CN103132847B - 采用无线射频识别技术的非接触式障碍物检测系统 - Google Patents

Abstract

一种障碍物检测系统，包括第一部件和第二部件。马达被配置将第二部件朝向第一部件运动。无线射频识别标签(RFID)被连接到第一部件和第二部件中的一个。控制器被操作连接到马达且具有发射器，该发射器被操作连接到第一部件和第二部件中的另一个。该发射器可用于在第一部件和第二部件之间产生磁场。RFID每个用于响应场而提供相应信号。控制器被配置为当由接收器接收的相应信号由于磁场的至少一部分被至少部分地阻挡或衰减而改变时，改变从电源到马达的电力输送。还提供了一种检测障碍物的方法。

Description

采用无线射频识别技术的非接触式障碍物检测系统

技术领域

本公开涉及一种采用无线射频识别标签的障碍物检测系统(比如用于防止当关闭车辆窗户时接触障碍物)和一种用于检测在两个部件之间的障碍物以阻止接触障碍物的方法。

背景技术

现代汽车常常装备有电动窗户，电动车门，电动提升式门以及其他能自动打开和关闭的闭合面板。例如，某些电动车窗被认为是“快升”车窗。这些窗户响应按钮的压下而通过马达上升。该按钮可在初始压下后释放，车窗将继续上升以关闭窗口。这些系统通常被配置为在关闭期间如果在车窗行进路径中车窗接触障碍物，则停止供电到马达。

发明内容

一种障碍物检测系统被提供，其防止可移动的部件与障碍物接触。该系统包括第一部件和第二部件。马达被操作地连接到第二部件和电源。该马达被配置当马达由电源供电时将第二部件朝向第一部件运动。无线射频识别标签(RFID)被连接到第一部件和第二部件中的一个。控制器被操作地连接到马达且具有发射器，该发射器被操作地连接到第一部件和第二部件中的另一个。该发射器可用于在第一部件和第二部件之间产生磁场。RFID每个用于响应该场而提供相应信号。接收器被配置接收相应信号。当由接收器接收的相应信号由于磁场的至少一部分被至少部分地阻挡或衰减而改变时，控制器被配置为改变从电源到马达的电力输送。

在一个实施例中，第一部件是在车门框架上的挡风雨密封件，第二部件是可朝向挡风雨密封件移动的车门窗户。

RFID被配置为使得由RFID提供的相应信号被数字编码为具有预定波形或其他特征。当确定由接收器接收的相应信号是否改变时，控制器可被配置为确定由接收器接收的相应信号是否具有预定波形或其他特征，且忽视任何由接收器接收的不具有预定波形或其他特征的信号。该RFID的编码信号将使控制器能将由接收器接收的反射信号或“噪声”从实际从RFID发射的信号区分开，因为仅实际从RFID发射的信号将具有预定的波形或其他特征。控制器将由此能够以更高的精度确定从RFID接收的信号是否具有改变。

一种检测在第一部件和可通过马达朝向第一部件运动的第二部件之间的障碍物的方法包括当由被安装到第一部件的无线射频识别标签(RFID)发射的信号由于场被障碍物至少部分地阻挡或衰减而改变时，改变供应到马达的电力从而改变第二部件的运动。当发射的信号改变时，停止第二部件防止第二部件接触障碍物。

当结合附图时，从下面的用于执行本发明的最佳方式的详细描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。

附图说明

图1是车门组件的侧视示意图，其中该车门组件具有电动车窗和用于在关闭车窗期间使用的障碍物检测系统；

图2是挡风雨密封件（weatherseal）和车窗的一部分的沿图1中的线2-2截取的部分横截面示意图，其中该挡风雨密封件具有嵌入的RFID，该车窗的一部分具有用于传输磁场到RFID的传输导体；

图3是图1中的车门组件的局部示意图，其以虚线示出了障碍物，该障碍物阻挡磁场的一部分使其不能到达RFID；

图4是图3中的RFID中的其中一个的一个实施例的平面示意图；

图5是可选的替代有源RFID标签的平面示意图；

图6是具有障碍物检测系统的车辆电动闭合件的示意性侧视示意图；

图7是具有障碍物检测系统的车辆电动闭合件的示意透视示意图；

图8是具有障碍物检测系统的车辆提升式门的示意透视示意图；

具体实施方式

参考附图，其中在各图中相似的参考标号表示相似的部件，图1示出了车门10，该车门10装备有车辆窗户组件12，该车辆窗户组件12具有障碍物检测系统14。如本领域技术人员所理解的，该窗户组件12包括车辆窗户16，该车辆窗户被支撑在门10的内外面板之间的轨道(未显示)上，用于在打开位置和关闭位置之间运动。在关闭位置中，窗户16的周界18邻接挡风雨密封件20，该挡风雨密封件20被绕由门框架24限定的窗口22的边缘固定到门10。在图1和图2中，窗户16被示出上升到几乎关闭位置。该挡风雨密封件20在本文中被称为障碍物检测系统的第一部件，且窗户16被称为第二部件。虽然在图1中示出的挡风雨密封件20被附接到门框架24，它可替代地被附接到本体，比如对于没有窗户框架的门。

