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HINTERGRUND
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Bei Kraftfahrzeugen wird die Personenidentifizierung (d. h., Fahrer- und Insassenidentifizierung) für verschiedene Fahrzeugfunktionen eingesetzt. Beispielsweise erleichtert die Personenidentifizierung die Einstiegs-, Zugriffs-, Aktivierungs- und Steuerungspersonalisierung sowie die Modifizierung verschiedener Fahrzeugsysteme und Fahrzeugsystemdaten. Eine eindeutige Personenidentifizierung bietet einen genauen und sicheren Betrieb der Systeme und Daten sowie eine kundenspezifische Fahrzeugumgebung und ein individuell angepasstes Fahrerlebnis.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Nach einem Gesichtspunkt enthält ein Computeranwendungsverfahren zum Identifizieren eines Fahrzeuginsassen das Empfangen eines Signals von mehreren Sensoren, wobei das Signal eine Messung der Herztätigkeit anzeigt, das Ermitteln eines Biomarkers auf Basis von biometrischen Merkmalen des Signals und das Identifizieren des Fahrzeuginsassen auf Basis des Biomarkers.
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Nach einem anderen Gesichtspunkt enthält ein Computeranwendungsverfahren zum Feststellen einer Fahreridentität das Empfangen eines Herzsignals, welches der Fahrer abgibt, sowie daß Analysieren des Signals auf Identifikationsmerkmale hin, das Ermitteln der Fahreridentität auf Basis der Identifikationsmerkmale und das Übermitteln der Fahreridentität an ein Fahrzeugsystem, wobei das Fahrzeugsystem auf Basis der Fahreridentität modifiziert wird.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt enthält ein System zur Personenidentifizierung in einem Fahrzeug ein Empfangsmodul, das zum Empfangen eines Signals von mehreren Sensoren konfiguriert ist, wobei das Signal eine Messung der Herztätigkeit anzeigt, ein Biomarkermodul, das zum Ermitteln eines Biomarkers auf Basis der biometrischen Merkmale des Signals konfiguriert ist, sowie ein Identifizierungsmodul, das zur Identifizierung des Fahrzeuginsassen auf Basis des Biomarkers konfiguriert ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht einer veranschaulichenden Computerumgebung für ein Computersystem zur Personenidentifizierung in einem Fahrzeug nach einer exemplarischen Ausführungsform.
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2 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs zur Personenidentifizierung nach der exemplarischen Ausführungsform von 1.
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3 ist ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren eines Fahrzeuginsassen.
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4(a) ist eine schematische Darstellung einer Herzwellenform eines elektrischen Signals, das eine Herztätigkeit darstellt;
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4(b) ist eine schematische Darstellung einer Reihe von Herzwellenformen von 4(a);
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5(a) ist eine schematische Darstellung einer Herzwellenform eines akustischen Signals, das eine Herztätigkeit darstellt;
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5(b) ist eine schematische Darstellung einer Reihe von Herzwellenformen von 5(a);
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5(c) ist eine schematische Darstellung einer Herzwellenform eines optischen Signals, das eine Herztätigkeit darstellt;
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5(d) ist eine schematische Darstellung einer Reihe von Herzwellenformen von 5(c); und
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6 ist eine schematische Ansicht von Stellen an einer Person, an denen die Herztätigkeit gemessen werden kann.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei die Darstellungen der Veranschaulichung einer oder mehrere exemplarischer Ausführungsformen dient und diese nicht einschränken soll, stellt 1 ein Computersystem 100 zur Personenidentifizierung einer Person dar, insbesondere eines Fahrzeuginsassen (z. B. eines Fahrers, eines oder mehrerer Insassen). Das Computersystem 100 enthält eine Computervorrichtung 101, die kommunikativ mit einem Überwachungssystem 102 und mehreren Fahrzeugsystemen 104 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform enthält die Computervorrichtung 101 einen Prozessor 106, ein Eingangs-/Ausgangs-(I/O) Gerät 108, einen Speicher 110 und ein Kommunikationsmodul 112, wobei jedes hiervon nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere der Komponenten des Systems 100 miteinander kombiniert, ausgelassen oder anders aufgebaut werden. Beispielsweise kann das I/O-Gerät 108 in separate Eingangs- und Ausgangsgeräte organisiert werden, der Speicher 110 kann im Prozessor 106 enthalten sein, und so weiter.
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Hierbei wird davon ausgegangen, dass andere Komponenten, die nicht in 1 dargestellt werden (z. B. ein Anzeigegerät, Kommunikationseinheiten/-Gateways, Netzwerk-Busse), oder mehrere Exemplare der in 1 abgebildeten Komponenten ebenfalls enthalten sein können. Des Weiteren wird, obgleich die oben erwähnten Komponenten, Systeme und Verfahren hier in Bezugnahme auf das System 100 und 1 erwähnt werden, davon ausgegangen, dass ein oder mehrere der Komponenten von System 100 mit anderen Geräten Verbunden oder in diese eingegliedert werden können. Weitere exemplarische Geräte können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf, tragbare Geräte (z. B. ein Mobiltelefon, ein Laptop, einen Tabletcomputer oder irgendein anderes mobiles Gerät mit Computerfunktionalität), einen Schlüsselanhänger, Kleidung, Schmuck oder andere tragbare Gegenstände, Sitze, Stühle, Betten, Bänke, Sofas oder andere Sitzvorrichtungen, Autos, Lkw, Motorräder, Sattelschlepper, Traktoren, Rasenmäher, Flugzeuge, Boote und andere Fahrzeuge.
