CN117015720A - 用于辨识预定移动模式的方法、超宽带传感器设备和包括超宽带传感器设备的车辆 - Google Patents

用于辨识预定移动模式的方法、超宽带传感器设备和包括超宽带传感器设备的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于辨识预定移动模式(6)的方法。本发明提供了一种超宽带传感器设备(2)，该超宽带传感器设备：在预定时间段内发射脉冲无线电信号(TX)；通过超宽带传感器设备(2)的至少一个传感器单元(3)检测脉冲无线电信号(TX)的回波信号(RX)；以及生成时变信道脉冲响应(h(t,τ))，该时变信道脉冲响应将由至少一个传感器单元(3)接收的回波信号(RX)描述为发射该预定时间段的相应脉冲无线电信号(TX)的时间(t)和路径延迟(τ)的函数；使用预定选择方法来确定至少一个所确定路径延迟(τP)；针对至少一个所确定路径延迟(τP)生成时变信道脉冲响应(h(t,τ))的信号特征(φ(t))；使用预定比较方法来确定信号特征与参考特征的相似性；以及如果相似性满足预定相似性标准，则检测到与参考特征相关联的预定移动模式(6)。

Description

用于辨识预定移动模式的方法、超宽带传感器设备和包括超 宽带传感器设备的车辆
本发明涉及一种用于辨识预定移动模式的方法、一种超宽带传感器设备以及一种包括超宽带传感器设备的车辆。
汽车行业当前正经历电动化和互联化的重大变革。未来，车辆和用户将彼此不断地互联，车辆将直观地知晓用户的需要，并且车辆将能够响应并相应地适应用户的需要以及变化的周围环境和状况。在不远的未来，车辆将彼此不断地联网，并且将持续地监测其周围环境。
观察和捕捉车辆的周围环境和车辆本身的状态将是复杂的操作，该复杂的操作将需要在自主分析和反应过程之前进行。未来，车辆将决定哪些信息对驾驶员是相关和重要的，并且将向驾驶员提供这种信息以获得辅助。车辆还将承担复杂的任务以接替和保护驾驶员。
为了提供比如这些复杂的任务等智能服务，需要解决大量的问题。对所提供的大量数据和信息进行处置和处理是复杂的话题。促进智能服务的第一步是由车辆的可靠传感器单元提供有意义的数据。这一点是整个服务链中最大的挑战之一。有必要阐明哪个传感器单元对于提供功能是有用且必要的、以及传感器单元是否完全集成并且具有成本效益。传感器单元可以执行不同的任务。传感器单元可以合并以便建立必要的冗余和/或减少不必要的冗余。然而，为了能够将传感器单元用于不同的任务，需要特定的数据处理例程。
车辆传感器系统的一部分被提供用于检测车辆内部或车辆的周围环境中的移动。根据当前的现有技术，用于这种检测的传感器单元是电容式的、基于雷达、超声波、激光或摄像头的。
运动检测传感器的一个应用领域是用于自动解锁后备箱和/或打开后备箱的系统。这些移动检测传感器检测预定移动模式(比如来自人的踢腿)以便在存在预定条件时解锁和/或打开后备箱。当使用典型的电容式传感器单元、基于雷达的传感器单元或超声波传感器时，会出现多个问题。一方面，需要特定运动检测方法，以便能够在传感器数据中识别踢腿。第二个问题是错误的踢腿检测的发生，例如，如果比如猫或狗等动物位于车辆后面或下面，则可能发生这种情况。这种动物的移动模式可能被错误地识别为踢腿，并且导致后备箱被打开。如果传感器单元被灰尘或雪覆盖，则会出现另一问题。在这种情况下，运动检测是受限的或甚至是不可能的。这个问题特别是发生在电容式或基于摄像头的传感器单元中。
提供用于运动检测的附加传感器单元的替代方案是使用已存在的传感器单元。车辆的超宽带传感器系统特别适合于此。最近将超宽带定位技术整合在智能接入和中继攻击防御服务中将为汽车行业提供一种新型技术，除了精确确定传感器单元与超宽带钥匙之间的信号传播时间以外，该新型技术还附加地提供了简单的雷达功能。超宽带系统主要被设计为确定用户的超宽带数字钥匙的范围和位置。为了这个目的，车辆在不同位置中(例如，在内部或外部)配备有多个宽带通信收发器(响应器)，该多个宽带通信收发器通过与数字超宽带钥匙中的至少一个对应宽带收发器(发起器)通信来主动定位数字超宽带钥匙，以便使用信号传播时间来确定发起器与响应器之间的距离。通过确定发起器与各个响应器之间的距离，可以使用三边测量来计算数字超宽带钥匙的位置。超宽带传感器系统覆盖例如至少500MHz的带宽。
信道脉冲响应被用在已知钥匙定位方法中以确定两侧(发起器、响应器)上的信号传播时间。这意味着，已经存在被动评估空间信道脉冲响应的基础。在这种情况下，由传感器单元发射的脉冲无线电信号可以与由传感器单元检测的所反射回波信号相关，而不必进行主动定位。发射-接收相关过程的连续重复允许比如预定移动模式(例如人的踢腿或呼吸移动)等空间变化被检测到。
