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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen wenigstens einen Sitz für Insassen aufweisenden Innenraum und wenigstens ein wenigstens eine auf einen Insassen bezogene Funktion ausführendes Fahrzeugsystem. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer auf einen möglicherweise auf einem Sitz befindlichen Insassen bezogenen, im Rahmen der Funktion eines Fahrzeugsystems zu verwendenden Insasseninformation in einem solchen Kraftfahrzeug.
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In modernen Kraftfahrzeugen wird der Fahrer durch die Sensorik, die das Kraftfahrzeug aufweist, unterstützt, beispielsweise in kritischen Verkehrssituationen. Zur Erfassung des Umfelds des Kraftfahrzeugs werden verschiedene Technologien, beispielsweise Ultraschall-, Kamera- und Radarsysteme, eingesetzt. Inzwischen wurden auch bereits Fahrzeugsysteme vorgeschlagen, die Informationen von auf das Innere des Kraftfahrzeugs gerichteten Sensoren auswerten. Zur Innenraumüberwachung von Kraftfahrzeugen werden heutzutage meist Kamerasysteme für die Müdigkeitserkennung, Gestensteuerung oder die Fahrerüberwachung eingesetzt.
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Für Sicherheitsfunktionen spielt die Auslösung des Airbags eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der Unfallschwere. Eine Airbag-Auslösung kann in seltenen Ausnahmefällen zu schweren Verletzungen führen. So treten in der richtigen Sitzposition bzw. in einem korrekten Sitzpositionsbereich nur bei wenigen Unfallopfern eher leichte Verletzungen auf, während bei einer falschen Sitzposition („out of position”) schwerere Verletzungen auftreten können.
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Aus Studien, die das Verletzungsspektrum nach einem Unfall untersuchen, wurde erkannt, dass die wichtigste Ursache für die Verletzungsschwere ein insbesondere zu geringer relativer Abstand zwischen dem Insassen und dem Airbag ist. In diesem Kontext wurde beispielsweise in
DE 699 28 789 T2 vorgeschlagen, Radarsensoren zu verwenden, um ein Airbagsystem zu deaktivieren, wenn sich ein Insasse innerhalb einer Risikozone vor der Airbag-Aufblaseinrichtung befindet. Das bedeutet, es wird eine grobe Bereichseinteilung gemacht, wobei bei Präsenz eines Insassen innerhalb eines dem Airbag nahen Risikobereichs ein Auslösen des Airbags verhindert werden kann. Erkannt wurde jedoch auch, dass eine dediziertere Betrachtung wünschenswert wäre, da die Verletzungsschwere bei Auslösen eines Airbags auch von den Eigenschaften des Insassen selbst und der Körperhaltung des Insassen abhängt. Mithin wäre eine verbesserte Insasseninformation wünschenswert. Ferner können genauere Insasseninformationen auch für eine Vielzahl anderer Fahrzeugsysteme und Funktionen eingesetzt werden, beispielsweise hinsichtlich von Sitzbelegungen und dergleichen.
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In diesem Kontext wurden zur Ermittlung von Insasseninformationen, wie bereits erwähnt, häufig optische Sensorsysteme vorgeschlagen, die jedoch in ihrer Funktion und Datenqualität stark von der Umgebungshelligkeit abhängig sind. Zum anderen müssen optische Sensoren für die Insassen sichtbar verbaut werden. In Kraftfahrzeugen eingesetzte Kameras müssen üblicherweise auch exakt ausgerichtet sein, meist abhängig von der Insasseninformation, die ermittelt werden soll. So sind beispielsweise Fahrerüberwachungssystemen zugeordnete Kameras häufig auf das Gesicht des Fahrers ausgerichtet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, in dem eine qualitativ verbesserte, genauere und insbesondere auch vielseitig verwendbare Menge an Insasseninformationen aufgenommen werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Innenraum auf wenigstens einen des wenigstens einen Sitzes gerichtet wenigstens eine wenigstens einen Radarsensor aufweisende Radarsensoranordnung verbaut ist, die einen auf den Sitz gerichteten Erfassungsbereich aufweist, wobei der Sitz wenigstens einen passiven, im Erfassungsbereich vorgesehenen Radarreflektor zur Reflektion von Radarstrahlung zu der Radarsensoranordnung aufweist und wobei das Kraftfahrzeug ein Steuergerät zur Auswertung der Radardaten der Radarsensoranordnung zur Ermittlung wenigstens einer auf einen möglicherweise auf dem Sitz befindlichen Insassen bezogenen, im Rahmen der Funktion zu verwendenden Insasseninformation aufweist.
