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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Objekterfassung an einem Fahrzeug nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus der
US 7 532 151 B2 ist ein Sensorsystem zur Objekterfassung in der Nähe von Fahrzeugtüren bekannt, welches mit Hilfe eines UWB-Mikrowellenoszillators (UWB= ultra wide band) das breitbandige, spektrale Frequenzverhalten der als Antennenstruktur benutzten Oberfläche analysiert. Dabei wird das komplexe Muster vieler verschiedener Resonanzfrequenzen für die Objekterkennung herangezogen.
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In der
US 2007 / 0 268 110 A1 wird ein bi-direktionales Funküberwachungssystem beschrieben, wobei sowohl der Datenaustausch mit einem beweglichen Transceiver als auch die dadurch erzeugte Signalfeldstärke von mehreren, im Fahrzeug platzierten UHF-Transceiver-Antennen ausgewertet werden.
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Aus der
US 8 773 264 B2 ist ein Detektions- und Verfolgungssystem für eindringende Personen bekannt, bei dem eine Vielzahl von Kommunikationsknoten zu einem drahtlosen Netzwerk zusammengeschaltet werden.
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Die
CA 2 495 357 A1 offenbart eine Anordnung zur Objekterfassung mit zwei jeweils an einem Container angeordneten, miteinander kommunizierenden Transceivern, die im Frequenzbereich von 300 MHz bis 3 GHz arbeiten, und gemeinsam das Objektfeld zwischen den beiden Containern überwachen.
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Sie sind für einen automatischen Kommunikationsaufbau ausgebildet, und mit einer zur Erzeugung eines Objektfeststellungssignals anhand der Signalstärke oder Signalqualität geeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit einer Objekterfassung an einem Fahrzeug zu verbessern.
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Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch die erfindungsgemäße Anordnung nach Gattung des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Vorteilhaft ist eine Anordnung zur Objekterfassung an einem Fahrzeug vorgesehen, mit wenigstens zwei Transceivern im Frequenzbereich von 100 bis 1000 MHz, die für einen automatischen Kommunikationsaufbau ausgebildet sind, wobei die Transceiver derart angeordnet sind, dass das Fahrzeug zumindest in Teilbereichen von einem elektromagnetischen Feld der Transceiver umgeben wird, mit einer Bewertungsvorrichtung zur Erzeugung eines Objektfeststellungsignals anhand einer von den Transceiver erfassten Signalstärke (RSSI) und/oder Signalqualität (LQI).
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Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass mit Hilfe von Bauelementen, die standardmäßig für eine Datenkommunikation zur Verfügung stehen, zusätzlich unter Ausnutzung bestimmter Kommunikations- bzw. Steuerungsparametern eine Objekt- und Annäherungserkennung an einem Fahrzeug ausgebildet werden kann. Insbesondere ist es auch möglich, diese Anordnung zur Objekterkennung auch für eine drahtlose Datenkommunikation beispielsweise mit einem Keyless-Go-System zu nutzen, so dass auf ein zusätzliches Zugangssystem verzichtet werden könnte.
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Die Anordnung kann vorteilhaft weiter gebildet werden, indem wenigstens zwei der Transceiver über eine als Antenne wirkende Übertragungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
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Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass bereits am Fahrzeug befindliche Teile als Medium für den Aufbau eines elektromagnetischen Felds genutzt werden können, ohne, dass zusätzliche Vorrichtungen bereitgestellt werden müssen.
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Ferner ist es für bestimmte Applikationen nützlich, wenn die Kommunikation zwischen den Transceivern in einem kodierten Protokoll erfolgt.
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In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Transceiver ein Verbindungsmanagement auf, das zumindest eine Vereinbarung von Übertragungsfrequenzen zwischen den Transceiver erlaubt. Durch dieses Vorgehen kann die Objektdetektion gegenüber Störungen robuster ausgestaltet werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 zwei über eine Funkstecke gekoppelte Transceiver gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine Kopplung über ein Dielektrikum,
- 3 eine Kopplung über eine elektrische Leitung,
- 4 eine Kopplung über Anpassungselemente und einer Detektionsantenne.
