CN102481892B - 用于传感地检测操作事件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于传感器组件(1)传感地检测操作事件的方法，传感器组件(1)带有至少一个尤其设计成接近传感器的传感器元件(2，3)和传感器控制部(4)，其中，在传感器控制部(4)中进行传感器信号(5，6)到传感器测量值(5a，6a)的数字化，其中，操作事件由尤其机动车的使用者产生。提出，传感器测量值(5a，6a)的第一次粗略评定(7)针对操作迹象的出现来进行，即，在缓存器(8)中连续地进行至少一个传感器元件(2，3)的预定数量的相应最后的传感器测量值(5a，6a)的缓存，操作迹象的检测在触发时刻(t_A)触发传感器测量值(5a，6a)的精确评定(9)用于验证操作事件的出现，并且精确评定(7)基于所缓存的传感器测量值(5a，6a)且基于时间上紧接着的传感器测量值(5a，6a)，使得不仅处于触发时刻(t_A)之前的而且处于其之后的传感器测量值(5a，6a)加到精确评定(9)中。

Description

用于传感地检测操作事件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于传感地检测操作事件(Bedienereignis)的方法和一种带有用于执行上述方法的电气车载网络的机动车。

背景技术

现代机动车的电气车载网络装备有大量电气负载，其绝大部分用于实现舒适功能。这种车载网络的能量消耗(根据负载)即使在静止操作中也可以是可观的，这在最不利的情况下可导致车辆电池的完全放电。在此，除了各个电气负载的能量消耗之外，车载网络的总线系统的能量消耗扮演特别的角色。因为现代的总线系统通常这样设计，即，一个负载的唤醒(Aufwecken)伴随着总的系统的唤醒，这显著提高了能量消耗。

所谓的“无键进入功能”是上述舒适功能中的一个。对于已知的无键进入系统而言共同的是，在机动车侧的无键进入控制单元与使用者侧的无线钥匙等之间设置有尤其基于无线的认证对话，以便检查使用者的进入授权。在成功的认证对话和必要时其它的操作事件之后，机动车被解锁并且/或者(根据设计)必要时盖板等被机动地操纵。

一种已知的带有无键进入功能的布置(DE 103 33 894 A1)设置成，无键进入控制单元持续地或周期地询问，是否存在用于认证对话的无线钥匙。因为这与车辆电池的相应持续的或周期的放电相联系，所以提出设置附加的蓄电池用于无键进入功能。

为了减少机动车的车载网络的能量消耗还提出有时将控制单元至少部分地转换到节省能量的待机模式中并且根据情况唤醒到工作模式中(DE 10 2004 027 541 A1)。对于该方法的挑战是在待机模式与工作模式之间的正确切换，即使得既不存在相应所期望的功能的损害又不存在对外部的影响或滥用的敏感性。

一种已知的带有无键进入功能的布置(DE 20 2005 020 140 U1)装备有一种传感器组件，其关联有设计成接近传感器(Naeherungssensor)的传感器元件。此处，无键进入控制单元的唤醒和必要时盖板等的机动打开通过由机动车的使用者所进行的操作事件来触发。操作事件可以是使用者靠近机动车、足部运动等。本发明以该方法为出发点。

鉴于在机动车中较少的能量消耗的上面所说的意义，当然重要的是，传感器组件也能量效率高地工作。在此一方面须确保，出现的操作事件被可靠地检测且对不存在的操作事件的错误检测不发生。因为操作事件的错误检测导致无键进入控制单元和因此整个总线系统的不期望的唤醒，这与可观的能量消耗相联系。

一方面较高的检测可靠性和另一方面较少的能量消耗的上述要求彼此矛盾并且体现在处于讨论中的方法的设计中的挑战。

发明内容

本发明基于该问题，这样设计和改进已知的方法，使得一方面确保对于操作事件的特别高的检测可靠性并且另一方面确保在静止操作中的特别少的能量消耗。

公开了一种用于借助于传感器组件传感地检测操作事件的方法，所述传感器组件带有至少一个尤其设计成接近传感器的传感器元件和传感器控制部，其中，在所述传感器控制部中进行传感器信号到传感器测量值的数字化，其中，所述操作事件由尤其机动车的使用者产生，其特征在于，