该窗户组件12是电动窗户组件，因为电动马达26由电源28供电以上升和下降窗户16。操作者输入设备(比如可压下的按钮30)被安装到门10。当被压下时，按钮30建立从电源28到被连接到窗户16的电动马达26的电功率流以上升和下降窗户16。例如，电源28可为位于车辆发动机舱中且通过电线被连接到门10的车辆蓄电池。替代地，控制器42(本文所述)内的可选的电源29可被使用。电源28可远离门10。各种类型的操作者输入设备在本领域中已知，包括拨动按钮和具有上升位置和下降位置的按钮。这些操作者输入设备可位于或没有位于门组件10上，可位于车辆中的一些其他位置，或可为被用于远程操作窗户组件12的设备。

车辆驾驶员或乘客可选择按压按钮30以使马达26由电源28供电以将窗户16朝向挡风雨密封件20移动。障碍物检测系统14在窗户被上升时防止窗户接触在窗户16和挡风雨密封件20之间的障碍物32。典型的障碍物32以虚线示出在图3中。障碍物检测系统14采用无线射频识别标签(RFID)技术来使得能够实现障碍物检测，并且停止运动部件而使运动部件(也就是窗户16)或任何其他部件不接触障碍物32。

该障碍物检测系统14包括多个被连接到挡风雨密封件20的无线射频识别标签(RFID)34。该RFID34可沿挡风雨密封件20的周边36被嵌入挡风雨密封件20中。该RFID34可为一系列分立的RFID，其每个仅为微米级的长度。具有这样小的尺寸的RFID可使RFID能与挡风雨密封件20共同挤压成形。

具有如所示地间隔开的RFID34的图3中的挡风雨密封件20示出了挡风雨密封件20的优选的物理条件，比如RFID34跨挡风雨密封件20的整个周边36间隔开。仅挡风雨密封件20的一部分示出在图3中，但RFID34连续跨图1中所示的整个周边36。在其他实施例中，更少或更多的RFID34可被使用或RFID可仅沿挡风雨密封件20的周边的某些部分定位。该RFID34在图1和图3中的示意图中示出为矩形形状，且在图2中的横截面视图中具有卵形横截面。具有其他形状的RFID，比如圆形RFID，可在本发明的范围内被使用。其他形状的挡风雨密封件20可在本发明的范围内被使用。

障碍物检测系统14还包括被固定到窗户16的周界18的电线或其他金属带的传输导体40。该导体40可被粘附或其他方式固定到或嵌入到窗户16。控制器42操作地连接到导体40、马达26和电源28。控制器42具有处理器44，该处理器44具有存储的算法，其使得当障碍物32被检测到时控制器42更改来自电源28的功率以关闭马达26、减少马达26的输出、暂停马达26或反转马达26的方向。在其他实施例中，RFID34可被安装到窗户16，而传输导体40可被连接到挡风雨密封件20。

该控制器42还包括发射器46，该发射器46被操作连接到窗户16上的导体40。该发射器46可操作以发送电能到导体40以在窗户16和挡风雨密封件20之间产生场48。该场由箭头48表示且沿导体40的整个长度从导体40向外延伸。

每个RFID34可操作以响应于场48提供相应信号50。该信号可为数字编码的无线电波，该数字编码的无线电波具有独特的波形、频率或其他识别特征。然而，障碍物32阻挡场48使其不能抵达一些RFID34。没有暴露于磁场48的那些RFID34不提供信号50。

在实施例中示出，RFID34是无源标签，其每个具有如图4所示的接收场48的天线52。无源的RFID使用由磁场提供的能量产生信号50。在其他实施例中，RFID可为有源型RFID134，如图5所示。有源型RFID134通过使用它自有的电源135响应于场48提供信号50。

该信号50经由导体40被传输到控制器42的接收器54。该接收器54传输表示被接收的信号50的数据到处理器44。当没有障碍物出现阻挡任何场48时，处理器44将表示被接收的信号50的数据与对应于从RFID34接收的一组信号50的存储的数据阵列进行比较。当窗户16通过马达26上升时，该处理器44在小的时间增量中反复执行该比较。当存在障碍物时，从RFID34发射且被接收器54接收的信号的数量不同于通过存储的数据阵列表示的信号的数量(也就是当不存在障碍物时预期接收自RFID34的信号数量)。控制器42可被配置为通过将每个被接收的信号与预定波形或其他特征进行比较来确定由接收器54接收的相应信号是否具有预定波形或其他特征。反射或辐射而非直接从RFID34发射的信号将具有与编码信号50的相位差异或其他可辨认的差异。不具有预定波形或其他特征的被接收的信号被控制器42忽视，且由此不能影响对实际从RFID34发射且被接收器54接收的相应信号是否已改变的确定。RFID信号50的这样的编码将使控制器42能将接收器接收的反射信号或“噪声”从实际发射自RFID34的信号50区分开，因为仅实际发射自RFID的信号50将具有预定的波形或其他特征。控制器42将由此能够以更高的精度确定接收自RFID34的信号是否已改变(也就是，不同于表示当不存在障碍物时被接收的一组信号50的储存的数据阵列)。

