CN106164696A

CN106164696A - 接近设备

Info

Publication number: CN106164696A
Application number: CN201480077788.4A
Authority: CN
Inventors: 卡斯滕·考施
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: WO2015136328A1; CN106164696B

Abstract

本发明涉及一种能够检测待监测空间(14)内部的近距离对象(12)的接近设备(10)，设备(10)包括：天线单元(20)，适于生成待监测空间(14)中的三个维度的近距离电磁场，该近距离电磁场能够由近距离对象(12)反射；射频生成单元(30)，与天线单元(20)连接，射频生成单元(30)将至少一个射频信号提供给天线单元(20)；传感器单元(40)，被配置为检测近距离电磁场，传感器单元(40)包括：多个传感器元件(42)，每个适于感测相应的预定义空间部分中的电磁场并且响应于感测到的电磁场生成单独的传感器信号，其中，多个传感器元件(42)被布置为使得传感器元件(42)的相应的预定义空间部分覆盖待监测空间(14)；以及，处理单元(50)，与传感器元件(42)连接，以便于接收传感器元件(42)中的每个的传感器信号，并且适于确定待监测空间(14)的体积元素(A1、A2、A3)的近距离电磁场的能量级，其中，处理单元(50)进一步被配置为对体积元素(A1、A2、A3)的能量级进行分析，以及，响应于分析，确定待监测空间(14)内部的近距离对象(12)的位置。

Description

接近设备

技术领域

本发明涉及能够检测对象，特别是障碍物的接近设备，该设备被布置在待监测空间中。现有技术的用于检测近距离对象的接近设备是已知的，特别是用于车辆中以便于允许车辆的驾驶者行驶车辆而不接触这样的对象，例如在进入或离开停车位时。然而，这样的接近设备还可以被应用于将港口中的船行驶到登船地点等。

背景技术

从现有技术中已知的是，可以通过使用光学传感器来检测近距离的障碍物，该光学传感器适于对从待监测空间中的光源发射的并且可以由障碍物等反射的光进行检测。光学传感器接收反射的光，并且继而生成相应的电信号，该电信号进一步由处理单元处理以便于识别车辆的行进路径中的障碍物。

然而，这样的系统受到环境照明和由于光反射特性的可能的光学变化特点的影响。其结果可能是错误的检测。

因此，本发明的目的在于改进这样的设备。

发明内容

要解决的技术问题

本发明提供了根据独立权利要求1的第一与接近设备相关的方面。此外，本发明提供了根据独立权利要求12的第二与车辆相关的方面。在相应的从属权利要求中，描述了本发明的各方面的至少一些示例性实施例的各种更多的方面。

技术方案

特别地，提供了能够检测待监测空间中的近距离对象的接近设备，该设备包括：天线单元，适于生成待监测空间中的三个维度的近距离电磁场，该近距离电磁场能够由近距离对象反射；射频生成单元，与天线单元连接，该射频生成单元将至少一个射频信号提供给所述天线单元；传感器单元，能够检测近距离电磁场，该传感器单元包括：多个传感器元件，每个适于感测相应的预定义空间部分中的电磁场并且响应于感测到的电磁场，生成单独的传感器信号，其中，多个传感器元件被布置为使得传感器元件的相应的预定义的空间部分覆盖待监测空间；以及，处理单元，与传感器元件连接，以便于接收传感器元件中的每个元件的传感器信号，并且适于确定传感器元件的相应的预定义空间部分中的每个部分的近距离电磁场的能量级，其中，处理单元进一步被配置为对体积元素的能量级进行分析，以及响应于该分析，确定待监测空间内部的近距离对象的位置。

特别地，还提供了一种车辆，包括根据本发明的接近设备。

附图说明

通过结合附图考虑以下对至少一些示例性实施例的详细描述，本发明的教导可以被容易地理解并且至少一些额外的具体细节将呈现，在附图中：

图1在透视图中示意地示出了通过待监测空间的投石；

图2是根据本发明的天线单元和传感器单元的示意图；

图3是包括以复合布置方式布置的多个传感器元件的传感器单元的示意透视图；

图4示意地示出了显示图1的投石的球形显示器；

图5示意地示出了由根据图4的显示器显示的待监测空间的不同体积序列，其中，根据本发明，每个体积元素根据它们的能量内容被上色，能量内容是基于由处理单元确定的能量级计算出的；