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Die Erfindung schlägt mithin vor, wenigstens einen passiven Radarreflektor, bevorzugt mehrere passive Radarreflektoren, an den Sitzen, auf die Radarsensoren einer Radarsensoranordnung gerichtet sind, vorzusehen. Insbesondere werden die Radarsensoren mithin so positioniert, dass die Hauptstrahlrichtung auf den Sitz zeigt. Die Radarreflektoren sind so positioniert bzw. angeordnet, dass sie Radarstrahlung in Richtung des Radarsensors zurückreflektieren. Jeder passive Radarreflektor reflektiert mit einer bestimmten Stärke, wenn kein Insasse auf dem Sitz vorhanden ist. Nimmt jedoch ein Insasse auf dem Sitz Platz, so wird wenigstens einer des wenigstens einen Radarreflektors verdeckt, so dass sich die Reflektionsstärke des Radarsignals von den Radarreflektoren verändert, insbesondere reduziert. Diese Veränderung kann durch den Radarsensor detektiert werden.
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Da der menschliche Körper für hochfrequente Radarstrahlung absorbierend ist, wird bei der Verdeckung der Radarwellen-Ausbreitungswege zwischen Radarsensor und Radarreflektor eine Leistungsänderung (Degradation) detektiert. Hieraus können Schlussfolgerungen über die Besetzung bzw. die Art der Besetzung des Sitzes gezogen werden. Mit dem Radarreflektor existiert ein klares, in seinen Reflektionseigenschaften bekanntes Reflektionszentrum für die Radarstrahlung, welches durch Insassen beeinflusst wird, jedoch weiterhin detektierbar bleibt, so dass entsprechende Schlussfolgerungen gezogen werden können.
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Dabei ist es, wie bereits erwähnt, besonders vorteilhaft, wenn der Sitz, insbesondere wenigstens in einer Rückenlehne und/oder Kopfstütze, mit mehreren, matrixartig angeordneten Radarreflektoren versehen ist, wobei das Steuergerät zum Vergleich von Reflektionsstärken der Radarreflektoren untereinander und/oder mit einer Referenzreflektionsstärke bei der Ermittlung der Insasseninformation ausgebildet ist. Bei mehreren Reflektoren kann also in besonders zweckmäßiger Ausgestaltung vorgesehen sein, dass diese in Form einer Matrix bzw. eines Gitters verteilt platziert werden, um die Belegung des Sitzes beurteilen zu können. Nimmt nun ein Insasse auf dem Sitz Platz, werden bestimmte Radarreflektoren verdeckt, so dass sich die Reflektionsstärke des Radarsignals von den verdeckten Radarreflektoren verändert. Sind bestimmte Radarreflektoren nicht bedeckt, so wird keine Erniedrigung der Reflektionsstärke festgestellt und ein dem Radarreflektor zugeordneter Bereich wird als nicht besetzt markiert. Die Verteilung der besetzten und nicht besetzten Bereiche des Sitzes ermöglicht eine genauere Aussage über verschiedene Eigenschaften des Insassen, mithin eine genauere und gleichzeitig aufgrund der Verwendung der Radarreflektoren verlässliche Ermittlung der Insasseninformation.
