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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erfassen einer Eingabe für eine Einrichtung, insbesondere in einem Fahrzeug.
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Die Bedienung elektronischer Einrichtungen mittels Gesten kann erhebliche Verbesserungen der Bedienbarkeit und des Komforts bewirken, insbesondere gegenüber herkömmlichen Bedienungen mit Schaltern, Reglern oder Schaltflächen auf Touchscreens. Insbesondere in einem Fahrzeug ist einerseits eine Vielzahl von elektronischen Einrichtungen vorgesehen, deren Bedienung dem Fahrer oder einem anderen Fahrzeuginsassen ermöglicht werden muss, andererseits soll gerade der Fahrer möglichst wenig durch die Bedienung vom Verkehrsgeschehen abgelenkt werden. Die Vorteile einer Gestensteuerung können daher in diesem Bereich besonders gut genutzt werden.
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Zur Erfassung einer Geste können die Position und die Bewegung eines Betätigungsobjektes, etwa der Hand eines Nutzers, verfolgt werden. Dies kann etwa durch ein Kamerasystem oder per Ultraschallsensoren erfolgen. Es wurde ferner vorgeschlagen, das Betätigungsobjekt selbst mit Sensoren auszustatten, die eine Bewegung messen und die erfassten Daten an das Eingabesystem übertragen.
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So beschreibt etwa die
CN 202584010 U ein am Handgelenk eines Nutzers angebrachtes Gestenerkennungssystem, bei dem Daten, wie etwa Geschwindigkeiten und Neigungswinkel, erfasst und übertragen werden.
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Die
DE 10 2013 226 682 A1 beschreibt einen Armbandsensor und ein Verfahren zum Betreiben des Armbandsensors. Dabei wird der Armbandsensor am Arm getragen und detektiert die Stellung und/oder Position einer Hand relativ zum Arm beziehungsweise zum Armband. Diese Daten werden gesendet und die Handsignale werden ausgewertet, insbesondere um ein Getriebe eines Fahrzeugs zu bedienen.
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Die
US 2012/0293410 A1 beschreibt eine Eingabevorrichtung, die als tragbarer Ring ausgestaltet ist. Der tragbare Ring weist ein Touchpad auf der äußeren Oberfläche auf. Auf dem Touchpad können Eingaben getätigt werden, die per Funk übertragen werden. Zudem kann eine Beschleunigung über Funk übertragen werden, sodass auch mit der Hand ausgeführte Gesten erkannt werden können.
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Die
US 2011/0310013 A1 beschreibt eine Vorrichtung, mit der eine berührungsfreie Eingabe getätigt werden kann. Dazu wird eine armbandähnliche Vorrichtung am Handgelenk des Benutzers angebracht. Eine Schnittstelle umfasst Näherungssensoren zur Detektion einer Bewegung einer Hand des Benutzers relativ zum Armband und einen Trägheitssensor zum Detektieren einer Bewegung des Arms des Benutzers.
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Die
DE 10 2011 116 312 A1 schließlich beschreibt eine Eingabevorrichtung, die nach Art eines Kleidungsstücks oder Accessoires getragen wird und über Weg- und/oder Beschleunigungssensoren verfügt. Anhand der von diesen Sensoren erfassten Daten wird eine Geste erkannt und eine der Geste zugeordnete Funktionalität eines Geräts aktiviert.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine einfache Bedienung ermöglichen und wenig zusätzlichen Aufwand vom Nutzer erfordern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch zumindest ein bewegbares Nutzergerät ein veränderliches elektromagnetisches Feld erzeugt. Durch eine Detektionseinheit wird zumindest ein Feldparameter des elektromagnetischen Feldes detektiert, wobei der detektierte Feldparameter von der geometrischen Anordnung des Nutzergeräts relativ zu der Detektionseinheit abhängt. Anhand des erfassten Feldparameters wird eine Funksignatur des Nutzergeräts bestimmt und anhand einer Abfolge von zeitlich aufeinanderfolgend bestimmten Funksignaturen des Nutzergeräts wird eine Signatursequenz bestimmt. Anschließend wird der bestimmten Signatursequenz eine Eingabegeste zugeordnet, ferner wird anhand der Eingabegeste ein Signal erzeugt und ausgegeben.
