein, der jeweils einen Abschnitt eines Aufenthaltsraums einer Person abtasten, die sich auf dem Fahrzeugsitz aufhält. Der Fahrzeugsitz kann in ein Fahrzeug eingebaut werden und dort einen Sitzplatz für ei ne Person definieren. Der Fahrzeugsitz kann dazu eingerichtet sein, die Anwesenheit eines Lebewesens, insbesondere einer Person oder eines Kleintiers, in seinem Be reich selbst zu bestimmen und ein entsprechendes Signal bereitstellen. Das Signal kann von einer Vorrichtung an Bord des Fahrzeugs ausgewertet werden, beispiels weise um eine Klimatisierung, eine Alarmanlage oder ein Sicherheitssystem in Ab hängigkeit eines erkannten Lebewesens zu steuern.
Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahr zeug eine hierin beschriebe Sensoranordnung. Insbesondere kann das Fahrzeug einen hierin beschriebenen Fahrzeugsitz umfassen. In anderen Ausführungsformen kann eine Sensoranordnung beispielsweise in einem Fahrzeughimmel, an einem Fahrzeugboden, an einem Armaturenbrett, an einer Verkleidung, in einem Fußraum oder an einer Sonnenblende am Fahrzeug angebracht sein. Vorteilhaft kann der Ra darsensor verdeckt eingebaut werden, wenn ein ihn abdeckendes Material ausrei chend durchlässig für elektromagnetische Wellen der verwendeten Frequenz sind. Außerdem sollte das abdeckende Material bevorzugt homogen in seiner Reflexivität sein.
Wieder ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung ei nes Doppler-Radarsensors zur Bestimmung der Anwesenheit eines Lebewesens in einem vorbestimmten Bereich an Bord eines Fahrzeugs. Der Radarsensor kann ins besondere im Innenraum des Fahrzeugs angebracht werden, um zu bestimmen, ob sich in diesem eine Person oder ein Tier befindet oder nicht. Eine Position eines Le bewesens im Fahrzeug kann mittels mehrerer Radarsensoren bestimmt werden.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Lebewesens in einem vorbestimmten Bereich bezüglich eines Fahrzeugs Schritte des Bestimmens einer Bewegung eines Objekts auf der Basis eines Doppler-Effekts bezüglich in den Bereich ausgesandter und am Objekt reflek tierter elektromagnetischer Wellen; wobei eine Frequenz der elektromagnetischen Wellen derart gewählt ist, dass die Wellen von einem Lebewesen reflektiert werden; und des Bestimmens des Objekts als Lebewesen auf der Basis der Bewegung.
Das Verfahren kann mittels einer hierin beschriebenen Sensoranordnung ganz oder teilweise ausgeführt werden. Dazu kann die Sensoranordnung einen programmierba ren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Com puterprogramm produkts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Compu terprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespei chert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung über tragen werden oder umgekehrt.
In einer weiteren Ausführungsform ist bevorzugt, dass ein Doppler-Radarsensor, von dem die Wellen ausgesandt und empfangen werden, bewegt wird, falls kein sich be- wegendes Objekt in dem Bereich bestimmt wurde. Die Bestimmung des Lebewesens kann eine erste Bestimmung bei feststehendem Doppler-Radarsensor und eine zwei te Bestimmung bei bewegtem Doppler-Radarsensor umfassen.