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Gerade in diesem Kontext mehrerer, Bereichen des Sitzes zugeordneter Radarreflektoren ist es besonders bevorzugt, wenn das Steuergerät unter Berücksichtigung von auf den wenigstens einen Radarreflektor bezogenen Radardaten zur Ermittlung einer Sitzbelegungsinformation und/oder Körperhaltungsinformation und/oder Insassengrößeninformation als Insasseninformation ausgebildet ist. Zumindest eine Sitzbelegungsinformation lässt sich jedoch auch bereits mit einem einzigen Radarreflektor ermitteln, wenn dieser an einer geeigneten Position, beispielsweise zentral in oder an einer Rückenlehne, angebracht wird. Doch auch beispielsweise ein einzelner, im oberen Bereich eines Sitzes angebrachter Radarreflektor kann bereits einen Hinweis auf mögliche Insassengrößen geben, auch wenn dies weniger bevorzugt ist. Sind nämlich mehrere, insbesondere matrixartig angeordnete Radarreflektoren vorgesehen, ergibt sich letztlich durch die den Radarsensoren zugeordneten Bereiche und die gemessenen Reflektionsstärken eine Belegungskarte des Sitzes, was wiederum eine genauere Aussage über die aktuelle Körperhaltung des Insassen relativ zur Radarsensoranordnung erlaubt.
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Insbesondere steigert die Verwendung von Radarreflektoren im Sitz mithin die Verlässlichkeit der Messung deutlich und erlaubt bei Verwendung mehrerer Radarreflektoren auch eine deutliche belastbarere, genauere Aussage über den Insassen und seine aktuelle Körperhaltung.
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In einem anderen, ebenso besonders vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ausgenutzt, dass inzwischen auch Radarsensoren vorgeschlagen wurden, die trotz kleinbauender Ausgestaltung eine äußerst hohe Abstands- und Winkelauflösung wie auch Dopplerauflösung bieten.
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Die Realisierung von Radarkomponenten auf Halbleiterbasis erwies sich lange Zeit als schwierig, da teure Spezialhalbleiter, insbesondere GaAs, benötigt wurden. Es wurden kleinere Radarsensoren vorgeschlagen, deren gesamtes Radar-Frontend auf einem einzigen Chip in SiGe-Technologie realisiert ist, ehe auch Lösungen in der CMOS-Technologie bekannt wurden. Solche Lösungen sind Ergebnis der Erweiterung der CMOS-Technologie auf Hochfrequenzanwendungen, was oft auch als RF-CMOS bezeichnet wird. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisiert und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als ein CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology", IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746–2755, beschrieben.
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Nachdem zudem vorgeschlagen wurde, den Chip und die Antenne in einem gemeinsamen Package zu realisieren, ist ein äußerst kostengünstiger kleiner Radarsensor möglich, der Bauraumanforderungen deutlich besser erfüllen kann und aufgrund der kurzen Signalwege auch ein sehr niedriges Signal-Zu-Rausch-Verhältnis aufweist sowie für hohe Frequenzen und größere, variable Frequenzbandbreiten geeignet ist. Daher lassen sich derartige, kleinbauende Radarsensoren auch für Kurzreichweiten-Anwendungen, beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 10 m, einsetzen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen solchen CMOS-Transceiver-Chip und/oder ein Package mit CMOS-Transceiver-Chip und Antenne auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) vorzusehen oder die Funktionen des Signalverarbeitungsprozessors ebenso in den CMOS-Transceiver-Chip zu integrieren. Eine ähnliche Integration ist für Steuerungsfunktionen möglich.
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Mithin kann auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Radarsensor einen wenigstens den Radartransceiver realisierenden Halbleiterchip, insbesondere CMOS-Chip, aufweist. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn durch den Halbleiterchip auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente und/oder eine Steuereinheit des Radarsensors realisiert sind und/oder der Halbleiterchip und eine Antennenanordnung des Radarsensors als ein Package realisiert sind. Schließlich wird es in diesem Kontext bevorzugt, wenn der Radarsensor zur Aufnahme der Radardaten mit einer Frequenzbandbreite von wenigstens 2 GHz, bevorzugt 4 GHz, und/oder in einem Frequenzband von 77 bis 81 GHz betreibbar ist.
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In diesem Fall kann mithin eine hochauflösende Radarsensorik im Innenraum des Kraftfahrzeugs verwendet werden, die es auch erlaubt, einzelne Körperteile eines Insassen getrennt zu bewerten und zu separieren, was ebenso eine hervorragende Grundlage zur Ermittlung von Insasseninformationen bietet, insbesondere, was die Körperhaltung und/oder auf Bewegung bezogene Insasseninformationen angeht.
