CN114127580A - 控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明标题为“控制系统”。本发明涉及一种用于控制机动车辆（3）的机动车辆组件（2）的控制系统，控制系统具有定位系统（4），定位系统由多个第一种定位单元（5）和多个第二种定位单元（6）构成，其中，定位系统（4）被设计用于产生与在机动车辆（3）附近的操作者（B）相关的定位信息。提出的是：定位系统（4）具有多个定位模块（8），每个定位模块（8）被分配单独的模块安装空间（9），并且定位模块（8）在分别分配的模块安装空间（9）中具有第一种定位单元（5）和第二种定位单元（6）。

Description

控制系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于控制机动车辆的机动车辆组件的控制系统和根据权利要求15的用于这种控制系统的定位模块。
背景技术
所讨论的控制系统主要用于实现机动车辆的操作者的便利功能，例如后盖板的电动调节（Verstellung）。对于这些便利功能的大部分而言，重要的是生成与位于机动车辆附近的操作者相关的位置信息。例如，基于位置信息，控制系统可以检测操作者接近机动车门，并且执行分配给该特定机动车门的所有便利功能。
本发明所基于的已知控制系统（EP 3 141 433 B1）配备有用于生成上述位置信息的定位系统，该定位系统具有第一种定位单元（即雷达传感器单元）和第二种定位单元（即蓝牙单元）。虽然由于使用不同的位置单元而生成位置信息产生了新的可能性。然而，已知的控制系统几乎没有穷尽这些可能性。此外，由于使用不同的定位单元，在所相关组件的安置方面出现了新的挑战。
发明内容
本发明基于的问题是，这样设计和改进已知的控制系统，使得可以在优化的安装空间利用的情况下，更好地利用由使用不同定位单元产生的功能范围。
上述问题在根据权利要求1的前序部分的控制系统中通过权利要求1的特征部分的特征来解决。
重要的是如下基本考虑：两个不同的定位单元可以合并成一个定位模块。在此认为，已经为定位模块的定位单元之一预留了安装空间，该安装空间根据所述方案可以用于另一定位单元。例如，如果机动车辆已经配备有用于避免碰撞的雷达传感器单元，则分配给雷达传感器单元的安装空间可以同时用于极小地构造的蓝牙无线电单元。另一方面，如果为蓝牙无线电单元分配了专门被设置用于蓝牙无线电单元的单独的安装空间，则这通过用于固定、用于电连接等的所需的额外措施，将对所需的安装空间提出额外要求，这些要求远远超过了蓝牙无线电单元的实际尺寸。
但以上的基本考虑不仅具有在安装空间技术上的优势。而且，通过将两个不同的定位单元合并，使用具有相同的或至少相似的参考点的两个定位单元的传感器信息是可能的。由此，通过合适的设计，可以省去在定位单元的传感器信息之间的复杂换算。
具体地规定，定位系统具有多个定位模块，其中，每个定位模块被分配一个单独的模块安装空间，并且其中，定位模块在各自分配的模块安装空间中具有第一种定位单元和第二种定位单元。在当前情况下，术语“单独的模块安装空间”意味着，定位模块分别被分配不同的、独立的模块安装空间，在这些模块安装空间中安置了相关组件。第一种定位单元与第二种定位单元的这种合并，一方面在定位模块的可实现的功能范围方面，并且另一方面在减小安装空间要求方面，导致上述优点。
根据权利要求2至4的优选设计涉及用于设计第一种定位单元和第二种定位单元的有利变型。在根据权利要求3的特别优选的设计中，第一种定位单元具有用于生成相对于分配的雷达参考点的距离曲线的雷达传感器单元，而第二种定位单元具有用于与操作者携带的移动单元建立点对点连接的无线电单元。
这两个不同地工作的定位单元的组合特别有利，因为雷达传感器单元虽然提供了良好的距离曲线，但不能直接提供操作者的识别或认证。借助无线电单元却可以毫不费力地进行这种识别或验证，例如在权利要求10中提出。
