CN114096734B - 使用多普勒雷达通过运动检测打开机动车辆开启部件的方法和相关检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于打开机动车辆（V）的开启部件的打开方法，车辆（V）配备有用于检测用户身体部位的预定运动的检测设备（D），所述检测设备（D）包括至少一个多普勒雷达，多普勒雷达包括天线（A）、雷达波收发装置（10）、以及用于处理反射雷达波的处理装置（20），所述处理装置（20）被适配成检测预定运动，该方法包括具有一发射频率的检测模式（P1）和在其期间降低波的发射频率的待机模式（P2），该方法的特征在于，该方法在待机模式期间（步骤E0）包括以下步骤：•对反射雷达波（步骤E1）进行相位解调（步骤E2），并确定表示反射波的相位随时间（t）的变化的第一信号（I），•对反射雷达波（步骤E1）进行相移解调（步骤E3），并确定表示反射波的偏移相位随时间（t）的变化的至少一个第二信号（Q），•比较（步骤E4）第一信号（I'）和第二信号（Q'）的绝对值中的最大值与预定阈值（S），如果最大值大于预定阈值（步骤E6）则停止待机模式并触发检测模式（步骤E5），•如果在检测模式期间检测到预定运动则打开开启部件（步骤E7）。

Description

使用多普勒雷达通过运动检测打开机动车辆开启部件的方法 和相关检测设备

技术领域

本发明涉及通过使用多普勒雷达检测用户下肢的运动来打开/关闭开启部件（ouvrant）并使得能够实现安全的免提式进入（accès main libre）的方法。

背景技术

本发明的主要但非排他性的应用涉及车辆行李箱的打开，以使得授权用户能够仅通过脚的运动来打开行李箱，其中，借助于位于车辆中的BCM（英文术语“body controlmodule”的首字母，车身控制模块）控制模块通过用户携带的徽章（badge）或钥匙来识别用户。

到目前为止，免提式进入请求主要包括需要定位手来确认打开/关闭车辆开启部件的请求，并且该过程包括两个主要步骤：通过进入系统的BCM识别被授权打开或关闭车辆的钥匙或徽章在开启部件附近，并且在打开请求的情况下，检测把手上的手的存在。

该方法的实施需要用于检测授权钥匙或徽章的天线、用于检测手的把手中的存在传感器（通常是电容传感器）、以及用于管理免提式进入请求的中央管理系统，其例如可以是完全或部分专用于该功能的计算机。

关于使用脚进行非接触式打开，一个已知的应用涉及医院工作人员打开手术室的门。例如，实用新型CN 202 143 044提出为门配备用于检测脚的感应传感器。希望进入或离开房间的人将其脚伸向传感器附近，传感器检测到的信号传输到用于控制门的打开/关闭机构的装置。

在国际申请WO 2012/052210中提出了使用脚来免提式进入汽车的行李箱。该文献提出通过具有两个细长电极的电容检测组件来检测用户的一身体部位（例如脚）的运动。这些电极在行李箱下方水平延伸，较长的电极在较短的电极下方，并耦合到控制和评估装置。相对于参考电位跟踪电容变化，当运动在检测区间内时，触发激活，例如打开行李箱。

然而，使用电容传感器有某些主要缺点。具体来说，电容式传感器对外部干扰（雨、雪等）很敏感。在通过检测手来实现免提式进入请求的背景下，车辆开启部件的管理已得到改善，以对抗各种干扰。例如，专利文献FR 2 827 064旨在用对接收信号持续时间进行逻辑解释的模块来识别由汽车的金属漆产生的干扰。

专利文献FR 2 915 331中描述了针对电磁干扰问题提供的解决方案。它提出对来自开启部件的把手的传感器的信号进行时间滤波，以便在验证打开请求之前验证把手上是否存在手。

因此，当前现有技术中的免提式打开/关闭系统通过手的存在或通过脚的运动来确认给定开启部件的打开/关闭而提供了使用者可感知到的舒适性。然而，无法识别诸如由大气现象（特别是雨）引起的干扰或其他类型的干扰（电磁干扰、保险杠下滚动的物体等）导致的错误检测，并且这些错误检测意外触发错误的打开请求。对于用手打开/关闭，存在减轻某些干扰的解决方案，但是对于脚运动检测系统，不存在任何可靠的解决方案。尽管在后一种情况下，检测系统是基于每个开启部件两个传感器，但该系统在嘈杂的环境中不够可靠。