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In diesem Kontext sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass das Steuergerät unter Berücksichtigung von Dopplerradardaten zur Ermittlung von auf wenigstens ein Körperteil des Insassen bezogenen Bewegungsinformationen, die bei der Ermittlung der Insasseninformation berücksichtigt werden, ausgebildet ist. Um die Bewegung des Insassen nachvollziehen zu können, kann also beispielsweise die Mikro-Dopplerverschiebung ausgewertet werden. So lassen sich Bewegungen der Hände und/oder des Kopfes und/oder sonstiger Körperteile nachvollziehen, so dass beispielsweise die Körperhaltung in Bezug auf Hände und Kopf ebenso bewertet werden kann.
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Radarsensoren, die auf Halbleitertechnologie basieren, lassen sich besonders kleinbauend realisieren. Dies verbessert die Bauraumanforderungen und Möglichkeiten, wenn, was bevorzugt ist, der Radarsensor verdeckt in einem Bedienelement und/oder in oder hinter einem Innenraumverkleidungselement des Kraftfahrzeugs verbaut ist. Beispielsweise können Radarsensoren verwendet werden, die eine Größe kleiner als 10 cm3 aufweisen, beispielsweise Ausdehnungen von 30 mm × 30 mm × 10 mm. Derart kleine Ausdehnungen ermöglichen es insbesondere auch, Radarsensoren in Bedienelementen zu montieren.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Radarsensor bei einer dem Fahrer als Insassen zugeordneten Radarsensoranordnung in einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbaut ist. In einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbaute Radarsensoren lassen sich besonders einfach auf den Fahrer als Insassen ausrichten, wobei zudem weitgehend sichergestellt werden kann, dass sich zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad, mithin dem Radarsensor, keine weiteren Elemente des Kraftfahrzeugs befinden. Durch einen Verbau integriert in ein Lenkrad kann insbesondere auch ein Bauraum benutzt werden, der bislang noch nicht beansprucht war und dennoch das genannte, äußerst vorteilhafte Sichtfeld bietet.
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Dabei sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung besonders bevorzugt auf einen Fahrersitz angewandt werden kann, da sich für einen Fahrer auch neben einer einfachen Sitzbelegung und auf einen Airbag bezogenen Insasseninformationen eine Vielzahl weiterer Insasseninformationen ermitteln lassen, die für verschiedene Fahrzeugsysteme, beispielsweise Fahrerassistenzsysteme und/oder Sicherheitssysteme, nützlich sind.
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Neben dem bereits erwähnten, auf eine Sitzbelegung, eine Körperhaltung und/oder die Größe des Insassen bezogenen Insasseninformationen ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung ferner denkbar, die Position des Kopfes relativ zur Kopfstütze, die Befindlichkeit des Insassen innerhalb bestimmter erlaubter Bereiche, die Kopforientierung/Blickrichtung, Aufmerksamkeitsinformationen, Müdigkeitsinformationen, auf eine durchzuführende oder durchgeführte Tätigkeit bezogene Insasseninformationen und dergleichen mehr als Insasseninformation zu ermitteln. Dabei kann beispielsweise durch zeitlich aufgelöste Betrachtung von Radardaten überprüft werden, ob bestimmte Tätigkeiten durchgeführt wurden, beispielsweise Schulter- und/oder Spiegelblicke. Auch Aufmerksamkeitsinformationen/Müdigkeitsinformationen lassen sich besser abschätzen, wenn ein zeitlicher Verlauf der Radardaten ausgewertet wird. Dies kann sich selbstverständlich auch auf einen zeitlichen Verlauf von Reflektionen des Radarreflektors beziehen.
