CN103443754B - 识别机动车装备元件的操纵装置的操纵动作的方法和机动车装备元件的操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别操纵动作（G1、G3）的方法，该操纵动作用于在传感器控制下激活用于至少一个机动车装备元件的操纵装置，该操纵装置具有至少两个带有搭叠的检测区（E1、E2）的电容式传感器（S1、S2），该传感器向控制器提供信号以便对装备元件进行控制。该方法首先包括将在搭叠的检测区（E1、E2、E4）内的至少一个操纵动作（G1、G3）方向确定为用于操纵机动车装备元件的有效动作方向。而后检测穿过两个传感器（S1、S2）的检测区（E1、E2、E4）的动作（G1、G2、G3、G4），借助控制器来确定该动作（G1、G2、G3、G4）穿过检测区（E1、E2、E4）的总持续时间（t_ges）并且检测动作（G1、G2、G3、G4）在搭叠的检测区（E1、E2、E4）的搭叠区（E12、E24）中的搭叠持续时间（t₁₂、t₂₄），接下来根据搭叠持续时间（t₁₂、t₂₄）和总持续时间（t_ges）计算商数，将该商数与用于区分有效范围和无效范围的预先确定的限值进行比较，其中，所述限值通过一经过搭叠区（E12、E24）的路段同一经过检测区（E1、E2、E4）并且与所述路段对准的总路段之间的比例来确定。最后，如果商数处于有效范围中，就将动作（G1、G2、G3、G4）识别为具有有效动作方向的操纵动作（G1、G3）。此外，本发明还公开了一种用于机动车装备元件的传感器控制的操纵装置和一种配备该操纵装置的机动车。

Description

识别机动车装备元件的操纵装置的操纵动作的方法和机动车装备元件的操纵装置

技术领域

本发明涉及一种识别出对机动车装备元件的操纵装置的操纵动作/动作的方法和机动车装备元件的操纵装置。

背景技术

在机动车中应用基于姿态/手势或动作的操作过程是已知的。US2010/0185341A1描述了用于激活车辆运行模式的一种方法和一种装置。其涉及的是通过检测动作并与预先确定的姿态作比较来进行空间的和基于时间或不基于时间的姿态识别。所公开的方法包括对车辆内部或附近的预先确定的空间位置进行视觉监控、对出现于其中一预先确定的空间位置内部的预先确定的姿态进行检测、并激活预先确定的车辆运行模式作为对该预先确定的姿态及当前车辆运行模式的反应。因此，相应的装置就具有一个或多个用于对不同空间位置进行视觉监控的传感器和与该传感器联接的控制器。

除上述以视觉方式进行工作的传感器外，现有技术中还存在用于检测接近姿态或触摸姿态的电容式传感器。举例而言，为了操作车辆中的功能单元而使用四个电容式传感器，这些传感器布置在正方形的角上或侧边中点上，以便检测操纵姿态。然而，为了将唯一一个姿态明确地识别为预期操作姿态而使用四个传感器的方案具有较高的空间需求。这在结构空间狭窄的机动车中视操纵装置的具体类型而定很难实现或者根本就无法实现。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明的目的是提供一种用于识别操纵动作的方法和一种操纵装置，它们能以减少的传感器数量可靠识别操纵动作。

该目的根据本发明通过一种具有权利要求1所述特征的方法和一种具有权利要求5所述特征的操纵装置来实现。

本发明的其它有利的设计方案是从属权利要求的主题。

本发明提出了一种用于识别操纵动作的方法，所述操纵动作用于在传感器控制下激活用于至少一个机动车装备元件的操纵装置，所述机动车装备元件具有至少两个带有搭叠的检测区的电容式传感器，所述传感器向控制器提供信号以便对至少一个装备元件进行控制，根据第一实施方式，该方法包括以下步骤：将在搭叠的检测区内的至少一个操纵动作方向确定为用于操纵机动车装备元件的有效动作方向；由其中两个传感器检测穿过检测区的动作并借助控制器来确定该动作穿过检测区的总持续时间，检测该动作在搭叠的检测区的搭叠区中的搭叠持续时间，由搭叠持续时间和总持续时间计算出一商数，将该商数与一预先确定的限值进行比较，该限值将有效范围与无效范围区分开，其中，所述限值通过一经过搭叠区的路段同一经过检测区并且与所述路段对准的总路段之间的比例来确定。最后，如果商数处于有效范围中，就将动作识别为具有有效动作方向的操纵动作。

