DE102020213007A1

DE102020213007A1 - Device, means of transportation and method for determining a position of a seat of a means of transportation

Info

Publication number: DE102020213007A1
Application number: DE102020213007.8A
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Thorsten Sohnke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Es werden eine Vorrichtung, ein Fortbewegungsmittel (10) sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Position eines Sitzes (1) eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Empfangen eines vordefinierten Ultraschallsignals (2), welches eine veränderliche Strecke (6) zwischen einer vordefinierten, ortsfest bezüglich einer Karosserie (11) des Fortbewegungsmittels angeordneten ersten Position und einer vordefinierten, ortsfest bezüglich des Sitzes (1) angeordneten zweiten Position durchlaufen hat, und Ermitteln einer relativen Position des Sitzes (1) anhand des Ultraschallsignals (2) in Verbindung mit einer vordefinierten Referenz.A device, a means of transportation (10) and a method for determining a position of a seat (1) of a means of transportation are proposed. The method comprises the steps: Receiving a predefined ultrasonic signal (2), which covers a variable distance (6) between a predefined first position, which is stationary with respect to a body (11) of the means of transportation, and a predefined second position, which is stationary with respect to the seat (1). Position has passed, and determining a relative position of the seat (1) based on the ultrasonic signal (2) in conjunction with a predefined reference.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein Fortbewegungsmittel sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Position eines Sitzes eines Fortbewegungsmittels. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine zusätzlich zu bekannten Positionsermittlungsverfahren verwendbare redundante Weise zur Ermittlung der Position eines Sitzes.The present invention relates to a device, a means of transportation and a method for determining a position of a seat of a means of transportation. In particular, the present invention relates to a redundant way of determining the position of a seat that can be used in addition to known position determination methods.

Die Sitze in einem Kraftfahrzeug können longitudinal (in Fahrtrichtung) verstellt werden, damit die Insassen die Sitzposition an ihre Körpergröße anpassen können. Einfache Sitze lassen sich nur mechanisch verstellen. Des Weiteren gibt es immer häufiger die Möglichkeit zur elektrischen Verstellung der Sitzposition.The seats in a motor vehicle can be adjusted longitudinally (in the direction of travel) so that the occupants can adjust the seating position to their height. Simple seats can only be adjusted mechanically. Furthermore, there is an increasing number of options for electrically adjusting the seat position.

Oft wird die Position der Sitze nicht erfasst. Es gibt aber bereits Systeme, die die Position erfassen (z.B. um den Beifahrersitz synchron zum Fahrersitz einzustellen). Die Positionsbestimmung erfolgt dabei typischerweise über die Drehzahlmessung/Bestimmung der Umdrehungsanzahlen der elektrischen Motoren oder über eine Signalauswertung der Pulse bei Verstellung (z.B. optische- oder Hall-Sensorik). Letztendlich können fest definierte Positionen mittels Positionsschalter erkannt werden.The position of the seats is often not recorded. However, there are already systems that record the position (e.g. to adjust the passenger seat synchronously with the driver's seat). The position is typically determined via the speed measurement/determination of the number of revolutions of the electric motors or via a signal evaluation of the pulses during adjustment (e.g. optical or Hall sensors). Ultimately, firmly defined positions can be detected using position switches.

Die Sitzposition findet zunehmend an Bedeutung. Zukünftig werden viel mehr Möglichkeiten angeboten, die Sitze auch während der Fahrt zu verstellen, so ist z.B. angedacht, den Insassen eine andere Sitzposition beim automatisierten Fahren zu ermöglichen (z.B. Komfort bzw. Relax Position). Zukünftig kann es auch möglich sein, die Sitze zu rotieren (z.B. um in Richtung Fond-Passagiere zu schauen) oder stärker zu neigen (z.B. Liegeposition).The seating position is becoming increasingly important. In the future, there will be many more options for adjusting the seats while driving. For example, there are plans to give the occupants a different seating position for automated driving (e.g. comfort or relax position). In the future, it may also be possible to rotate the seats (e.g. to face the rear passengers) or to incline them more (e.g. lying down).

Durch die steigenden Möglichkeiten, die Sitzposition zu verstellen ergeben sich aber Herausforderungen an den Personen-Insassenschutz. Z.B. ist die Liegeposition während der Fahrt aktuell nicht erlaubt, weil u.U. die Sicherheitsgurte in dieser Position nicht richtig funktionieren. Die Person könnte z.B. unter dem Gurt durchrutschen. Wenn aber „Liegen“ in Zukunft erlaubt wird, müssen sich die Rückhaltemittel an die jeweilige Situation bzw. Position der Insassen (auf den Sitzen) anpassen. Eine aktuell in der Entwicklung befindliche Lösung ist die „schnelle Sitzverstellung“ d.h. im Crashfall (oder unmittelbar davor d.h. im PreCrash Fall) wird der Sitz in ein Crash-optimierte aufrechte Position gebracht. Durch die kurze zur Verfügung stehende Zeitspanne muss dies sehr schnell erfolgen. Zusätzlich muss die aktuelle Sitzposition sehr genau bekannt sein.Due to the increasing possibilities to adjust the seat position, however, there are challenges for passenger occupant protection. For example, the lying position while driving is currently not permitted because the seat belts may not work properly in this position. The person could, for example, slip under the belt. However, if "lying down" is allowed in the future, the means of restraint must adapt to the respective situation or position of the occupants (on the seats). A solution currently under development is the "rapid seat adjustment", i.e. in the event of a crash (or immediately before, i.e. in the pre-crash case), the seat is brought into a crash-optimized upright position. Due to the short period of time available, this must be done very quickly. In addition, the current seating position must be known very precisely.

Eine schnelle Sitzlängsverstellung, die deutlich über der Komfort-Verstellgeschwindigkeit liegt, kann mit einem Einklemmschutz kombiniert werden. Weiter muss auch nach vielen Verstellzyklen die absolute Sitzposition bekannt sein (s. ), um beispielsweise die Gefahr der Zerstörung der Mechanik durch eine falsche Aktivierung zu reduzieren. Fährt man z.B. mit voller Geschwindigkeit/Kraft in die Wegbegrenzung, kann das System (Motor, Getriebe, Mechanik, Elektrik etc.) Schaden nehmen.A quick longitudinal adjustment of the seat, which is significantly faster than the comfort adjustment speed, can be combined with an anti-trap function. Furthermore, the absolute seating position must be known even after many adjustment cycles (see Fig. ), for example to reduce the risk of the mechanics being destroyed by incorrect activation. If, for example, you drive into the travel limit at full speed/power, the system (motor, gearbox, mechanics, electrics, etc.) can be damaged.

Aktuelle Lösungen zur Positionsmessung sind teilweise zu ungenau, weil die absolute Positionsmessung, insbesondere über mehrere Sitzverstellungsvorgänge hinweg, nur grob geschätzt wird (d.h. es wird die relative Vor-Zurück Strecke aufsummiert). Dieses System der vorliegenden Erfindung bietet eine absolute Positionierung (unabhängig von der Vor- Zurück Strecke).Current solutions for position measurement are sometimes too imprecise because the absolute position measurement, especially over several seat adjustment processes, is only roughly estimated (i.e. the relative front-back distance is added up). This system of the present invention provides absolute positioning (independent of front-to-back distance).

Für viele sicherheitsrelevante Systeme wird auch eine Redundanz gefordert. Daher ist die Messung der Position mit nur einem Ansatz (z.B. über die Stellmotoren) nicht mehr ausreichend.Redundancy is also required for many safety-relevant systems. Therefore, measuring the position with just one approach (e.g. via the servomotors) is no longer sufficient.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Gegenstand der Erfindung ist eine ultraschallbasierte Vorrichtung, die als redundantes System zur üblichen direkt in der Sitzverstellung angesiedelten Sitzstellungsbestimmung dienen kann. Durch Nutzung eines separaten US-Senders und eines zusätzlichen US-Empfängers kann ein sehr gutes Signal erzeugt, mit gutem SNR empfangen und ausgewertet werden, um z.B. Distanzen zu messen.The subject matter of the invention is an ultrasound-based device that can serve as a redundant system for the usual determination of the seat position, which is located directly in the seat adjustment. By using a separate US transmitter and an additional US receiver, a very good signal can be generated, received with good SNR and evaluated, e.g. to measure distances.

Des Weiteren können zusätzliche Informationen erfasst werden (z.B. Befindet sich ein Gegenstand im Fußraum).Additional information can also be recorded (e.g. if there is an object in the footwell).