因此，已知使用一个或多个多普勒雷达来代替电容传感器。通过发射指向车辆后方的雷达波（例如，雷达可以位于车辆的后保险杠中）并通过分析由用户的存在所反射的波来实现对用户身体下肢的预定运动的检测。对反射波的分析使得能够动态地确定运动：用户相对于雷达的距离、运动的速度和形式。检测到预定运动触发行李箱的打开。

然而，多普勒雷达的一个主要缺点是耗电高，高于电容传感器的耗电。因此，有必要为雷达建立待机模式，例如通过降低扫描频率。

在称为“检测模式”的模式中，多普勒雷达例如每毫秒发射持续时间约10微秒的（一个或多个）波，例如每1ms发射40μs，即占空比4%。于是在检测模式期间，功耗约为10mA。该功耗太高，并且如果检测模式持续被激活，则有耗尽车辆电池的风险。因此，已知建立待机模式，在此期间降低扫描频率，例如，雷达每百毫秒发射约10微秒的波，例如每100ms发射40μs，即占空比0.04%。

在检测模式期间降低扫描频率的情况下，主要风险是无法及时检测到用户的预定运动。

因此，本发明提出了使用多普勒雷达打开开启部件的方法，该方法使得能够减轻现有技术的缺点。具体地，根据本发明的打开开启部件的方法使得能够交替进行检测模式与待机模式，同时确保检测到用户的预定运动。

发明内容

本发明提出了一种用于打开机动车辆的开启部件的方法，车辆配备有用于检测用户身体部位的预定运动的检测设备，所述检测设备包括至少一个多普勒雷达，多普勒雷达包括天线、雷达波收发装置、以及用于处理反射雷达波的处理装置，所述处理装置被适配成检测预定运动，该方法包括具有一发射频率的检测模式和在其期间降低波的发射频率的待机模式，该方法的值得注意之处在于，该方法在待机模式期间包括以下步骤：

• 对反射雷达波进行相位解调，并确定表示反射波的相位随时间的变化的第一信号，

• 对反射雷达波进行相移解调，并确定表示反射波的偏移相位随时间的变化的至少一个第二信号，

• 比较第一信号和第二信号的绝对值中的最大值与预定阈值，

• 如果最大值大于预定阈值，则停止待机模式并触发检测模式，

• 如果在检测模式期间检测到预定运动，则打开开启部件。

有利地，相移解调是角偏移在0°至180°之间的相位正交解调。

优选地，相移解调是角偏移等于90°的相位正交解调。

本发明还涉及一种用于检测用户身体部位的预定运动的检测设备，所述设备旨在车载在机动车辆中，并且至少包括多普勒雷达、天线、雷达波收发装置、以及用于处理反射雷达波的处理装置，所述处理装置被适配成检测预定运动，并且所述设备能够在具有一发射频率的检测模式和在其期间降低波的发射频率的待机模式这两种模式之间交替运行，所述设备的值得注意之处在于其还包括：

• 用于对反射雷达波进行相位解调并确定表示反射波的相位变化的第一信号的装置，

• 用于对反射雷达波进行相移解调并确定表示反射波的偏移相位随时间的变化的至少一个第二信号的装置，

• 用于比较第一信号和第二信号的绝对值中的最大值与预定阈值的装置，

• 用于根据上述比较停止待机模式并触发检测模式的装置；

• 用于如果在检测模式期间检测到预定运动则打开开启部件的装置。

有利地，用于相移解调的装置是用于角偏移的值在0°至180°之间的解调的装置。

优选地，用于相移解调的装置是用于角偏移的值等于90°的相位正交解调的装置。

本发明还涉及包括根据上述任何一个特征的设备的任何机动车辆。

附图说明

通过阅读以下描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹是例证性的，应结合附图来阅读，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的车辆，该车辆配备有用于检测用户身体部位的预定运动的检测设备，该检测设备包括多普勒雷达，