在所述方法的第一实施方式中公开了：对车辆乘员实施的动作进行识别，该动作允许在传感器控制下激活用于机动车装备元件的操纵装置。为了识别出激活动作只需分别使用两个电容式传感器，这些传感器以形成搭叠的检测区的方式相对彼此布置。

因此，在只有一个装备元件要操纵的情况下，为了识别操纵动作只需以节省空间的方式使用两个传感器，从而以节省空间的方式只需用两个传感器组成一最简单的操纵装置，因此这能将设备成本最小化。在有一个以上的装备元件要操纵的情况下，也可以用多于两个的——例如三个或四个——传感器来实施该方法，其中，可以分别在两个传感器之间为其中一个装备元件确定有效的操作姿态。

当出现例如用手实施的动作如“擦拭动作”或其它姿态时，电容式传感器向控制器提供信号，以便对装备元件进行控制。在将搭叠的检测区内的至少一个激活动作方向确定为用于操纵机动车装备元件的“有效”动作方向后，根据本发明的识别方法现在包括检测一穿过所述传感器中至少两个传感器的搭叠的检测区的动作并且借助控制器来确定该动作穿过检测区的总持续时间。同时确定该动作在检测区相搭叠的区域内的搭叠持续时间。由搭叠持续时间和总持续时间形成一商数，将该商数与一区分有效范围和无效范围的预先确定的限值进行比较。其中，这个限值通过一经过搭叠区的路段同一经过检测区并且与所述路段对准的总路段之间的比例来确定。由该商数与该预先确定的限值的比较可以判定：该商数是否处于有效范围中。如果商数处于有效范围中，就将该动作判定为具有有效动作方向的激活动作或操纵动作，并借此激活对机动车装备元件的操纵。

如果设有多于两个的传感器并且具有多种适用于不同装备元件的有效操作姿态的变型方案，就可以根据传感器数量由控制器在检测动作时在不同的传感器对之间对至少两个有效动作方向进行区分，借此在传感器控制下激活用于至少两个机动车装备元件的操纵装置。

也就是说如果设计为，希望利用操纵装置来激活多于一个的装备元件，就可以利用多于两个的——例如三个或四个——传感器来实施所述方法，其中在此情况下有利的是可以对用于操纵不同装备元件的不同操作姿态进行识别和区分。

因此，利用该分析方法只需借助两个传感器就能针对一操作姿态区分有效动作和无效动作，一方面，这在由于成本原因或空间原因而无法设置多于两个传感器电极——例如，一般都设置四个传感器电极——的情况下是有利的，另一方面使得利用多于两个传感器来区分多种不同有效操作姿态成为可能。

在另一个实施方式中可以设计为，用于操纵机动车装备元件的有效动作方向在搭叠的检测区内基本上平行于一线，该线穿过两个用于定义有效动作方向的传感器的中心点——即沿这两个传感器——延伸，其中，有效范围低于限值。也就是说，当搭叠持续时间与总持续时间的商数小于限值时，则涉及的是具有有效动作方向的操纵动作。但如果搭叠持续时间与总持续时间的商数大于限值——例如当动作横向于有效的纵向方向穿过搭叠区时便是如此，则涉及的是无效动作方向并且装备元件不被激活。

根据本发明的用于一个或多个机动车装备元件的传感器控制的操纵装置具有多个检测区相搭叠的传感器及一控制器，该控制器与传感器连接，以便接收信号并对装备元件进行控制。操纵装置的传感器是两个向控制器传输信号的电容式传感器。该控制器具有能实施操纵动作识别方法的信号处理功能。

在一个根据本发明的实施方式中，操纵装置可以包括四个传感器，这些传感器被以形成一个四角形的方式布置，其中，分别在其中两个传感器之间确定用于在传感器控制下激活相应一个装备元件的有效动作方向。