所述传感器测量值的第一次粗略评定针对操作迹象的出现来进行，

在缓存器中连续地进行至少一个传感器元件的预定数量的相应最后的传感器测量值的缓存，

操作迹象的检测在触发时刻(t_A)触发所述传感器测量值的精确评定用于验证操作事件的出现并且

所述精确评定基于所缓存的传感器测量值且基于时间上紧接着的传感器测量值，使得不仅处于所述触发时刻之前而且处于所述触发时刻之后的传感器测量值加到所述精确评定中。

重要的首先是该基本想法，将操作事件的检测划分成带有较少能量消耗的粗略评定和带有相应更高的能量消耗的精确评定。根据粗略评定的结果，触发或不然不触发精确评定。

在粗略评定中，针对操作迹象(Bedienanzeichen)的出现来检查传感器测量值。这种操作迹象例如是使用者第一次靠近机动车且可通过阈值检查以较少的计算能力(Rechenleistung)来进行。

精确评定例如相当于相应的传感器测量值的时间曲线的评定且要求相应更高的计算能力。在此处也不须节省计算能力，因为当粗略评定检测了上述的操作迹象时才执行精确评定，即对此已存在一定的可能性，即，操作事件实际存在。

结果，利用粗略评定可检测操作迹象，其通过精确检测被验证为操作事件。因此，在组件的使用寿命的绝大部分上进行粗略评定，而不是精确评定，使得整体上取得有利的能量平衡。

根据建议的解决方案包括另一方面，其在精确评定中保证特别高的检测可靠性。根据建议，传感器控制部即进行至少一个传感器元件的预定数量的相应最后的传感器测量值的连续的缓存(Zwischenspeicherung)且提供这些所缓存的传感器测量值供精确评定使用。

如果精确评定在特定的触发时刻被触发，则对于精确评定而言不仅从触发时刻起所确定的传感器测量值可供使用，而且处于触发时刻之前的传感器测量值也可供使用。处于触发时刻之前的传感器测量值在精确评定中不丢失。

利用根据建议的解决方案可在静止操作中在较少的能量消耗的情况下确保特别高的检测可靠性。当根据建议的方法在机动车的电气车载网络中得到应用时，这特别清楚。

因为在试验中已证实，与通常的空转能量消耗相比，车载网络的、尤其总线系统的部分的错误唤醒是相当显著的。错误触发的减少(其尤其也可通过可靠的精确评定获得)显示了根据建议的方法在机动车的电气车载网络中的应用的有利性。

在一种有利的设计方案中，待检测的操作事件涉及使用者的足部运动，其中，所述传感器组件具有至少两个设计成接近传感器的传感器元件，其布置在机动车的后部的覆盖件、尤其后部的保险杠中或在其处并且其优选地在所述机动车的宽度的主要部分上延伸，一个传感器元件的检测区域无论如何也指向后而另一传感器元件的检测区域无论如何也指向下。根据另一种有利的设计方案，涉及使用者的足部的往复运动，其中使用者的足部的往复运动被定义为操作事件，并且在所述操作事件期间两个传感器元件产生所述传感器测量值的脉冲状的时间曲线，即传感器脉冲。此处当然可考虑任意的其它的操作事件、尤其不同的使用者姿势等。

为了提高尤其在精确评定中的检测可靠性，优选地设置成，至少一个传感器元件的传感器测量值根据模型识别的类型(Mustererkennung)经受评定；其中：

至少一个传感器元件的传感器测量值的对于所述操作事件而言典型的曲线关联有一系列特征，其根据模型识别的类型首先被从所述传感器测量值中提取且随后被分类用于所述粗略评定并且/或者用于所述精确评定；或者