障碍可完全地阻挡一些场或使得场的一部分衰减。根据障碍物32的衰减系数，场48的一部分可被衰减而不是完全地阻挡。控制器42中的储存的数据阵列可允许控制器42确定信号50的衰减是否发生，和确定衰减的程度是否表示障碍物32的存在。该储存的数据阵列可以表示可被允许而不会导致控制器42确定信号50已经改变的衰减的预定水平。

当处理器44从比较中确定表示被接收的信号50的数据不同于储存的数据阵列时，控制器42发送控制信号以改变被供应到马达26的电力，由此将马达26停止、暂停、减速或反转。控制信号42可断开开关或以其他方式中断到马达26的电力。当障碍物32最初进入窗户16和挡风雨密封件20之间的空间且中断场48时，因为由处理器44进行的确定可几乎即时地做出，马达26在窗户16接触障碍物32之前被停止、暂停、减速或反转。控制器42被配置为当由于场48的至少一部分被障碍物阻挡或衰减而使由接收器54接收的相应信号50改变时，使电源28停止供电到马达26。

图6至图8示出了用于在车辆上使用的障碍物检测系统的其他实施例。在图6中，障碍物检测系统118包括在围绕静止部件124（譬如支撑车辆电动闭合件116（譬如门或天窗闭合件）的顶蓬面板或门框）的挡风雨密封件120中的RFID34。导体140围绕闭合件116的周界安置。RFID34和导体140功能如关于图3中的RFID34和导体40的描述。当关闭时，当障碍物132处于密封件120和闭合件116之间的开口中时，控制器(未显示)类似图1中的控制器那样将提供闭合件116动力的马达126停止、暂停、反转或减速，以阻止闭合件116接触障碍物132。

图7中示出了障碍物检测系统218，其包括在闭合面板216的挡风雨密封件220中的RFID34。闭合面板216可为用于发动机舱的引擎盖或用于货车的车厢盖（decklid）。导体240围绕在车厢盖开口处的车辆本体224的周界安置。RFID34和导体240功能如关于图3中的RFID34和导体40的描述。当障碍物232处于密封件220和闭合面板216之间的开口中时，控制器(未显示)类似图1中的控制器那样将提供闭合面板216动力的马达226停止、暂停、减速或反转以阻止闭合面板216接触障碍物232。

图8示出了障碍物检测系统318，其包括在挡风雨密封件320中的RFID34，该挡风雨密封件320围绕车辆框架324的限定提升式门开口的部分。提升式门316由马达326供应动力以打开，允许通向车辆内部，且也用以关闭开口322。障碍物检测系统318包括在提升式门316的挡风雨密封件320中的RFID34。导体340围绕提升式门316的周界安置。RFID34和导体340功能如关于图3中的RFID34和导体40的描述。当障碍物332处于密封件320和提升式门316之间的开口中时，控制器(未显示)类似图1中的控制器那样将马达326停止、暂停、减速或反转以阻止提升式门316接触障碍物332。

图6至图8的每个中，RFID34可位于运动部件(也就是闭合件116，闭合面板216和提升式门316)上，而相应导体安置在静止部件(也就是静止部件124，车辆本体224和框架324)上。

虽然用于执行本发明的最佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员应认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (4)

1.一种障碍物检测系统，包括：

第一部件；

第二部件；

电源；

被操作地连接到第二部件和电源的马达；其中该马达被配置为当马达由电源供电时将第二部件朝向第一部件运动；

多个无线射频识别标签(RFID)，被连接到第一部件和第二部件中的一个；

被操作地连接到马达的控制器，该控制器具有：

被操作地连接到第一部件和第二部件中的另一个的发射器；其中该发射器可操作以在第一部件和第二部件之间产生磁场；其中每个RFID可操作以响应该磁场提供相应信号；及

被配置为接收相应信号的接收器；

其中控制器被配置为当由接收器接收的相应信号由于磁场的至少一部分被至少部分地阻挡或衰减而改变时，使电源改变供应到马达的电力；

其中，第一部件是由车门框架支撑的围绕门框架中的开口的挡风雨带；其中第二部件是配置为被移动时关闭开口的车辆窗户；

其中，发射器包括被固定到车辆窗户的周界的至少一部分的导体；

其中，RFID被嵌入挡风雨带中。

2.如权利要求1中所述的系统，其中RFID利用磁场能量来产生相应信号。

3.如权利要求1中所述的系统，其中RFID由独立于磁场的电源供电。

4.如权利要求1中所述的系统，其中RFID被配置为使得由RFID提供的相应信号被数字编码为具有预定波形；

其中当确定由接收器接收的相应信号是否已改变时，控制器被配置为确定由接收器接收的相应信号是否具有所述预定波形，且其中控制器被配置为忽视任何由接收器接收的不具有所述预定波形的信号。