使用这些方法的问题在于，车辆中使用的超宽带系统的空间分辨率不足以检测比如在呼吸期间胸部运动时发生的在物体与传感器单元之间的距离的某些较小变化。另外，传感器单元的噪声响应可能导致在信道脉冲响应中发生与那些预定移动模式类似的所谓伪模式。这可能导致传感器系统错误地辨识预定移动模式，进而导致车辆无意地执行与该预定移动模式相关联的预定动作。
另外，可以规定，仅能够在与车辆有关的特定局部检测区域中和/或由特定人员发起预定动作。如果预定移动模式由未被授权的路人意外或故意地执行，这还可能导致预定动作的不期望执行。由于这些缺点，借助于超宽带传感器进行的移动模式辨识的可靠性可能受到损害。
本发明的目的是提供一种借助于超宽带传感器促进预定移动模式的可靠辨识的方法。
本发明的基本理念在于使用超宽带传感器来测量移动的距离，以便使用相位和/或振幅的变化来辨识移动模式。
本发明涉及一种用于辨识预定移动模式的方法。规定超宽带传感器设备在预定时间段内发射脉冲无线电信号。通过超宽带传感器设备的至少一个传感器单元检测脉冲无线电信号的回波信号并且生成时变信道脉冲响应h(τ,t)，该时变信道脉冲响应将由该至少一个传感器单元接收的回波信号描述为在该预定时间段内发射相应脉冲无线电信号的时间t和路径延迟τ的函数。路径延迟τ描述了脉冲无线电信号的发射与相关联回波信号的接收之间的时间。路径延迟也被称为快速时间。时间t描述了被称为慢速时间的时间，该时间指示相应脉冲无线电信号的发射时间。回波信号不仅是指单个脉冲，而是指例如在路径延迟τ的预定时间段内被连续地接收并且可以包括脉冲无线电信号的多个不同反射的回波信号，该多个不同反射是已从不同物体反射的并且由传感器单元针对不同路径延迟τ进行检测。
使用预定选择方法来确定至少一个所确定路径延迟τP。这可以例如通过时变信道脉冲响应的散射函数或时变散射函数来实现，其中，可以将时变散射函数的变化记录为相应局部最大值。相应局部最大值可以由相应多普勒频率和相应路径延迟来表征。这些局部最大值可能由移动引起。因此，可以选择至少一个局部最大值的至少一个所确定路径延迟τP来识别预定移动模式。这可以使得针对至少一个所确定路径延迟τP评估时变信道脉冲响应成为可能，以便断定针对至少一个所确定路径延迟τP的时变信道脉冲响应的相应变化是否是具有预定移动模式的移动。至少一个所确定路径延迟τP可以被称为步长值τ0与指数P的乘积。所确定路径延迟τP＝Pτ0在技术术语中也被称为区间(bin)或点(tap)。
针对至少一个所确定路径延迟τP，从针对至少一个所确定路径延迟τP的时变信道脉冲响应(h(t,τ))生成信号特征(φ(t))。例如，信号特征可以描述相位、频率或振幅的特征。换句话说，时变信道脉冲响应h(t,τ＝τP)是针对至少一个所确定路径延迟τP生成的。由此，针对至少一个所确定路径延迟τP，产生在时间t的相应信号特征/>
使用预定比较方法来计算至少一个所确定路径延迟τP的信号特征与参考特征/>的相似性。参考特征/>可以指示与预定移动模式相关联的相位、频率或振幅在时间t的预定特征。如果使用比较方法确定的相似性满足预定相似性标准，则发现存在预定移动模式。可以规定，比较方法包括借助于确定参考特征/>与所计算信号特征/>之间的对应程度的预定相似性函数来确定相似性。参考特征/>可以描述预定周期性移动和非周期性移动两者的特征预定义信号特征/>预定义相似性标准可以超过相似性值的预定义相似性阈值。换句话说，例如当相似性函数确定相似性值超过预定义相似性阈值(这评定了参考特征/>与信号特征/>的相似性)时，可以辨识至少一个预定移动模式。可以预定义可能具有相应相关联参考特征/>的多个预定移动模式。预定移动模式可以包括例如预定踢腿移动、踏步移动或手势。
本发明的一个发展提供了超宽带传感器设备，该超宽带传感器设备仅在至少两个传感器单元的相应信号特征满足预定相似性标准的情况下检测预定移动模式。换句话说，规定，超宽带传感器设备仅在相应传感器单元的至少两个信号特征/>与相应参考特征/>具有预定相似性的情况下检测预定移动模式。可以在相同时间t或在相对于t的预定时间段内满足相似性标准。换句话说，必须在不同传感器单元的至少两个信号特征/>中辨识预定移动模式。该发展产生的优点是，减少了例如可能因单个传感器单元的信号特征/>中的噪声导致的对预定移动模式的错误检测。例如，这些传感器单元之一的信号特征φ(t)可能展现某种噪声响应，该噪声响应引起信号特征φ(t)巧合地满足关于参考特征φ0(t)的预定相似性标准，并且因此使得针对信号特征φ(t)错误地辨识了预定移动模式。然而，可能未在另一传感器单元的信号特征φ(t)中辨识参考特征φ0(t)。因此，包括传感器单元和评估单元的超宽带传感器设备未辨识出预定移动模式，因为参考特征/>无法通过另一传感器单元的其他信号特征/>进行验证。