在此可以设计为，在该四角形中的每两个相邻传感器之间各确定一个有效动作方向，其中，第一有效动作方向基本上垂直于第二有效动作方向。在此可以考虑：利用沿第一有效动作方向所做的操作姿态——不管该姿态是沿哪个传感器对实施——都能操作装备元件。对于第二有效动作方向也是如此。另选地，如果除了区分第一和第二动作方向以及有效的和无效的动作方向之外还进一步为每个装备元件的操作分别确定一个特定的传感器对，则也可以借助沿第一和第二有效动作方向的操作姿态来激活多于两个的装备元件。

除了在两个传感器之间沿四角形的边延伸的有效动作方向外，还可以确定至少一个第三有效动作方向，在四角形中沿对角线相对设置的两个传感器之间定义该第三有效动作方向。使用四角形中沿对角线相对设置的传感器来实施根据本发明的方法的前提是，沿对角线相对设置的传感器的检测区有搭叠。

为了实施根据本发明的方法，控制器可以包括数据处理单元，该数据处理单元执行信号处理功能并且在该数据处理单元中存储限值。

可操纵的装备元件可以是能在通过传感器识别到有效动作时被开关的照明装置，但也可以是可动的机动车装备元件，例如可相应被打开或关闭或（对于座椅的情况）仅能被调节的车顶区段、车窗、车门和行李箱盖。

传感器控制的操纵装置例如可以是布置在车顶上的“车顶操作单元”，该车顶操作单元为操纵每个装备元件使用仅两个电容式传感器，并且还可以通过姿态识别来加以操纵。

如果车顶操作单元具有四个传感器，就可以用姿态来操作不同的装备元件，例如驾驶员侧的和副驾驶员侧的灯或阅读灯及车内灯。这样便能利用在第一传感器对之间沿第一有效操纵方向的动作来操纵驾驶员侧的照明装置，利用在第二传感器对之间以基本上平行于第一有效操纵方向的方向的动作来操纵副驾驶员侧的照明装置，以及能利用在第一传感器对中的一个传感器和第二传感器对中与该传感器相邻的传感器之间沿第二有效操纵方向的动作来操纵车内照明装置。

本发明还公开了一种机动车，该机动车具有可操纵的机动车装备元件并且为此目的而具有至少一个根据本发明的传感器控制的操纵装置。如果该机动车具有多个可操纵的装备元件，该操纵装置就可以具有至少三个用于区分至少两个有效操纵方向的传感器，或者可以例如为每个装备元件各设置一个仅包括两个传感器的传感器控制的操纵装置。

附图说明

下面参照附图对上述优点及其它优点进行说明。参照附图进行说明的目的是使本发明的内容更加明了和便于理解。附图所示仅为本发明实施方式的示意图。

图中示出：

图1示出车顶操作元件的示意图，该车顶操作元件具有两个传感器控制的操纵装置，这两个操纵装置各包括一个传感器对；

图2为与图1相对应的视图，其中示出了第一传感器对的检测区；

图3为与图2相对应的视图，其中示出了用箭头表示的操纵动作；

图4为与图2相对应的视图，其中示出了用箭头表示的无效动作；

图5为在操纵动作的过程中由操纵装置的传感器所提供的信号的视图；

图6为与图1相对应的视图，其中示出了由第一传感器对中的一个传感器和第二传感器对中的一个传感器所组成的传感器对的检测区以及用箭头表示的操纵动作；

图7为与图6相对应的视图，其中示出了用箭头表示的无效动作；和

图8为在操纵动作的过程中由图6所示的传感器对所提供的信号的视图。

具体实施方式

利用根据本发明的方法可以在所使用的电容式传感器的检测区内将用于激活机动车装备元件的操纵装置的操纵动作与无效动作予以区分。

图1中相应示出在一定程度上处于车辆中的安装情况下的车顶操作单元DBE，其中箭头R指向挡风玻璃的方向。在驾驶员侧F上和副驾驶员侧B上各设有一个包括两个电容式传感器的操纵装置。传感器S1和S2位于驾驶员侧F上，传感器S3和S4位于副驾驶员侧B上。