- 5 eine erfindungsgemäße Annäherungsüberwachung an einem Fahrzeug.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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Im Industrie- und Automotive-Bereich existieren integrierte Bausteine für Kommunikationszwecke im Sub-GHz-Frequenzbereich (unterhalb 1 GHz) oder auch im Frequenzbereich bis ca. 10 GHz, die für vielfältige Anwendungsbereiche nutzbar sind, wie z.B.: Zugangssysteme, drahtlose Datenübertragung, drahtlose Computer- Peripherie (z.B. Tastatur, Maus, Eingabegeräte), aktive RFID etc.
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Dieser Trend hat dazu geführt, dass viele kostengünstige, integrierte Bausteine auf dem Markt verfügbar sind, die hauptsächlich im Sub-GHz-Frequenzbereich oder auch UHF-Frequenzbereich arbeiten, nur wenige externe Komponenten benötigen, und zusätzlich auf geringen Energieverbrauch und gute elektromagnetische Verträglichkeit und auf Übertragungssicherheit optimiert sind. Dies bedeutet für den Anwender kurze Entwicklungszeiten und kostengünstige Endprodukte, da ein großer Teil der Hochfrequenz-Frontend-Technologie bereits integriert ist und somit der Entwicklungsaufwand größtenteils auf die eigentliche Anwendung mit der entsprechenden Datenübertragung reduziert werden kann.
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Die vielfältige Funktionalität und der hohe Integrationsgrad der Systeme bringen es mit sich, dass z.B. zum vollautomatischen Verbindungsaufbau oder zur Fehlererkennung auch die Signalqualität LQI = Link Quality Indicator und oftmals auch der Hochfrequenz-Signalpegel RSSI = Received signal strength indicator mit herangezogen werden. Dies dient jedoch in den bekannten Anwendungen in erster Linie der intelligenten und automatisierten Steuerung der vielfältigen Datenübertragungsaufgaben.
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Die wesentliche Erfindungsidee beruht darauf, diese Übertragungsparameter, im Wesentlichen den RSSI und / oder LQI, nicht primär als Parameter für die Qualität der Datenübertragung, sondern direkt sensorisch als Messgröße zur Objekterkennung oder zur Abstandserkennung zu nutzen.
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Die vorliegende Erfindung nutzt auf dem Markt vorhandene integrierte Elektronikkomponenten, die für die Kommunikationselektronik Verwendung finden, insbesondere sogenannte UHF-Transceiver oder Sub-GHz-Transceiver.
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Als Hauptkriterium wird das sogenannte RSSI-Signal für die Erfassung der Empfangsfeldstärke herangezogen. Dies ist im Nahbereich und für die Verwendung dynamischer Objekterfassungssysteme ausreichend genau.
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Dabei werden für die Objekterfassung im Bereich einer Übertragungsstrecke mindestens zwei dieser Transceiver-Komponenten verwendet, wobei die eine als Sendeeinheit und die andere als Empfangseinheit arbeitet. Die beiden Einheiten sind in erster Linie so konfiguriert, dass ausschließlich die Sendesignale mit der anderen Einheit empfangen werden, welche für die betreffende Objekterkennung ausgewertet werden sollen. Andere Signale von anderen Anwendungen wie Fernsteuerungen, Türöffner, etc. können durch entsprechende Codierung ignoriert werden. Selbst wenn diese Fremdsignale im gleichen Frequenzbereich arbeiten, so kann das erfindungsgemäße Objekterkennungssystem durch die im System bereits integrierte intelligente Störerkennung dennoch die beabsichtigte Aufgabe ausführen, indem z.B. Zeitmultiplex- Spread-Spectrum- und/oder Frequenzhopping-Verfahren angewendet werden.
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Die Senderfunktion bzw. Empfängerfunktion auf der gleichen Übertragungsstrecke kann zur Erhöhung der Erfassungssicherheit auch vertauscht werden. Dadurch können z.B. Systemfehler oder elektromagnetische Störungen besser erkannt und ggf. korrigiert werden.