图6是根据本发明的另一个传感器单元的示意俯视图，其中，传感器单元包括球形布置的传感器元件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例的用于检测近距离对象12的接近设备10的示意透视图。在该情况中，对象12是待监测空间14的内部的石头12。待监测空间14被划分为体积元素，体积元素仅在待监测空间14中示意性地指示并且它们中仅有三个由附图标记A1、A2、A3引用。形成空间14的整个球形由这样的体积元素组成。

此外，图1示出了投石，如曲线12指示的，该投石的路径通过空间14并且影响体积元素A1、A2、A3。

根据本发明的接近设备10包括天线单元20，适于生成待监测空间14中的三个维度的近距离电磁场；射频生成单元30，与天线单元20连接，该射频生成单元30将至少一个射频信号提供给天线单元20。

接近设备10还包括能够检测近距离电磁场的传感器单元40，其中，在该实施例中，传感器单元40包括五个传感器元件42，每个适于感测相应的预定义空间部分中的电磁场并且响应于感测的电磁场来生成单独的传感器信号，其中，传感器元件42被布置为使得传感器元件42的相应的预定义的空间部分覆盖待监测空间14。

接近设备10还包括处理单元50，其与传感器元件42连接，以便于接收传感器元件42中的每个元件的传感器信号，并且适于确定待监测空间14中的体积元素(例如，A1、A2、A3)的近距离电磁场的能量级。处理单元50进一步被配置为对体积元素A1、A2、A3的能量级进行分析，以及响应于该分析，确定待监测空间14内部的近距离对象12的位置。具有其部件的接近设备10在图2中示意地示出。

如可以从图2另外得出的，天线单元20包括多个天线元件22、24、26，每个适于生成相应的预定义空间部分中的电磁场，其中，天线元件22、24、26被布置为使得天线元件22、24、26的相应的预定义空间部分覆盖待监测空间14。

此外，射频生成单元30被配置为生成多个射频信号，每个被提供给多个天线元件22、24、26中的单独的一个，其中，每个射频信号相对于其他射频信号是唯一的。在该方面中，每个传感器元件42能够通过检测感测到的电磁场中的它的标识符来将感测到的电磁场的部分分配给天线单元22、24、26中的一个。此外或可替代地，处理单元50可以被改进，以识别从传感器元件42提供的传感器信号中的标识符。基于此，处理单元50被配置为计算待监测空间14的体积元素A1、A2、A3的能量级。

优选地，处理单元50包括计算机单元，以便于提供相应的计算，以使得不同体积元素A1、A2、A3等的能量级可以被计算。图1中还示出了单个的体积元素，即体积元素A1。如从图1中可见的，体积元素具有维度x、y、z。由于待监测空间14是球形的一部分，体积元素A1、A2、A3具有一些变化的尺度。此外，以下方程可以被应用：

E_{r} = [\begin{matrix} a_{1} \\ a_{2} \\ a_{3} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ a_{n} \end{matrix}] x [\begin{matrix} E_{1} \\ E_{2} \\ E_{3} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ E_{n} \end{matrix}] x r (\begin{matrix} x \\ y \\ z \end{matrix})

如还可以从图2得出的，射频生成单元30将射频信号提供给天线元件22、24、26中的每个。因此，三个天线元件22、24、26通过将由相应的天线元件22、24、26生成的电磁场中的每个叠加来生成近距离电磁场，以使得整个空间14由电磁场覆盖。

如还可以从图2中看出的，提供了在相对于天线单元20的不同位置处的五个传感器元件42。传感器元件42中的每个由能够选择性地检测某个空间部分中的电磁场的多个传感器部分(图3)组成。所有的传感器元件42与处理单元50连接以便于将传感器信号提供给处理单元50。天线单元20可以安装在车辆的顶盖上(未示出)。在可替代的实施例中，其被安装在车辆的底盘的底侧。

如还在图2中示出的，相应的射频信号包括标识符32，其能够将相应的天线元件22、24、26标识为发送者。因此，在该方面中，被提供给天线元件22、24、26的射频信号的标识符32彼此不同。射频信号的频率范围可以在微波、雷达等范围中，优选地，在从一个或多个GHz到数十GHz的范围中。