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Dadurch kann vorteilhafterweise eine Eingabe anhand eines Nutzergeräts erfasst werden, wobei das Nutzergerät nicht speziell für den Zweck der erfindungsgemäßen Gestenbedienung ausgelegt sein muss. Insbesondere kann eine Bewegung des Nutzergeräts detektiert und ausgewertet werden. Die Eingabe umfasst hierbei insbesondere eine Eingabegeste, anhand derer ein Signal erzeugt und ausgegeben wird.
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Insbesondere ist es nicht erforderlich, ein besonderes Betätigungsobjekt zum Ausführen der Eingabegeste zu verwenden, sondern es können bereits weitverbreitete Geräte verwendet werden, die Funksignale aussenden können, wie etwa ein Mobiltelefon, eine Smartwatch oder ein Fitnessarmband. Die Erzeugung des elektromagnetischen Feldes erfolgt auf an sich bekannte Weise, beispielsweise bei einer Bluetooth-Verbindung oder auf ähnliche Art. Ferner können Gesten durch die Ausnutzung des elektromagnetischen Feldes eines sendenden Nutzergeräts auch ohne Bestehen einer direkten Sichtverbindung erfasst werden, was insbesondere unter den oft beengten Verhältnissen in einem Fahrzeug von Vorteil ist.
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Der detektierte Feldparameter kann etwa eine Wellenlänge, eine Ausbreitungsrichtung, eine Amplitude, eine Polarisation und/oder eine Phase umfassen, wobei verschiedene Feldkomponenten, etwa das elektrische und das magnetische Feld, separat voneinander oder in Verbindung miteinander berücksichtigt werden können. Insbesondere werden mehrere Feldparameter detektiert, wobei das Verfahren dadurch robuster durchgeführt werden kann. Der detektierte Feldparameter hängt von der Geometrie der Anordnung des Nutzergerät und der Detektionseinheit ab. Beispielsweise können mehrere Detektionseinheiten vorgesehen sein, durch die der Feldparameter an verschiedenen Orten erfasst werden kann. Anhand des Feldparameters wird eine Funksignatur bestimmt, etwa Received Signal Strength Indication(RSSI)-Werte. Die Funksignatur stellt insbesondere die Gesamtheit der Feldparameter an einem Ort dar und repräsentiert eine Position im Raum, wobei anhand der Funksignatur insbesondere die Position des Nutzergeräts bestimmt werden kann.
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Zur Detektion werden dabei an sich bekannte Verfahren verwendet. Ferner kann eine Ortung des Nutzergeräts, welches das elektromagnetische Feld erzeugt, auf an sich bekannte Weise durchgeführt werden. Der Feldparameter beziehungsweise die Funksignatur des Nutzergeräts wird zeitlich aufeinanderfolgend mehrmals erfasst. Auf diese Weise kann etwa eine Bewegung des Nutzergeräts nachvollzogen werden.
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Unter einer „Eingabegeste“ wird im Sinne der Erfindung eine bestimmte Stellung eines Betätigungsobjekts oder eine bestimmte Bewegung, die mit dem Betätigungsobjekt ausgeführt wird, verstanden. Das Betätigungsobjekt ist in diesem Fall insbesondere das Nutzergerät, welches das elektromagnetische Feld erzeugt. Die Eingabegesten können nach an sich bekannter Art ausgestaltet sein. Sie umfassen zum Beispiel Zeigegesten, Wischgesten und Kombinationen mehrerer solcher gegebenenfalls unmittelbar kurz nacheinander ausgeführter Gesten.
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Die Eingabegesten können in einem Detektionsraum ausgeführt werden, in dem die Eingabegesten erfasst werden. Dieser Detektionsraum kann durch die Nutzung eines elektromagnetischen Feldes sehr groß sein und beispielsweise den gesamten Innenraum des Fahrzeugs umfassen. Der Detektionsraum kann auch dadurch definiert werden, dass in bestimmten Bereichen erfasste Eingabegesten einer bestimmten Funktion, etwa der Bedienung einer bestimmten Einrichtung, zugeordnet werden. Insbesondere ist der Detektionsraum nicht durch Bedingungen wie Sichtfreiheit zu einem Detektor beschränkt, wie dies etwa bei der Erfassung von Eingabegesten mittels einer Kamera der Fall ist. Der Detektionsraum kann beispielsweise durch die technische Detektionsreichweite der verwendeten Detektionseinrichtung beschränkt sein oder durch Einrichtungen, welche die elektromagnetische Strahlung abschirmen.