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Eine exemplarische Ausführungsform ist in 2 veranschaulicht, ein Kraftfahrzeug 200 zum Identifizieren eines Fahrzeuginsassen 202. Das Fahrzeug 200 kann sich auf jedes beliebige bewegliche Fahrzeug beziehen, das einen oder mehrere menschliche Insassen tragen kann und über eine Energieart angetrieben wird. Das Fahrzeug 200 enthält einen Motor 204, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 206, mehrere Fahrzeugsysteme 210 und ein Überwachungssystem 212, die gleich oder ähnlich wie die Komponenten von 1 sein können. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Komponenten vom System 100, ganz oder teilweise, in das Fahrzeug 200 eingegliedert oder mit diesem verbunden werden können. Beispielsweise können Komponenten der Computervorrichtung 101 in die ECU 206 eingegliedert werden, die sich innerhalb des Fahrzeugs 200 befindet. Ähnlich wie bei der Computervorrichtung 101 von 1 weist die ECU 206 Mittel zur allgemeinen Berechnungs- und Rechenfunktionen auf, sowie Mittel zur Kommunikation und/oder Steuerung verschiedener Systeme, die mit dem Fahrzeug 200, dem Motor 204, den mehreren Fahrzeugsystemen 210 und dem Überwachungssystem 212 verbunden sind.
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Das Überwachungssystem 212 kann verschiedene Sensoren enthalten und/oder mit diesem kommunizieren. Insbesondere in 2 enthalten die Sensoren einen ersten Sensor 216 in einer Kopfstütze 214, einen zweiten Sensor 218 in einem Sitz 220. Ein Lenkrad 224 kann ebenfalls Sensoren (nicht dargestellt) für die Feststellung von Körperzustandsänderungen aufweisen. Ferner kann das Überwachungssystem 212 optische und Bildsensoren enthalten und/oder mit diesen kommunizieren, beispielsweise eine Kamera 222.
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Exemplarische Fahrzeugsysteme 210 können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf, ein Zündstartsteuerungssystem, ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem, ein Antiblockiersystem, ein Bremsassistenzsystem, ein automatisches Bremsvorfüllsystem, ein Langsamfahrt-Folgesystem, ein Fahrtregelsystem, Kollisionswarnsystem, ein Kollisionsminderungsbremssystem, ein automatisches Fahrtregelungssystem, ein Spurwechselwarnsystem, ein Toter-Winkel-Anzeigesystem, ein Spurhalteassistenzsystem, ein Navigationssystem, ein Elektroservolenkungssystem, ein Klimaanlagensystem, ein Infotainmentsystem einschließlich visuellen Geräten, Audiogeräten und taktilen Geräten, und anderes. Die Fahrzeugsysteme 210 können außerdem Datenspeichermechanismen (z. B. Speicher) zum Speichern von Daten, die von den Fahrzeugsystemen verwendet werden, aufweisen, beispielsweise sensible Daten wie Kontaktdaten, Routendaten, Passwortdaten, Fahrzeuginsassenprofile, Fahrerverhaltensprofile, E-Mail und anderes. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, können die hier erläuterten biometrischen Identifizierungssysteme und -verfahren in Verbindung mit den Fahrzeugsystemen verwendet werden, um den Einstieg, den Zugriff, die Aktivierung, die Steuerung und die Personalisierung oder Modifizierung der Fahrzeugsystems und der damit verbundenen Daten zu ermöglichen.
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Wiederum unter Bezugnahme auf 1 verarbeitet in der dargestellten Ausführungsform der Prozessor 106 Signale und führt allgemeine Berechnungs- und Rechenfunktionen durch. Durch den Prozessor 106 verarbeitete Signale können digitale Signale, Datensignale, Computeranweisungen, Prozessoranweisungen, Nachrichten, ein Bit, einen Bitstrom oder andere Mittel einschließen, die empfangen, übertragen und/oder erfasst werden können. Insbesondere ist der Prozessor 106 so konfiguriert, dass er Signale von dem I/O-Gerät 108, dem Speicher 110, dem Kommunikationsmodul 112, dem Überwachungssystem 102 und den Fahrzeugsystemen 104 überträgt, empfängt und verarbeitet. Allgemein kann der Prozessor 106 aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Prozessoren stammen, einschließlich Mehr-, Einzel- und Mehrkern-Prozessoren und Koprozessoren sowie anders aufgebauten Mehr-, Einzel- und Mehrkern-Prozessoren und Koprozessor-Architekturen.
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Der Prozessor 106 schließt ferner ein Empfangsmodul 116, ein Biomarkermodul 118 und ein Identifizierungsmodul 120 ein, die wie nachfolgend ausführlicher beschrieben Signale verarbeiten und Funktionen ausführen. Die Bezeichnung „Modul”, wie hier verwendet, schließt ein, ist jedoch nicht beschränkt auf, Hardware, Firmware, Software in Anwendung auf einer Maschine, und/oder Kombinationen einer jeden zum Durchführen einer/mehrerer Funktionen) bzw. einer/mehrerer Handlung(en), und/oder zum Herbeiführen einer Funktion bzw. Handlung von einem anderen Modul, Verfahren und/oder System. Ein Modul kann einen softwaregesteuerten Mikroprozessor, eine diskrete Logik, einen Analogstromkreis, einen Digitalstromkreis, ein programmiertes Logikgerät, ein Speichergerät mit Ausführungsanweisungen, und andere mehr einschließen. Ein Modul kann ein oder mehrere Gates, Kombinationen von Gates, oder andere Stromkreiskomponenten einschließen.
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Das I/O-Gerät 108 stellt Geräte dar, um Eingaben (z. B. Benutzereingaben) an die Computervorrichtung 101 liefern und um Ausgaben von der Computervorrichtung 101 (z. B. Anzeigebilder, Daten und andere Rückmeldungen, wie hierin beschrieben) liefern. Beispielsweise können Eingaben durch einen Cursorcontroller, eine Maus, eine Tastatur, einen Touchscreen und andere Mechanismen empfangen werden, die dafür konzipiert sind, Informationen oder Befehle an den Prozessor 106, den Speicher 110 oder das Kommunikationsmodul 112 durch die Computervorrichtung 101 mitzuteilen. Ausgabegeräte können einen Bildschirm, einen Monitor, einen Touchscreen, eine Navigationsanzeige, einen Bildschirm des tragbaren Geräts 108 oder irgendwelcher anderen ähnlich ausgestatteten Geräte usw. einschließen.