Die vorliegende Erfindung bietet eine redundante Messung der Position zu den genannten Verfahren (Schalter-Signale / Umdrehungs-Puls-Auswertung). Anders ausgedrückt ist Gegenstand der Erfindung eine ultraschallbasierte Vorrichtung, die als redundantes System zu in der Sitzverstellung angesiedelten Systemen (Positionsschaltern oder Signalauswertung der Pulse bei Verstellung, Hall Sensorik) dienen kann. Die Abstandsmessung mittels Ultraschall ist grundsätzlich bekannt (oder signalaussendende Sensoren, wie z.B. Radar, LiDAR „Time of Flight“-Messprinzip).The present invention offers a redundant measurement of the position in relation to the methods mentioned (switch signals/revolution pulse evaluation). In other words, the subject matter of the invention is an ultrasound-based device that can serve as a redundant system for systems located in the seat adjustment (position switches or signal evaluation of the pulses during adjustment, Hall sensors). Distance measurement using ultrasound is generally known (or sensors emitting signals, such as radar, LiDAR "Time of Flight" measurement principle).

Ein Fortbewegungsmittel, dessen Sitz bezüglich seiner Position erfindungsgemäß untersucht wird, kann beispielsweise ein PKW, Transporter, LKW, Luft- und/oder Wasserfahrzeug sein. In einem ersten Schritt wird ein vordefiniertes Ultraschallsignal, welches eine veränderliche Strecke zwischen einer vordefinierten, ortsfest bezüglich einer Karosserie des Fortbewegungsmittels angeordneten ersten Position und einer vordefinierten, ortsfest bezüglich des (beweglichen Teils des) Sitzes angeordneten zweiten Position durchlaufen hat, empfangen. Mit anderen Worten durchquert das Ultraschallsignal, welches eigens hierfür erzeugt worden ist, eine Luftstrecke, deren Länge von der Position des Sitzes abhängt. Anders ausgedrückt repräsentiert die Laufzeit/die Laufstrecke des Ultraschallsignals eine Längsposition des Sitzes. Anschließend wird eine relative Position des Sitzes (bzgl. des Fortbewegungsmittels bzw. dessen Karosserie) anhand des Ultraschallsignals in Verbindung mit einer vordefinierten Referenz ermittelt. Die Referenz kann beispielsweise eine gemessene Laufzeit kategorisieren und somit einer vordefinierten Sitzposition zuordnen. Anhand der ermittelten Laufzeit des Ultraschallsignals kann somit die Längsposition des Sitzes ermittelt werden. Der Sitz kann ein Fahrersitz oder ein Beifahrersitz des Fortbewegungsmittels sein. Er kann sich in der ersten, zweiten, dritten oder jeder anderen Sitzreihe des Fortbewegungsmittels befinden. Insbesondere kann der Sitz sich aus einer im Wesentlichen horizontalen Position in eine im Wesentlichen aufrechte Position bewegen können, um im Falle eines Erfordernisses eine am besten geeignete bzw. Crash-sichere Sitzposition für einen Insassen bereitzustellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine weitere (insbesondere redundante) Möglichkeit zur Ermittlung einer Sitzposition innerhalb eines Fahrzeugs bereitgestellt werden.A means of transportation whose seat is examined with regard to its position according to the invention can be, for example, a passenger car, van, truck, aircraft and/or water vehicle. In a first step, a predefined ultrasonic signal, which has a variable distance between a predefined, stationary with respect to a body of the means of transportation arranged first position and a predefined, stationary with respect to the (movable part of the) seat arranged second position. In other words, the ultrasonic signal, which has been specially generated for this purpose, traverses an air gap whose length depends on the position of the seat. In other words, the travel time/distance of the ultrasonic signal represents a longitudinal position of the seat. A relative position of the seat (with respect to the means of transportation or its body) is then determined using the ultrasonic signal in conjunction with a predefined reference. For example, the reference can categorize a measured running time and thus assign it to a predefined seating position. The longitudinal position of the seat can thus be determined on the basis of the determined transit time of the ultrasonic signal. The seat can be a driver's seat or a passenger seat of the means of transportation. It can be in the first, second, third or any other row of seats on the vehicle. In particular, the seat may move from a substantially horizontal position to a substantially upright position to provide a most suitable or crash-safe seating position for an occupant, should the need arise. A further (in particular redundant) possibility for determining a seat position within a vehicle can be provided by the method according to the invention.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Beispielsweise kann die erste Position diejenige sein, an welcher das Ultraschallsignal ausgesendet wird, wobei an der zweiten Position das Ultraschallsignal empfangen wird. In Abhängigkeit einer Entfernung der beiden Positionen zueinander ergibt sich eine messbare Laufzeit, welche anhand der vordefinierten Referenz zur Ermittlung der relativen Sitzposition verwendet werden kann. Wenn das Ultraschallsignal an der zweiten Position auch erzeugt wird, kann das Ultraschallsignal an der ersten Position lediglich reflektiert werden und auch an der zweiten Position empfangen werden. In diesem Fall ergibt sich eine doppelte Laufzeit für das Ultraschallsignal, da die variable Strecke zweifach durchlaufen wird. Selbstverständlich kann das Ultraschallsignal auch an der zweiten Position reflektiert werden, wenn es an der ersten Position ausgesendet und empfangen wird. Alternativ kann das Ultraschallsignal an der zweiten Position ausgesendet und an der ersten Position empfangen werden. Im Stand der Technik ist bekannt, dass Ultraschallwandler sowohl als Sendeempfänger als auch als Sender ausgestaltet sein können. Insbesondere für den Fall, dass das Ultraschallsignal an derselben Position sowohl gesendet als auch empfangen wird, bietet sich die Verwendung eines Sendeempfängers aus Bauraumgründen an.For example, the first position can be that at which the ultrasonic signal is emitted, with the ultrasonic signal being received at the second position. Depending on the distance between the two positions, there is a measurable running time, which can be used to determine the relative seat position based on the predefined reference. If the ultrasonic signal is also generated at the second position, the ultrasonic signal can only be reflected at the first position and also be received at the second position. In this case, the transit time for the ultrasonic signal is doubled, since the variable path is traversed twice. Of course, the ultrasonic signal can also be reflected at the second position if it is transmitted and received at the first position. Alternatively, the ultrasonic signal can be transmitted at the second position and received at the first position. It is known in the prior art that ultrasonic converters can be designed both as transceivers and as transmitters. In particular in the event that the ultrasonic signal is both sent and received at the same position, the use of a transceiver is advisable for reasons of installation space.

Das Erfindungsgemäße Verfahren kann eine Ermittlung eines Luftdruckes und/oder einer Lufttemperatur und/oder einer Luftfeuchtigkeit für die Ermittlung der Sitzposition umfassen. Diese kann sensorisch, beispielsweise durch Innenraumsensoren eines Fortbewegungsmittels, erfolgen. Da die Laufzeit des Ultraschallsignals von der Strecke und der Schallgeschwindigkeit abhängt, können die ermittelten Lufteigenschaften -als Parameter in der vordefinierten Referenz berücksichtigt-, welche die Schallgeschwindigkeit beeinflussen können, verwendet werden, um einen möglichst geringen Fehler bei der Positionsermittlung zu machen.The method according to the invention can include determining an air pressure and/or an air temperature and/or an air humidity for determining the seat position. This can be done by sensors, for example by interior sensors of a means of transportation. Since the propagation time of the ultrasonic signal depends on the distance and the speed of sound, the determined air properties - taken into account as parameters in the predefined reference - which can influence the speed of sound, can be used in order to make as few errors as possible when determining the position.