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Die Eingabegeste wird erfindungsgemäß anhand zeitlich aufeinanderfolgend bestimmter Funksignaturen des Nutzergeräts bestimmt, wobei anhand dieser zunächst eine Signatursequenz bestimmt wird. Die Signatursequenz charakterisiert insbesondere einen von dem Nutzergerät beschriebenen Bewegungspfad, das heißt seine Trajektorie. Dabei kann die Trajektorie anhand mehrerer, in zeitlicher Folge erfasster Positionen des Nutzergeräts explizit bestimmt werden. Die Trajektorie kann ferner anhand der Signatursequenz implizit erfasst werden, ohne dass dazu eine Position im Raum bestimmt wird. Insbesondere kann so eine Geste unabhängig davon erfasst werden, wo im Detektionsraum sie ausgeführt wird.
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Anhand der Signatursequenz, insbesondere anhand einer bestimmten Trajektorie, kann ferner eine Bewegungsrichtung bestimmt werden. Die Bewegungsrichtung kann insbesondere direkt mit einer bedienbaren Einrichtung gekoppelt sein, etwa wenn mittels der Eingabegeste ein steuerbares Bewegungselement bedient wird, das beispielsweise auf einer Anzeigefläche angezeigt wird. In diesem Fall bewegt die bei der Eingabegeste ausgeführte Bewegung das Bewegungselement auf der Anzeigefläche. Bei dem Bewegungselement kann es sich beispielsweise um einen auf der Anzeigefläche dargestellten Schiebe- oder Drehschalter handeln. Ein solches Bewegungselement kann durch eine Bewegung einer Eingabegeste betätigt werden, die einem Schieben oder Drehen des Bewegungselements entspricht, wobei die entsprechende Bewegung berührungslos im Detektionsraum vom Nutzer ausgeführt wird. Eine derartige Betätigung eines Bewegungselementes, das auf der Anzeigefläche angezeigt wird, bietet den Vorteil, dass der Nutzer nicht – wie beispielsweise bei einer berührungsempfindlichen Oberfläche – einen bestimmten Flächenbereich treffen muss. Es reicht vielmehr aus, dass er die dem Bewegungselement zugeordnete Eingabegeste mit der gewünschten Richtung ausführt. Die Eingabegeste entspricht dabei insbesondere einer Bewegung, die beispielsweise bei mechanischen Bedienelementen ausgeführt wird, sodass sich der Nutzer diese Eingabegeste leicht merken kann.
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Die Ausgabe des anhand der Eingabegeste erzeugten Signals erfolgt insbesondere so, dass damit eine Einrichtung oder eine Funktion der Einrichtung gesteuert wird. Beispielsweise kann dies eine Einrichtung des Fahrzeugs sein, jedoch auch eine Funktion des Nutzergeräts oder einer fahrzeugexternen Einrichtung.
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Als „fahrzeugextern“ werden dabei Einrichtungen verstanden, die trennbar datentechnisch mit dem Fahrzeug verbunden sind, sodass sie zwar keinen Bestandteil des Fahrzeugs bilden, jedoch vom Fahrzeug aus gesteuert oder bedient werden können. Beispielweise kann die Öffnung einer Garage mittels einer Fernbedienung vom Fahrzeug aus erfolgen und das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine solche Bedienung mittels geeigneter Eingabegesten. Ferner können weitere Einrichtungen einer sogenannten Smart-Home-Umgebung bedient werden, etwa zum Vorbereiten der Ankunft des Nutzers in einem Haus.
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Es ist insbesondere nicht erforderlich, sich bei der Ausführung der Eingabegeste der zu bedienenden Einrichtung zu nähern. Durch die Steuerung mittels Eingabegesten wird dem Nutzer daher eine besonders einfache und intuitive Eingabemöglichkeit zur Steuerung bereitgestellt.
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Bei einer Ausbildung des erfindungsmäßen Verfahrens umfasst das veränderliche elektromagnetische Feld Identifikationsdaten des Nutzergeräts. Die Identifikationsdaten werden dabei auf an sich bekannte Art erzeugt und durch das elektromagnetische Feld gesendet. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, Eingabegesten nur von einem bestimmten Nutzergerät zu akzeptieren oder zu unterscheiden, welches Nutzergerät eine bestimmte Trajektorie beschreibt.