但这两个不同地工作的定位单元的组合也特别有利，因为它们的不同检测特性以最佳方式相互补充。这是因为，雷达传感器单元虽然允许相对精确地检测距离曲线，但由于相应的发射特性而具有许多无法进行检测的死区。在此，第二种定位单元（这里是无线电单元）的距离测量可以介入，它没有死区，但为此提供了相对不精确的距离值。
根据权利要求5至7的进一步优选的设计涉及用于将第一种定位单元与第二种定位单元合并的有利变型。根据权利要求5，两个定位单元布置在定位模块的一个且相同的电路板上，由此产生在控制技术方面易于构造和特别紧凑的变型。在此，如所建议的，必须注意一方面雷达传感器单元的无线电频率和另一方面无线电单元的无线电频率彼此明显间隔开，从而不发生干扰。这表明了将根据权利要求3的雷达传感器单元与根据权利要求4的蓝牙无线电单元相结合的优点，因为雷达频率约为79GHz，而蓝牙频率约为2.4GHz。
因此，两个定位模块可以同时工作。然而，也可以设想两个定位模块在时间上彼此错开地工作，以便完全消除相互影响。
根据权利要求8至13的进一步优选的设计涉及用于评估两个定位单元（这里是雷达传感器单元和无线电单元）的输出信号的评估装置的设计的有利变型。评估装置可以设计为所有定位模块的中央评估装置。备选地，评估装置也可以包括分配给各个定位模块的各个评估单元。
在根据权利要求14的进一步优选的设计中，无线电单元被分配另一功能，即，将雷达传感器单元的输出信号传输至评估装置的功能，这导致紧凑的且在控制技术上简单的结构。
根据具有独立重要性的根据权利要求15的另一教导，所提出的控制系统的定位模块本身要求得到权利保护。
根据另一教导，重要的是如下考虑：通过共同的模块壳体和/或通过共同的模块载体和/或共同的供电接头，将第一种定位单元和第二种定位单元组合成统一的定位模块。如上所述，所产生的对相关组件的双重使用导致紧凑的且在控制技术上简单的结构。可以参考针对所提出的控制系统所做的所有来说明，只要它们适合于解释所提出的定位模块本身。
附图说明
下面借助仅示出一个实施例的附图更详细地解释本发明。在图中：
图1：以俯视图示出具有所提出的控制系统的机动车辆。
具体实施方式
在该图中，仅示出了对于解释所提出的解决方案所必需的那些组件。所提出的控制系统1用于响应于操作者B的操作动作来控制机动车辆3的机动车辆组件2。
机动车辆组件2可以是机动车辆3的任何可控组件。特别地，所提出的控制系统1可以用于控制多个机动车辆组件2。
机动车辆组件2优选地是关闭部件，这里是侧车门。相应地，对机动车辆组件2的控制可以是对分配给关闭部件的机动车锁或分配给关闭部件的驱动装置的控制。机动车辆组件2的其他变体是机动车辆3的后盖板、行李箱盖、后门、前罩、发动机罩等。
引发对机动车辆组件2的控制的操作者B的操作动作可以被不同地定义。在最简单的情况下，操作动作是操作者B相对于机动车辆3处于预定的相对位置。然而，操作动作也可以是操作者B的任何手势，尤其是脚部运动等。最后，操作动作可以是仍有待解释的移动单元。操作动作的其他变体是可以想到的。
在分布式结构的意义上，控制系统1可以分配给机动车辆组件2。备选地，也可以规定，控制系统1是上级车辆控制系统的组成部分。
根据该方案，控制系统具有定位系统4，该定位系统由多个第一种定位单元5和多个第二种定位单元6组成，其中，定位系统4被设计用于生成关于位于机动车辆3附近的操作者B的定位信息。
定位信息包括关于操作者B相对于机动车辆3，特别是相对于分配给机动车辆3的参考点7的相对位置的信息位置。在第一变型中，定位信息涉及操作者B相对于机动车辆3的静态相对位置。备选地或附加地，定位信息可以包括操作者B相对于机动车辆3的动态的相对位置。于是，产生定位信息在一定程度上是对操作者B的跟踪，也称为“追踪”。
现在重要的是，定位系统4具有若干定位模块8，其中，每个定位模块8都被分配单独的模块安装空间9，并且其中，定位模块8在各自分配的模块安装空间9中具有第一种定位单元5和第二种定位单元6。在图1中仅详细示出了定位模块8之一。所有相关的说明相应地适用于所有其他的定位模块8。