图2示意性地示出了检测设备及其电子部件，

图3示意性地示出了根据本发明的雷达波收发装置，还包括相位解调装置和相移解调装置，

图4示出了表示反射波的相位变化的第一信号、以及表示反射波的偏移相位随时间t的变化的第二信号，

图5是示出根据本发明的用于打开开启部件的方法的各步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了机动车辆V，其配备有用于检测用户身体部位的预定运动的检测设备D，旨在触发开启部件的打开，具体地，在该示例中，开启部件是车辆V的行李箱。所述设备优选地但绝非限制性地包括在车辆V的后保险杠中。更具体地，所述设备包括多普勒雷达（即天线A）、用于经由天线A收发雷达波的装置、以及用于处理反射的雷达波以检测预定运动的装置。

预定运动可以包括“踢腿（kick）”或用户小腿下部的往返运动。

对因存在用户的身体而反射的雷达波进行处理使得能够确定所述用户是否进行了预定运动，并且因此确定他们是否希望打开其车辆的行李箱。如果检测到预定运动，则触发行李箱打开，这对于本领域技术人员来说是已知的，在此不再详述。

图2示出了检测设备D，其包括连接到收发装置10的天线A，收发装置10则连接到控制单元20。控制单元20和收发装置10通过车辆V的电池的电压直接或间接地馈送电压Vcc。开关装置s1使得能够对收发装置10进行馈电。

根据本发明，如图3所示，检测设备D还包括连接到天线A的定向耦合器101；两个解调器，连接到定向耦合器的输出，第一解调器102被适配成提供第一信号I作为输出，第一信号I表示天线A接收的反射波的相位变化，并且第二解调器103被适配成提供第二信号Q作为输出，第二信号Q表示天线A接收的反射波的偏移相位的变化。为此，移相器104连接到第二解调器103。定向耦合器101使得收发装置10能够进行收发操作。并且使得能够将发射信号与接收信号分离，也就是说，将发射的雷达波与接收的雷达波分离。第一解调器102的输出和移相器104的输出连接到定向耦合器101的输入和振荡器105，以产生送给天线A的发射信号。

第一信号I和第二信号Q随后被提供给控制单元20，控制单元20分析所述信号。控制单元20还包括：比较装置M1，用于比较预定阈值S和第一信号I'与第二信号Q'之间的最大值的绝对值；装置M2，用于根据上述比较停止待机模式并触发检测模式；以及装置M3，用于如果在检测模式P1期间检测到预定运动则打开开启部件。

比较装置M1、用于停止待机模式并触发检测模式的装置M2以及用于打开开启部件的装置M3是软件装置，例如集成到控制单元20的印刷电路中。

控制单元20和收发装置10被适配成在两种模式之间切换：检测模式P1，其具有较高的雷达波发射频率，例如每毫秒发送约10微秒的雷达波；以及待机模式P2，在该模式期间，相对于检测模式，雷达波发射频率降低，例如每百毫秒发送约10微秒的雷达波。待机和检测模式具有预定的持续时间和/或设置。一旦发送了波，如果用户在附近，则该波被用户的身体反射并被天线A和收发装置10接收。控制单元20于是分析反射波。

本发明提出，当检测设备D处于待机模式时，反射雷达波不仅由第一解调器102进行相位解调以产生作为输出的第一信号I，反射雷达波还由第二解调器103和移相器104进行相移解调以产生第二信号Q。第一信号I和第二信号Q然后被发送到控制单元20，以根据本发明进行处理，这将在后面描述。

优选地，但以完全非限制性的方式，相移是第一信号I和第二信号Q之间的值为90°（或π/2）的角偏移。然而，可以设想为0°与180°之间的任何其他角偏移的值。

图5示出了根据本发明的用于打开车辆的开启部件的方法，现在将对其进行描述。

在预备步骤E0中，检测设备处于待机模式P2，其特征在于以相对于检测模式中使用的发射频率较低或降低的发射频率发送雷达波。因此，雷达波由该设备发射到车辆V后方。

如果用户位于车辆后方且处于雷达波传播区域中，则在步骤E1期间，设备通过天线A和收发装置10接收反射波，否则，如果没有接收到任何反射波，则该方法返回前一步骤，并保持在待机模式P2中。

当雷达波被反射时（步骤E1），于是根据本发明的方法提出对这样接收的所述反射波进行第一相位解调（步骤E2），以产生表示波相位的第一信号I。第一信号I在图4所示的曲线图上示为时间的函数。第一信号I是正弦形式的信号。