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Es können auch mehr als zwei Transceiver-Einheiten beteiligt sein, die wahlweise synchron (z.B. ein Sender und mehrere Empfänger sind gleichzeitig aktiv) oder asynchron arbeiten können. Auf diese Weise können sehr komplexe Objekterfassungsfunktionen realisiert werden.
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Wahlweise können die verschiedenen Einheiten in einer fixen Position zueinander oder auch in einem variablen Abstand zueinander angeordnet sein. Dies kann z.B. bei sich gegenüber stehenden Schließkanten der Fall sein.
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Der Grundgedanke ist die Beeinflussung des von der Übertragungsstrecke zwischen mindestens zwei Transceiver-Einheiten ausgebildeten elektromagnetischen Feldes.
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Die Kommunikation der Transceiver-Einheiten mit einem lokalen Datenbussystem ist nicht notwendig, bietet aber Vorteile hinsichtlich flexibler Möglichkeiten intelligenter Steuerung.
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1 zeigt den Stand der Technik, wobei die Übertragungsstrecke zwischen zwei voneinander getrennten Antennen ausgebildet ist. Die Übertragungsstrecke wird über einen ersten und zweiten handelsüblichen Transceiver 1, 6 aufgebaut. Diese Sender-/Empfängerbausteine können beispielsweise nach einer der IEE 802 - Normen konfiguriert sein. Zur Kommunikation mit einem Bussystem 13, 14 tauschen die Transceiver Sende- und Empfangsdaten 3, 8, 4, 9 mit einem Host Controller 2, 7 aus. Ferner wird die Signalstärke RSSI 5, 10 des empfangenen Signals übermittelt. Eine typische Konfiguration der Sende-Empfangsstrecke sieht vor, dass die RSSI-Daten zwischen beiden Transceivern 1, 6 ausgetauscht werden und beispielsweise die Sendeleistung in Abhängigkeit des übermittelten RSSI-Wertes angepasst wird. Ein in die Übertragungsstecke 11 eindringendes Objekt kann vorzugsweise durch eine Veränderung des RSSI-Wertes erkannt werden.
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Neben der Überwachung des RSSI-Wertes kann wie eingangs beschrieben auch ein LQI-Wert erfasst und überwacht werden.
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Wie in 2 dargestellt, ist es auch möglich, die Übertragungsstrecke 11 zwischen den Antennenanschlüssen der Transceiver 1, 6 ganz oder teilweise in Form eines dielektrisch leitfähigen Mediums auszubilden. Beispielsweise lässt sich dies mit Hilfe von Kunststoffen, Glas etc. realisieren.
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Insbesondere kann eine solche Anordnung zur Erkennung von Berührungen an einer Glasfläche verwendet werden, wobei die Glasfläche die Hochfrequenzübertragungsstrecke 11 bildet und die Glasfläche für Bedienfunktionen vorgesehen ist.
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Alternativ dazu kann die Übertragungsstrecke 11, wie in 3 angedeutet, auch durch ein elektrisch leitfähiges Medium gebildet werden, z.B. Leiterbahn, Draht, Karosserieteile.
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Dies kann vorteilhaft insbesondere für eine Anwendung als Kollisionsschutz verwendet werden, wobei beispielsweise ein Metalldraht im Dichtungsgummi einer Tür die Übertragungstrecke 11 bildet und eine Objekterkennung im Nahbereich um den Metalldraht herum ermöglicht.
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4 zeigt eine weitere Variante, bei der die Übertragungsstrecke 11 durch eine Antennenanpassschaltung 19 realisiert wird. Hierbei sind die Antennenanschlüsse der Transceiver über die Antennenanpassschaltung 19 direkt miteinander verbunden, wobei über eine gemeinsame Antenne 16, ein elektromagnetisches Feld 15 ausgesendet. Veränderungen im elektromagnetischen Feld 15 durch ein Objekt 12 beeinflussen auch die Übertragungsstecke und können über das RSSI- und/oder LQI-Signal erfasst werden.