Die Anwesenheit eines Lebewesens im vorbestimmten Bereich kann beispielsweise am stillstehenden oder abgestellten Fahrzeug durchgeführt werden. Auch eine perio dische Bestimmung, sowohl am abgestellten als auch am fahrenden Fahrzeug ist möglich. Ferner kann eine bedarfsgesteuerte Bestimmung erfolgen. Die Bestimmung eines Lebewesens im Innenraum kann zur Steuerung eines Alarmsystems, einer Klimatisierung oder eines Sicherheitssystems wie einer Airbag-Steuerung verwendet werden. Die Bestimmung eines Lebewesens in einem Außenraum des Fahrzeugs kann beispielsweise von einem Warnsystem vor einem gefährdeten anderen Ver kehrsteilnehmer umfasst sein. Das Warnsystem kann an einen Fahrer oder ein Steu ersystem des Fahrzeugs gerichtet sein.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Figur 1 ein System; und
Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens darstellt.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einer Sensoranordnung 105. Das Fahrzeug 100 umfasst bevorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftrad, einen Personen kraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus oder ein landwirtschaftliches Nutzfahr zeug. Die Sensoranordnung 105 ist dazu eingerichtet, die Anwesenheit eines Lebe wesens 110 in einem vorbestimmten Bereich 115 am Fahrzeug 100 zu bestimmen. Obwohl der Bereich 115 auch in einem an das Fahrzeug 100 angrenzenden Außen raum liegen könnte, wird in Figur 1 und in der folgenden Beschreibung von einem im Innenraum des Fahrzeugs 100 liegenden Bereich 115 ausgegangen. Die Sensoranordnung 105 umfasst einen Doppler-Radarsensor 120, eine Verarbei tungseinrichtung 125, sowie bevorzugt eine Schnittstelle 130 und optional eine Ein richtung 135 zur Bewegung des Radarsensors 120. Der Doppler-Radarsensor 120 ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Wellen einer vorbestimmten Frequenz in den Bereich 115 einzustrahlen und ausgesandte Wellen, die an einem Objekt im Bereich 115 reflektiert werden, wieder zu empfangen. Die Frequenz ist so gewählt, dass die Wellen an einem Lebewesen 110, insbesondere einem Säugetier einer vorbestimm ten Mindestgröße, ausreichend reflektiert werden, um eine Bestimmung zu erlauben. Weiter ist die Frequenz bevorzugt so gewählt, dass die Wellen von Kleidung, einer Decke, einem Kunststoffteil, einem Polster oder ähnlichen Gegenständen möglichst wenig oder gar nicht reflektiert werden.
Ausgesandte und empfangene Wellen können im Doppler-Radarsensor 120 einan der überlagert werden, um eine Schwebefrequenz zu bestimmen, die von einer Be wegungsgeschwindigkeit eines reflektierenden Objekts 110 vom Radarsensor 120 weg oder auf ihn zu abhängig ist. Bewegt sich das Objekt 110 gegenüber dem Ra darsensor 120 nicht, so sind die Frequenzen gleich und die Schwebefrequenz be trägt null. Bewegt sich das Objekt 110 hingegen, so verändert sich die Frequenz der reflektierten Wellen in Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit. Dieser Effekt wird Doppler-Effekt genannt. Die Schwebefrequenz ist dann ungleich null; ihr Betrag und Vorzeichen können eine relative Bewegung des Objekts 110 anzeigen.
Wird eine Bewegung eines reflektierenden Objekts 110 bestimmt, so kann ein ent sprechendes Geschwindigkeitssignal an die Verarbeitungseinrichtung 125 bereitge stellt werden. Die Verarbeitungseinrichtung 125 kann das Objekt 110 auf der Basis der Bewegung bestimmen. Insbesondere kann die Verarbeitungseinrichtung 125 ei ne bestimmte Bewegung mit einem vorbestimmten Parameter oder Muster verglei chen, um zu bestimmen, ob es sich bei dem Objekt 110 um ein Lebewesen handelt. Ist dies der Fall, so kann ein entsprechendes Signal über die Schnittstelle 130 bereit gestellt werden.
Ein ausbleibendes Geschwindigkeitssignal des Doppler-Radarsensors 120 kann entweder darauf hinweisen, dass sich ein reflektierendes Objekt 110 nicht ausrei- chend bewegt, oder dass kein reflektierendes Objekt 110 im Bereich 115 vorliegt. In Figur 1 umfasst das Objekt 110 beispielhaft ein Kleinkind, das sich in einer Trage schale auf einem Fahrzeugsitz 140 befindet. Das Kleinkind 110 ist in der Trageschale durch ein Verdeck abgedeckt, sodass es von oben nicht direkt beobachtet werden kann. Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass das Kleinkind 110 schläft und sei ne Atembewegung zu klein ist, um sicher mittels des Doppler-Radarsensors 120 nachgewiesen zu werden.