图4示出了显示单元60，其被配置为以3维方式显示由处理单元50确定的传感器元件42的相应的预定义空间部分中的每个空间部分的，和/或待监测空间14的体积元素A1、A2、A3的近距离电磁场的能量级。图4示出了至少部分透明的球形显示器。该显示器60由支持体62保持。此外，在支持体62的地平面64上有多个基于发光二极管(LED)的观察部，其发射以预定义的方式与透明的球形交互的光，以使得根据图1的投石被显示。相应的显示部分由附图标记68指示。在该实施例中，显示单元60被布置在车辆内部并且形成驾驶舱的一部分。

图5示出了用于显示的另一个实施例，其中，显示单元60示出了对体积元素A1、A2、A3等的能量级的修改等。只要障碍物与近距离电磁场相交互，相应的体积元素的能量级就会变化，该变化由处理单元50确定。根据该变化，取决于对能量级的修改，由显示单元60显示的相应的体积元素被提供具有不同的颜色。因此，通过观察颜色，用户可以容易地识别近距离中的障碍物的出现。因此，显示单元60使接近设备10完整。

图6示出了由多个传感器部分44组成的传感器元件42的另一个实施例。传感器部分44被布置在球形上，即在其外表面上。在球形内部，提供了硬件电路，其连接到所有的传感器部分44并且提供对从传感器部分44提供的信号的预处理。响应于此，硬件电路对被确定为要被提供给处理单元50的传感器信号进行传送。

传感器部分44适于确定能量密度相对于由天线元件22、24、26生成的近距离电磁场的不同部分的偏离。在该实施例中，能量等级的偏离基于由天线元件22、24、26生成的能量部分的每个的100％所形成的和。如果三个以上的天线元件被提供，则该和还包括对额外的天线元件的额外的能量接收。在该方面中，例如，硬件电路确定天线元件22的能量级的90％加上天线元件24的能量级的50％加上天线元件26的能量级的5％。可以通过使用包括在由不同天线元件22、24、26生成的电磁场中的标识符来划分不同的能量等级。连续的参考测量导致相对于待监测空间14的预定义空间划分的能量偏移测量的几何分配。

根据基于上文提到的实施例的又一个实施例，标识符32包括指示所述天线元件22、24、26的单独的码和/或调制。该单独的码是唯一的并且可以是数字的，特别是二进制数、码，其中，例如，相应的天线元件22、26、28的射频信号可以利用该码来触发或利用该码来调制。此外，针对不同的天线元件22、26、28，不同的调制方案可以被提供，以便于提供标识符32。

根据本发明的又一个实施例，每个天线元件22、24、26被分配给一个单个的传感器元件42，其中，传感器元件42被配置为感测由分配的相应的天线元件22、24、26生成的电磁场。在该实施例中，每个单个的传感器元件42被精确地分配给正好一个天线元件22、24、26，以使得这样的分配-同时-作为单独的标识符操作，因为这样的布置允许传感器元件42优选地仅检测由相应的分配的天线元件22、24、26生成的电磁场。

根据另一个实施例，本发明提供了，处理单元50被配置为确定传感器元件42的预定义空间部分中的每个空间部分的初始能量级。出于该目的，天线元件22、24、26被提供具有导致相应的电磁场的生成的相应的初始射频信号。该初始测量允许检测传感器元件42的接收特性，以便于适应测量并且整体改进接近设备10的操作。

在该方面中，可以通过对射频生成单元30进行配置来进一步改进上文提到的实施例，以使得被提供给天线单元20的射频信号，尤其是提供给多个天线元件22、24、26的射频信号在预定的、优选单独的信号级上被提供。这形成了又一个实施例。如果必要，该信号级可以被调整以便于精确地测量传感器元件42的特性。

根据另一个实施例，提供了待监测空间是圆形或球形并且天线元件22、24、26具有定向效率并且被布置为使得它们的定向效率被定向在相对彼此偏离的空间方向上。优选地，定向效率被定向在正交的方向上。这允许提供用于近距离检测的3维电磁场。为监测整个空间14，仅有一个天线单元20是必须的。