本发明的一个发展提供了超宽带传感器设备，该超宽带传感器设备使用预定定位方法从至少一个所确定路径延迟τP来确定预定移动模式的地点。换句话说，超宽带传感器设备被配置为评估由相应传感器单元确定的至少一个所确定路径延迟τP或多个路径延迟τP，其中在这些传感器单元的信号特征φ(t)中辨识预定移动模式，以便确定已发生预定移动模式的地点。例如，可以规定，由至少两个传感器单元利用相应所确定路径延迟τP来检测由特定脉冲无线电信号引起的回波信号。由于可以将传感器单元布置在车辆上的不同地方，因此相应传感器单元与已从其反射回波信号的、预定移动模式的地点的距离可能不同。不同的距离意味着与由传感器单元确定的预定移动模式相关联的路径延迟τPa、τPb可能彼此不同。知晓两个所确定路径延迟τPa、τPb允许借助于三边测量方法来确定预定移动模式的原点。
本发明的一个发展提供了预定控制信号，该预定控制信号由超宽带传感器设备仅在预定移动模式的地点定位在预定局部检测区域中的情况下发射。换句话说，至少一个检测区域是局部预定义的，并且该至少一个预定检测区域相对于车辆的预定位置被存储在超宽带传感器设备中。规定，超宽带传感器设备仅在预定移动模式已发生在预定局部检测区域内的情况下输出预定控制信号。可以规定，超宽带传感器设备在定位方法断定预定移动模式发生在预定局部检测区域内的情况下发射预定控制信号。这产生的优点是，可以在预定移动模式仅发生在界定的检测区域中的条件下发起预定动作。可以规定，例如，如果踏步移动被检测为预定检测区域中(可能定位在车辆的后备箱前面)的预定移动模式，则在接收到控制信号后解锁和/或打开后备箱。这产生的优点是，仅在移动发生在特定局部区域的情况下才发起预定动作。这可以降低无意地发起例如打开和/或解锁后备箱或者某些其他动作的概率。
本发明的一个发展提供了脉冲无线电信号，该脉冲无线电信号由与接收所反射回波信号的传感器单元不同的传感器单元发射。换句话说，这些传感器单元之一仅充当用于发射脉冲无线电信号的发射器，而不充当相关联回波信号的接收器。回波信号由仅充当接收器的至少一个传感器单元接收。
本发明的一个发展提供了超宽带传感器设备，该超宽带传感器设备使用主动定位方法来检测超宽带钥匙的位置并且使用预定指定方法基于超宽带钥匙的地点指定预定检测区域。超宽带传感器设备将用于定位超宽带钥匙、促进相对准确的定位的主动定位方法与用于检测预定移动模式的所描述被动定位方法相结合。超宽带钥匙可以是例如耦接到超宽带传感器设备的车辆的驾驶员的可唯一识别的超宽带钥匙。换句话说，可以规定，预定检测区域的位置取决于超宽带钥匙所位于的钥匙位置。可以通过指定方法预定义由超宽带传感器设备对检测区域的位置的精确指定。例如，预定检测区域可以被预定义为受绕超宽带钥匙的钥匙位置的预定义半径所限制。这可以允许预定移动模式仅在该预定移动模式发生在所定位超宽带钥匙附近和(因此)检测区域内的情况下才引起控制信号的发射。假设超宽带钥匙通常仅由驾驶员、车辆的车主或授权人携带，这可以间接地允许通常仅由驾驶员、车辆的车主或授权人执行的预定移动模式引起控制信号的发射，并且因此发起预定动作。这可以防止由车辆附近的未被授权的人执行的预定移动模式引起控制信号的发射。预定指定方法可以基于其他局部参数来附加地指定检测区域的位置。例如，可以通过跟车辆有关的预定区域与超宽带钥匙的地点周围的预定区域的交叉点来预定义检测区域。这允许将检测区域限制在例如车辆的后备箱前面指定的局部区域，并且同时限制在靠近超宽带钥匙的预定区域。
本发明的一个发展提供了信号特征该信号特征是复杂信道脉冲响应的相位特征。换句话说，复杂信道脉冲响应的相位特征是针对至少一个所确定路径延迟τP确定的。
本发明的一个发展提供了要由车辆接收的预定控制信号，并且由车辆或车辆的控制单元接收预定控制信号以引起车辆的后备箱解锁和/或打开。换句话说，规定，当所述控制单元接收到预定控制信号时，解锁和/或打开后备箱。这产生的优点是，可以通过执行预定移动模式来解锁和/或打开后备箱。因此，不必操作超宽带钥匙上的按钮来解锁和/或打开后备箱。
本发明的一个发展提供了预定比较方法，该预定比较方法用于确定信号特征与参考特征/>的相似性，包括确定信号特征/>与参考特征/>之间的欧几里得距离。
本发明还包括一种用于辨识预定移动模式的超宽带传感器设备。超宽带传感器设备被配置为：在预定时间段内发射脉冲无线电信号；以及通过超宽带传感器设备的至少一个传感器单元检测脉冲无线电信号的回波信号；以及生成时变信道脉冲响应h(t,τ)，该时变信道脉冲响应将由该至少一个传感器单元接收的回波信号描述为在预定时间段内发射相应脉冲无线电信号的时间t和路径延迟τ的函数。超宽带传感器设备被配置为使用预定选择方法来确定至少一个所确定路径延迟τP，并且针对该至少一个所确定路径延迟τP生成时变信道脉冲响应h(t,τ)的信号特征超宽带传感器设备被配置为使用预定比较方法来确定信号特征/>与参考特征/>的相似性，并且如果相似性满足预定相似性标准，则检测到与参考特征/>相关联的预定移动模式。