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Eine derartige Anordnung kann insbesondere als Einparkhilfe verwendet werden, wobei eine in den Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs integrierte Antenne eine Verstimmung oder Dämpfung der Antennenanpassschaltung 19 in Abhängigkeit vom Abstand eines Objektes 12 bewirkt.
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Es sei bemerkt, dass die RSSI- und/oder LQI-Werte in der Regel nur dann ausgetauscht werden, wenn zwischen den Transceivern Daten ausgetauscht werden. Insofern ist es notwendig einen Datenaustausch zu generieren. Dies können semantisch unbedeutende Datensätze, aber auch semantisch sinnvolle Informationen sein.
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Aus diesem Grunde bietet sich für das beschriebene Objekterkennungssystem noch optional eine zusätzliche Funktionalität als Einheit zur Dateneingabe an, z.B. durch ein externes Bediengerät des Benutzers, etwa um benutzerdefinierte Einstellungen vorzunehmen ggf. optional mit Abstandserkennung.
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Die Funktionalität kann aber auch verwendet werden, um Nutzdaten von Sender zu Empfänger des Objekterfassungssystems zu übertragen, z.B. wenn an der betreffenden Stelle der Aufbau eines drahtgebundenen Informationsnetzwerkes zu aufwändig wäre.
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Es können somit mit dem erfindungsgemäßen System grundsätzlich auch Datenkommunikationswege aufgebaut werden, die neben dem Datenaustausch auch eine Objektannäherung detektieren. Beispielsweise könnte ein im Fahrzeug bereits vorhandenen Keyless-Go-System erfindungsgemäß derart ausgerüstet werden, dass anhand der Signalüberwachungssignale RSSI, LQI ..., auch eine Objektannäherung detektiert werden kann.
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Umgekehrt kann eine aus UHF-Transceivern aufgebaute Kollisionsüberwachung auch eine Keyless-Go oder ggf. andere Drahtloskommunikationen zur Verfügung stellen. Durch dieses Vorgehen ist es vorteilhaft möglich in einem bereits vorhandenen System ein Doppelnutzen zu generieren.
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5 zeigt ein mögliches Beispiel einer Kollisions-/Annäherungserfassung an einem Fahrzeug 23. In alle vier Eckpositionen des Fahrzeugs 23 sind Transceiver 1, 6, 20, 21 angeordnet, die über die jeweiligen Übertragungsstrecken 11 Daten austauschen. Im darstellten Fall ist das Fahrzeug im Umfang vollständig von einem durch die Transceiver 1, 6, 20, 21 erzeugtes elektromagnetischem Feld umfasst.
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Selbstverständlich sind jedoch auch Ausgestaltungen nach den oben dargestellten Variationen denkbar. Insbesondere können zwischen den Transceivern 1, 6, 20, 21 die Übertragungsstrecken 11 unterschiedlich aufgebaut werden.
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Beispielsweise können der erste und zweite Transceiver 1, 6 sowie der dritte und vierte Transceiver 20, 21 über den gemeinsamen Stoßfänger dielektrisch miteinander verbunden sein. Wie bereits dargestellt, wird eine Objektannäherung durch die Überwachung der Signalqualität RSSI, LQI erfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transceiver 1
- 2
- Host controller 1
- 3
- TX Daten 1
- 4
- RX Daten 1
- 6
- Transceiver 2
- 7
- Host controller 2
- 8
- TX Daten 2
- 9
- RX Daten 2
- 10
- RSSI Signal 2
- 11
- Übertragungsstrecke
- 12
- Erkennungsobjekt
- 13
- Bussystem 1
- 14
- Bussystem 2
- 15
- elektromagnetisches Feld
- 16
- Antenne
- 17
- Übertragungsvorrichtung
- 18
- leitfähige Kopplung
- 19
- Antennenankoppelelemente
- 20
- Transceiver 3
- 21
- Transceiver 4
- 22
- beeinflusste Übertragungsstrecke
- 23
- Fahrzeug