分配给定位模块8的模块安装空间9可以按不同的方式来规定。在此并且优选地，模块安装空间9优选地布置在半径小于50cm、优选地小于30cm并且更优选地小于20cm的球形体积内。在此重要的仅是，这些模块空间9分别是独立的并且彼此分开。
在特别优选的设计中，第一种定位单元5和第二种定位单元6根据不同的功能原理工作。在此原则上可以规定，两个定位单元5、6的工作方式基于不同的物理机制。然而备选地，也可以规定采用相同的物理机制，但是具体地，两个定位单元5、6根据不同的功能原理工作。
第一种定位单元5优选地产生输出信号10，而第二种定位单元6产生输出信号11。两个输出信号10、11在根据图1的详图中被示例性地示出。
在此并且优选地，第一种定位单元5具有雷达传感器单元12，用于为在所分配的雷达参考点14周围的距离变化情况生成距离曲线13'。距离分布图13对应于由第一种定位单元5产生的输出信号10。而第二种定位单元6在这里并且优选地具有用于与操作者B携带的移动单元16建立点对点连接的无线电单元15，其中，无线电机构15被设计用于生成与点对点连接相关的距离17的距离值17'作为输出信号11。为了规定距离值17'，无线电单元15被相应地分配了无线电单元参考点18。
在图1中示例性地示出了用于图1右上方所示的定位模块8的第一种定位单元5和第二种定位单元6的检测区域19、20。特别是关于雷达传感器单元12的死区T，特别清楚地体现出了两个定位单元5、6的组合的优点。
在所示的及在这方面优选的实施例中，雷达参考点14和无线电单元参考点18彼此相同。在输出信号10、11的示图中，两个参考点14、18被标识为14'和18'。根据图1的示图还可以看出，距离值17'对应于在无线电单元参考点18和移动单元16之间的距离17。
一方面雷达传感器单元12和另一方面无线电单元15可以根据各自适用的边界条件不同地设计。在此并且优选地，雷达传感器单元12具有天线模块21和用于预处理天线信号的预处理单元22。备选地或附加地，可以相应地规定，无线电单元15具有天线模块23和用于预处理天线信号的预处理单元24。对相应的天线信号的预处理可以包括简单的滤波、前置放大等。
在特别优选的设计中，无线电单元15被设计为根据短程无线电标准工作的无线电单元。在优选的设计中，无线电单元15是蓝牙无线电单元。在此进一步优选地，无线电单元15基于在分别接收到的接收电平生成距离值17'。特别地，对距离值17'的确定基于采用根据蓝牙无线电标准的RSSI函数（接收信号强度指示符）。用于生成距离值17'的其他变体是可以想到的。
在进一步的优选实施例中，无线电单元15是超宽带无线电单元。超宽带信号（UWB）被理解为特别是指具有至少500MHz的带宽并且优选地在从3.1GHz到10.6GHz的频率范围内的信号。无线电单元15可以在此基于从无线电单元15发射的信号的测量运行时间（英语：飞行时间（Time of Flight） - TOF）来生成距离值17'。
如上所述，用于合并两个定位单元5、6的不同的有利变型是可以想到的。在最简单的情况下，两个定位单元5、6直接并排布置，如图1中示意性地示出。
图1进一步示出，定位模块8具有电路板25和在该电路板25上的至少一部分第一定位单元5和至少一部分第二定位单元6。在特别优选的设计中，在电路板25上设置了用于提供雷达传感器单元12的至少一部分的雷达芯片和用于提供无线电单元15的至少一部分的无线电芯片。备选地或附加地，可以在电路板25上设置第一定位单元5的上述天线模块21和/或第二定位单元6的天线模块23。
原则上可以规定，每个定位模块8都具有模块壳体，且在该模块壳体中具有分配的第一种定位单元5（此处且优选为分配的雷达传感器单元12）和分配的第二种定位单元6（此处且优选为分配的无线电单元15）。备选地或附加地，可以进一步规定，每个定位模块8都具有模块载体，并且在该模块载体上具有分配的第一种定位单元5（此处且优选为分配的雷达传感器单元12）和分配的第二种定位单元6（此处且优选为分配的无线电单元）。具有模块壳体的上述设计以及具有模块载体的上述设计是特别有利的，因为定位模块8被设计为可各自操作的模块，这些模块进一步优选地甚至可以被预组装和相应地被预测试。