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Ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind Airbagsysteme. Mithin sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass das Fahrzeugsystem ein Airbagsystem mit einer Auslösungsfunktion und/oder einer die relative Anordnung von dem Insassen und einem Airbag auswertenden Positionierungsinformationsfunktion als die Insasseninformation, insbesondere einem Abstand zu dem Airbag und/oder eine Körperhaltungsinformation bezüglich des Airbags, nutzende Funktionen ist. Dabei können Abstände, insbesondere bei Verwendung einer hochauflösenden Radarsensorik, wie beschrieben, weitaus genauer als über grobe Abstandsbereiche, beispielsweise Risikobereiche, bestimmt werden, was es zudem ermöglicht, diese in Kontext mit weiteren Insasseninformationen, beispielsweise der Insassengröße und/oder Konstitution, auszuwerten, um beispielsweise optimale Positionierungsinformationen auszugeben und/oder den Airbag optimal auf den Insassen angepasst anzusteuern. Besonders bevorzugt ist es jedoch, eine Körperhaltungsinformation auszuwerten, die, wie eingangs erläutert wurde, in Kontext mit zu erwartenden Verletzungsschweren gesetzt werden kann. Mithin kann ein Airbag je nach Sitzposition/Eigenschaften eines Insassen gesteuert werden. Möglich ist auch die Nutzung von Insasseninformationen in einer Positionierungsinformationsfunktion, welche beispielsweise die Insasseninformationen überwacht und eine akustische Information bzw. Rückmeldung auslöst, die die sichere Sitzposition mit geeigneter Körperhaltung relativ zum Airbag bestätigt und/oder fehlerhafte Sitzpositionen/Körperhaltungen anzeigt. Zusammenfassend lassen sich Verletzungsschweren bei Airbags deutlich reduzieren, sei es durch Korrektur der Körperhaltung durch Warnhinweise, die Einhaltung des Abstands zum Airbag und/oder Korrekturen der Körperhaltung und/oder Kopfposition relativ zum Sitz, zur Kopfstütze und zum Airbag.
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Doch auch im Rahmen anderer Fahrzeugsysteme lässt sich das hier beschriebene Insasseninformationsermittlungssystem vorteilhaft verwenden. Ferner als Fahrzeugsysteme denkbar sind Fahrerassistenzsysteme zur Körperhaltungskorrektur, zur Fahrerzustandsüberwachung, Spurwechselassistenzsysteme, Fahrzeugsysteme zur Ermittlung einer Fahrerintention und dergleichen. Fahrerzustandsüberwachungssysteme können beispielsweise anhand der Insasseninformation feststellen, ob ein Fahrer hinreichend aufmerksam und/oder müde ist, während beispielsweise Spurwechselassistenzsysteme bzw. sonstige auf Spurwechsel bezogenen Fahrerassistenzsysteme Insasseninformationen nutzen können, die sich auf bestimmte Tätigkeiten beziehen, beispielsweise Spiegel- und/oder Schulterblicke. Manche Fahrerassistenzsysteme versuchen Fahreraktionen frühzeitig zu prädizieren, beispielsweise Fahrmanöver vorauszusagen, so dass auch aus der Insasseninformation, insbesondere die Körperhaltung und/oder oder Bewegungen beschreiben, Rückschlüsse gezogen werden können, was die Intention des Fahrers ist.
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Es sei schließlich noch angemerkt, dass derartige Insasseninformationsermittlungssysteme bevorzugt wenigstens am Fahrersitz installiert werden, wobei es jedoch selbstverständlich auch denkbar ist, einen anderen Insassensitz, mithin einen Mitfahrersitz, mit einer entsprechenden Radarsensoranordnung und wenigstens einem Radarreflektor auszustatten. Insbesondere können wenigstens die Sitze, denen ein Airbagsystem zugeordnet ist, entsprechend ausgestattet sein, dass Insasseninformationen bezüglich der Airbagsteuerung bzw. sonstiger Funktionen des Airbagsystems ermittelt werden können.