本发明还包括一种具有超宽带传感器设备的车辆。该车辆可以被特别地配置为乘用车或卡车。可以规定，将车辆配置为一旦超宽带传感器设备检测到预定移动模式就执行预定动作。
本发明还包括根据本发明的超宽带传感器设备和根据本发明的车辆的发展，这些发展具有比如已结合根据本发明的方法的发展描述的特征。出于这个原因，这里不再描述根据本发明的超宽带传感器设备和根据本发明的车辆的对应发展。
本发明还包括所描述实施例的特征的组合。
下面描述本发明的示例性实施例，其中：
图1示出了具有超宽带传感器设备的车辆；
图2示出了与驾驶员的位置相匹配的检测区域；
图3示出了用于操作超宽带传感器设备的两种可能方法；
图4a示出了复杂信道脉冲响应的相位的可能信号特征
图4b示出了复杂信道脉冲响应的相位的可能信号特征
图5a示出了复杂信道脉冲响应的相位的可能信号特征
图5b示出了复杂信道脉冲响应的相位的可能信号特征
图5c示出了复杂信道脉冲响应的相位的可能信号特征
图5d示出了复杂信道脉冲响应的相位的可能信号特征
图6示出了两个传感器单元的相应信号特征
图7示出了两个传感器单元的相应信号特征
图8示出了两个传感器单元的相应信号特征
图9示出了用于组合多个信号特征的掩模；
图10示出了复合信号特征
下文解释的示例性实施例是本发明的优选实施例。在示例性实施例中，该实施例的所描述部件各自表示本发明的单独特征，这些单独特征应当被彼此独立地考虑并且各自还彼此独立地发展本发明并且因此还可以单独地或以除所示组合之外的组合被认为是本发明的一部分。此外，所描述的实施例还可以由已经描述的本发明的另外特征进行补充。
在附图中，具有相同功能的元件各自设有相同的附图标记。
图1示出了具有超宽带传感器设备2的车辆1。超宽带传感器设备2可以具有至少两个传感器单元3，这些传感器单元能够是可以被配置为收发器的超宽带传感器。因此，这些传感器单元可以适合于发射脉冲无线电信号TX并且接收作为脉冲无线电信号TX的反射的回波信号RX。传感器单元3可以被配置为以恒定或非恒定的时间间隔连续地重复发射脉冲无线电信号TX。传感器单元3可以接收已从周围环境中的物体4反射的所反射回波信号RX。由在时间t发射的脉冲无线电信号TX而引起的回波信号RX可以由超宽带传感器设备2在相应信道脉冲响应h(τ)中表征。例如，信道脉冲响应h(τ)可以将相应回波信号RX的振幅特征描述为从发射脉冲无线电信号TX的时间t以来的路径延迟τ的函数。也可以将信道脉冲响应h(τ)定义为复杂信道脉冲响应。路径延迟τ取决于脉冲无线电信号TX被反射为回波信号RX的物体4与传感器单元3的距离。这可以允许确定物体4与相应传感器单元3的距离。如果脉冲无线电信号TX从物体4反射，并且所反射回波信号RX被至少两个传感器单元3检测，则在传感器单元3处检测到的相应路径延迟τ可以用于确定传感器单元3与物体4的相应距离。这允许使用比如三边测量方法等预定定位方法来确定已反射脉冲无线电信号TX的物体4的地点5。
可以规定，将超宽带传感器设备2配置为检测预定移动模式6。例如，这可以通过针对至少一个所确定路径延迟τP评估回波信号RX在时间t的信号特征来实现。为了这个目的，可以将与连续时间t相关联的各个信道脉冲响应h(τ)组合以产生时变信道脉冲响应h(t,τ)，该时变信道脉冲响应不仅将该响应描述为路径延迟τ的函数，而且描述为时间t的函数。移动引起时变信道脉冲响应h(t,τ)随时间而变化，该变化可以被视为时变信道脉冲响应h(t,τ)中的时变分量。
可以使用移动期间发生的多普勒频移以在时变信道脉冲响应h(t,τ)中识别该移动。这可以通过将时变信道脉冲响应h(t,τ)的各个时间窗变换成相应散射函数h(t,τ)来实现。可以在所述散射函数中将随着时间的变化(比如移动)辨识为由多普勒频率v和相应路径延迟τ表征的局部最大值。使用散射函数hs(v,τ)，可以将预定选择方法用于确定至少一个所确定路径延迟τP，该至少一个所确定路径延迟可以与散射函数hs(v,τ)中的局部最大值P相关联、并因此与相关联移动相关联，并且可以用于确定跟移动相关联的物体4的地点5与相应传感器单元3的距离。如果与传感器单元3的分辨力相比，移动的局部区域相对小，则可以针对所有时间窗确定相同的所确定路径延迟τP。在相对大的移动的情况下，已针对不同时间窗中的局部最大值P确定的所确定路径延迟τP可能彼此不同。在这种情况下，可以通过预定选择方法选择多个所确定路径延迟τP以用于进一步评估时变信道脉冲响应h(t,τ)。可以通过评估针对至少一个所确定路径延迟τP从时变信道脉冲响应h(t,τ)生成的信号特征来执行对移动的进一步评估、特别是对预定移动模式6之一的识别。为了这个目的，可以使用针对至少一个所确定路径延迟τP的时变信道脉冲响应h(t,τ)来例如确定频率和/或相位和/或振幅在时间t的信号特征/>这可以允许例如识别连续回波信号RX之间的相位变化。