用于根据所述方案将两个定位单元5、6组合的另一优选变型在于，每个定位模块8具有用于给第一定位单元5和第二定位单元6供电的统一的供电接头26。对两个定位单元5、6的供电的这种组合在安装空间技术上是有利的，并且导致相关定位模块8的特别简单的组装。
在所示的及在这方面优选的实施例中，所提出的传感器系统1具有评估装置27，该评估装置27带有用于评估定位模块8的定位单元5、6的输出信号的至少一个评估单元，这里且优选地为定位模块8的雷达传感器单元12和无线电单元15。
如上所述，具有唯一的评估单元28的评估装置27是用于所有定位模块8的中央评估装置27。备选地可以规定，为每个定位模块8分配一个评估单元28，这基本上对应于分布式的控制方案。
评估装置27优选地被设计用于，相对于预定的车辆参考点7，特别是预定的车辆参考坐标系，从无线电单元15的输出信号11，确定与携带移动单元16的操作者B有关的位置信息。这里可以采用简单的三角测量方法。
在特别优选的设计中，雷达传感器单元12不仅用于产生定位信息，而且用于例如在诸如侧门之类的关闭部件的机动调节期间检测碰撞。详细地，定位模块8的评估装置27和雷达传感器单元12被设计用于基于由雷达传感器单元12生成的距离曲线13'来检测存在的和/或即将发生的碰撞。
进一步优选的是，定位模块8的评估装置27和无线电单元15被设计用来执行基于无线电的识别对话，用于识别和/或验证无线电单元15。由此可以容易地验证借助雷达传感器单元12检测到的操作者B是具有移动单元16的被授权的操作者B。
一种在识别和/或验证操作者B方面特别有利的设计在于，移动单元16被设计为移动电话，特别是智能手机。在此优选地规定，当机动车辆3启动时，操作者B使用移动电话通过机动车辆3的人机界面登录，并且然后可以使用评估装置27进行识别或授权。
已经指出，两个定位单元5、6由于它们在生成定位信息方面不同的功能原理而特别好地相互补充。为此，评估装置27优选地根据传感器融合策略，从第一定位单元5的输出信号10和第二定位单元6的输出信号11生成定位信息。在此，传感器融合策略优选地被规定用来确定在由无线电单元15生成的距离值17'和由雷达传感器单元12生成的距离曲线13'之间的对应关系，并从中导出与操作者B有关的定位信息。这种对应关系例如可以归因于，距离值17'精确地对应于在雷达传感器单元12的距离曲线13'中的相应的造型部29。这例如在图1中示出。
尤其是对于已检测到上述对应关系的情况，可以认为，上述造型部29分配给特别是被授权的操作者B。相应地，评估装置27在此并且优选地被设计用于从分配给操作者B的所得到的部分距离曲线中确定关于操作者B的轮廓信息。在进一步优选的设计中，评估装置27被设计用于基于轮廓信息将操作者类别分配给操作者B。操作者类别“带手提箱的操作者”、“带雨伞的操作者”等仅示范性地提及。
备选地或附加地可以规定，传感器融合策略被规定用来检查第一定位单元5的输出信号10和第二定位单元6的输出信号11彼此的可信度。由此可以保证防止错误地检测操作者B的特别高水平的可靠性。
如上所述，无线电单元15可以用于检测距离值17'和/或用于识别和/或认证操作者B。在特别优选的设计中，无线电单元15被分配了另一功能，该另一功能在于，基于无线电将雷达传感器单元12的输出信号10传输到评估装置27。无线电单元15的这种三重使用导致特别紧凑的构造方式和简单的控制技术上的结构。
最后还允许指出的是，根据所述方案生成的定位信息可以采用多种方式用于控制机动车辆组件2。这优选地涉及到实施便利功能，所述便利功能根据操作者B相对于机动车辆3的相对位置或相对运动被不同地处理。如上所述，这些便利功能例如可以是机动车辆组件2（特别是诸如侧车门或后挡板之类的关闭部件）的机动解锁、打开或机动调节。其他便利功能是在操作者靠近时激活车辆照明，或特定于操作者预先调节机动车辆组件（例如车辆座椅、外后视镜等）。在此尤其可以规定，仅控制操作者B位于其附近或操作者B朝其移动的机动车辆组件2。在这方面，根据所述方案产生定位信息是特别重要的。