本发明可以在诸如汽车、卡车等的车辆中有利地实现。

如果期望，本文讨论的不同的功能和实施例可以以不同的顺序和/或以各种方式彼此并发地执行。此外，如果期望，上文描述的功能和/或实施例中的一个或多个可以是可选的或可以被组合。

尽管在从属权利要求中描述了本发明的各种方面，但其他方面包括来自所描述的实施例和/或从属权利要求的特征与独立权利要求的特征的其他组合，而不仅是在权利要求中明确描述的组合。

本文还注意到，尽管上文描述的本发明的示例性实施例，这些描述不应该被视为对范围进行限制。确切地说，存在可以做出的多个变形和修改，而不偏离在从属权利要求中定义的本发明的范围。

Claims

1.一种能够检测待监测空间(14)内部的近距离对象(12)的接近设备(10)，所述设备(10)包括：

天线单元(20)，适于生成待监测空间(14)中的三个维度的近距离电磁场，所述近距离电磁场能够由所述近距离对象(12)反射；

射频生成单元(30)，与天线单元(20)连接，所述射频生成单元(30)将至少一个射频信号提供给所述天线单元(20)；

传感器单元(40)，被配置为检测所述近距离电磁场，所述传感器单元(40)包括：

多个传感器元件(42)，每个适于感测相应的预定义空间部分中的电磁场并且响应于感测到的电磁场生成单独的传感器信号，其中，所述多个传感器元件(42)被布置为使得所述传感器元件(42)的相应的预定义空间部分覆盖待监测空间(14)；以及

处理单元(50)，与所述传感器元件(42)连接，以便于接收所述传感器元件(42)中的每个的传感器信号，并且适于确定所述待监测空间(14)的体积元素(A1、A2、A3)的近距离电磁场的能量级，其中，所述处理单元(50)进一步被配置为对所述体积元素(A1、A2、A3)的能量级进行分析，以及，响应于所述分析，确定所述待监测空间(14)内部的所述近距离对象(12)的位置。

2.根据权利要求1所述的接近设备，其中，所述天线单元(20)包括：

多个天线元件(22、24、26)，每个适于生成相应的预定义空间部分中的电磁场，

其中，所述多个天线元件(22、24、26)被布置为使得所述天线元件(22、24、26)的所述相应的预定义空间部分覆盖所述待监测空间(14)；以及

所述射频生成单元(30)被配置为生成多个射频信号，每个射频信号被提供给多个天线元件(22、24、26)中的单独的一个，其中，每个射频信号相对于其他射频信号是唯一的。

3.根据权利要求2所述的接近设备，其中，所述射频信号中的每个包括标识相应的射频信号的单独的标识符(32)。

4.根据权利要求3所述的接近设备，其中，所述标识符(32)包括指示所述天线元件(22、24、26)的单独的码和/或调制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的接近设备，其中，每个天线元件(22、24、26)被分配一个单独的传感器元件(42)，其中，所述传感器元件(42)被配置为感测由分配的相应的天线元件(22、24、26)生成的电磁场。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的接近设备，其中，所述处理单元(50)被配置为检测所述待监测空间(14)的所述体积元素(A1、A2、A3)中至少一个体积元素的能量级的变化。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的接近设备，其中，所述处理单元(50)被配置为确定所述传感器元件(42)的预定义空间部分中的每个空间部分的初始能量级。

8.根据权利要求7所述的接近设备，其中，所述射频生成单元(30)被配置为将所述射频信号提供给所述天线单元(20)，特别地在预定的、优选单独的信号级上将所述射频信号提供给所述多个天线元件(22、24、26)。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的接近设备，其中，所述待监测空间(14)是环形的或球形的，以及所述天线元件(22、24、26)具有定向效率并且被布置为使得它们的定向效率被定向在相对彼此偏离的空间方向上。

10.根据权利要求2至8中任一项所述的接近设备，包括显示单元(60)，被配置为以3维方式显示由所述处理单元(50)确定的所述传感器元件(42)的相应的预定义空间部分中的每个空间部分的近距离电磁场的能量级，和/或所述待监测空间(14)的体积元素(A1、A2、A3)的近距离电磁场的能量级。

11.根据权利要求10所述的接近设备，其中，所述显示单元(60)被配置为在3维的球形中显示确定的能量级。

12.一种车辆，包括前述权利要求中任一项所述的接近设备。