所述特征被定义为所述传感器脉冲的部分的宽度和/或高度和/或边沿陡度和/或曲率和/或为传感器元件的两个传感器脉冲的时间偏差；或者

所述特征被定义为两个传感器元件的传感器脉冲的时间偏差和/或为两个传感器元件的传感器信号彼此的预定的相互关系、尤其交叉相关。

在模型识别中基本构思在于，必要时经预过滤的传感器测量值首先经受特征提取。可这样选出待提取的特征使得它们是“分离有效的”。这意味着，这些特征必须适合于区分“具有操作事件”的状态与“不具有操作事件”的状态(Christopher M. Bishop: Pattern Recognition and Machine Learning. Springer, Berlin 2006, ISBN 0-387-31073-8)。

在特征减少之后进行分类，在其中所提取的特征的构造关联于待检测的模型(此处为情况)的特定的种类。

由文献已知一系列所谓的“分类器”，其有利地也可应用在本领域中。仅示例性地提及分类器：“窗”、“欧几里德距离”、“最接近的相邻物”、“特性场”、“模糊逻辑”和“神经元网络”。

按照另一教导，要求保护带有用于执行根据建议的方法的电气车载网络的机动车。为了阐述该另外的教导允许参照所有涉及根据建议的方法的实施方案。

附图说明

接下来根据仅示出一个实施例的附图进一步阐述本发明。其中，

图1 显示了根据建议的机动车的用于执行根据建议的方法的尾部区域，

图2 以完全示意性的图示显示了对于首先提及的根据建议的方法的流程图以及

图3 显示了根据图1的两个传感器元件在操作事件期间的两个示例性的信号曲线。

具体实施方式

接下来根据操作事件说明用于传感地检测操作事件的根据建议的方法，其中，操作事件由机动车的使用者产生。但是，根据建议的方法可对于在其中涉及操作事件的传感的检测的所有可考虑的领域得到应用。

操作事件的传感的检测根据建议借助于传感器组件1实现，传感器组件1关联有至少一个这里且优选地设计成接近传感器的传感器元件2、3和传感器控制部4。此处示出的实施例是带有两个传感器元件2、3的传感器组件1，如接下来所仍说明的那样。

对于待检测的操作事件的定义可考虑无数的变体。这里且优选地，操作事件是机动车的使用者的足部运动，如所仍说明的那样。

由两个传感器元件2、3所产生的传感器信号5、6在图3中示出。在此，图3上部显示了图1中上部的传感器元件2的传感器信号5，而图3下部显示了图1中下部的传感器元件3的传感器信号6。

以通常的方式，在A/D转换器中以采样率使上述传感器信号5、6数字化。因此，从连续的传感器信号5、6中确定在图2中仅示意性地示出的离散的传感器测量值5a、6a。

从根据图2的图示中得出，传感器测量值5a、6a被输送给第一次粗略评定7。在粗略评定7的范畴中，传感器测量值5a、6a针对操作迹象的出现被检查。已指出的是，在出现操作迹象的情况下对此存在一定的可能性，即，实际上存在真正待检测的操作事件。操作迹象例如可以是传感器元件2、3中的至少一个的传感器测量值5a、6a的一定的上升，如所仍说明的那样。

同样可由图2中的图示得出，传感器测量值5a、6a此处被连续地存储在FIFO(先进、先出)缓存器8中。这没有不同于至少一个传感器元件2、3的预定数量的相应最后的传感器测量值5a、6a的连续的缓存。

所缓存的传感器测量值5a、6a的数量优选地大约对应于在粗略评定中对于操作迹象的检测所需要的测量值的数量。

操作迹象的检测在一定的触发时刻t_A触发传感器测量值5a、6a的精确评定9用于验证操作事件的出现。

此时重要的是该事实，即，精确评定9基于所缓存的传感器测量值5a、6a且基于在时间上紧接着的传感器测量值5a、6a，使得不仅处于触发时刻t_A之前的而且处于其之后的传感器测量值5a、6a加到精确评定9中。