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Auf diese Weise können beispielsweise bestimmte Einrichtungen mithilfe bestimmter Nutzergeräten bedient werden, es können verschiedenen Nutzern Rechte für die Bedienung von einzelnen Funktionen zugeordnet werden oder es können verschiedene Trajektorie für Eingabegesten definiert sein, je nachdem, von welchem Nutzergerät die Trajektorie beschrieben wird. Dies erlaubt eine individuelle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens für verschiedene Nutzer und/oder Nutzergeräte.
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Bei einer weiteren Ausbildung wird ferner ein Aktivierungssignal erfasst und das Erfassen der Eingabe erfolgt anhand des Aktivierungssignals. Dadurch kann die Gestenerkennung vorteilhafterweise zu bestimmten Zeiten aktiviert werden, etwa um den Ablauf der Gestenerkennung in Situationen zu vermeiden, in denen das Nutzergerät ohne eine Bedienabsicht des Nutzers bewegt wird.
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Bei einer Weiterbildung wird das Aktivierungssignal durch eine Spracheingabe eines Nutzers erfasst. Dies bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, die Gestensteuerung schnell und einfach zu aktivieren. Beispielsweise kann der Nutzer das Aktivierungssignal durch Aussprechen eines Sprachbefehls auslösen. Ferner wird dadurch eine Integration in ein Bedienkonzept, insbesondere eines Fahrzeugs, ermöglicht, das auch eine Sprachsteuerung umfasst.
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In weiteren Ausbildungen kann das Aktivierungssignal nach an sich bekannten Verfahren erzeugt werden, wobei insbesondere eine Bedienhandlung des Nutzers erfasst wird oder die Erzeugung des Aktivierungssignals automatisch ausgelöst wird.
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Bei einer Ausbildung wird anhand der Funksignatur eine Position des Nutzergeräts bestimmt. Insbesondere kann dabei ein Triangulationsverfahren genutzt werden. Dieses Verfahren erlaubt in vorteilhafter Weise eine einfache und genaue Positionsbestimmung für das Nutzergerät, etwa zum Ermitteln einer Trajektorie, anhand derer eine Geste explizit erkannt werden kann. Beispielsweise können im Innenraum eines Fahrzeugs mehrere Detektoreinheiten voneinander beabstandet angeordnet sein, wobei anhand der durch die einzelnen Detektoreinheiten erfassten Signale die Position des Nutzergeräts bestimmt werden kann.
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Ferner können andere an sich bekannte Verfahren zur Funkpeilung verwendet werden, wobei gegebenenfalls eine Komponente der räumlichen Position, etwa ein Abstand, bestimmt werden kann. Ferner können etwa RSSI-Werte bei der Detektion von Signalen eines elektromagnetischen Feldes durch Antennen verwendet werden, um die Position des Nutzergeräts zu bestimmen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ferner eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Nutzergeräts bestimmt und das Signal wird ferner anhand der bestimmten Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Nutzergeräts erzeugt. Dadurch kann vorteilhafterweise neben dem Bewegungspfad auch die dynamische Ausführung der Eingabegeste berücksichtigt werden.
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Beispielsweise kann der Nutzer eine Eingabegeste schnell oder langsam ausführen und dadurch etwa eine Intensität oder einen Geschwindigkeitsparameter eingeben. Die kann etwa eine differenzierte Steuerung erlauben, bei der ein Einstellparameter durch eine langsam ausgeführte Einstellgeste genau eingestellt werden kann, während eine schnell ausgeführte Einstellgeste eine Grobeinstellung erlaubt.
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Bei einer Weiterbildung wird die bestimmte Signatursequenz anhand eines Sequenzvergleichs mit einer Hypothesenmenge der Eingabegeste zugeordnet. Dies erlaubt vorteilhafterweise eine einfache Erkennung der Eingabegeste.
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Beispielsweise kann die Hypothesenmenge die Menge aller potentiell erkennbaren Eingabegesten umfassen, insbesondere in einer so parametrisierten Form, dass die Zuordnung einer bestimmten Signatursequenz einfach durchgeführt werden kann. Die Hypothesenmenge kann dabei eine Menge von Referenzsequenzen und/oder Referenztrajektorien umfassen und vorgegeben oder konfigurierbar sein, beispielsweise durch Eingaben des Nutzers oder durch das Erlernen neuer Eingabegesten.