Die vordefinierte Referenz kann eine Charakteristik des Ultraschallsignals einer vordefinierten Position des Sitzes zuordnen. Hierbei kann das Verhalten des Ultraschallsignals, welches empfangen wird, über der Zeit analysiert werden und sein Zeitverlauf eine Auskunft über die vordefinierte Position des Sitzes geben. Beispielsweise kann eine Amplitude und/oder ein Amplitudenverlauf des Ultraschallsignals darüber Auskunft geben, wie weit die durchlaufene Strecke zwischen Sender und Empfänger war und auf die Position des Sitzes geschlossen werden. Selbstverständlich kann dies zusätzlich oder alternativ zu einer Laufzeitmessung ausgewertet werden. Insbesondere für den Fall, dass sich der Empfänger bzw. der Reflektor im Zuge einer Längsverstellung des Sitzes aus einer Mittellängsachse der Abstrahlrichtung des Ultraschallsenders herausbewegt, kann die Amplitude und/oder ihre Zeitcharakteristik über der Zeit und/oder über dem Verstellweg des Sitzes stark variieren. Dieser Effekt kann genutzt werden, um bei geringen Bewegungen des Sitzes stark voneinander unterschiedliche und damit gut voneinander zu unterscheidende Signale zu erhalten. Insbesondere kann eine entsprechende Geometrie eines Reflektors an der ersten oder zweiten Position dazu führen, dass selbst bei geringen Verstellwegen stark voneinander abweichende Signalcharakteristika und/oder Amplituden empfangen werden.The predefined reference can assign a characteristic of the ultrasonic signal to a predefined position of the seat. Here, the behavior of the ultrasonic signal that is received can be analyzed over time and its time profile can provide information about the predefined position of the seat. For example, an amplitude and/or an amplitude profile of the ultrasonic signal can provide information about how far the distance traveled between transmitter and receiver was and the position of the seat can be inferred. Of course, this can be evaluated in addition to or as an alternative to a transit time measurement. The amplitude and/or its time characteristic can vary greatly over time and/or over the adjustment path of the seat, particularly in the event that the receiver or the reflector moves out of a central longitudinal axis of the emission direction of the ultrasonic transmitter during the course of a longitudinal adjustment of the seat. This effect can be used to obtain signals that differ greatly from one another and are therefore easily distinguishable from one another in the event of small movements of the seat. In particular, a corresponding geometry of a reflector at the first or second position can result in signal characteristics and/or amplitudes that differ greatly from one another being received, even with small adjustment paths.

Insbesondere für den Fall, dass aufgrund einer akuten Notwendigkeit zur Anpassung der Position des Sitzes eine automatische Sitzverstellung erfolgen soll, kann es vorteilhaft sein, das erfindungsgemäße Verfahren zur Sitzpositionserkennung auszuführen. Insbesondere kann eine redundante Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich zu herkömmlichen/anderen Verfahren eine größtmögliche Sicherheit einer korrekten Sitzpositionsermittlung bieten. Beispielsweise kann also aufgrund einer Fahrsituation mit Kollisionsrelevanz (pre-crash-Fall) eine Soll-Position für den Sitz gefunden werden. In Abhängigkeit der erfindungsgemäß unterstützt ermittelten Sitzposition kann nun ein Aktuator zur Anpassung der relativen Sitzposition des Sitzes zwischen der Ermittlung der Notwendigkeit und einer unmittelbar darauffolgenden Kollision des Fortbewegungsmittels dazu führen, dass eine bis zur Kollision verbleibende Zeitspanne bestmöglich für die Einstellung der Soll-Position genutzt werden kann. Hierdurch können die auf die Sitzverstellungsmechanik wirkenden Kräfte, die im Aktuator (z.B. Elektromotor, Pyro-Aktuator, o.ä.) auftretenden Kräfte minimiert und erforderlichenfalls ein im Verstellweg befindliches Hindernis analysiert, kategorisiert und bei der Sitzverstellung berücksichtigt werden. Beispielsweise kann ermittelt werden, dass das Hindernis keine Anpassung der Verstellkräfte erfordert. Alternativ kann ermittelt werden, dass das Hindernis deformiert oder im Zuge der Sitzverstellung aus seiner aktuellen Position herausgeschoben werden muss. Entsprechend kann die Ansteuerung des Aktuators angepasst werden, um die Soll-Position des Sitzes rechtzeitig zu erreichen oder der Anwender zur Entfernung des Hindernisses aufgefordert werden.It can be advantageous to carry out the method for detecting the seat position according to the invention, particularly in the event that an automatic seat adjustment is to take place due to an acute need to adjust the position of the seat. In particular, a redundant use of the method according to the invention in addition to conventional/other methods can offer the greatest possible security of a correct seat position determination. For example, a target position for the seat can be found on the basis of a driving situation with collision relevance (pre-crash case). become the Depending on the seat position determined with support according to the invention, an actuator for adjusting the relative seat position of the seat between the determination of necessity and an immediately following collision of the means of transport can result in the time remaining until the collision being used in the best possible way for setting the target position can. As a result, the forces acting on the seat adjustment mechanism, the forces occurring in the actuator (eg electric motor, pyro-actuator, etc.) can be minimized and, if necessary, an obstacle in the adjustment path can be analyzed, categorized and taken into account in the seat adjustment. For example, it can be determined that the obstacle does not require adjustment of the adjustment forces. Alternatively, it can be determined that the obstacle is deformed or has to be pushed out of its current position in the course of the seat adjustment. The activation of the actuator can be adjusted accordingly in order to reach the target position of the seat in time or to prompt the user to remove the obstacle.

Grundsätzlich kann die Sitzposition durch den Abstand zweier Punkte, von denen der erste einen am Boden/Bodengruppe des Fahrzeugs fixierten Sensor und der zweite einen am beweglichen Teil des Sitzes fixierten Sensor aufweist, ermittelt werden. Durch die bekannten geometrischen Zusammenhänge kann der longitudinale Abstand auch dann berechnet werden, wenn die Einbauposition bzw. tatsächliche Position der beiden Sensoren einen Höhenunterschied aufweisen. Der Höhenunterschied ist konstruktionsbedingt konstant und im Vorfeld bekannt, so dass sich bezüglich der vom Ultraschall durchlaufenen Wegstrecke, der Höhendifferenz und der Richtung der Sitzverstellung z.B. ein rechtwinkliges Dreieck mit bekannten geometrischen Zusammenhängen ergibt. Die Abstandsmessung mittels Reflexion/Echos des emittierten Signals ist die gängige Methode für Ultraschall. D.h., dass ein Schallsignal (gepulst oder moduliert) ausgesendet und die Laufzeit („Time of Flight“) proportional der Entfernung zwischen Objekt und Sensor (durch Hin- und Rückweg wird die doppelte Entfernung gemessen) ermittelt wird. Der Einsatz eines klassischen Ultraschall-Sensors (mit Echo-Prinzip) wäre denkbar, jedoch vergleichsweise herausfordernd. In dem hier adressierten Bauraum (z.B. unter einem Fahrzeugsitz) befinden sich viele Strukturen, welche den Schall reflektieren können. Es ist somit schwer, die Sitzposition zu ermitteln, da nicht bekannt ist, wo genau der Schall unter dem Sitz reflektiert wird. Durch Verschieben des Sitzes ändert sich auch der Winkel zwischen den Strukturen bzw. zwischen den Achsen von Sender und Empfänger, wodurch je nach Sitzposition unterschiedliche Strukturteile des Sitzes erfasst werden können. Dies kann dazu führen, dass ein Reflexionspunkt auf dem Sitzgestell bzw. dem Reflektor „wandern“ kann, was eine genaue Sitzpositionsschätzung erschwert, grundsätzlich jedoch nicht unmöglich macht. Eine Puls-Echo-Messung ist dennoch möglich, indem bewusst ein starker Reflektor (z.B. ein schallharter Parabolspiegel, Tripel-Spiegel) an einem vordefinierten Punkt montiert wird. In principle, the seat position can be determined by the distance between two points, of which the first has a sensor fixed to the floor/floor group of the vehicle and the second has a sensor fixed to the movable part of the seat. Due to the known geometric relationships, the longitudinal distance can also be calculated if the installation position or actual position of the two sensors have a height difference. The difference in height is constant due to the design and is known in advance, so that a right-angled triangle with known geometric relationships results with regard to the distance covered by the ultrasound, the difference in height and the direction of the seat adjustment. The distance measurement using reflection/echoes of the emitted signal is the common method for ultrasound. This means that a sound signal (pulsed or modulated) is sent out and the transit time (“time of flight”) is determined in proportion to the distance between the object and the sensor (double the distance is measured by going there and back). The use of a classic ultrasonic sensor (with the echo principle) would be conceivable, but comparatively challenging. In the installation space addressed here (e.g. under a vehicle seat) there are many structures that can reflect the sound. It is therefore difficult to determine the seat position, since it is not known exactly where the sound is reflected under the seat. By moving the seat, the angle between the structures or between the axes of the transmitter and receiver also changes, which means that different structural parts of the seat can be detected depending on the seat position. This can lead to a reflection point on the seat frame or the reflector being able to "wander", which makes an exact estimation of the seat position more difficult, but not impossible in principle. However, a pulse-echo measurement is possible by deliberately mounting a strong reflector (e.g. a hard parabolic mirror, triple mirror) at a predefined point.