最后提及的方面在根据图3的图示中最佳地示出。此处，精确评定9包括不仅在触发时刻t_A左侧而且在触发时刻t_A右侧对于传感器信号5、6的传感器测量值5a、6a。

为了确保在图3中处于触发时刻t_A右侧的传感器测量值5a、6a可供精确评定8使用，优选地在触发精确评定9之后缓存器8还继续被连续地写有传感器测量值5a、6a。

如果在精确评定9中无操作事件可被检测，那么精确评定9被结束且如上面那样继续进行粗略评定7。这在图2中通过在精确评定9与粗略评定7之间指向上的箭头示出。原理上也可考虑，粗略评定7始终、即也同时于精确评定9运行。这在多次操纵的情况中可以是有利的。

不仅粗略评定7而且精确评定9优选地在传感器控制部4中进行。尤其地，两种评定7、9在同一硬件上、尤其在同一微控制器上运行。缓存器8优选地也安置在传感器控制部4中。

在示出的且就此而言优选的实施例中，根据建议的方法被应用到带有电气车载网络的机动车上，其中，车载网络的至少部分从节省能量的待机模式出发可唤醒到工作模式中。此处且优选地，车载网络具有尤其设计成无键进入控制单元的控制单元11，其中，在精确评定9中成功的验证之后剩余车载网络的至少一部分(此处至少控制单元11和在图1中示出的总线系统12)被由传感器控制部9唤醒到工作模式10中。原理上，此处也可考虑，即当控制单元11直接地或仅经由分总线(Teilbus)与传感器控制部4相连接时，控制单元11而不是整个总线系统12被唤醒。

在该处允许指出，所有类型的总线系统可用于总线系统12。在图2中仅示例性地表示了LIN总线系统。

对于控制结构的实现当前可考虑无数的可能性。例如可能的是，控制单元11被与传感器控制部9组合成带有共同的硬件的控制部。

控制单元11的上述唤醒触发与使用者的无线钥匙13的尤其基于无线的认证对话，其中，此处且优选地在成功的认证对话之后盖板14(此处机动车的行李厢盖14)被机动地打开。为此设置有盖板驱动器15。可考虑的是，另外的操作事件通过传感器组件1的检测必须在行李厢盖14的机动开启之前发生。这例如可能是必需的，以便确保使用者在行李厢盖14的机动调整期间处于行李厢盖14的运动范围之外。

对于缓存器8的设计而言，根据应用情况，不同的变体可能是有利的。尤其地，对于每个传感器元件2、3的传感器测量值5a、6a可设置有自己的缓存器8。在示出的实施例中仅示出了唯一的缓存器8。

对于缓存器8的具体的实现而言，建议使用FIFO存储器或环形存储器。由此可以以较少的硬件花费实现仅预定数量的传感器测量值5a、6a的缓存。

从根据图2的图示可得出该事实，即粗略评定7直接访问传感器测量值5a、6a而不访问缓存器8。对此的理由在于，粗略评定7应尽可能快速地实现，以便总体上确保早的触发时刻t_A和由此操作事件的快速的检测。

但是如果在粗略评定7中应实现传感器测量值5a、6a的曲线的检查，则可以是有利的是，粗略评定7访问缓存器8。

原理上可设置成，在数字化时对于粗略评定7和对于精确评定9，采样率大致相等。由此确保，存储在缓存器8中的传感器测量值5a、6a(其就在精确评定9时被利用)回到相应较高的采样率。

为了保持用于粗略评定7的能量消耗较少，而也可设置成，采样率在粗略评定7中比在精确评定9中更小。原理上此处也可考虑在相应的评定7、9期间根据待期望的传感器信号5、6的动态性适配采样率。

粗略评定7和精确评定9根据建议这样设计，使得电流消耗和由此功率消耗在粗略评定7的情况下明显少于在精确评定9的情况下。试验得出，在粗略评定7中可获得在200μΑ之下的电流消耗。在精确评定9中，利用根据建议的方法出现小于5mA的电流消耗。与此相比，总线系统12连同控制单元11的唤醒联系有有时直至20A的电流消耗。