参照以下各图阐述所述方法时，仅以驾驶员侧的传感器S1和S2为例对相关的过程和检测区进行说明，但所说明的内容也适用于包括传感器S3和S4的副驾驶员侧上的操纵装置。

图中所示的车顶操作单元DBE的各操纵装置例如可用来操纵用于驾驶员和/或副驾驶员的照明装置。这种传感器控制的操纵装置也可以用来操纵其它装备元件。举例而言，可利用传感器控制的操纵装置加以控制的装备元件可以是车顶区段、例如是天窗/活动车顶，其在操纵装置的传感器检测到沿有效动作方向的操纵动作时根据其打开状态而被打开或关闭。

该车顶区段也可以是敞篷车的可自动摆动的车顶，可以借助传感器控制的操纵装置对该车顶进行控制。另外还可以考虑的是，打开和关闭车窗、车门和行李箱盖，以及对可控座椅进行调节。

如果传感器S1和S2以及S3和S4在其检测区E1、E2中未检测到对象，则它们向控制器提供值0。而如果它们在其检测区E1、E2中检测到对象，则分别提供值1。

在图2中示出了传感器S1和S2的检测区。传感器S1的检测区E1与传感器S2的检测区E2在搭叠区E12中搭叠。当识别有效操纵动作G1——见图3——时可以对检测区E1、E2的这种布置结构以如下方式加以利用：借助与传感器S1、S2联接的控制器来确定两个传感器中仅一个传感器激活的持续时间以及两个传感器都激活的持续时间。

在图5中示出由传感器传输给控制器的相关信号。从第一传感器1的信号自时间点A1开始的上升边沿一直到第二传感器S2于时间点Z2的下降边沿为止，被计为姿态G1的总持续时间。从第二传感器S2的信号于时间点A2出现的上升边沿一直到第一传感器S1的信号于时间点Z1出现的下降边沿为止，被计为搭叠持续时间t₁₂，图3用姿态箭头G1中的虚线区域表示这一搭叠持续时间。

据此，总持续时间t_ges包括：时间段t₁，该时间段从第一传感器S1的信号出现上升边沿的时间点A1一直延伸至第二传感器S2的信号的上升边沿，在该时间段内仅传感器S1提供信号；搭叠持续时间t₁₂；以及时间段t₂，该时间段从第一传感器S1的信号出现下降边沿的时间点Z1一直延伸至第二传感器S2的信号出现下降边沿的时间点Z2，在该时间段内仅传感器S2提供信号。

根据以上述方式确定的搭叠持续时间t₁₂和总持续时间t_ges可以求得一个商数，通过将该商数与预先确定的限值进行比较，可以将认可的/有效的纵向动作、如姿态G1与图4所示的不认可的/无效的横向动作G2予以区分。这个限值将有效范围与无效范围区分开，该限值与搭叠区E12所覆盖的路段同由两个检测区E1、E2覆盖且与该路段对准/齐平的总路段之间的比例有关。

如图3所示，姿态G1在搭叠区E12中的路段明显短于姿态G1的整体被检测区E1、E2覆盖的总路段。也就是说，当出现有规律地实施的姿态时，该姿态穿过搭叠区E12的持续时间将明显短于在检测区E1、E2内被检测到的姿态G1的总持续时间。

相反地当出现如图4中所示的横向动作这样的无效动作G2时，传感器S1、S2会在搭叠区E12内确定明显的搭叠持续时间，这个搭叠持续时间仅略短于姿态G2的总持续时间，其中在此商数比当出现有效姿态时的商数更接近于1，当出现有效姿态时的商数如图3所示明显低于1。相应的限值与检测区E1、E2的尺寸、传感器S1和S2的距离以及搭叠区E12与检测区E1、E2之间的大小比例有关。

不同于上述方案，例如也可以通过完全相反的方式来确定有效动作和无效动作，亦即，在纵向方向上延伸的是无效动作或无效姿态，而在横向方向上延伸的则是有效姿态，其中在此相应依照限值以相反方式设置有效范围。也就是说，如果搭叠持续时间与总持续时间的商数被确定大于限值，就表示操纵动作有效，而当商数小于限值时，就表示动作无效。

此外还可以利用以上述方式实现的姿态的可区分性来操纵两个不同的机动车装备元件，如果以车顶操作单元为例，那就是用其中一个姿态动作来开关照明装置，用另一个姿态动作来打开天窗。