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Der Speicher 110 speichert Anweisungen und/oder Daten, durch die den Prozessor 106 ausgeführt und/oder verarbeitet werden. Der Speicher 110 kann eine oder mehrere Arten an Speicher zum temporären, semipermanenten oder permanenten Speichern von Daten einschließen. Beispielsweise Cache-Speicher, Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory – RAM), Festwertspeicher (Read-Only Memory – ROM), Harddrive, Halbleiterlaufwerk, Flash-Speicher oder jede Kombination davon. In einer Ausführungsform kann der Speicher 110 das Profil eines Fahrer oder eines Fahrzeuginsassen speichern einschließlich eines gespeicherten Biomarkers, der den Fahrer oder Fahrzeuginsassen eindeutig identifiziert.
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Das Kommunikationsmodul 112 erleichtert die Kommunikation zwischen dem Prozessor 106 und anderen Komponenten des Computersystems 100, anderen Netzwerken (z. B. dem Internet, lokalen Funknetzwerken (Wide Local Area Networks – WLAN) und anderen Systemen, beispielsweise dem Überwachungssystem 110. Die Kommunikation kann über drahtgebundene, drahtlose oder Telekommunikationsprotokolltechnologien erfolgen, die dem Stand der Technik entsprechen. Beispielsweise kann die Kommunikation eine Netzwerkübertragung, eine Dateiübertragung, eine Appletübertragung, eine E-Mail, eine HTTP-Übertragung und so weiter einschließen. Die Kommunikation kann beispielsweise über ein Drahtlossystem (z. B. IEEE 802.11), ein Bluetooth-System (z. B. IEEE 802.15.1), ein Ethernet-System (z. B. IEEE 802.3), ein Token Ring-System (z. B. IEEE 802.5), ein LAN, ein WAN, ein Direktverbindungssystem, ein Leitungsvermittlungssystem, ein Paketvermittlungssystem und andere mehr erfolgen.
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Das Überwachungssystem 102 ist so konfiguriert, dass es personenbezogene Überwachungsinformationen überwacht und misst und die Informationen an die Computervorrichtung 101 überträgt. Die Überwachungsinformationen können dazu verwendet werden, um die biometrische Identifizierung eines Fahrzeuginsassen zu ermitteln und dadurch das Fahrzeug (d. h., den Einstieg, Zugriff, die Aktivierung, Personalisierung und Modifizierung der Fahrzeugsysteme) auf Basis der biometrischen Identifizierung zu steuern. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die hier offenbarten Überwachungsinformationen und die biometrische Identifizierung mit anderen fahrzeug- und fahrzeuginsassenbezogenen Systemen verwendet werden können, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Fahrzeugsysteme 104, Wellness- und Ablenkungssysteme oder Modifizierungen solcher Systeme auf Basis der biometrischen Identifizierung.
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Die Überwachungsinformationen, wie hier verwendet, können personenbezogene physiologische und Umgebungsinformationen einschließen. Physiologische Informationen können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf, physikalische Eigenschaften der Person (z. B. Haltung, Position, Bewegung) und biologische Merkmale der Person (z. B. Herztätigkeit wie z. B. Herzfrequenz, Elektrokardiogram (EKG), Blutdruck, Blutfluss, Sauerstoffgehalt im Blut) und andere biologische Systeme der Person (z. B. Kreislaufsystem, Atmungssystem, Nervensystem, einschließlich vegetatives Nervensystem, oder anderen biologischen Systemen). Umgebungsinformationen können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf, physikalische Merkmale der Umgebung in Personennähe (z. B. Licht, Temperatur, Wetter, Druck, Geräusche). Umgebungsinformationen können auch Bildinformationen (z. B. der Kamera 222) von der Person (z. B. Gesichtszüge, Haltung, usw.) und/oder die Umgebung in Personennähe und/oder Fahrzeugnähe einschließen. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die vorstehenden physiologischen und Umgebungsinformationen allein oder in Kombination miteinander zur biometrischen Identifizierung eines Fahrzeuginsassen verwendet werden können.
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Das Überwachungssystem 102 kann jedes beliebige System einschließen, das so konfiguriert ist, dass es die Überwachungsinformationen überwacht und misst, wie z. B. optische Geräte, thermische Geräte, autonome Überwachungsgeräte (z. B. Herzfrequenzüberwachungsgeräte) sowie andere Arten von Geräten, Sensoren oder Systemen. Das Überwachungsgerät kann auch in andere Gerätearten eingegliedert sein, beispielsweise tragbare Geräte (z. B. ein Mobiltelefon, ein Laptop, einen Tabletcomputer oder irgendein anderes mobiles Gerät mit Computerfunktionalität), einen Schlüsselanhänger, Kleidung, Schmuck oder andere tragbare Gegenstände, Sitze, Stühle, Betten, Bänke, Sofas oder andere Sitzvorrichtungen, Autos, Lkw, Motorräder, Sattelschlepper, Traktoren, Rasenmäher, Flugzeuge, Boote und andere Fahrzeuge.
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In der dargestellten Ausführungsform schließt das Überwachungssystem 102 mehrere Sensoren 122 zur Überwachung und Messung der Überwachungsinformationen ein. Die Sensoren 122 erfassen mittels verschiedener Sensortechnologien, dem Stand der Technik entsprechend, einen Reiz (z. B. ein Signal, eine Eigenschaft, ein Maß oder eine Menge) und erzeugen einen Datenfluss bzw. ein Signal, der bzw. das den Reiz darstellt. Die Computervorrichtung 101 kann den Datenfluss bzw. das Signal, der bzw. das den Reiz darstellt, direkt von den Sensoren 122 oder über das Überwachungssystem 102 empfangen. Obgleich hierin spezielle Sensoren beschrieben werden, wird ein Fachmann erkennen, dass jede Art an geeignetem Sensor verwendet werden kann.