Dieser Reflektor muss die Eigenschaft aufweisen, wesentlich stärker als die übrigen Strukturen zu reflektieren. Insbesondere sollte dieser Punkt früher als die anderen Strukturen reflektieren, um ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu erzielen. Zusätzlich können die umgebenden Strukturen schallabsorbierend ausgestaltet/verkleidet werden. Beispielsweise können diese beschichtet, lackiert, mit Gummi, Textil, Schaumstoff o.ä., überzogen werden. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, das Echo eines gewünschten Punktes (d.h. Reflektors) zu erfassen, weil dieser sich in der Amplitude deutlich vom Rest unterscheidet. Durch Nutzung eines separaten Ultraschallsenders und eines zusätzlichen Ultraschallempfängers kann dagegen ein sehr gutes und zuverlässiges Signal-zu-Rausch-Verhältnis bzw. Empfangssignal erzeugt werden. Durch ein Steuergerät können Sender und Empfänger synchronisiert bzw. gemeinsam angesteuert werden. Eine direkte Messung von Sender und Empfänger bietet ein vielfach stärkeres Signal als nach einer Reflexion an einem Ort. Die trotzdem vorhandenen Echos durch Reflexion an den Sitzstrukturen sind um ein Vielfaches geringer als das eigentliche Nutzsignal, was zu einem wesentlich höheren Nutzsignal-zu-Rausch-(SNR)-Verhältnis führt, wodurch die Distanzmessung sehr exakt wird. Der Sender kann sowohl an der ersten Position als auch an der zweiten Position eingebaut sein. Der Sender muss den Schall emittieren (z.B. mittels einer Ultraschall-Membran bzw. eines Lautsprechers) und der Empfänger muss das Signal lediglich empfangen (z.B. mittels eines Mikrofons). Es ist auch möglich, Sender und Empfänger im Wechselbetrieb zu betreiben, wobei zunächst an einer Position gesendet und an einer zweiten Position empfangen wird und anschließend an einer zweiten Position gesendet und an einer ersten Position empfangen wird. In diesem Fall benötigen beide Positionen einen Sendeempfänger (Transmitter und Empfänger), insbesondere in einem Bauteil (wie z.B. im Ultraschallparkpilot-Sensor realisiert). Ein Wechselbetrieb erhöht die Sicherheit, weil die Sitzstrukturen abhängig der Schallrichtung unterschiedliche Störungen aufweisen.This reflector must have the property of reflecting much more strongly than the other structures. In particular, this point should reflect earlier than the other structures in order to achieve a high signal-to-noise ratio (SNR). In addition, the surrounding structures can be designed/clad to be sound-absorbing. For example, they can be coated, painted, covered with rubber, textile, foam or the like. In this way it can be guaranteed to detect the echo of a desired point (i.e. reflector) because it differs significantly in amplitude from the rest. By using a separate ultrasonic transmitter and an additional ultrasonic receiver, on the other hand, a very good and reliable signal-to-noise ratio or received signal can be generated. The transmitter and receiver can be synchronized or controlled together by a control unit. A direct measurement of the transmitter and receiver offers a signal that is many times stronger than after a reflection in one place. The echoes that are still present due to reflection from the seat structures are many times lower than the actual useful signal, which leads to a significantly higher useful signal-to-noise (SNR) ratio, making the distance measurement very precise. The transmitter can be installed both in the first position and in the second position. The transmitter has to emit the sound (e.g. using an ultrasonic membrane or a loudspeaker) and the receiver only has to receive the signal (e.g. using a microphone). It is also possible to operate the transmitter and receiver in alternating operation, with transmission first being carried out at one position and reception at a second position, and then transmission at a second position and reception at a first position. In this case, both positions require a transceiver (transmitter and receiver), especially in one component (e.g. implemented in the ultrasonic parking pilot sensor). Alternating operation increases safety, because the seat structures exhibit different disturbances depending on the direction of the sound.

Es gibt verschiedene Ausführungsvarianten für die Einbauposition. Die direkte Achse (Verbindung oder Sichtverbindung) zwischen Sender und Empfänger muss jedoch stets frei sein. Befindet sich ein Objekt zwischen den Sensoren, ist eine direkte Abstandsmessung nicht möglich. Dieser Fehlerfall kann jedoch rechtzeitig erkannt werden. Durch die dreidimensionale Schallausbreitung können die Reflexionen an der Umgebung erfasst werden, wodurch die Laufzeit sozusagen „über Bande“ ermittelt wird. In diesem Fall muss jedoch auch erkannt werden, in welcher Position die Reflexion erfolgt ist, um die Laufstreckenlänge zu kennen und die Laufzeit in eine Sitzposition umrechnen zu können. Allerdings ist die Signalamplitude in diesem Fall deutlich reduziert und kann daher von einem direkten Signallaufweg bereits aufgrund der stark veränderten (reduzierten) Amplitude unterschieden werden. Über die Signalstruktur bzw. das Signalmuster kann auf die Art und die Größe eines Hindernisses im direkten Übertragungsweg (also auf der optischen Achse zwischen Sender und Empfänger) rückgeschlossen werden. Je nach Einbauvariante kann es auch von Vorteil sein, zu erkennen, ob sich ein Hindernis im Weg befindet. Insbesondere im Fall der Messung unter dem Sitz sollte sich kein Hindernis unter dem Sitz befinden. Ein Hindernis unter dem Sitz könnte bei einer Sitzverstellung einklemmen und die Sitzverstellung vereiteln. In diesem Fall könnte der Fahrer in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das Hindernis automatisch aufmerksam gemacht werden. Auch in den anderen Fällen (z.B. Einklemmschutz hinter dem Sitz) oder Beinposition vor dem Sitz könnte das jeweilige Objekt erfasst und die Informationen in weiterführenden Schritten bzw. anderen Systemen verwendet werden. Durch die dreidimensionale Schallausbreitung und die sich bewegenden Beine kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass die Sitzposition dennoch erfasst werden kann. Wenn das Sichtfeld durch die Beine verdeckt ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Sitzposition sich nicht verändert hat. Sobald die Beine sich bewegen und wieder für einen kurzen Moment freie Sicht herrscht, kann die Sitzpositionsschätzung aktualisiert werden. Zusätzlich ist bekannt, wenn der Sitz sich bewegt hat (z.B. Aktivieren von Schaltern durch den Anwender, Ansteuerung der Stellmotoren etc.), d.h., nur wenn die Beine die Sicht komplett verdecken und der Sitz sich gleichzeitig verstellt, ist die Positionsschätzung unzureichend. Dann muss auf die herkömmliche Positionsermittlung (Stellmotorposition) zurückgegriffen werden, bis erneut freie Sicht herrscht.There are different design variants for the installation position. However, the direct axis (connection or line of sight) between transmitter and receiver must always be free. If there is an object between the sensors, a direct distance measurement not possible. However, this error case can be detected in good time. Due to the three-dimensional sound propagation, the reflections in the environment can be recorded, which means that the transit time is determined "over the band", so to speak. In this case, however, it must also be recognized in which position the reflection took place in order to know the length of the running distance and to be able to convert the running time into a sitting position. However, the signal amplitude is significantly reduced in this case and can therefore be distinguished from a direct signal path due to the greatly changed (reduced) amplitude. The type and size of an obstacle in the direct transmission path (i.e. on the optical axis between transmitter and receiver) can be deduced from the signal structure or the signal pattern. Depending on the installation variant, it can also be advantageous to recognize whether there is an obstacle in the way. Especially in the case of under-seat measurement, there should be no obstacle under the seat. An obstacle under the seat could get caught during a seat adjustment and prevent the seat adjustment. In this case, in a development of the method according to the invention, the driver's attention could be drawn automatically to the obstacle. Also in the other cases (e.g. anti-trap protection behind the seat) or leg position in front of the seat, the respective object could be detected and the information used in further steps or other systems. Due to the three-dimensional sound propagation and the moving legs, it can be assumed, for example, that the sitting position can still be detected. If the field of view is obscured by the legs, it can be assumed that the seating position has not changed. As soon as the legs move and the view is clear again for a brief moment, the seat position estimate can be updated. In addition, it is known when the seat has moved (eg activation of switches by the user, actuation of the servomotors, etc.), ie the position estimate is only insufficient if the legs completely block the view and the seat moves at the same time. Then the conventional position determination (servomotor position) must be used until there is a clear view again.