通过在第一传感器对中的一个传感器S1、S2和第二传感器对中的一个传感器S3、S4之间定义其它有效操作姿态，可以实现用车顶操作单元来操纵多个装备元件的另一个变型方案，这个车顶操作单元通过两个传感器对S1、S2和S3、S4而包括了两个操纵装置。如图6所示，在传感器S2和传感器S4之间确定另一个有效动作方向G3。当然，如果传感器S1、S2、S3、S4的检测区E1、E2、E4的大小达到能彼此相交的程度，那么也可以通过相应的方式在传感器S1和传感器S3之间或者在沿对角线相对设置的传感器S1和S4或S2和S3之间确定有效动作方向。

如图6所示，检测区E2、E4在搭叠区E24中搭叠。结合上文中关于图3的说明，此处也可以利用检测区E2、E4的这种布置方式来识别有效操纵动作G3，为此，借助既与传感器S1、S2联接又与传感器S3、S4联接的控制器来测定两个用于检测动作的传感器中仅其中一个传感器激活的持续时间以及两个传感器都激活的时长。

由传感器S2、S4传输给控制器的相关信号——见图8——与传感器S1、S2的信号——见图5——相一致。因此从第一传感器S2的信号自时间点A1开始的上升边沿一直到第二传感器S4于时间点Z2出现的下降边沿为止，被计为姿态G3的总持续时间。从第二传感器S4的信号于时间点A2出现的上升边沿一直到第一传感器S2的信号于时间点Z1出现的下降边沿为止，被计为搭叠持续时间t₂₄，图5用姿态箭头G3中的虚线区域表示这一搭叠持续时间。

据此，总持续时间t_ges包括：时间段t₂，该时间段从第一传感器S2的信号出现上升边沿的时间点A1一直延伸至第二传感器S4的信号的上升边沿，在该时间段内仅传感器S2提供信号；搭叠持续时间t₂₄；以及时间段t₄，该时间段从第一传感器S2的信号出现下降边沿的时间点Z1延伸至第二传感器S4的信号出现下降边沿的时间点Z2，在该时间段内仅传感器S4提供信号。

如前所述，根据这样确定的搭叠持续时间t₂₄和总持续时间t_ges可以求得一个商数，通过将该商数与预先确定的限值进行比较，可以将认可的/有效的横向动作、如姿态G3与图7所示的不认可的/无效的横向动作G4予以区分。这个限值将有效范围和无效范围区分开，该限值与搭叠区E24所覆盖的路段同两个检测区E2、E4所覆盖且与该路段对准的总路段之间的比例有关。

如图6所示，姿态G3在搭叠区E24内的路段明显短于姿态G3的整体被检测区E2、E4覆盖的总路段。也就是说，当出现有规律地实施的姿态时，该姿态穿过搭叠区E24的持续时间将明显短于在检测区E2、E4内被检测到的姿态G3的总持续时间。

相反地当出现如图7中所示的纵向动作那样的无效动作G4时，传感器S2、S4会在搭叠区E24内确定长得多的搭叠持续时间，这个搭叠持续时间仅略短于姿态G4的总持续时间，此时的商数比出现有效姿态时的商数更接近于1，如图6所示，当出现有效姿态时的商数明显低于1。相应的限值与检测区E2、E4的尺寸、传感器S2和S4的距离以及搭叠区E24与检测区E2、E4之间的大小比例有关。

因此，在传感器S1、S2、S3、S4所组成的不同传感器对上——沿纵向方向是在第一和第二电容式传感器或第三和第四电容式传感器上，沿横向方向是在第一和第三电容式传感器或第二和第四电容式传感器S1、S2、S3、S4上——实施用于检测操作姿态的分析方法。其中，当第一和第二（第三和第四）或者第一和第三（第二和第四）电容式传感器S1、S2、S3、S4的信号为零或一时，分别考虑到搭叠持续时间，以便对电容式传感器S1、S2、S3、S4沿纵向方向和横向方向上的有效动作和无效动作予以区分。举例而言，可以在S1和S2的帮助下通过纵向动作来操作驾驶员侧上的灯或者说阅读灯，在传感器S3和S4的帮助下通过纵向动作来操作副驾驶员侧上的灯或者说阅读灯。例如可以在传感器S2和S4（或者S1和S3）的帮助下通过横向动作来操作驾驶员侧和副驾驶员侧上的车内灯。如此一来，通过做姿态、即擦拭动作既可对驾驶员侧/副驾驶员侧上的灯或者说阅读灯进行开关操纵，又可对车内灯进行开关操作。针对其它传感器对，也可以通过相应的方式来确定有效动作方向和无效动作方向。