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Die Sensoren 122 können Kontaktsensoren und/oder kontaktlose Sensoren sein und können Strom-/Potenzialsensoren einschließen (z. B. Näherungs-, Induktion-, Kapazitäts-, Elektrostatik-, Elektromagnet-, Hochfrequenz-), Unterschall-, Schall- und Ultraschallsensoren, Schwingungssensoren (z. B. piezoelektrische), optische, photoelektrische oder Sauerstoffsensoren, und andere mehr. Kontaktlose Sensoren werden als Geräte definiert, die den Reiz eines Gegenstandes ohne direkten Kontakt mit dem Gegenstand messen. Beispielsweise kann ein kontaktloser Sensor einen Reiz als eine Änderung innerhalb eines Feldes (z. B. Magnet-, Hochfrequenz), als eine Verschiebung (linear, Drehung, Bewegung), eine Wiedergabe eines Signals (z. B. elektrisches, Klang-, Licht-Signal) oder ein Bild (z. B. eine Kamera) ohne direkten Kontakt mit einem Gegenstand messen. Andererseits werden Kontaktsensoren als Geräte definiert, die einen Reiz eines Gegenstandes nur bei direktem Kontakt mit der Oberfläche des Gegenstandes messen.
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Im Allgemeinen können sich die Sensoren 122 in jeder beliebigen Position nahe der Person bzw. auf der Person befinden. Ähnlich wie beim Überwachungssystem 102 können sich die Sensoren 122 ebenfalls in anderen Geräten befinden, beispielsweise in einem tragbaren Gerät wie vorstehend beschrieben, einem Herzfrequenzüberwachungsgerät und anderen mehr. Die Sensoren 122 können im Allgemeinen an jedem beliebigen Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise befinden sich in 2 der erste Sensor 216 und der zweite Sensor 218 jeweils in der Kopfstütze 214 und im Sitz 220 von Fahrzeug 200. Ein Sensor (nicht dargestellt) könnte auch in dem Lenkrad 224 angebracht sein. In einer anderen Ausführungsform könnten sich die Sensoren 122 in einem tragbaren Gerät befinden. Das Fahrzeug 200 schließt außerdem eine Kamera 222 für den Erhalt von Bild- und optischen Daten des Fahrzeuginsassen 202 ein. Es sei klargestellt, dass auch andere Geräte und Methoden gemäß dem Stand der Technik angewandt werden können, um ein biometrisches oder physiologisches Signal von einer Person zu erfassen.
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Es wird außerdem davon ausgegangen, dass die Sensoren 122 außerdem Sensoren einschließen können, die mit den Fahrzeugsystemen 210 verbunden sind, oder Sensoren von einem Fahrzeug-Bus (nicht dargestellt), die Fahrzeugbetriebsdaten erfassen und überwachen können. Fahrzeugbetriebsdaten sind Daten, die sich auf Fahrzeugsysteme und -komponenten beziehen, sowie andere Arten von Daten, die sich auf den Betrieb und den Zustand der Fahrzeugsysteme und -komponenten beziehen. Exemplarische Fahrzeugbetriebsdaten können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremsdaten, Lenkwinkel, Lenkmoment, Drehgeschwindigkeit, Motorgeschwindigkeit, Reifengeschwindigkeit, Fahrzeugstandort (z. B. GPS-Daten, Navigationssystemdaten) oder Fahrzeugdiagnosedaten.
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In einer Ausführungsform können das Überwachungssystem 102 und/oder die Sensoren 122 ein Sendeempfangsgerät (nicht dargestellt) zur Übertragung eines Signals in Richtung eines Fahrzeuginsassen und zum Empfang eines zurückgeworfenen Signals nach Übertragung des Signals durch den Fahrzeuginsassen einschließen. Das Sendeempfangsgerät kann eine oder mehrere Antennen (nicht dargestellt) zum Erleichtern der Übertragung des Signal und des Empfangs des zurückgeworfenen Signals einschließen. Hierbei wird davon ausgegangen, dass ein Sendeempfangsgerät optional ist und nicht in allen Ausführungsformen für die Übertragung und den Erhalt eines Signals oder das Erfassen eines Signals erforderlich ist. Die Sensoren 122 können, dem Stand der Technik entsprechend, die Signale ohne ein Sendeempfangsgerät übertragen und empfangen.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Computeranwendungsverfahren zur Identifizierung eines Fahrzeuginsassen (z. B. eines Fahrers 202 von 2) dargestellt. In unterschiedlichen Ausführungsformen können die verschiedenen Schritte des Verfahrens durch ein oder mehrere unterschiedliche Systeme, Geräte oder Komponenten erzielt werden. In einigen Fällen können diese Schritte durch den Prozessor 106 (1) oder die ECU 204 (2) erzielt werden. Für jedes in den Abbildungen erläuterte und veranschaulichte Verfahren wird davon ausgegangen, dass in einigen Ausführungsformen einer oder mehrere dieser Schritte optional sein können. Zum Zwecke der Bezugnahme wird das Verfahren von 3 anhand der in den 1 und 2 dargestellten Komponenten erläutert. Darüber hinaus bezieht sich Herztätigkeit oder Messung der Herztätigkeit, wie hier verwendet, auf Ereignisse in Verbindung mit dem Blutfluss, dem Blutdruck, den Geräuschen und/oder den fühlbaren Tastbefunden, die vom Einsetzen eines Herzschlags bis zum Einsetzen des nächsten Herzschlags auftreten, oder auf die elektrische Aktivität des Herzens (z. B. EKG).
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Bei Schritt 302 schließt das Verfahren den Empfang eines Signals durch mehrere Sensoren ein. Das Signal kann eine Messung der Herztätigkeit anzeigen, beispielsweise kann das Signal ein Herzsignal sein, das einen oder mehrere Herzschläge oder die Herzfrequenz des Fahrzeuginsassen darstellt. In einer nachstehend ausführlicher erörterten Ausführungsform schließt das Verfahren die Übertragung eines Signals in Richtung eines Fahrzeuginsassen und den Empfang des zurückgeworfenen Signals ein, wobei das zurückgeworfene Signal eine Messung der Herztätigkeit anzeigt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Überwachungssystem 102 so konfiguriert werden kann, dass die Herztätigkeit eines Fahrzeuginsassen durch die mehreren Sensoren 122 überwacht und die Übertragung der Signale an die Computervorrichtung 101 erleichtert wird.