相位变化可能会因为反射连续脉冲无线电信号TX的物体4的移动而发生。由于物体4的移动，地点5以及(因此)物体4与传感器单元3的距离可能会改变。距离的变化还可能引起由该传感器单元3检测的连续回波信号RX的相位角随时间t而变化。取决于移动的类型，特征模式19可以是可在信号特征/>中识别的。因此，可以将各个移动彼此区分并且识别预定移动模式6，这些预定移动模式的特征模式19可以在相应参考特征/>中定义。参考特征/>可以指示与预定移动模式6相关联的振幅和/或相位和/或频率在时间t的预定特征。由于在预定比较方法中确定的在信号特征/>与参考特征/>之间的相似性满足预定相似性标准，因此可以通过超宽带传感器设备2辨识预定移动模式6。该比较方法可以包括借助于预定相似性函数计算相似性值d(t)。例如，一旦相似性值d(t)超过预定阈值dc，就可以满足相似性标准。比较方法和/或相似性标准可以取决于预定移动模式6。超宽带传感器设备2可以具有用于执行各个方法的控制单元8。所述控制单元可以具有微处理器和/或微控制器。
可以规定，对预定移动模式6的检测引起超宽带传感器设备2输出预定控制信号9，以便激活车辆1中的预定功能或发起车辆1中的预定动作。预定动作可以是例如打开和/或解锁车辆1的后备箱10。可以规定，预定移动模式6仅在已在至少两个传感器单元3的相应信号特征中识别该预定移动模式的情况下才由超宽带传感器设备2进行检测。这允许降低对例如由噪声响应引起的移动、或者动物或植物的移动进行错误检测的概率。可以规定，仅在预定检测区域11中检测到预定移动模式6的情况下才发射控制信号9。例如，可以关于车辆1局部地预定义所述检测区域。预定检测区域11可以是例如车辆1的后备箱10前面的局部界定区域。这产生的优点是，可以最小化错误地发起动作的概率。
例如，复杂信道脉冲响应的路径延迟τ对应于移动4(例如人的踢腿)的地点与接收由执行踢腿的腿反射的回波信号RX的传感器单元3之间的特定距离。由于踢腿或类似移动引起时变信道脉冲响应h(t,τ)中的时变分量，因此可以识别至少一个所确定路径延迟τP，对该至少一个所确定路径延迟来说在回波信号RX中存在多普勒频移。下面假设已选择移动的至少一个所确定路径延迟τP。在下一步骤中，例如需要分析信号特征比如相位和/或频率和/或振幅的信号特征/>以便决定该移动是否属于预定移动模式6。
这可以使用允许确定信号特征与参考特征/>的相似性的预定比较方法来实现。参考特征/>可以描述可以在预定移动模式6的情况下的信号特征/>中观察到的特征模式19。
图2示出了检测区域11与预定超宽带钥匙14的钥匙携带者13(正在靠近车辆1的后部)的位置12相匹配。可以优选地规定，预定检测区域11基于钥匙携带者13(例如车辆1的车主)位于的位置12而变化。例如由于预定超宽带钥匙14由超宽带传感器设备2主动定位同时进行所描述的被动移动检测，因此可以实现这一点。这可以例如通过使用预定主动定位方法来实现，如在根据现有技术的超宽带传感器设备2的情况下惯用的。因此可以通过借助超宽带传感器设备2主动定位钥匙携带者13的超宽带钥匙14来确定他的位置12。使用预定指定方法，钥匙携带者13相对于车辆1的任何横向位移16都可以使得检测区域11得到相应匹配。例如，使位于车辆1的左保险杠(3a)或右保险杠(3b)上的传感器单元3a、3b同步允许它们作为分布式雷达操作。因此可以使用以下事实，即钥匙携带者13随身携带超宽带钥匙14，并且钥匙位置15因此与钥匙携带者13的位置12相对应。可以规定，预定检测区域11由绕所确定钥匙位置15定位的预定半径来界定。这产生的优点是，在实践中仅钥匙携带者13的预定移动模式6引起发射控制信号9。
例如，由于传感器单元3a、3b针对预定移动模式6检测的路径延迟τPa、τPb在预定值范围内，因此可以检测到预定移动模式6在预定检测区域11内发生。
图3示出了用于操作超宽带传感器设备2的两种可能方法。在超宽带传感器设备2的第一被动操作模式中，可以将传感器单元3a、3b用于发射脉冲无线电信号TX和接收回波信号RX两者，如由箭头17所示出的。在超宽带传感器设备2的分布式操作模式中，可以将传感器单元3a之一仅用作脉冲无线电信号TX的发射器，并且将另一个传感器单元3b仅用作回波信号RX的接收器，如由箭头18所示出的。可以将两个传感器单元3a、3b布置在车辆1的不同侧上。当在传感器单元3a、3b之间发生预定移动模式6时，这种附加操作模式的优点变得特别明显。可以规定，将相似性确定应用于在正常操作模式中操作的两个传感器单元3a、3b的信号特征随后，可以接着将相似性确定应用于在分布式操作模式中作为接收器操作的传感器单元3b的信号特征/>以便更成功地将踢腿辨识为预定移动模式6。