为了满足上述在较少的电流消耗方面的边界条件，优选地设置成，操作迹象仅被定义为使用者到传感器组件1处的第一次靠近，其在粗略评定7中经由阈值16、17被传感器测量值5a、6a超出或传感器测量值5a、6a的时间曲线的极限斜率的超出来检测。此处且优选地是这样，即两个传感器元件2、3相应地关联有阈值16、17，其中，在超出两个阈值16、17时被认为检测出操作迹象。观察根据图3的图示，在超出两个阈值16、17的情况下有一些可能性实际存在操作事件。

此处且优选地，操作事件自身被定义为预定的使用者运动，其在精确评定9中经由传感器测量值5a、6a的曲线来检测。这可经由传感器测量值5a、6a的确定的极限值的询问或利用尚待说明的模型识别来转化。

允许指出的是，精确评定9原理上可串联有一个另外的精确评定或多个另外的精确评定。也可考虑随着增加的检测可能性连续地提高在评定期间的计算耗费和由此在评定中的精度。

当前，操作事件如已所论述的那样涉及使用者的足部运动，其中，传感器组件1具有至少两个(此处精确地为两个)设计成接近传感器的传感器元件2、3，其如在图1中所示布置在机动车的后部的覆盖件18、此处且优选地后部的保险杠18中或在其处。在此，两个传感器元件2、3是带有电极的电容式接近传感器，其相应地在机动车的宽度的主要部分上延伸。因此确保，操作事件的检测相应地在机动车的宽度的主要部分上是可能的。

可从根据图1的图示得出，上部的传感器元件5的示意性示出的检测区域无论如何也指向后，而下部的传感器元件6的检测区域无论如何也指向下。该传感器组件1相应地导致在图3中示出的传感器信号曲线5、6。

优选地，使用者的足部的往复运动被定义为操作事件，其中，在操作事件期间两个传感器元件2、3产生传感器测量值5a、6a的脉冲状的时间曲线，其此处相应地被称作“传感器脉冲”。这也可从根据图3的图示良好地得出。

此时试验显示，应被检测为操作事件的使用者运动定性地始终具有在图3中示出的信号曲线。此处，在每次操作时且尤其在由不同的使用者操作时当然出现偏差，其不允许导致存在的操作事件不被识别。此处，在说明书的概括部分中所论述的已知的方法可继续帮助模型识别。

作为模型识别的基础，至少一个传感器元件2、3的传感器测量值5a、6a的对于待检测的操作事件而言典型的曲线关联有一系列特征。在模型识别的范畴中，这些特征首先被从传感器测量值5a、6a中提取且随后被分类。这优选地在精确评定9时且替代地或附加地在粗略评定7时实现。

传感器脉冲的宽度、高度、边沿陡度(Flankensteilheit)、曲率、传感器元件5、6的两个传感器脉冲的时间偏差等可被定义为待提取的特征。在分类的范畴中，这些特征然后针对极限值或极限区域被检查。

另外的可考虑的特征是两个传感器元件2、3的传感器脉冲的时间偏差或两个传感器元件2、3的传感器信号5、6彼此的预定的相互关系、尤其交叉相关。这些特征也可借助于极限值和极限区域这样来分类，使得必要时与先前所提及的特征一起推断操作事件的出现或不出现是可能的。

在由使用者的足部的往复运动的操作事件产生的两个传感器脉冲的时间偏差和相似性的背景下，相互关系、尤其交叉相关的确定证实是特别有效的。在分类时此处尤其可检查相互关系函数的最大值的位置是否处在预定的、与操作事件相关联的限值中。

根据同样使得到独立意义的另一教导，要求保护带有适合用于执行根据建议的方法的电气车载网络的机动车。允许参照所有上述的适合用于说明机动车的实施方案。

Claims (22)

1.一种用于借助于传感器组件(1)传感地检测操作事件的方法，所述传感器组件(1)带有至少一个传感器元件(2, 3)和传感器控制部(4)，其中，在所述传感器控制部(4)中进行传感器信号(5, 6)到传感器测量值(5a, 6a)的数字化，其中，所述操作事件由使用者产生，