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Wie vorstehend erläutert, erfassen die Sensoren 122 mittels verschiedener Sensortechnologien, dem Stand der Technik entsprechend, einen Reiz (z. B. ein Signal, eine Eigenschaft, ein Maß oder eine Menge) und erzeugen einen Datenfluss bzw. ein Signal, der bzw. das den Reiz darstellt. Insbesondere wird der Datenfluss bzw. das Signal, der bzw. das den Reiz darstellen, von den Sensoren an das Empfangsmodul 116 übertragen, und zwar direkt oder über das Überwachungssystem 102.
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Spezielle Sensoren werden nunmehr während des Vorgangs der Erfassung von Überwachungsinformationen, insbesondere physiologischen Informationen (z. B. ein die Messung der Herztätigkeit anzeigendes Signal) und Umgebungsinformationen, beschrieben. Obgleich hierin spezifische Sensoren und Verfahren erörtert werden, wird davon ausgegangen, dass auch andere Sensoren und Erfassungsverfahren eingesetzt werden können. Die Sensoren 122 können Kontaktsensoren und/oder kontaktlose Sensoren sein und können Strom-/Potenzialsensoren einschließen (z. B. Näherungs-, Induktions-, Kapazitäts-, Elektrostatik-, Elektromagnet-, Hochfrequenz-), Unterschall-, Schall- und Ultraschallsensoren, Schwingungssensoren (z. B. piezoelektrische), optische, photoelektrische oder Sauerstoffsensoren, und andere mehr.
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Elektrische Strom-/Potentialsensoren werden so konfiguriert, dass sie eine Menge oder eine Änderung in einem elektrischen Strom, einer elektrischen Ladung oder einem elektrischen Feld messen. Die Elektropotentialsensoren können Kontaktsensoren oder kontaktlose Sensoren sein, die sich auf oder in Nähe der Person befinden. Beispielsweise könnten in der in 2 dargestellten Ausführungsform der erste Sensor 216 und/oder der zweite Sensor 218 und/oder der dritte Sensor (nicht dargestellt), die sich im Lenkrad 224 befinden, Elektropotentialsensoren sein. In einer Ausführungsform kann ein Sensor eine Änderung an elektrischem Strom oder in einem elektrischen Feld bei direktem Kontakt mit der Haut eines Fahrzeuginsassen erfassen. In einer anderen Ausführungsform kann ein Sensor eine Änderung in einem elektrischen Feld des Körpers des Fahrzeuginsassen ohne direkten Kontakt mit der Haut eines Fahrzeuginsassen erfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Sensor ein elektrisches Signal senden und ein von einem Fahrzeuginsassen zurückgeworfenes Signal empfangen, und zwar ohne direkten Kontakt mit der Haut eines Fahrzeuginsassen. In einem Beispiel könnte das elektrische Signal mithilfe von Hochfrequenz oder anderen, dem Stand der Technik entsprechenden Übertragungsmedien übertragen und empfangen werden.
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Schallsensoren sind so konfiguriert, dass sie Schallwellen oder Schwingungen in Frequenzen messen, die unterhalb der menschlichen Hörbereichs liegen (Unterschall), die innerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen (Schall) oder oberhalb des menschlichen Hörbereichs liegen (Ultraschall). In einer Ausführungsform können Schallsensoren Schallwellen oder Schwingungen messen, die durch Herztätigkeit erzeugt werden. In einer anderen Ausführungsform können Ultraschallsensoren Hochfrequenzschallwellen erzeugen und das durch den Sensor anschließend wieder empfangene Echo auswerten. Insbesondere können Ultraschallsensoren Geräusche oder Schwingungen messen, die durch das Herz erzeugt werden. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren Schallwellen in Richtung Thoraxbereich (z. B. im Brust- und Rückenbereich) einer Person erzeugen und das durch den Sensor anschließend wieder empfangene Echo auswerten, das die Herztätigkeit anzeigt.
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Optische Sensoren liefern bildgebende Rückmeldungen und schließen Bildverarbeitungssysteme, Kameras (z. B. die Kamera 222, 2) und andere optische Sensoren ein. Digitale Signale, die durch die optischen Sensoren erzeugt werden, schließen eine Reihe auszuwertender Bilder ein. In einer Ausführungsform können optische Sensoren die Herztätigkeit durch Pixelanalyse der Bilder ermitteln. Insbesondere können Pixelbewegungen, die in Bildern des Gesichts und/oder Körpers eines Fahrzeuginsassen nachverfolgt werden, ausgewertet werden, um die Atemfrequenz und/oder Herzfrequenz zu ermitteln. In einer weiteren Ausführungsform können optische Sensoren Gesichtszugsinformationen ermitteln und gewinnen (z. B. Gesichtszugsdatenpunkte zum Bestimmen eines Gesichtszugs oder einer Position in Bezug auf andere Gesichtszüge). Die Gesichtszugsinformationen können auch zur biometrischen Identifizierung des Fahrzeuginsassen dienen.
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Photoelektrische Sensoren verwenden Optik und Licht (z. B. Infrarot), um das Vorhandensein, ein Volumen oder eine Entfernung eines Objekts festzustellen. In einer Ausführungsform erhalten die photoelektrischen Sensoren optisch ein Photoplethysmogramm (PPG) der Herztätigkeit, was eine volumetrische Messung des pulsierenden Blutflusses ist. PPG-Messungen können an verschiedenen Stellen auf oder in Nähe des Körpers der Person erfasst werden, beispielsweise unter Verwendung eines Pulsoximeters. 6 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer Person 600 und einen PPG-Analysecomputer 601. PPG-Messungen können an unterschiedlichen Stellen der Person 600 erhalten werden, beispielsweise am linken Ohr 602, am rechten Ohr 604, an der linken Hand/an einem linken Finger 606, an der rechten Hand/an einem rechten Finger 608, an dem linken Fuß/an einem linken Zeh 610 und an dem rechten Fuß/an einem rechten Zeh 612. Die Messungen können durch photoelektrische Sensoren nahe oder auf den vorgenannten Stellen erzielt werden und zum PPG-Analysecomputer 601 gesendet werden. Der PPG-Analysecomputer 601 schließt Mittel für die Analyse der PPG-Messungen und für den Vergleich der PPG-Messungen, die an verschiedenen Stellen der Person 600 erhalten werden, ein. In einigen Ausführungsformen können das Überwachungssystem 111 oder der Prozessor 106 von 1 die Funktionen des PPG-Analysecomputers 601 durchführen.