Um die Anwesenheit des Kleinkinds 110 im Bereich 115 sicher zu erfassen, wird vor geschlagen, dass der Doppler-Radarsensor 120 mittels einer Einrichtung 135 bewegt werden kann. Die Einrichtung 135 kann durch die Verarbeitungseinrichtung 125 akti viert oder deaktiviert werden. In der dargestellten Ausführungsform ist der Doppler- Radarsensor 120 linear beweglich gelagert und die Einrichtung 135 umfasst einen Elektromotor und einen Kurbeltrieb, um den Doppler-Radarsensor 120 zyklisch zu bewegen. Die Bewegung erfolgt bevorzugt entlang einer Richtung, die auf den abzu tastenden Bereich 115 weist. In einer anderen Ausführungsform ist der Doppler- Radarsensor 120 so am Fahrzeug 100 angebracht, dass er um einen gewissen Be trag verschoben oder ausgelenkt werden kann. Beispielsweise kann der Doppler- Radarsensor 120 an einem elastischen Balken oder einem biegsamen Band ange bracht sein, das am Fahrzeug 100 befestigt ist. Mit dem Doppler-Radarsensor 120 ist ein von der Einrichtung 135 umfasster Elektromotor gekoppelt, der eine Antriebswelle umfasst, an der eine Masse so angebracht ist, dass ein vorbestimmter Abstand zwi schen einer Drehachse der Antriebswelle und einem Schwerpunkt der Masse be steht. Eine solche Konfiguration ist auch als Vibrationsmotor bekannt und wird bei spielsweise in Mobiltelefonen eingesetzt.
Wurde bestimmt, dass keine ausreichende Bewegung eines Objekts 110 im vorbe stimmten Bereich 115 nachzuweisen ist, um auf die Anwesenheit eines Lebewesens 110 zu schließen, so kann der Doppler-Radarsensor 120 mittels der Einrichtung 135 in Bewegung versetzt werden, während eine weitere Abtastung des Bereichs 115 mittels elektromagnetischen Wellen erfolgt. Befindet sich ein die Wellen reflektieren des Objekt 110 in dem Bereich 115, insbesondere ein Lebewesen 110, so kann der Doppler-Radarsensor 120 eine Bewegung bestimmen, die insbesondere seiner eige- nen entspricht. In diesem Fall kann das Objekt 110 in dem Bereich 115 bestimmt und ein entsprechendes Signal über die Schnittstelle 130 ausgegeben werden. Andern falls, wenn kein reflektierendes Objekt 110 in dem Bereich 115 vorliegt, kann auch während der Bewegung des Doppler-Radarsensors 120 keine Bewegung im Bereich 115 erfasst werden und das Bereitstellen eines auf das Objekt 110 hinweisenden Signals an der Schnittstelle 130 kann unterbleiben.
Eine oder mehrer Sensoranordnungen 105 können an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 100 angebracht werden. Blockpfeile zeigen einige beispielhafte Positio nen und Abtastrichtungen bezüglich des Fahrzeugsitzes 140. Eine Sensoranordnung 105 kann auch an oder in einem Fahrzeugsitz 140 angebracht sein. Der vorbestimm te Bereich 115 kann beispielsweise einen Kopf- oder Lehnenbereich 145, eine Sitz fläche 150 und/oder einen Fußraum 155 im Bereich des Fahrzeugsitzes 140 umfas sen.
Zur Abtastung eines vorbestimmten Abschnitts des Bereichs 115 kann ein Ablen kelement 160 vorgesehen sein, das einen Teil oder alle vom Doppler-Radarsensor 120 ausgesandten elektromagnetischen Wellen in den Abschnitt reflektiert. In der dargestellten Ausführungsform wird nur ein Teil der ausgesandten Wellen am Ablen kelement 160 reflektiert, ein anderer Teil verläuft vertikal nach oben zur Sitzfläche 150 und weiter zum Lehnenbereich 145. Reflektierte Wellen können auf jeweils um gekehrten Wegen den Doppler-Radarsensor 120 erreichen.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zum Bestimmen eines Lebewesens 110 in einem vorbestimmten Bereich 115 an einem Fahrzeug 100. In einem ersten Schritt 205 kann ein Doppler-Radarsensor 120 aktiviert werden, der dazu eingerichtet ist, eine Bewegung eines Objekts 110 in dem Bereich 115 zu bestimmen.
In einem Schritt 210 kann bestimmt werden, ob eine im Bereich 115 bestimmte Be wegung ausreichend groß ist, um auf ein Lebewesen 110 zu schließen. Ist dies der Fall, so kann in einem Schritt 215 ein entsprechendes Signal bereitgestellt werden und das Verfahren 200 kann erneut durchlaufen. Andernfalls kann in einem Schritt 220 der Doppler-Radarsensor 120 bewegt werden, indem die Einrichtung 135 aktiviert wird. Sobald die Einrichtung 135 eine ausrei chende Bewegung verursacht, beispielsweise indem sie eingeschwungen ist, kann erneut geprüft werden, ob eine Bewegung eines Objekts 110 erfasst werden kann.