根据另一具有独立重要性的教导，上述定位模块8本身要求得到保护，第一种定位单元5和第二种定位单元6与该定位模块8组合。
根据进一步的教导，定位模块8可以具有电路板25，并且在该电路板25上具有第一定位单元5的至少一部分和第二定位单元6的至少一部分。备选地或附加地，定位模块8优选地具有模块壳体，并且在该模块壳体中具有被分配的第一种定位单元5和被分配的第二种定位单元6。此外备选地或附加地，优选地规定，定位模块8具有模块载体，并且在模块载体上具有被分配的第一种定位单元5和被分配的第二种定位单元6。最后，此外备选地或附加地，优选地规定，定位模块8具有用于给第一定位单元5和第二定位单元6供电的统一的供电接头26。允许参考针对根据所述方案的控制系统1所做的所有说明。

Claims (15)

1.一种用于控制机动车辆（3）的机动车辆组件（2）的控制系统，所述控制系统具有定位系统（4），所述定位系统（4）由多个第一种定位单元（5）和多个第二种定位单元（6）构成，其中，所述定位系统（4）被设计用于产生与在所述机动车辆（3）附近的操作者（B）相关的定位信息，
其特征在于，
所述定位系统（4）具有多个定位模块（8），每个定位模块（8）被分配单独的模块安装空间（9），并且所述定位模块（8）在分别分配的模块安装空间（9）中具有第一种定位单元（5）和第二种定位单元（6）。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一种定位单元（5）和所述第二种定位单元（6）按照不同的功能原理工作。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述第一种定位单元（5）具有用于生成围绕分配的雷达参考点（14）的距离分布图（13）的距离曲线（13'）的雷达传感器单元（12），所述第二种定位单元（6）具有用于与操作者（B）携带的移动单元（16）建立点对点连接的无线电单元（15），并且所述无线电单元（15）被设计用于产生与点对点连接相关的距离（17）的距离值（17'）。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述雷达传感器单元（12）具有天线模块（21）和用于预处理天线信号的预处理单元（22），和/或所述无线电单元（15）具有天线模块（23）和用于预处理所述天线信号的预处理单元（23），优选地，将所述无线电单元（15）设计为蓝牙无线电单元和/或设计为超宽带无线电单元，优选地，所述无线电单元（15）基于接收到的接收电平和/或基于从所述无线电单元（15）发射的信号的测量运行时间来生成所述距离值（17'）。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，每个定位模块（8）都具有电路板（25）和在所述电路板（25）上的至少一部分第一定位单元（5）和至少一部分第二定位单元（6），优选地，在所述电路板（25）上设置了用于提供雷达传感器单元（12）的至少一部分的雷达芯片和用于提供所述无线电单元（15）的至少一部分的无线电芯片，和/或，在所述电路板（25）上设置所述第一定位单元（5）的天线模块（21）和/或所述第二定位单元（6）的天线模块（23）。