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Die mehreren Sensoren 122 dienen dem Erfassen eines biologischen Merkmals (z. B. Herztätigkeit) des Fahrzeuginsassen im Fahrzeug unter Verwendung von Kontaktsensoren, von kontaktlosen Sensoren, oder von Kontakt- und kontaktlosen Sensoren. Wie vorstehend erörtert kann in einer Ausführungsform ein Sensor ein Signal empfangen, welches eine Messung der Herztätigkeit anzeigt, das durch den Fahrzeuginsassen bei direktem Kontakt des Sensors mit dem Fahrzeuginsassen erzeugt wird. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Sensor eine Feldänderung (z. B. magnetisches Feld, Hochfrequenzfeld) erfassen und/oder ein Signal (z. B. Signalreflektion) empfangen, welches eine Messung der Herztätigkeit anzeigt, die durch den Fahrzeuginsassen ohne direkten Kontakt des Sensors mit dem Fahrzeuginsassen erzeugt wird. Insbesondere kann das Verfahren zur Identifizierung eines Fahrzeuginsassen ferner einen Sensor einschließen, der ein Feld in Richtung des Fahrzeuginsassen erzeugt oder ein Signal in Richtung des Fahrzeuginsassen sendet. Die Sensoren können eine Änderung in dem durch den Fahrzeuginsassen erzeugten Feld erfassen oder ein durch den Fahrzeuginsassen erzeugtes zurückgeworfenes Signal empfangen. Insbesondere kann ein Sensor so konfiguriert sein, dass er ein Signal in Richtung eines Brustbereichs (d. h., allgemeiner Brust- und/oder Rückenbereich in Herznähe) des Fahrzeuginsassen sendet. Das zurückgeworfene Signal kann eine Herztätigkeit anzeigen, beispielsweise ein Herzsignal. Die Signalreflektions- und Magnet- und/oder Elektrofeldsensormessungstechnologie kann bei verschiedenen Signal- und Sensorarten eingesetzt werden, wie vorstehend erörtert, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Strom-/Potenzialsensoren und/oder Schallsensoren, und andere mehr.
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In der veranschaulichten Ausführungsform kann das Empfangsmodul 116 ferner so konfiguriert werden, dass es das Signal verarbeitet und dadurch ein Proxy des Signals in einer bestimmten Form erzeugt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Sensoren 122 oder das Überwachungssystem 110 ebenfalls Verarbeitungsfunktionen ausüben können. Die Verarbeitung kann die Verstärkung, das Vermischen und Filtern des Signals sowie andere Signalverarbeitungsverfahren nach dem Stand der Technik einschließen. Die Verarbeitung kann außerdem die Modifikation oder Umwandlung des Signals in eine Form einschließen, die eine Identifizierung der biometrischen Merkmale ermöglicht. Beispielsweise kann das Signal in eine Herzwellenform, eine Elektrokardiograph(EKG) Wellenform oder ein Proxy einer EKG-Wellenform zu Identifizierungsanalysezwecken verarbeitet werden.
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Wie vorstehend erörtert, erzeugen die Sensoren 122 ein Signal, das den gemessenen Reiz darstellt. Das Signal und die Signalmerkmale variieren je nach der erfassten Eigenschaft (d. h., je nach dem physiologischen, biologischen oder umgebungsbezogenen Merkmal), der Sensorart oder der Sensortechnologie. Nachfolgend werden exemplarische Herzwellenformen (d. h., eine Messung der Herztätigkeit anzeigende Signale) aufgeführt, bei denen sich die Signalmerkmale über einen bestimmten Zeitraum hinweg wiederholen. Obgleich hinsichtlich der Herztätigkeit spezifische Wellenformen offenbart werden, ist einem Fachmann ersichtlich, dass sich die hierin offenbarten Methoden und Systeme auf Wellenformen und Signale anwenden lassen, die mit anderen physiologischen oder umgebungsbezogenen Eigenschaften verbunden sind, welche einer Person zwecks einer biometrischen Identifizierung eines Fahrzeuginsassen zugewiesen werden können.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 4(a) wird einen Herzwellenform 400 eines elektrischen Signals, das die Herztätigkeit darstellt, veranschaulicht. Genauer stellt die Herzwellenform 400 eine EKG-Wellenform 400 dar, die eine graphische Darstellung der elektrischen Aktivität eines Herzschlags ist (d. h., ein Herzzyklus). Wie in der Technik bekannt und in den 4(b) (d. h., einer Reihe von Herzwellenformen 412) dargestellt ist, wird davon ausgegangen, dass ein EKG ein Schaubild der Schwankungen der elektrischen Aktivität über einen bestimmten Zeitraum (d. h., über mehrere Herzzyklen hinweg) enthalten kann.
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Jeder Abschnitt eines Herzschlags ergibt einen Differenzausschlag auf der EKG-Wellenform 400. Diese Ausschläge werden als eine Reihe positiver und negativer Wellen aufgezeichnet, nämlich als P-, Q-, R-, S- und T-Wellen. Die Q-, R- und S-Wellen umfassen einen QRS-Komplex 402, der eine schnelle Depolarisierung der rechten und linken Herzkammern anzeigt. Die P-Welle zeigt eine Vorhof-Depolarisierung an und die T-Welle zeigt eine Vorhof-Repolarisierung an. Jede Welle kann in ihrer Dauer, Amplitude und Form bei unterschiedlichen Personen abweichen. In 4(b) werden die R-Wellen durch die Spitzen 414, 416 und 418 angezeigt. Diese Wellen und Welleneigenschaften, bzw. eine Kombination davon, können als Signalmerkmale zur biometrischen Identifizierung herangezogen werden.