图4a示出了相位的可能信号特征这里是当一个人迈步时可以记录的复杂信道脉冲响应的相位。对于预定回波时间τP＝18τ0，来自时变信道脉冲响应h(t,τ)的复杂信道脉冲响应的相位的归一化信号特征/>被示出为处于预定时间段内在时间t中。特征模式19是可在大约t＝4秒处具有最大值的信号特征/>中辨别的。特征模式19示出了对于踏步移动来说典型的复杂信道脉冲响应的相位的信号特征/>因此，可以通过在信号特征中检测特征模式19来识别预定移动模式6。为了这个目的，可以预定义参考特征/>这描述了在信号特征/>中引起预定移动模式6的特征模式19。由于信号特征/>满足基于参考特征/>的预定相似性标准，因此现在可以辨识预定移动模式6。为了这个目的，可以借助于相似性函数来确定信号特征/>与参考特征/>之间的相似性。如果借助于相似性函数计算的相似性值d(t)超过相似性的预定阈值dc，则可以检测到预定移动模式6。可以使用各种算法来执行比较方法以便确定相似性。例如，可以使用信号特征/>上的点与参考特征/>上的点之间的“平方欧几里得距离”。该方法的结果提供了关于参考特征φ0(t)与所记录信号特征φ(t)的相似性的信息。取决于踢腿的速度，特征模式19可以出现在不同时间t处记录的多于一个信道脉冲响应h(τ)中。因此可以规定，需要针对多个所确定路径延迟τP从时变信道脉冲响应h(t,τ)生成信号特征/>
图4b示出了可能信号特征可以在信号特征中看到伪模式20。伪模式20可能是由噪声引起的。根据所选择的相似性标准和预定义参考特征/>与特征模式19相似的伪模式20可能被超宽带传感器设备2识别为预定移动模式6的特征模式19。例如，由于其相似性，图4b中所示出的伪模式20可能与图4a中所示出的特征模式19混淆。因为，由于传感器单元3的信号特征φ(t)中的噪声，这样的伪模式20具有一定的发生概率并且无法在实践中避免，所以当使用单个传感器单元3时，超宽带传感器设备2有一定的概率错误地检测预定移动模式6。
图5a至图5d示出了已从两个传感器单元的时变信道脉冲响应记录的信号特征图5a和图5b示出了布置在车辆1的左侧上的传感器单元3a对于P＝18τ0和P＝16τ0的所确定路径延迟τP的信号特征/>图5c和图5d示出了布置在车辆1的右侧上的传感器单元3b对于P＝18τ0和P＝16τ0的所确定路径延迟τP的信号特征/>在两个传感器单元3a、3b的信号特征/>中可以与P＝18τ0的所确定路径延迟τP相关联的地点处，踢腿作为预定移动模式发生。因此，可以在时间段21内在两个传感器单元3a、3b关于P＝18τ0的路径延迟τP的信号特征/>中看到可以与作为预定移动模式6的踢腿相关联的特征模式19。在两个传感器单元3a、3b的信号特征中可以与P＝16τ0的路径延迟τP相关联的地点处不存在移动。因此，对于P＝16τ0的路径延迟τP，无法在信号特征/>中看到特征模式19。仅能够在左侧传感器单元3a的信号特征/>中看到伪模式20。在右侧传感器单元3b的信号特征/>中这是不可辨别的。
图5a和图5c揭示了，可以在两个传感器单元3a、3b的信号特征中检测到由移动引起的特征模式19，而图5b中的伪模式20可能在统计上发生在单独传感器单元3a的信号特征/>中。由于伪模式20同时被至少两个传感器单元3检测到是不太可能的，因此必须由至少两个传感器单元3检测预定移动模式6才可以防止对预定移动模式6的错误检测。
因此，在布置在后保险杠的左侧和右侧上的超宽带传感器设备2中广泛使用两个传感器单元3a、3b允许降低错误检测预定移动模式6的概率。这可以凭借模式19来实现，该模式需要在预定移动模式处于车辆1的后部中心并且因此与两个传感器单元3a、3b相距相同距离的情况下在相同时间段21内在时间t在两个传感器单元3a、3b中并且利用相同所确定路径延迟τP进行辨识。在左侧的两个信号特征中，可以清楚地看到在相同时间t并且对于相同所确定路径延迟τP的踢腿的典型模式19。因此，在这种情况下，检测到预定移动模式6。在右侧的两个信号特征中无法观察到任何特征模式19；至少可以在左保险杠上的传感器单元的信号特征中观察到一种伪模式。另一方面，在右侧传感器单元3b的信号特征/>中既无法看到特征模式19也无法看到伪模式20。这意味着，无法通过右侧传感器单元3b的信号特征/>来确认在左侧传感器单元3a的信号特征/>中对踢腿的检测。
图6示出了已使用左侧传感器单元3a和右侧传感器单元3b记录的信号特征信号特征φ(t)被示出为相对于时间t进行绘制。各个列示出了已针对相应路径延迟τ记录的信号特征φ(t)。路径延迟τ与从相应传感器单元3a、3b移动的距离成比例。信号特征/>与参考特征/>重叠，所述参考特征具有一个周期的反余弦信号或移位半个周期的余弦信号的信号特征。该参考特征/>可以与作为预定移动模式6的踢腿移动相关联。可以规定，当两个传感器单元3a、3b的信号特征/>满足相对于参考特征/>的预定相似性标准时检测踢腿移动。相似性标准可以在于，例如借助于相似性函数计算的相似性值d(t)超过预定阈值dc。可以通过超宽带传感器设备2随时间重复地或连续地计算相似性值d(t)。对于所示出的信号特征/>相似性值d(t)低于预定义阈值dc，并且因此预定移动模式6未被任何传感器单元3a、3b检测到。相似性值在时间t的信号特征可以在信号特征上方的行中看到。阈值dc被示出为水平线。