6.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，每个定位模块（8）都具有模块壳体，且在所述模块壳体中具有分配的所述第一种定位单元（5），特别是分配的雷达传感器单元，和分配的所述第二种定位单元（6），特别是分配的无线电单元（15），和/或，每个定位模块（8）都具有模块载体，并且在所述模块载体上具有所述第一种定位单元（5），特别是分配的雷达传感器单元，和分配的所述第二种定位单元（6），特别是分配的无线电单元（15）。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，每个定位模块（8）都具有用于给所述第一定位单元（5）和所述第二定位单元（6）供电的统一的供电接头（26）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述传感器系统（1）具有评估装置（27），所述评估装置（27）带有用于评估所述定位模块（8）的定位单元（5、6）的输出信号（10、11）的至少一个评估单元（28），优选地，是所述定位模块（8）的所述无线电单元（15）和所述雷达传感器单元（12），优选地，所述评估装置（27）被设计用于，相对于预定的车辆参考点（7），特别是预定的车辆参考坐标系，根据所述无线电单元（15）的输所述出信号（11），确定与携带所述移动单元（16）的操作者（B）有关的位置信息。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述评估装置（27）和所述雷达传感器单元（12）被设计用于基于由所述雷达传感器单元（12）生成的距离曲线（13'）来检测存在的和/或即将发生的碰撞。
10.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述评估装置（27）和所述无线电单元（15）被设计用来执行基于无线电的识别对话，以用于识别和/或验证所述移动单元（16），优选地，所述移动单元（16）被设计为移动电话，特别是智能手机。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述评估装置（27）根据传感器融合策略，从所述第一定位单元（5）的输出信号（10）和所述第二定位单元（6）的输出信号（11）生成定位信息，优选地，所述传感器融合策略被规定用来确定在由所述无线电单元（15）生成的距离值（17'）和由所述雷达传感器单元（12）生成的距离曲线（13'）之间的对应关系，并从中导出与所述操作者（B）有关的所述定位信息。
12.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述评估装置（27）被设计用于从分配给所述操作者（B）的所得到的部分距离曲线中确定关于所述操作者（B）的轮廓信息，优选地，所述评估装置（27）被设计用于基于所述轮廓信息将操作者类别、例如操作者类别“带手提箱的操作者”、“带雨伞的操作者”等，分配给所述操作者（B）。
13.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述传感器融合策略被规定用来检查所述第一定位单元（5）的输出信号（10）和所述第二定位单元（6）的输出信号（11）彼此的可信度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述无线电单元（15）被设计用于基于无线电将所述雷达传感器单元（12）的所述输出信号（11）传输到所述评估装置（27）。
15.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的控制系统（1）的定位模块，其中，所述定位模块（8）具有电路板（25），并且在所述电路板（25）上具有第一定位单元（5）的至少一部分和第二定位单元（6）的至少一部分，和/或，其中，所述定位模块（8）具有模块壳体，并且在所述模块壳体中具有被分配的第一种定位单元（5）和被分配的第二种定位单元（6），和/或，其中，所述定位模块（8）具有模块载体，并且在所述模块载体上具有被分配的第一种定位单元（5）和被分配的第二种定位单元（6），和/或，所述定位模块（8）具有用于给所述第一定位单元（5）和所述第二定位单元（6）供电的统一的供电接头（26）。
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