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Neben dem Kraftfahrzeug betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Ermittlung einer auf einen möglicherweise auf einem Sitz befindlichen Insassen bezogenen, im Rahmen der Funktion eines Fahrzeugsystems zu verwendenden Insasseninformation in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Insasseninformationen durch Auswertung der Radardaten der Radarsensoranordnung ermittelt wird. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, mit welchem mithin auch die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
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2 einen im Kraftfahrzeug gemäß 1 verwendeten Radarsensor,
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3 eine schematische Querschnittsansicht eines Fahrersitzes und des vor dem Fahrer liegenden Innenraums, und
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4 eine perspektivische, schematische Ansicht eines Sitzes des Kraftfahrzeugs mit Anordnungspunkten für Radarreflektoren.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Innenraum 2 auf, in dem mehrere Sitze 3 angeordnet sind, von denen hier der Übersichtlichkeit halber nur ein Fahrersitz 3a und ein Beifahrersitz 3b gezeigt sind. Dem Fahrersitz 3a und dem Beifahrersitz 3b sind jeweils ein Airbagsystem 4a, 4b zugeordnet; das Kraftfahrzeug 1 weist jedoch auch weitere Fahrzeugsysteme auf, die auf der Grundlage von Insasseninformationen Funktionen ausführen, wobei vorliegend beispielhaft ein Fahrerüberwachungssystem 5 und ein Spurwechselassistenzsystem 6 gezeigt sind. Auch die Airbagsysteme 4a, 4b sind im Übrigen Fahrzeugsysteme, die Insasseninformationen nutzen, vorliegend für eine Auslösungsfunktion und eine Positionierungsinformationsfunktion. Für beide Funktionen ist es wichtig, möglichst genaue Informationen über die relative Anordnung von dem Insassen zu dem Airbag zu erhalten.
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Um eine hinreichend genaue Insasseninformation ermitteln zu können, werden im Kraftfahrzeug 1 durch ein Steuergerät 7 Radardaten von Radarsensoren 8a, 8b ausgewertet. Die dem Fahrersitz 3a zugeordneten Radarsensoren 8a erfassen den Fahrersitz 3a in ihrem Erfassungsbereich und sind vorliegend in ein Lenkrad 9 integriert. Die dem Beifahrersitz 3b zugeordneten Radarsensoren 8b sind hinter einem Innenverkleidungselement 10 des Kraftfahrzeugs 1 verbaut.
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Dabei werden vorliegend äußerst kleinbauende Radarsensoren einer Größe von 9 cm3 auf Halbleiter-Basis verwendet.
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2 zeigt einen im Kraftfahrzeug 1 verwendeten Radarsensor 8 genauer, wobei vorliegend die Radarsensoren 8a und 8b beide gleichartig wie in 2 als Radarsensor 8 gezeigt aufgebaut sind. Innerhalb eines Gehäuses 11 ist eine Leiterplatte 12 gehaltert, die ein Package 13 trägt. Das Package 13 umfasst eine Antennenanordnung 14 des Radarsensors und einen Halbleiterchip 15, vorliegend einen CMOS-Chip. Durch den Halbleiterchip 15 werden neben einem Radartransceiver 16 auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente 17 und eine Steuereinheit 18 des Radarsensors 8 realisiert. Um die hervorragenden Abstands-, Winkel- und Dopplerauflösungen des Radarsensors 8 nutzen zu können, wird dieser vorliegend mit einer Frequenzbandbreite von 4 GHz von einem Frequenzband von 77 bis 81 GHz betrieben. Auf diese Weise ist nicht nur die kleinbauende Ausgestaltung möglich, sondern es können auch hervorragende Ortsauflösungen auf kurze Distanzen erreicht werden.
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Um möglichst verlässliche Radardaten zu erhalten, sind in den Sitzen matrixartig angeordnet eine Vielzahl von Radarreflektoren 19 integriert, vorliegend sowohl in den Sitzflächen 20 als auch in den Rückenlehnen 21 und den Kopfstützen. Die Radarreflektoren 19 befinden sich jeweils im Erfassungsbereich wenigstens eines der Radarsensoren 8a, 8b. Die Reflektionsstärke, mit der ein reflektiertes Radarsignal von den Radarreflektoren 19 erhalten wird, wenn sich kein Insasse (und kein sonstiges Hindernis) auf dem entsprechenden Sitz 3 befindet, wird als Referenzreflektionsstärke im Steuergerät 7 gespeichert. Dabei ist vorliegend vorgesehen, dass alle Radarreflektoren 19 eines Sitzes 3 jeweils unterscheidbare Reflektionscharakteristiken aufweisen, so dass sie mithin in den Radardaten nicht nur anhand ihrer detektierten Position unterschieden werden können. Dies erhöht die Verlässlichkeit empfangener Radardaten weiter.