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Weitere Signalmerkmale schließen die Wellendauer oder -intervalle ein, nämlich das PR-Intervall 404, das PR-Segment 406, das ST-Segment 408 und das ST-Intervall 410. Das PR-Intervall 404 wird vom Anfang der P-Welle bis zum Anfang des QRS-Komplexes 402 gemessen. Das PR-Segment 406 verbindet die P-Welle mit dem QRS-Komplex 402. Das ST-Segment 408 verbindet den QRS-Komplex mit der T-Welle. Das ST-Intervall 410 wird von der S-Welle bis zur T-Welle gemessen. Hierbei wird davon ausgegangen, dass auch andere Intervalle (z. B. das QT-Intervall) aus der EKG-Wellenform 400 ermittelt werden können. Des Weiteren können auch Herzschlag-zu-Herzschlag-Intervalle (d. h., Intervalle von einem Zyklusmerkmal bis zum nächsten Zyklusmerkmal), beispielsweise ein R-R-Intervall (d. h., das Intervall zwischen einer R-Welle und der nächsten R-Welle) ermittelt werden.
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5(a) veranschaulicht eine weitere Ausführungsform einer Herzwellenform 502 eines akustischen Signals, welches eine Herztätigkeit darstellt, das durch einen Sensor erzeugt oder verarbeitet wird, beispielsweise durch einen Schall- oder Schwingungssensor. Insbesondere stellt die Herzwellenform 502 das Geräusch des Aortenblutflusses dar. Die Herzwellenform 502 kann Signalmerkmale ähnlich wie bei der Herzwellenform 400 aufweisen. Exemplarische Signalmerkmale können eine Spitze 506 oder eine andere Wellendauer, Spitze bzw. Merkmal der Wellenform 502 einschließen. Das Signalmerkmal kann sich in dem Signal über einen bestimmten Zeitraum hinweg wiederholen. Beispielsweise veranschaulicht 5(b) ein akustisches Signal 504 mit einer Reihe von Herzwellenformen (d. h., die Herzwellenform 502) mit einer Reihe von Spitzen 508, 510, 512. Hierbei wird davon ausgegangen, dass andere Eigenschaften der Wellenform 502 und/oder des Signals 504 ebenfalls als ein Signalmerkmal dienen können.
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In 5(c) wird eine Herzwellenform 514 von einem optischen Signal abgebildet, was eine Messung der Herztätigkeit darstellt. Das optische Signal kann ein Photoplethsymograph-(PPG) Signal sein, das von einem photoelektrischen Sensor oder einem PPG-Gerät erzeugt wird. Die Herzwellenform 514 ist ein PPG-Signal, das eine Messung des pulsierenden Blutflusses darstellt. Die Herzwellenform 514 kann Signalmerkmale ähnlich wie bei der Herzwellenform 400 aufweisen. Exemplarische Signalmerkmale können eine Spitze 518 oder eine andere Wellendauer, Spitze, Merkmal der Wellenform 514 einschließen. Das Signalmerkmal kann sich in dem Signal über einen bestimmten Zeitraum hinweg wiederholen. Beispielsweise veranschaulicht 5(d) ein optisches Signal 516 mit einer Reihe von Herzwellenformen (d. h., die Herzwellenform 514) mit einer Reihe von Spitzen 520, 522, 524. Hierbei wird davon ausgegangen, dass andere Eigenschaften der Wellenform 514 und/oder des Signals 516 ebenfalls als ein Signalmerkmal dienen können.
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Wiederum unter Bezugnahme auf 3 und Schritt 304 schließt das Verfahren weiterhin das Ermitteln eines Biomarkers auf Basis der biometrischen Merkmale des Signals ein. Die biometrischen Merkmale können Eigenschaften (d. h., Signalmerkmale) einschließen, die aus dem Signal analysiert, ermittelt und/oder gewonnen wurden. Das Biomarkermodul 118 kann für die Ermittlung des Biomarkers konfiguriert werden. Beispielsweise können biometrische Merkmale der Herzwellenform 400 P-, Q-, R-, S- und T-Wellen oder eine Reihe dieser Wellen einschließen. Weitere Eigenschaften können Intervalle Zeitdauer der Eigenschaften, Wellenamplitude und andere einschließen. Der Biomarker identifiziert den Fahrzeuginsassen eindeutig und kann jede beliebige Kombination biometrischer Merkmale sein, die aus dem Signal gewonnen wurden. Der Biomarker kann Vergleiche von einem oder mehreren einschließen von: Wellenamplitude, -form und -dauer, sowie Verhältnisse dieser Eigenschaften einer Welle im Vergleich zu einer anderen. Der Biomarker ist ein eindeutiges Identifizierungsmerkmal eines Fahrzeuginsassen und bietet dadurch bei Verwendung mit den hier beschriebenen Fahrzeugsystemen höchste Sicherheit und Autorisierung. Hierbei wird davon ausgegangen, dass andere Informationen allein oder in Kombination mit den biometrischen Merkmalen des Signals verwendet werden können, um einen Biomarker zu ermitteln. Beispielsweise können andere Information einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf, die psychologischen und Umgebungsinformationen, die durch das Überwachungssystem 102 empfangen oder überwacht werden. Beispielsweise Gesichtszugextraktionsdaten (durch die Kamera 222 erfasst).
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Ferner kann, wenn mehrere Herzwellenformen für einen Fahrzeuginsassen erhalten werden, eine Analyse des Herzschlags über einen bestimmten Zeitraum (d. h., Herzschlag-zu-Herzschlag-Analyse, Herzfrequenzschwankungen) durchgeführt und verwendet werden, um die biometrischen Merkmale und/oder einen Biomarker zu erhalten. Beispielsweise schließen Herzfrequenzschwankungsanalysemethoden entsprechend dem Stand der Technik Zeitbereichmethoden, geometrische Methoden, Frequenzbereichmethoden, nichtlineare Methoden und Langzeitkorrelationen ein. Mithilfe dieser Methoden können verschiedene Messgrößen abgeleitet werden. Beispielsweise eine Herzschlag-zu-Herzschlag-Standardabweichung (SDNN), eine Quadratwurzel der mittleren quadratischen Differenz von aufeinanderfolgenden Herzschlag-zu-Herzschlag-Intervallen (RMSSD), ein Satz R-R-Intervalle und andere.