通过各种算法可以获得关于信号或模式的相似性的信息。在第一步骤中，可以将简化的相位模式(一个周期的反余弦信号或移位半个周期的余弦信号)用作参考特征φ0(t)，以连续计算信道脉冲响应的信号特征φ(t)的一组样本与该正弦模式的相似性。可以使用预定数量个测量值(例如，300个测量值的窗口大小)，从而能够计算信号特征与参考特征/>在时间t的相似性。图6示出了在时间0处来自左侧传感器单元3a和右侧传感器单元3b的数据流在路径延迟τ上的起点。
图7还示出了已由两个传感器单元3a、3b记录的信号特征在左侧传感器单元3a的信号特征/>中，所示出的四个路径延迟τ的相应相似性值d(t)可以超过预定义阈值dc。对于右侧传感器单元3b的两个路径延迟τ，也超过阈值dc，并且因此超宽带传感器设备2针对这两个路径延迟τ检测预定移动模式6。与左侧传感器单元3a的信号特征/>相比，右侧传感器单元3b中的信号特征/>可以在时间上延迟。这可能是由于左侧传感器单元3a比右侧传感器单元3b更靠近移动物体4。
图8还示出了已由两个传感器单元3a、3b记录的信号特征在该图中，可以看到，在这些路径延迟τ之一的信号特征/>中发生了类似于参考特征/>的伪模式20，并且因此相似性值d(t)超过阈值dc。因此，左侧传感器单元3a检测到移动。未在右侧传感器单元3b的信号特征/>中检测到任何伪模式20，并且因此在该右侧传感器单元处未超过阈值dc。由于仅对传感器单元3a之一来说，超过阈值dc，因此可以规定，超宽带传感器设备2不检测预定移动模式6。
如已描述的，可以对描述由相应传感器单元3a、3b接收的回波信号RX的时变信道脉冲响应h(t,τ)执行评估，以便获得相应信号特征可以将比较方法单独地应用于至少两个传感器单元3a、3b的相应信号特征/>以便检查在每个情况下是否满足相似性标准。可以规定，仅在至少两个信号特征/>满足与参考特征/>有关的相似性标准的情况下确定预定移动模式6和/或发射控制信号9。因此，可以将错误辨识预定移动模式6的可能性最小化。此外，使用至少两个传感器单元3a、3b还会促进对两个传感器单元3a、3b之间的中心之外的移动的检测。如果移动没有准确地发生在两个传感器单元3a、3b之间的中心，而是更靠近传感器单元3a之一并且更远离另一传感器单元3b，则这可能在相应信道脉冲响应中导致不同的所确定路径延迟τP。这使得可以对检测到的预定移动模式6是发生在预定检测区域11内部还是外部进行分类。从一个应用的角度来看，这使得可以将超宽带传感器设备2配置为当在预定检测区域11中检测到预定移动模式6时发射控制信号9，以便发起动作。同时，超宽带传感器设备2可以被配置为在预定移动模式6已经发生在预定检测区域11外部的情况下不发射控制信号9。还可以动态地调整原本将辨识预定移动模式6的预定检测区域11。还可以指定多个预定检测区域11。预定检测区域11可以被分配相应预定移动模式6。根据在哪一个预定检测区域11中检测到相应预定移动模式6，可以发射相应控制信号9以发起动作、或激活可以与各个预定检测区域11具体相关联的功能。
使用预定指定方法，可以使预定检测区域11的位置与钥匙携带者13的检测到的位置12相匹配。如图2中所示出的，可以通过定位超宽带钥匙14来确定位置12以自动打开后备箱。如果具有超宽带钥匙14的钥匙携带者13接近车辆1并且被授权进入车辆1，则可以根据位置12调整用于辨识预定移动模式6的预定检测区域11。如果将传感器单元3a、3b用于与超宽带钥匙14通信以在主动模式中进行接入，并且同时在被动模式中进行运动检测，则可以组合这两种功能。
图9示出了用于组合多个信号特征的掩模。例如，对于比如踢腿移动等跨越多个所确定相位延迟τP的移动，也可以组合不同所确定路径延迟τP的信号特征/>以便构建用于移动分类的单个信号特征/>图10示出了基于对检测到的踢腿移动进行的多普勒频率分析在时间t识别的所确定路径延迟τP。踢腿发生在t＝4秒的时间，并且持续了大约1.5秒。首先，针对移动识别路径延迟τP＝20τ0，然后识别路径延迟τP＝19τ0，并且在移动结束时识别所确定路径延迟τP＝18τ0。对于所确定路径延迟τP＝18τ0，执行移动并且因此是回波信号RX的原点的腿和脚最靠近传感器单元3，在这之后腿和脚远离该传感器单元。因此，该踢腿跨越三个不同的所确定路径延迟τP。
图10示出了通过将图9中所示出的掩模应用于两个传感器单元3a、3b的信道脉冲响应而形成的复合信号特征可以看到，在两个传感器单元3a、3b的信号特征/>中发生脉冲。现在可以将该模式与由参考特征/>预定义的预期形状进行比较，以便评估是否涉及可应用预定移动模式6。通过将相应所确定路径延迟τP的多个信号特征/>减少到每个传感器单元3a、3b有单个信号特征/>可以降低相似性检查的计算复杂度。