Das System kann auch erweitert werden, um die Rotation des Sitzes zu erfassen. Durch einen Sender oder Sendeempfänger an der ersten Position (Bezugspunkt fest am Boden) und zwei weitere Bezugspunkte (beweglich am Sitz) mit Reflektoren oder Empfängern um die Rotationsachse befestigt am drehbaren Sitz ist eine Winkelschätzung in analoger Weise möglich. Durch die geometrischen Zusammenhänge lassen sich so Winkel und zusätzlich der Abstand (wie zuvor) vom Sitz ermitteln.The system can also be extended to detect the rotation of the seat. With a transmitter or transceiver at the first position (fixed reference point on the floor) and two further reference points (movable on the seat) with reflectors or receivers around the axis of rotation attached to the rotating seat, an angle estimation is possible in an analogous manner. The angle and also the distance (as before) from the seat can be determined through the geometric relationships.

Auch hier sind verschiedene Ausführungsvarianten (Sender-Empfänger-Tausch, Reflektoren, eine Position am Boden und eine oder mehrere Positionen am Sitz oder eine Position am Sitz und eine oder mehrere Positionen am Boden, etc.) denkbar.Here, too, different design variants (transmitter-receiver exchange, reflectors, a position on the floor and one or more positions on the seat or a position on the seat and one or more positions on the floor, etc.) are conceivable.

Für die Signalmodulation gibt es unterschiedliche Varianten:

• Senden von kurzen Ultraschallpulsen („klassische Variante“)
• Dauerhaftes frequenzmoduliertes Signal („FMCW“)
• Amplitudenmoduliertes Signal
• Moduliertes Signal (Sinus oder stochastisches Signal) für Korrelationsverfahren

There are different variants for the signal modulation:

• Transmission of short ultrasonic pulses ("classic variant")
• Continuous frequency modulated signal ("FMCW")
• Amplitude modulated signal
• Modulated signal (sine or stochastic signal) for correlation methods

Durch die Trennung von Sender und Empfänger kann der Sender praktisch dauerhaft Senden (das Senden muss nicht unterbrochen werden) und somit das Signal-zu-Rausch-Verhältnis sehr vorteilhaft beeinflusst werden. Auf diese Weise können unmittelbar kleinste Bewegungen erfasst werden.By separating the transmitter and receiver, the transmitter can transmit almost continuously (transmission does not have to be interrupted) and the signal-to-noise ratio can thus be influenced very advantageously. In this way, the smallest movements can be detected immediately.

Als Ultraschall werden Frequenzen über 20 kHz bezeichnet. Das Signal breitet sich mit der Schallgeschwindigkeit aus (in Luft bei Raumtemperatur c=344,8 m/s). Durch die Signalausbreitung mittels Schallgeschwindigkeit ergibt sich so eine periodische Wiederholung vom Signal, abhängig von der Trägerfrequenz (z.B. bei f=34,48 kHz bzw. Periodendauer von 0,029 ms und c=344,8 m/s ist die Wellenlänge 1 cm). Bei einem dauerhaften Senden können kontinuierlich kleinste Bewegungen erfasst werden, aber es entstehen Mehrdeutigkeiten über Entfernungen größer als eine Wellenlänge (das Signal wiederholt sich jede Periode), doch diese Mehrdeutigkeit lässt sich unterbinden. Beispielsweise gibt es hierzu zwei Möglichkeiten:

• Auf- und Abzählen der ganzen Perioden (setzt voraus, dass die Signalabtastung deutlich schneller erfolgt (bzw. durch Aliasing mindestens doppelt so schnell), als die Dauer, die der Sitz mit maximaler Geschwindigkeit benötigt, um eine Wellenlänge (z.B. 1 cm) zu passieren, z.B. wird der Sitz mit maximal 1 m/s verstellt, muss das Signal mit mind. 200 Hz abgetastet werden;
• Modulation/Codierung des Signals (in Frequenz oder Amplitude).

Frequencies above 20 kHz are called ultrasound. The signal propagates at the speed of sound (in air at room temperature c=344.8 m/s). The signal propagation by means of the speed of sound results in a periodic repetition of the signal, depending on the carrier frequency (e.g. at f=34.48 kHz or period of 0.029 ms and c=344.8 m/s the wavelength is 1 cm). Continuous transmission can continuously detect tiny movements, but ambiguity arises over distances longer than a wavelength (the signal repeats every period), but this ambiguity can be eliminated. For example, there are two ways to do this:

• Counting up and down the entire periods (assuming that the signal sampling is significantly faster (or at least twice as fast due to aliasing) than the time it takes the seat to cover a wavelength (eg 1 cm) at maximum speed happen, e.g. if the seat is adjusted at a maximum of 1 m/s, the signal must be sampled with at least 200 Hz;
• Modulation/coding of the signal (in frequency or amplitude).

Das hier gezeigte Prinzip lässt sich analog auf alternative „Time-of-Flight-Sensoren“ übertragen. Es ist z.B. denkbar, die gleiche Lösung mittels Radar zu realisieren. Eine Synchronisation zweier Radar-Sensoren ist technisch wesentlich aufwendiger (die Oszillatoren z.B. 60 GHz müssen synchron laufen), lässt sich jedoch grundsätzlich realisieren. Eine gute Alternative ist eine optische Messung (z.B. mittels LiDAR) mittels einer LED und einer Fotodiode. Beide könnten auf analoge Art und Weise den Abstand ermitteln. Im Unterschied zu Ultraschall steigt aber die Anforderung an die Laufzeitmessung, weil die Laufzeit von Licht (c~=300.000.000 m/s) deutlich kürzer als von Schall (c~=340 m/s) ist. Aufgrund der Verstellung der Sitzposition veränderte Laufzeiten sind hier sehr viel aufwendiger voneinander zu unterscheiden. Typischerweise kann bei LiDAR (Sender gleich Empfänger) die Phasenverschiebung des gesendeten und empfangenen modulierten Signals sehr robust ausgewertet werden. Dies kann auch bei verteilten Systemen angewendet werden, wenn die Systeme eine gemeinsame Referenzzeit aufweisen. Eine gemeinsame Zeit („Time Base“) auszuhandeln, ist eine bekannte und gelöste Fragestellung für verteilte Computersysteme. Ein optischer Retro-Reflektor (z.B. Katzenauge) stellt bei der einfachen (Sender gleich Empfänger) LiDAR-Anordnung allerdings eine unkompliziertere Alternative dar.The principle shown here can be transferred analogously to alternative "time-of-flight sensors". It is conceivable, for example, to implement the same solution using radar. Synchronizing two radar sensors is technically much more complex (the oscillators, for example, 60 GHz must run synchronously), but can in principle be implemented. A good alternative is an optical measurement (e.g. using LiDAR) using an LED and a photodiode. Both could determine the distance in an analogous manner. In contrast to ultrasound, however, the requirement for the transit time measurement increases because the transit time of light (c~=300,000,000 m/s) is significantly shorter than that of sound (c~=340 m/s). Changed running times due to the adjustment of the seat position are much more difficult to distinguish from one another. Typically, with LiDAR (transmitter equals receiver), the phase shift of the transmitted and received modulated signal can be evaluated very robustly. This can also be applied to distributed systems if the systems have a common reference time. Negotiating a common time (“time base”) is a well-known and solved problem for distributed computer systems. However, an optical retro-reflector (e.g. cat's eye) represents a less complicated alternative for the simple (transmitter equals receiver) LiDAR arrangement.