传感器的数量不限于四个。也可以考虑仅包含三个传感器的单元，这三个传感器相应为不同的操作姿态提供三个传感器对，而后可以为它们分别区分有效动作方向和无效动作方向。一般而言，只要存在足够的结构空间，就可以设置四个以上的传感器，而可能的传感器对的数量也会相应增多。

这种传感器控制的操纵装置在其最小规模的实施方式中仅需具有两个电容式传感器，因此只需要一项信号处理功能就能实施根据各个传感器对所检测到的信号以及信号间的关系来识别操纵动作的分析方法。

在此可以考虑的是，只通过接通相应的电气模块就能实现这一信号处理功能；但也可以在控制器中设置数据处理单元，并且借助该数据处理单元能实现这个用于实施所述方法的信号处理功能。

虽然上文以实施例形式对本发明进行了说明，但可以理解的是，在如权利要求书所定义的本发明范围内，也可以实现不同的设计方案和修改方案。

本发明的其它特征和优点在附图中有明确公开。

Claims (10)

1.一种用于识别操纵动作的方法，所述操纵动作用于借助操纵装置在传感器控制下激活机动车装备元件，所述操纵装置具有带有搭叠的检测区的电容式传感器，其中，所述方法包括：

将在搭叠的检测区内的操纵动作方向确定为有效动作方向，

检测穿过两个电容式传感器的检测区的动作并且确定该动作穿过两个电容式传感器的检测区的总持续时间，

检测动作在搭叠的检测区的搭叠区中的搭叠持续时间，

由搭叠持续时间与总持续时间计算出一商数，

将该商数与一预先确定的限值进行比较，该限值将有效范围与无效范围区分开，

如果该商数处于有效范围中，就将动作判定为具有有效动作方向的操纵动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述限值通过一经过搭叠区的路段同一经过检测区并且与所述路段对准的总路段之间的比例来确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在检测到动作时在三个电容式传感器之间区分出两个有效动作方向，以便在传感器控制下激活两个机动车装备元件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有效动作方向在搭叠的检测区内基本上平行于一线，所述线穿过两个传感器的中心点延伸，并且有效范围低于所述限值。

5.一种用于机动车装备元件的操纵装置，所述操纵装置具有用于实施根据权利要求1至4中任一项所述方法的设备。

6.根据权利要求5所述的操纵装置，其特征在于四个被以四角形方式布置的电容式传感器，其中，分别在其中两个传感器之间确定有效动作方向。

7.根据权利要求6所述的操纵装置，其特征在于，在所述四角形中两个相邻的电容式传感器之间确定第一有效动作方向，并且确定一基本上垂直于第一有效动作方向的第二有效动作方向。

8.根据权利要求6或7所述的操纵装置，其特征在于，如果沿对角线相对设置的传感器的检测区相搭叠，则在四角形中沿对角线相对设置的两个电容式传感器之间确定第三有效动作方向。

9.根据权利要求5所述的操纵装置，其特征在于，所述操纵装置是车顶操作单元，和/或所述装备元件包括照明装置、车顶区段、车窗、车门、行李箱盖和座椅中的至少一个。

10.根据权利要求7所述的操纵装置，其特征在于，所述操纵装置是车顶操作单元，并且所述装备元件具有：

驾驶员侧的照明装置，该驾驶员侧的照明装置能利用在第一传感器对之间沿第一有效操纵方向的动作操纵，

副驾驶员侧的照明装置，该副驾驶员侧的照明装置能利用在第二传感器对之间的、基本上平行于第一有效操纵方向的动作操纵，

以及能利用在第一传感器对中的一个传感器与第二传感器对中与该一个传感器相邻的传感器之间沿第二有效操纵方向的动作来操纵的照明装置。