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Werden nun Radardaten durch die Radarsensoren 8a, 8b aufgenommen, kann durch Vergleich der Reflektionsstärke der einzelnen Radarreflektoren 19 mit der Referenzreflektionsstärke festgestellt werden, ob sich ein bestimmtes Hindernis, konkret ein Insasse, im Weg befindet. Der entsprechende, den betreffenden Radarreflektor 19 umgebende und diesem somit zugeordnete Bereich des Sitzes 3 wird dann als belegt gekennzeichnet. Durch die matrixartige Anordnung ergibt sich eine Belegungskarte aus hinreichend starken, verlässlichen Signalen der Radarreflektoren 19.
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Diese bilden bereits eine hervorragende Grundlage für Insasseninformationen, da sich insbesondere die Sitzbelegung, die Größe des Insassen und zumindest teilweise seine Körperhaltung bereits hieraus ableiten lassen.
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Jedoch werden auch unmittelbar am Insassen reflektierte Radardaten der Radarsensoren 8a, 8b ausgewertet, nachdem die Radarsensoren 8a, 8b, wie dargelegt, hochauflösend sind und daher auch diesbezüglich sehr genaue Radardaten liefern, die auch die Unterscheidung einzelner Gliedmaßen erlaubt. Hieraus lassen sich nicht nur weitere Insasseninformationen zur räumlichen Verteilung des Insassen ableiten, sondern auch Bewegungsinformationen, wenn beispielsweise die Mikro-Dopplerverschiebung durch Bewegungen von Gliedmaßen, beispielsweise der Hände, der Arme und des Kopfes, ausgewertet werden. Auf diese Weise lässt sich als Insasseninformation auch, durch Betrachtung des zeitlichen Verlaufs, eine Tätigkeitsinformation ableiten, die beispielsweise für das Spurwechselassistenzsystem 6 beschreibt, ob der Fahrer einen Schulterblick oder Spiegelblick durchgeführt hat. Auswertungsalgorithmen, die den zeitlichen Verlauf betrachten, können auch Rückschlüsse auf die Handlungen und die Blickrichtung des Fahrers erlauben, so dass eine Intention des Fahrers auf dem Fahrersitz 3a erkannt werden kann. Das Fahrerüberwachungssystem 5 kann Insasseninformationen ebenso über den Fahrer auf dem Fahrersitz 3a erhalten, die dessen Aufmerksamkeitsgrad/Müdigkeitsgrad beschreiben.
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Besonders vorteilhaft jedoch ist es, dass durch die Körperhaltung und die entsprechenden Abstände die relative Anordnung des Insassen zu dem Airbag des Airbagsystems 4a, 4b bestimmt werden kann, zudem aber auch weitere Insasseneigenschaften, beispielsweise dessen Größe/Konstitution, beachtet werden können. Hieraus wiederum lässt sich ableiten, wie im Falle der Auslösung der Airbag idealerweise ausgelöst werden sollte, bzw. es kann überwacht werden, ob der Insasse zum jeweiligen Airbag korrekt positioniert ist, was durch entsprechende akustische und/oder optische Ausgaben bestätigt werden kann. Denkbar sind auch akustische und/oder optische Ausgaben, die Positionierungshinweise geben. Auch eine Kopplung mit Sitzverstellungsmitteln, um direkt Einfluss auf die relative Anordnung des Insassen zu dem Airbag zu nehmen, ist denkbar.
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3 zeigt eine querschnittartige Ansicht im Bereich des Fahrersitzes 3a. Deutlich erkennbar ist der wenigstens eine in das Lenkrad 9 integrierte Radarsensor 8a. Ersichtlich sind in der Sitzfläche 20 zwei Reihen von Radarreflektoren 19 vorgesehen, in der Rückenlehen drei Reihen von Radarreflektoren 19. In der Kopfstützte 22 findet sich nur eine Reihe von Radarreflektoren 19.
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Die matrixartige Anordnung der Radarreflektoren 19 ist auch in 4 nochmals schematisch dargestellt, die eine perspektivische Ansicht auf einen Sitz 3 zeigt. Nachdem die Radarreflektoren 19 im Sitz 3 verbaut sind, sind sie von außen nicht zu sehen, so dass die Andeutung ihrer Positionen als schematisch zu verstehen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology”, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746–2755 [0014]