Ein Hindernis zwischen Sender und Empfänger in der veränderlichen Wegstrecke kann anhand des (ausbleibenden oder ungewöhnlich schwachen) Empfangssignals erkannt werden. Im Ansprechen darauf kann eine Aufforderung an den Anwender / Insassen ergehen, das Hindernis (Taschen, Koffer, Körperteile, o.ä.) zu entfernen, um im Bedarfsfall rasch den Sitz verstellen zu können.An obstacle between the transmitter and receiver in the variable path can be detected based on the (absent or unusually weak) received signal. In response to this, a request may be made to the user/occupant to remove the obstacle (bags, suitcases, body parts, etc.) in order to be able to quickly adjust the seat if necessary.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Position eines Sitzes eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger (welcher identisch mit dem Sender sein kann) und eine Auswerteeinheit. Der Ultraschallempfänger ist eingerichtet, ein vom Ultraschallsender ausgesandtes Ultraschallsignal (bzw. dessen Reflexion) zu empfangen, welches eine veränderliche Strecke zwischen einer vordefinierten, ortsfest bezüglich einer Karosserie des Fortbewegungsmittels angeordneten ersten Position und einer vordefinierten, ortsfest bezüglich des Sitzes angeordneten zweiten Position durchlaufen hat. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, auf Basis des empfangenen Ultraschallsignals eine relative Position des Sitzes anhand einer vordefinierten Referenz zu ermitteln. Optional kann die Vorrichtung einen Reflektor aufweisen, welcher beispielsweise als Hohlspiegel und/oder Mehrflächen-Reflektor (Mehrstufen-Reflektor) ausgestaltet sein kann. Mit anderen Worten kann der Reflektor eine derartige Gestalt aufweisen, dass er (insbesondere in Abhängigkeit einer jeweiligen Laufstreckenlänge) eine charakteristische Signatur im Echo-Signal des Ultraschallsignals hinterlässt, welches in erfindungsgemäßer Weise empfangen wird. Somit kann ermittelt werden, welche Anteile im Signal vom Reflektor stammen und an welcher Position der Reflektor sich bezüglich des Senders/Empfängers befindet. Der Reflektor ist insbesondere an derjenigen von der ersten und der zweiten Position angeordnet, an welcher der Ultraschallempfänger nicht angeordnet ist. Zusätzlich ist der Reflektor insbesondere an derjenigen von der ersten und der zweiten Position angeordnet, an welcher der Ultraschallsender nicht angeordnet ist.According to a second aspect of the present invention, a device for determining a position of a seat of a means of transportation is proposed. The device includes an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver (which can be identical to the transmitter) and an evaluation unit. The ultrasonic receiver is set up to receive an ultrasonic signal emitted by the ultrasonic transmitter (or its reflection), which has traveled a variable distance between a predefined first position, which is stationary with respect to a body of the means of transportation, and a predefined second position, which is arranged stationary with respect to the seat. The evaluation unit is set up to determine a relative position of the seat using a predefined reference on the basis of the received ultrasonic signal. Optionally, the device can have a reflector, which can be designed, for example, as a concave mirror and/or a multi-surface reflector (multi-stage reflector). In other words, the reflector can have such a shape that it leaves a characteristic signature in the echo signal of the ultrasonic signal (in particular as a function of a respective running distance length), which is received in the manner according to the invention. It can thus be determined which components in the signal originate from the reflector and at which position the reflector is located in relation to the transmitter/receiver. In particular, the reflector is arranged at that one of the first and the second position at which the ultrasonic receiver is not arranged. In addition, the reflector is particularly arranged at that one of the first and the second position where the ultrasonic transmitter is not arranged.

Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich derart ersichtlich in entsprechender Weise aus den obigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren, dass auf selbige zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.The features, combinations of features and the resulting advantages of the device according to the invention are evident from the above statements on the method according to the invention in such a way that reference is made to the same to avoid repetition.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches eine Vorrichtung gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt aufweist. Das Fortbewegungsmittel kann als PKW, Transporter, LKW, Luft- und/oder Wasserfahrzeug ausgestaltet sein. Auch für das Fortbewegungsmittel ergeben sich Merkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile entsprechend den obigen Ausführungen.According to a third aspect of the present invention, a means of locomotion is proposed which has a device according to the second-mentioned aspect of the invention. The means of transportation can be designed as a car, van, truck, aircraft and/or water vehicle. Features, combinations of features and advantages corresponding to the above explanations also arise for the means of transportation.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, in welcher sich der Sitz in einer vorderen Position befindet;
3 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, in welcher sich der Sitz in einer hinteren Position befindet;
4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, in welcher sich der Ultraschallsender an einer ersten Position und der Ultraschallempfänger an einer zweiten Position befindet;
5 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels, in welcher sich der Ultraschallsender an einer zweiten Position und der Ultraschallempfänger an einer ersten Position befindet;
6 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei welcher sich die erste Position an einer Spritzschutzwand zum Motorraum des Fortbewegungsmittels befindet;
7 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei welcher sich die erste Position an einer schräg gerichteten Struktur der Bodengruppe hinter dem Sitz befindet;
8 eine schematische Darstellung eines ersten Hindernisses in der Ultraschall-Übertragungsstrecke;
9 eine schematische Darstellung eines zweiten Hindernisses in der Ultraschall-Übertragungsstrecke;
10 eine schematische Darstellung eines dritten Hindernisses in der Ultraschall-Übertragungsstrecke;
11 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit zwei räumlich voneinander getrennten Sendern bzw. Empfängern am Sitz und einem Sender bzw. Empfänger an der ersten Position;
12 die in 11 gezeigte Darstellung nach einer Drehung des Sitzes um einen Winkel α; und
13 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens der vorliegenden Erfindung.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a schematic side view of an embodiment of a means of transportation according to the invention;
2 Figure 12 is a schematic representation of an embodiment of the present invention in which the seat is in a forward position;
3 Figure 12 is a schematic representation of the first embodiment of the present invention in which the seat is in a rearward position;
4 a schematic representation of a second embodiment, in which the ultrasonic transmitter is in a first position and the ultrasonic receiver is in a second position;
5 a schematic representation of the second embodiment, in which the ultrasonic transmitter is in a second position and the ultrasonic receiver is in a first position;
6 a schematic representation of a third embodiment of the present Invention in which the first position is on a splash guard to the engine compartment of the vehicle;
7 Figure 12 is a schematic representation of a fourth embodiment of the present invention in which the first position is on a slanted structure of the underbody behind the seat;
8th a schematic representation of a first obstacle in the ultrasonic transmission path;
9 a schematic representation of a second obstacle in the ultrasonic transmission path;
10 a schematic representation of a third obstacle in the ultrasonic transmission path;
11 a schematic representation of a fourth embodiment of the present invention with two spatially separated transmitters or receivers on the seat and a transmitter or receiver at the first position;
12 in the 11 shown representation after a rotation of the seat by an angle α; and
13 a flow chart illustrating steps of an embodiment of an inventive method of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung eines PKWs 10 als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels, in welchem ein Anwender in Form eines Insassen 8 auf einem Fahrersitz 1 Platz genommen hat. Der Fahrersitz ist hinsichtlich seiner Längsposition und hinsichtlich einer Drehposition seiner Rückenlehne mittels eines Motors 13 als Aktuator gegenüber einer Karosserie 11 des PKWs 10 verstellbar. Der Motor 13 wird über ein elektronisches Steuergerät 5 mittels der Auswerteeinheit angesteuert. Das elektronische Steuergerät 5 erhält u.a. die Signale einer vorwärts gerichteten Frontkamera 12, mittels welcher das elektronische Steuergerät kollisionsrelevante Situationen erkennen und in erfindungsgemäßer Weise Maßnahmen zur Herstellung einer Soll-Position für den Sitz 1 einleiten kann. 1 shows a schematic representation of a passenger car 10 as an exemplary embodiment of a means of transportation according to the invention, in which a user in the form of an occupant 8 has taken a seat on a driver's seat 1 . The driver's seat can be adjusted in terms of its longitudinal position and in terms of a rotational position of its backrest by means of a motor 13 as an actuator relative to a body 11 of the passenger car 10 . The motor 13 is controlled via an electronic control unit 5 using the evaluation unit. The electronic control unit 5 receives, among other things, the signals from a forward-facing front camera 12, by means of which the electronic control unit can recognize situations relevant to a collision and can initiate measures to establish a target position for the seat 1 in a manner according to the invention.