根据本发明的方法提出对这样接收的所述反射波进行第二相移解调（步骤E3），以产生表示波的偏移相位的第二信号Q，更准确地说，第二信号是经偏移的第一信号在时间t上的像。优选地，但以完全非限制性的方式，相移是值为90°的角偏移。第二信号Q在图4所示的曲线图上示为时间t的函数，因此，第二信号也是正弦形式的信号。

然后，在步骤E4期间，本发明提出将第一信号I和第二信号Q的绝对值的最大值与预定阈值S进行比较。实际上，这两个信号以零为中心。通过取它们的绝对值，第一信号I和第二信号Q于是只有正值。图4用虚线示出了第一信号I'和第二信号Q'，其是第一信号I和第二信号Q的值（原本是负的）的绝对值。

根据本发明的方法于是提出在每个时刻t，比较作为绝对值I'、Q'的信号最大值与阈值S。如果第一信号I或第二信号Q的绝对值的最大值超过预定阈值S（步骤E4），则在步骤E5期间，检测设备退出待机模式并进入具有较高发射频率的检测模式P1，以快速且及时地检测用户身体部位的预定运动。

如果在检测模式期间检测到预定运动（步骤E6），则打开行李箱，否则，如果在检测模式P1期间、例如在预定的持续时间内没有检测到任何预定运动，则该方法返回步骤E0，并且检测设备返回待机模式P2。

因此，本发明使得在待机模式期间能够快速检测到用户在车辆后方的存在，以及时开启检测模式并检测预定运动，以便打开行李箱。

Claims (7)

1.一种用于打开机动车辆（V）的开启部件的打开方法，车辆（V）配备有用于检测用户身体部位的预定运动的检测设备（D），所述检测设备（D）包括至少一个多普勒雷达，多普勒雷达包括天线（A）、雷达波收发装置（10）、以及用于处理反射雷达波的处理装置（20），所述处理装置（20）被适配成检测预定运动，该方法包括具有一发射频率的检测模式（P1）和在其期间降低波的发射频率的待机模式（P2），该方法的特征在于，该方法在待机模式期间（步骤E0）包括以下步骤：

• 对反射雷达波（步骤E1）进行相位解调（步骤E2），并确定表示反射波的相位随时间（t）的变化的第一信号（I），

• 对反射雷达波（步骤E1）进行相移解调（步骤E3），并确定表示反射波的偏移相位随时间（t）的变化的至少一个第二信号（Q），

• 比较（步骤E4）第一信号（I、I'）和第二信号（Q、Q'）的绝对值中的最大值与预定阈值（S），

• 如果最大值大于预定阈值（S），则停止待机模式（P2）并触发检测模式（步骤E5），

• 如果在检测模式期间检测到预定运动（步骤E6），则打开开启部件（步骤E7）。

2.根据前一权利要求所述的打开方法，其特征在于，相移解调是角偏移在0°至180°之间的解调。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的打开方法，其特征在于，相移解调是角偏移等于90°的相位正交解调。

4.一种用于检测用户身体部位的预定运动的检测设备（D），所述设备（D）旨在车载在机动车辆（V）中，并且包括至少一个多普勒雷达，多普勒雷达包括天线（A）、雷达波收发装置（10）、以及用于处理反射雷达波的处理装置（20），所述处理装置（20）被适配成检测预定运动，并且所述设备（D）能够在具有一发射频率的检测模式（P1）和在其期间降低波的发射频率的待机模式（P2）这两种模式中运行，所述设备（D）的特征在于其还包括：

• 用于对反射雷达波进行相位解调并确定表示反射波的相位变化的第一信号（I）的装置（102），

• 用于对反射雷达波进行相移解调并确定表示反射波的偏移相位随时间（t）的变化的至少一个第二信号（Q）的装置（103、104），

• 用于比较第一信号（I、I'）和第二信号（Q、Q'）的绝对值中的最大值与预定阈值（S）的装置（M1），

• 用于根据上述比较停止待机模式并触发检测模式的装置（M2）；

• 用于如果在检测模式（P1）期间检测到预定运动则打开开启部件的装置（M3）。

5.根据前一权利要求所述的设备，其特征在于，用于相移解调的装置（103、104）是用于角偏移的值在0°至180°之间的相位正交解调的装置。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，用于相移解调的装置（103、104）是用于角偏移的值等于90°的相位正交解调的装置。

7.机动车辆（V），其特征在于，其包括根据权利要求4至6中的任一项所述的设备。