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Bei Schritt 306 schließt das Verfahren das Identifizieren des Fahrzeuginsassen ein. Beispielsweise kann das Identifizierungsmodul 120 den in Schritt 304 ermittelten Biomarker mit einem in Speicher 110 gespeicherten und mit dem Fahrzeuginsassen assoziierten Biomarker verglichen werden. Der Biomarker kann außerdem gespeichert und über das tragbare Gerät 108 darauf zugegriffen werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Identifizierungsmodul 120 den Fahrzeuginsassen identifizieren, indem die biometrischen Merkmale mit biometrischen Merkmalen verglichen werden, die in einem Personenidentifizierungsprofil gespeichert sind, die dem Fahrzeuginsassen im Speicher 110 zugewiesen sind oder auf die über das Kommunikationsmodul 112 zugegriffen werden kann (z. B. eine externe Datenbank über ein Netzwerk). Die gespeicherten biometrischen Merkmale bzw. der Biomarker können auf dem Signal basieren und vor der Verwendung des Systems zur Personenidentifizierung erfasst werden. Beispielsweise kann das Biomarkermodul 118 während eines Fahrzeuglernmodus Grundlinienwerte von dem Fahrzeuginsassen erfassen. Ein Biomarker oder biometrische Merkmale, die den Fahrzeuginsassen eindeutig identifizieren, wie vorstehend erörtert, kann oder können über die vorstehend beschriebenen Methoden und Systeme ermittelt und für zukünftige Zwecke in dem Speicher 110 gespeichert werden. Beispielsweise kann das Biomarkermodul 118 dann den Biomarker in einem Personenidentifizierungsprofil speichern, das dem Fahrzeuginsassen zugewiesen ist.
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Bei Schritt 308 kann die Identifizierung durch das Kommunikationsmodul 112 an eines der mehreren Fahrzeugsysteme 104 übertragen werden, und kann der Zugriff, Einstieg, die Aktivierung, Steuerung und Personalisierung oder Modifizierung der Fahrzeugsysteme 104 auf Basis der Identifizierung erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Kommunikationsmodul 112 die Identifizierung auf eine externe Datenbank oder auf ein tragbares Gerät übertragen. In einer exemplarischen Anwendung der biometrischen Identifizierung kann der Einstieg in ein Fahrzeug (z. B. Verriegelung(Entriegelung der Tür) einen Fahrer auf Basis der biometrischen Identifizierung gewährt werden. Beispielsweise kann das System 100, und insbesondere die Computervorrichtung 101 und das Überwachungssystem 102 und/oder die Sensoren 112, in ein tragbares Gerät oder einen Schlüsselanhänger eingegliedert werden. Die Sensoren 102 können über den Schlüsselanhänger außerhalb des Fahrzeugs eine Änderung in einem elektrischen Feld, das durch den Fahrzeuginsassen erzeugt wird und wodurch eine Messung der Herztätigkeit angezeigt wird (z. B. ein EKG), ermitteln. In einer weiteren Ausführungsform könnten die Sensoren 102 in dem Schlüsselanhänger ein von einem Fahrer in der Nähe des tragbaren Geräts oder dem Schlüsselanhänger außerhalb des Fahrzeugs zurückgeworfenes Signal senden und empfangen. Die Computervorrichtung 101 kann einen Biomarker auf Basis des Signals ermitteln und den Fahrer auf Basis des Biomarkers identifizieren, wie vorstehend in Verbindung mit dem Verfahren von 3 beschrieben. Sobald die Identität des Fahrers bekannt ist, kann der Einstieg in das Fahrzeug gewährt oder verweigert werden (z. B. Verriegeln/Entriegeln der Fahrzeugtür).
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Ferner kann, sobald eine Identifizierung des Fahrers und/oder des Fahrzeuginsassen ermittelt wurde, die Identifizierung in Verbindung mit anderen Fahrzeugsystemen zur Aktivierung der Systeme oder zur Personalisierung und Modifizierung der Systeme verwendet werden. In einem Beispiel können darin verwendete Kollisionsminderung, Bremssysteme, Fahrerassistenzsysteme und Algorithmen auf Basis der Identifizierung modifiziert werden, um dem Fahrer und/oder den Fahrzeuginsassen ein individuell angepasstes Fahrerlebnis zu ermöglichen. Ein Fachmann wird erkennen, dass andere Fahrzeugsysteme und -daten, die mit den Fahrzeugsystemen verbunden sind, auf Basis der Identifizierung gesteuert und/oder betätigt werden können. Darüber hinaus könnte die Identifizierung an eine Anwendung (d. h., eine Telematik-Anwendung, eine Anwendung für ein tragbares Gerät) übertragen werden. Die biometrische Identifizierung, wie hierin erörtert, bietet eine eindeutige, genaue und sichere Messung für den Einstieg, Zugriff Steuerung, Aktivierung und Personalisierung und Modifizierung diverser Fahrzeugsysteme und Fahrzeugsystemdaten.
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Es wird davon ausgegangen, dass unterschiedliche Modifikationen der vorstehend offenbarten sowie anderer Merkmale und Funktionen, oder Alternativen bzw. Varianten davon, wünschenswerterweise mit vielen anderen unterschiedlichen System oder Anwendungen kombiniert werden können. Außerdem, dass verschiedene, derzeit unvorhergesehene oder unerwartete Alternativen, Modifikationen Variationen oder Verbesserungen daran später durch Fachleute vorgenommen können, welche ebenfalls durch die nachfolgenden Ansprüche abgedeckt werden sollen.
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Ein Computeranwendungsverfahren zum Identifizieren eines Fahrzeuginsassen enthält das Empfangen eines Signals von mehreren Sensoren, wobei das Signal eine Messung der Herztätigkeit anzeigt, Ermitteln eines Biomarkers auf Basis von biometrischen Merkmalen des Signals und Identifizieren des Fahrzeuginsassen auf Basis des Biomarkers.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.11 [0024]
- IEEE 802.15.1 [0024]
- IEEE 802.3 [0024]
- IEEE 802.5 [0024]