2 zeigt einen erfindungsgemäß ausgestalteten Sitz 1, dessen Unterseite eine zweite Position aufweist, welche relativ zur Karosserie 11 beweglich ist, während die Bodengruppe der Karosserie 11 vor dem Sitz eine erste Position aufweist, welche ortsfest bzgl. des PKWs 10 ist. An dieser ersten Position kann ein Ultraschallsender 3 angeordnet sein, während an der zweiten Position ein Ultraschallempfänger 4 angeordnet sein kann. In Abhängigkeit der Position des Sitzes 1 gegenüber der Karosserie 11 variiert nun die Länge der veränderlichen Strecke 6, so dass auch die Laufzeit des Ultraschallsignals 2 entsprechend variiert. Eine doppelte Laufzeit ergibt sich für das Ultraschallsignal 2, wenn an der ersten Position ein Ultraschall-Sendeempfänger in Form eines Ultraschallsenders 3 und eines Ultraschallempfängers 4 angeordnet ist, während an der zweiten Position ein vordefinierter Reflektor 7 angeordnet ist. In diesem Fall durchläuft das Ultraschallsignal 2 die veränderliche Strecke 6 einmal vorwärts und einmal rückwärts, wodurch sich die doppelte Laufzeit ergibt. 2 shows a seat 1 designed according to the invention, the underside of which has a second position which can be moved relative to the body 11, while the underbody of the body 11 in front of the seat has a first position which is stationary with respect to the passenger car 10. An ultrasonic transmitter 3 can be arranged at this first position, while an ultrasonic receiver 4 can be arranged at the second position. Depending on the position of the seat 1 relative to the body 11, the length of the variable section 6 now varies, so that the propagation time of the ultrasonic signal 2 also varies accordingly. The transit time for the ultrasonic signal 2 is doubled if an ultrasonic transceiver in the form of an ultrasonic transmitter 3 and an ultrasonic receiver 4 is arranged at the first position, while a predefined reflector 7 is arranged at the second position. In this case, the ultrasonic signal 2 runs through the variable path 6 once forwards and once backwards, resulting in twice the transit time.

3 zeigt die in 2 dargestellte Situation nach einer horizontalen Verschiebung des Sitzes 1 nach hinten (minus X-Richtung). Die Höhe des Sitzes 1 hat sich nicht verändert. Seine Verschiebung in minus X-Richtung hat jedoch zu einer Verlängerung der veränderlichen Strecke 6 geführt, wodurch auch das Ultraschallsignal 2 eine veränderte Laufzeit aufweist. Aufgrund der bekannten geometrischen Beziehung bzw. der Kinematik des Sitzes 1 kann anhand einer (nicht dargestellten) vordefinierten Referenz auf Basis einer Laufzeitmessung eine Sitzposition abgeschätzt bzw. ermittelt werden. 3 shows the in 2 illustrated situation after a horizontal displacement of the seat 1 to the rear (minus X-direction). The height of seat 1 has not changed. However, its displacement in the minus X-direction has led to an extension of the variable path 6, as a result of which the ultrasonic signal 2 also has a changed propagation time. Based on the known geometric relationship or the kinematics of the seat 1, a seat position can be estimated or determined using a predefined reference (not shown) based on a transit time measurement.

4 zeigt konkret diejenige Darstellung, in welcher der Ultraschallsender 3 an der ersten Position an der Karosserie 11 angeordnet ist und das Ultraschallsignal 2 in Richtung des Ultraschallempfängers 4 an der zweiten Position aussendet. Bevorzugt ist das Aussenden und Empfang derart synchronisiert, dass die Auswerteeinheit, welche das Empfangssignal zu verarbeiten hat, den Aussendezeitpunkt unmittelbar mitgeteilt bekommt bzw. mitbestimmt. 4 FIG. 1 specifically shows that representation in which the ultrasonic transmitter 3 is arranged at the first position on the body 11 and emits the ultrasonic signal 2 in the direction of the ultrasonic receiver 4 at the second position. The sending and receiving is preferably synchronized in such a way that the evaluation unit, which has to process the received signal, is informed of the time of sending directly or co-determines it.

5 zeigt die in 4 dargestellte Anordnung, wobei jedoch der Ultraschallsender 3 an der zweiten Position und der Ultraschallempfänger 4 an der ersten Position angeordnet sind. Es ergibt sich im Zuge der erfindungsgemäßen Laufzeitmessung dasselbe Ergebnis, wobei jedoch die veränderliche Strecke 6 in umgekehrter Richtung vom Ultraschallsignal 2 durchlaufen wird. 5 shows the in 4 shown arrangement, but with the ultrasonic transmitter 3 at the second position and the ultrasonic receiver 4 are arranged at the first position. In the course of the propagation time measurement according to the invention, the same result is obtained, but the variable distance 6 is traversed in the opposite direction by the ultrasonic signal 2 .

6 zeigt eine schematische Darstellung der Situation, wenn die erste Position im Bereich der Spritzschutzwand unterhalb der Lenksäule den Ultraschallsender 3 trägt und eine vordere untere zweite Position an der Sitzfläche bzw. der Sitzkonsole des Sitzes 1 den Ultraschallempfänger 4 trägt. Hierbei ist eine nahezu horizontale veränderliche Strecke 6 definiert, wodurch sich ein linearer Zusammenhang zwischen der Sitzposition und der Länge der veränderlichen Strecke 6 ergibt. 6 shows a schematic representation of the situation when the first position in the area of the spray protection wall below the steering column carries the ultrasonic transmitter 3 and a front lower second position on the seat surface or the seat console of the seat 1 carries the ultrasonic receiver 4. In this case, an almost horizontal variable section 6 is defined, resulting in a linear relationship between the seat position and the length of the variable section 6 .

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung, bei welcher eine erste Position hinter dem Sitz 1 an einem schräg gestellten Karosserieteil den Ultraschallsender 3 trägt und eine zweite Position an einem unteren Bereich der Lehne des Sitzes 1 den Ultraschallempfänger 4 trägt. Auch in diesem Fall ergibt sich für die veränderliche Strecke 6 eine nahezu horizontale Ausrichtung mit nahezu linearer Beziehung zwischen der Sitzposition und der Länge der veränderlichen Strecke 6. 7 shows a schematic representation of an embodiment in which a first position behind the seat 1 carries the ultrasonic transmitter 3 on an inclined body part and a second position carries the ultrasonic receiver 4 in a lower region of the backrest of the seat 1 . In this case, too, the variable section 6 has an almost horizontal orientation with an almost linear relationship between the seat position and the length of the variable section 6.

8 zeigt die Situation, welche sich ergibt, wenn zwischen dem Ultraschallsender 3 an der Karosserie 11 und dem Ultraschallempfänger 4 an der zweiten Position ein Hindernis in Form eines Paketes 9 gelegen ist. Die akustische Signatur am Ort des Ultraschallempfängers 4 ist quasi nicht gegeben, da kein Reflexionspfad vom Ultraschallsender erzeugte Energie am Ort des Ultraschallempfängers 4 ankommen lässt. Ein solcher Fall kann erfindungsgemäß automatisch gemeldet werden, wobei beispielsweise der Anwender 8 aufgefordert wird, das Paket 9 zu entfernen, um eine ordnungsgemäße Sitzverstellung zu gewährleisten. 8th shows the situation that arises when there is an obstacle in the form of a package 9 between the ultrasonic transmitter 3 on the body 11 and the ultrasonic receiver 4 at the second position. The acoustic signature at the location of the ultrasound receiver 4 is virtually non-existent, since no reflection path allows energy generated by the ultrasound transmitter to arrive at the location of the ultrasound receiver 4 . According to the invention, such a case can be reported automatically, with the user 8 being prompted, for example, to remove the package 9 in order to ensure proper seat adjustment.

9 zeigt eine alternative Unterbrechung des Übertragungspfades zwischen dem Ultraschallsender 3 und dem Ultraschallempfänger 4 durch die Beine des Anwenders 8. Da sich die Beine des Anwenders 8 üblicherweise im Laufe der Zeit häufiger bewegen als die Sitzposition, kann der während einer Dauer des Existierens einer hinreichend freien veränderlichen Strecke 6 zwischen dem Ultraschallsender 3 und dem Ultraschallempfänger 4 ermittelte Abstand der ersten Position zur zweiten Position abgespeichert werden und solange für gültig erklärt werden, wie der Sitz 1 nicht motorisch und/oder anderweitig bezüglich der Karosserie 11 bewegt wird. Lediglich für den Fall, dass der Anwender 8 sich längere Zeit nach einer Sitzverstellung nicht bewegt und den Pfad zwischen dem Ultraschallsender 3 und dem Ultraschallempfänger 4 nicht freigegeben hat, kann eine akustische Ausgabe an den Anwender 8 ergehen, seine Beine zumindest für einen Moment an einer alternativen Position zu platzieren. 9 shows an alternative interruption of the transmission path between the ultrasonic transmitter 3 and the ultrasonic receiver 4 by the legs of the user 8. Since the legs of the user 8 usually move more frequently over time than the sitting position, the during a period of existence of a sufficiently free variable Route 6 between the ultrasonic transmitter 3 and the ultrasonic receiver 4 determined distance of the first position to the second position are stored and declared valid as long as the seat 1 is not motorized and / or otherwise moved with respect to the body 11. Only in the event that the user 8 does not move for a long time after a seat adjustment and has not cleared the path between the ultrasonic transmitter 3 and the ultrasonic receiver 4 can an acoustic output be sent to the user 8, his legs at least for a moment at a to place alternative position.