Ist dies der Fall und insbesondere, wenn die bestimmte Bewegung der mittels der Einrichtung 135 bewirkten Bewegung entspricht, so kann auf ein Lebewesen 110 im Bereich 115 geschlossen und ein Signal wie im Schritt 215 ausgegeben werden. Die Bewegung kann in einem Schritt 230 beendet werden, insbesondere indem die Ein richtung 135 deaktiviert wird.
Optional kann eine Verzögerung 235 durchlaufen werden, bevor das Verfahren 200 zum Anfang zurückkehren kann, um erneut durchzu laufen. Es ist zu beachten, dass das Durchlaufen der Schritte 205 bis 230 nicht notwendigerweise in einer Schleife abgearbeitet werden müssen und auch ereignisgesteuert erfolgen können.
Bezuqszeichen Fahrzeug Sensoranordnung Lebewesen Bereich Doppler-Radarsensor Verarbeitungseinrichtung Schnittstelle Einrichtung zur Bewegung des Radarsensors Fahrzeugsitz Lehnenbereich Sitzfläche Fußraum Ablenkelement
Verfahren Sensor aktivieren Lebewesen erfasst? Signal bereitstellen Sensor bewegen Lebewesen erfasst? Bewegung beenden Verzögerung

Claims

Patentansprüche
1. Sensoranordnung (105) zur Erfassung eines Lebewesens (110) in einem vorbe stimmten Bereich (115) an einem Fahrzeug (100), wobei die Sensoranordnung (105) folgendes umfasst: einen Doppler-Radarsensor (120) zur Bestimmung ei ner Bewegung eines Objekts (110) in dem Bereich (115), falls das Objekt (110) elektromagnetische Wellen des Radarsensors (120) reflektiert; wobei eine Fre quenz der elektromagnetischen Wellen derart gewählt ist, dass die Wellen von einem Lebewesen (110) reflektiert werden; eine Verarbeitungseinrichtung (125), die dazu eingerichtet ist, das Objekt (110) auf der Basis der bestimmten Bewe gung als Lebewesen (110) zu bestimmen.
2. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 1, wobei ein Erfassungsbereich des Ra darsensors (120) auf den vorbestimmten Bereich (115) beschränkt ist.
3. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bereich (115) in ei nem Innenraum des Fahrzeugs (100) liegt.
4. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 3, wobei der Bereich (115) einen Aufent haltsraum eines Lebewesens (110) umfasst, die sich auf einem vorbestimmten Sitzplatz (140) des Fahrzeugs (100) befindet.
5. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Bereich (115) einen Fußraum eines vorbestimmten Sitzplatzes (140) an Bord des Fahrzeugs (100) umfasst.
6. Sensoranordnung (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner um fassend ein metallisches Ablenkelement (160) zur Umlenkung von elektromagne tischen Wellen zwischen dem Radarsensor (120) und dem vorbestimmten Be reich (115).
7. Sensoranordnung (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner um fassend eine Einrichtung (135) zur zyklischen Bewegung des Radarsensors (120).
8. Sensoranordnung (105) nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung (135) einen Vib rationsmotor umfasst, der den Radarsensor (120) bewegt.
9. Fahrzeugsitz (100), umfassend eine Sensoranordnung (105) nach einem der vo rangehenden Ansprüche.
10. Fahrzeug (100), umfassend eine Sensoranordnung (105) nach einem der An sprüche 1 bis 8.
11. Verwendung eines Doppler-Radarsensors (120) zur Bestimmung der Anwesen heit eines Lebewesens (110) in einem vorbestimmten Bereich an Bord eines Fahrzeugs (100).
12. Verfahren (200) zum Erfassen eines Lebewesens (110) in einem vorbestimmten Bereich (115) bezüglich eines Fahrzeugs (100), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bestimmen (210) einer Bewegung eines Objekts (110) auf der Basis eines Doppler-Effekts bezüglich in den Bereich (115) ausgesandter und am Objekt (110) reflektierter elektromagnetischer Wellen; wobei eine Frequenz der elektromagnetischen Wellen derart gewählt ist, dass die Wellen von einem Le bewesen (110) reflektiert werden; und Bestimmen (210) des Objekts (110) als Lebewesen (110) auf der Basis der Bewegung.
13. Verfahren (200) nach Anspruch 12, wobei ein Doppler-Radarsensor (120), von dem die Wellen ausgesandt und empfangen werden, bewegt (220) wird, falls kein sich bewegendes Objekt (110) in dem Bereich (115) bestimmt wurde.
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