总体来说，该示例示出了本发明可以借助于超宽带传感器设备促进对预定移动模式的可靠辨识的方式。
附图标记清单
1 车辆
2 超宽带传感器设备
3 传感器单元
3a 左侧传感器单元
3b 右侧传感器单元
4 物体
5 地点
6 预定移动模式
7 模式
8 控制单元
9 控制信号
10 后备箱
11 检测区域
12 位置
13 钥匙携带者
14 超宽带钥匙
15 钥匙位置
16 横向位移
17 箭头
18 箭头
19 特征模式
20 伪模式
21 时间段
TX 脉冲无线电信号
RX 回波信号
φ0(t) 参考特征
φ(t) 信号特征
τ 路径延迟
τP 所确定路径延迟
dc 相似性值的阈值
d(t) 相似性值
h(t) 脉冲响应
h(t,τ) 时变脉冲响应
t 时间

Claims (10)

1.一种用于辨识预定移动模式(6)的方法，其特征在于，超宽带传感器设备(2)：
-在预定时间段内发射脉冲无线电信号(TX)，
-通过该超宽带传感器设备(2)的至少一个传感器单元(3)检测这些脉冲无线电信号(TX)的回波信号(RX)并且生成时变信道脉冲响应(h(t,τ))，该时变信道脉冲响应将由该至少一个传感器单元(3)接收的这些回波信号(RX)描述为发射该预定时间段的相应脉冲无线电信号(TX)的时间(t)和路径延迟(τ)的函数，
-使用预定选择方法来确定至少一个所确定路径延迟(τP)，
-针对该至少一个所确定路径延迟(τP)生成该时变信道脉冲响应(h(t,τ))的信号特征(φ(t))，
-使用预定比较方法来确定该信号特征与参考特征/>的相似性，以及
-如果该相似性满足预定相似性标准，则发信号通知已检测到与该参考特征相关联的预定移动模式(6)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该超宽带传感器设备(2)：-仅在至少两个传感器单元(3)的这些相应信号特征满足该预定相似性标准的情况下，才检测到该预定移动模式(6)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该超宽带传感器设备(2)使用预定定位方法从该至少一个所确定路径延迟(τP)确定该预定移动(6)的移动地点。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，如果该预定移动模式(6)的移动地点位于预定局部检测区域(11)中，则该超宽带传感器设备(2)发射预定控制信号(9)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该超宽带传感器设备(2)使用预定主动定位方法来检测超宽带钥匙(14)的钥匙位置(15)，并且使用预定指定方法基于该钥匙位置(15)来指定该预定局部检测区域(11)。
6.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该信号特征是该复杂信道脉冲响应的相位特征。
7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该预定控制信号(9)解锁和/或打开车辆(1)的后备箱(10)。
8.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该预定比较方法通过计算该信号特征(φ(t))和该参考特征(φ0(t))上的点之间的欧几里得距离来确定该两个信号特征(φ(t),φ0(t))的相似性。
9.一种用于辨识预定移动模式(4)的超宽带传感器设备(2)，其特征在于，该超宽带传感器设备(2)被配置为：
-在预定时间段内发射脉冲无线电信号(TX)，
-通过该超宽带传感器设备(2)的至少一个传感器单元(3)检测这些脉冲无线电信号(TX)的回波信号(RX)并且生成时变信道脉冲响应(h(t,τ))，该时变信道脉冲响应将由该至少一个传感器单元(3)接收的这些回波信号(RX)描述为发射该预定时间段的相应脉冲无线电信号(TX)的时间(t)和路径延迟(τ)的函数，
-使用预定选择方法来确定至少一个所确定路径延迟(τP)，
-针对该至少一个所确定路径延迟(τP)生成该时变信道脉冲响应(h(t,τ))的信号特征(φ(t))，
-使用预定比较方法来确定该信号特征与参考特征/>的相似性，以及
-如果该相似性满足预定相似性标准，则发信号通知已检测到与该参考特征相关联的预定移动模式(4)。
10.一种车辆(1)，包括如权利要求9所述的用于辨识预定移动模式(6)的超宽带传感器设备(2)。
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