10 zeigt eine alternative Darstellung eines durch ein Paket unterbrochenen Übertragungspfades, so dass sich keine akustische Signatur des vom Ultraschallsender 3 ausgesandten Ultraschallsignale am Ort des Ultraschallempfängers 4 ergibt. Auch in diesem Fall kann nach Ablauf eines vordefinierten Zeitraums bzw. nach Ungültigerklärung der zuletzt ermittelten Sitzposition ein Hinweis an den Anwender (nicht dargestellt) ergehen, das Paket 9 zumindest temporär aus der Übertragungsstrecke zu entfernen, um die aktuelle Sitzposition zu ermitteln. 10 shows an alternative representation of a transmission path interrupted by a packet, so that there is no acoustic signature of the ultrasonic signal emitted by the ultrasonic transmitter 3 at the location of the ultrasonic receiver 4. In this case, too, after a predefined period of time has elapsed or after the last determined seat position has been declared invalid, the user (not shown) can be informed to at least temporarily remove the packet 9 from the transmission path in order to determine the current seat position.

11 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, durch welche eine rotatorische Bewegung des Sitzes 1 mittels eines Ultraschallsenders 3 und eines ersten, an einer zweiten Position angeordneten Ultraschallempfängers 4a und eines zweiten, an einer weiteren zweiten Position angeordneten Ultraschallempfängers 4b ermittelt werden kann. Zwischen dem Ultraschallsender 3 und den Ultraschallempfängern 4a, 4b, sind jeweilige veränderliche Strecken 6a, 6b definiert. Die Funktionsweise der Messung der jeweiligen Strecken entspricht im Wesentlichen der oben beschriebenen. 11 shows an alternative embodiment of the present invention, by which a rotational movement of the seat 1 can be determined by means of an ultrasonic transmitter 3 and a first ultrasonic receiver 4a arranged at a second position and a second ultrasonic receiver 4b arranged at a further second position. Respective variable paths 6a, 6b are defined between the ultrasonic transmitter 3 and the ultrasonic receivers 4a, 4b. The functioning of the measurement of the respective distances essentially corresponds to that described above.

12 zeigt die in 11 dargestellte Situation nach einer Drehung des Sitzes um den Winkel α um die Hochachse (Z-Richtung). Die veränderten veränderlichen Strecken 6a', 6b' sowie die Kenntnisse über die Geometrie und Kinematik des Sitzes 1 erlauben in erfindungsgemäßer Weise die Feststellung des Winkels α. 12 shows the in 11 Situation shown after a rotation of the seat by the angle α around the vertical axis (Z-direction). The modified, variable sections 6a', 6b' and the knowledge of the geometry and kinematics of the seat 1 allow the angle α to be determined in a manner according to the invention.

13 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Position eines Sitzes eines Fortbewegungsmittels. In Schritt 100 wird ein vordefiniertes Ultraschallsignal empfangen, welches eine veränderliche Strecke zwischen einer vordefinierten, ortsfest bezüglich einer Karosserie des Fortbewegungsmittels angeordneten ersten Position und einer vordefinierten, ortsfest bezüglich des beweglichen nämlich verschieblichen und/oder drehbaren Sitzes angeordneten zweiten Position durchlaufen hat. In Schritt 200 wird eine relative Position des Sitzes anhand des Ultraschallsignals in Verbindung mit einer vordefinierten Referenz ermittelt. Beispielsweise kann die Verschiebung des Sitzes 1 in X-Richtung und/oder in Z-Richtung auf diese Weise ermittelt werden. In Schritt 300 wird mittels der Umgebungssensorik des Fortbewegungsmittels eine Notwendigkeit zur automatischen Anpassung der Position des Sitzes aufgrund einer Fahrsituation mit Kollisionsrelevanz ermittelt. Mit anderen Worten wird ermittelt, dass aus Sicherheitsgründen eine Anpassung der Position des Sitzes angefahren werden sollte, sofern sich eine Kollision des Fortbewegungsmittels nicht vermeiden lässt. Im Ansprechen darauf sowie in Abhängigkeit der relativen Position des Sitzes wird in Schritt 400 ein Aktuator zur Anpassung der relativen Position des Sitzes angesteuert. Dies kann mit deutlich oberhalb der Komfortgeschwindigkeit liegender Verstellgeschwindigkeit des Sitzes erfolgen, um rechtzeitig zwischen der Ermittlung der Kollisionsrelevanz und der etwaigen Kollision die Verstellung des Sitzes abschließen zu können. 13 shows steps of an embodiment of a method according to the invention for determining a position of a seat of a means of transportation. In step 100, a predefined ultrasonic signal is received, which has traveled a variable distance between a predefined first position, which is stationary relative to a body of the means of transportation, and a predefined second position, which is stationary relative to the moveable, i.e. sliding and/or rotating, seat. In step 200, a relative position of the seat is determined using the ultrasonic signal in conjunction with a predefined reference. For example, the displacement of the seat 1 in the X direction and/or in the Z direction can be determined in this way. In step 300, the need for automatic adjustment of the position of the seat due to a driving situation with collision relevance is determined by means of the environmental sensors of the means of transportation. In other words, it is determined that, for safety reasons, the position of the seat should be adjusted if a collision of the means of transportation cannot be avoided. In response to this and as a function of the relative position of the seat, an actuator for adjusting the relative position of the seat is activated in step 400 . This can be done with an adjustment speed of the seat that is well above the comfort speed, in order to be able to complete the adjustment of the seat in good time between the determination of the collision relevance and the possible collision.

Im Ergebnis wird eine zusätzliche und gegebenenfalls redundant zu verwendende Möglichkeit zur Ermittlung einer Sitzposition vorgeschlagen.As a result, an additional possibility for determining a seat position, which can possibly be used redundantly, is proposed.

Claims

Method for determining a position of a seat (1) of a means of transportation (10) comprising the steps: - Receiving (100) a predefined ultrasonic signal (2) which has a variable distance (6) between a predefined first position arranged stationary with respect to a body (11) of the means of transportation (10) and a predefined first position arranged stationary with respect to the seat (1). has passed through second position, and - Determining (200) a relative position of the seat (1) based on the ultrasonic signal (2) in conjunction with a predefined reference.

procedure after claim 1 , wherein - the ultrasonic signal (2) is emitted or reflected at the first position and - the ultrasonic signal (2) is received at the second position or vice versa.

procedure after claim 1 or 2 , wherein - the ultrasonic signal (2) is transmitted and received at the first position and - the ultrasonic signal (2) is reflected at the second position or vice versa.

Method according to one of the preceding claims, wherein the predefined reference assigns a transit time of the ultrasonic signal (2) to a predefined position of the seat (1).

Method according to one of the preceding claims, wherein the predefined reference assigns a characteristic of the ultrasonic signal (2) to a predefined position of the seat (1).

A method according to any one of the preceding claims, further comprising - Determining (300) a need to adjust the position of the seat (1), in particular due to a driving situation in the pre-crash case, and in response thereto and as a function of the relative position of the seat (1) - Controlling (400) an actuator to adjust the relative position of the seat.

Method according to one of the preceding claims, further comprising an anti-trap function, which stops and/or reverses the movement of the position of the seat when an obstacle is detected in the planned adjustment path of the seat, in order to prevent the obstacle from being trapped by actuating the actuator accordingly.

Device for determining a position of a seat (1) of a means of transportation (10), comprising: - an ultrasonic transmitter (3) - an ultrasonic receiver (4) and - an evaluation unit (5), wherein the ultrasonic receiver (4) is set up, - to receive an ultrasonic signal (2) emitted by the ultrasonic transmitter (3) which covers a variable distance (6) between a predefined first position arranged stationary with respect to a body (11) of the means of transport (10) and a predefined first position stationary with respect to the seat ( 1) arranged second position, and the evaluation unit (5) is set up, based on the received ultrasonic signal (2) - Determine a relative position of the seat (2) using a predefined reference.

device after claim 1 , further comprising - a reflector (7), wherein the reflector (7) is arranged at that one of the first and the second position at which the ultrasonic receiver (4) is not arranged.

Device according to one of the preceding claims, wherein the reflector (7) - as a concave mirror and/or - Multi-surface reflector is designed.

Means of locomotion comprising a device according to one of the preceding claims 9 or 10 .