其特征在于，

所述传感器测量值(5a, 6a)的第一次粗略评定(7)针对操作迹象的出现来进行，

在缓存器(8)中连续地进行至少一个传感器元件(2, 3)的预定数量的相应最后的传感器测量值(5a, 6a)的缓存，

操作迹象的检测在触发时刻(t_A)触发所述传感器测量值(5a, 6a)的精确评定(9)用于验证操作事件的出现并且

所述精确评定(9)基于所缓存的传感器测量值(5a, 6a)且基于时间上紧接着的传感器测量值(5a, 6a)，使得不仅处于所述触发时刻(t_A)之前而且处于所述触发时刻(t_A)之后的传感器测量值(5a, 6a)加到所述精确评定(9)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于, 所述至少一个传感器元件(2, 3)设计成接近传感器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于, 所述操作事件由机动车的使用者产生。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，机动车的电气车载网络设置成，所述车载网络的至少部分能够从节省能量的待机模式出发被唤醒到工作模式中，所述车载网络具有控制单元(11)，并且在成功的验证之后剩余的所述车载网络的至少一部分被所述传感器控制部唤醒到所述工作模式(10)中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制单元(11)设计成无键进入控制单元。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制单元(11)和/或总线系统(12)被所述传感器控制部唤醒到所述工作模式(10)中。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制单元(11)的唤醒触发与使用者的无线钥匙的认证对话。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述认证对话是基于无线的认证对话。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在成功的认证对话之后机动地打开所述机动车的盖板(14)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述盖板(14)是行李厢盖(14)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在数字化时对于所述粗略评定(7)与对于所述精确评定(9)采样率大致相等，或者用于从所述传感器信号(5, 6)确定所述传感器测量值(5a, 6a)的采样率对于所述粗略评定(7)比对于所述精确评定(9)更小。

12.根据权利要求1－10中任一项所述的方法，其特征在于，所述操作迹象被定义为使用者到所述传感器组件(1)处的第一次靠近，其在所述粗略评定(7)中通过阈值(16, 17)被所述传感器测量值(5a, 6a)超出或至少一个传感器元件(2, 3)的传感器测量值(5a, 6a)的时间曲线的极限斜率的超出来检测。

13.根据权利要求1－10中任一项所述的方法，其特征在于，所述操作事件被定义为预定的使用者活动，其在所述精确评定(9)中经由所述传感器测量值(5a, 6a)的时间曲线来检测。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述操作事件被定义为使用者的足部运动，并且所述传感器组件(1)具有至少两个设计成接近传感器的传感器元件(2, 3)，其布置在机动车的后部的覆盖件(18)中或在其处，一个传感器元件(2, 3)的检测区域无论如何也指向后而另一传感器元件(2, 3)的检测区域无论如何也指向下。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少两个传感器元件(2, 3)布置在机动车的后部的保险杠中或在其处。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述至少两个传感器元件(2, 3)在所述机动车的宽度的主要部分上延伸。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使用者的足部的往复运动被定义为操作事件，并且在所述操作事件期间两个传感器元件(2, 3)产生所述传感器测量值(5a, 6a)的脉冲状的时间曲线，即传感器脉冲。

18.根据权利要求1－10中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个传感器元件(2, 3)的传感器测量值(5a, 6a)的对于所述操作事件而言典型的曲线关联有一系列特征，其根据模型识别的类型首先被从所述传感器测量值(5a, 6a)中提取且随后被分类用于所述粗略评定并且/或者用于所述精确评定。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述特征被定义为所述传感器脉冲的部分的宽度和/或高度和/或边沿陡度和/或曲率和/或为传感器元件(2, 3)的两个传感器脉冲的时间偏差。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述特征被定义为两个传感器元件(2, 3)的传感器脉冲的时间偏差和/或为两个传感器元件的传感器信号(5, 6)彼此的预定的相互关系。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述特征被定义为两个传感器元件的传感器信号(5, 6)彼此的预定交叉相关。

22.一种带有用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的电气车载网络的机动车。