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Bei einer Ausbildung wird die Hypothesenmenge anhand eines aktuellen Kontextes bestimmt. Dadurch kann vorteilhafterweise die Hypothesenmenge an die aktuelle Situation, beispielsweise an einen Fahrzustand des Fahrzeugs oder die Aktivität bestimmter bedienbarer Einrichtungen, angepasst werden.
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Der aktuelle Kontext kann beispielsweise bestimmt werden anhand von Daten, die Informationen über die aktuelle, vergangene oder prognostizierte Bewegung des Fahrzeugs umfassen. Ferner kann zur Bestimmung des Kontextes erfasst werden, welche Einrichtungen des Fahrzeugs aktiviert und bedienbar sind, welche weiteren Einrichtungen angesteuert werden können und/oder welche Funktionen derzeit von bedienbaren Einrichtungen ausgeführt werden, beispielsweise welche Programme aktuell von einem Rechner ausgeführt werden. Die Hypothesenmenge kann dann so angepasst werden, dass die potentiell erkennbaren Eingabegesten an die aktuelle Situation des Systems angepasst sind. Es kann ferner eine personalisierte Hypothesenmenge für ein bestimmtes Nutzergerät oder einen bestimmten Nutzer bereitgestellt werden.
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Bei einer weiteren Ausbildung wird bei dem Sequenzvergleich ein Ähnlichkeitswert bestimmt und der Ähnlichkeitswert wird mit einem Akzeptanzschwellenwert verglichen. Dadurch kann vorteilhafterweise festgelegt werden, wie zuverlässig eine Eingabegeste mindestens erkannt werden muss, damit das Signal erzeugt und/oder ausgegeben wird.
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Dabei wird der Ähnlichkeitswert nach an sich bekannten Verfahren bestimmt, insbesondere bei der Zuordnung der Eingabegeste zu der bestimmten Signatursequenz. Der Ähnlichkeitswert gibt an, wie genau die bestimmte Signatursequenzeinem Element der Hypothesenmenge entspricht, das heißt, mit welcher Sicherheit die Eingabegeste erkannt wurde. Der Akzeptanzschwellenwert kann statisch festgelegt sein oder dynamisch bestimmt werden, etwa in Abhängigkeit von dem Kontext, Präferenzen des Nutzers und/oder der Kritikalität der bedienbaren Einrichtung. Zum Beispiel können höhere Anforderungen an die Ähnlichkeitswerte für Eingabegesten gestellt werden, durch die sicherheitsrelevante Einrichtungen des Fahrzeugs bedient werden. Ferner kann der Akzeptanzschwellenwert anhand einer Eingabe des Nutzers bestimmt werden, etwa anhand eines Einstellparameters.
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Bei einer Weiterbildung wird anhand des Aktivierungssignals ein Anfragesignal an das Nutzergerät übertragen. Das Nutzergerät erzeugt das elektromagnetische Feld anhand des Anfragesignals. Insbesondere kann das elektromagnetische Feld dabei eine bestimmte Charakteristik aufweisen.
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Dies erlaubt es vorteilhafterweise, die Erzeugung des elektromagnetischen Feldes durch das Nutzergerät nach Bedarf zu steuern. Insbesondere muss in diesem Fall das elektromagnetische Feld nicht dauernd von dem Nutzergerät erzeugt werden, sondern wird bei Bedarf angefordert. Beispielsweise kann erkannt werden, dass eine Bedienung mittels Eingabegeste möglich ist, oder es kann eine Eingabeintention des Nutzers erkannt werden. Insbesondere kann dies anhand des oben beschriebenen Aktivierungssignals erfolgen.
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Das elektromagnetische Feld kann durch das Nutzergerät in Abhängigkeit von dem Anfragesignal erzeugt werden, beispielsweise nach Art einer Antwort auf eine Anfrage an das Nutzergerät. Insbesondere können dabei Daten übertragen werden, etwa Identifikationsdaten des Nutzergeräts oder des Nutzers. Ferner können Signale in einer Weise über das elektromagnetische Feld übertragen werden, die eine besonders vorteilhafte Positionsbestimmung ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße System der eingangs genannten Art umfasst zumindest ein bewegbares Nutzergerät, durch das ein veränderliches elektromagnetisches Feld erzeugbar und sendbar ist. Es umfasst ferner eine Detektionseinheit, durch die zumindest ein Feldparameter des elektromagnetischen Feldes detektierbar ist, wobei der detektierte Feldparameter von der geometrischen Anordnung des Nutzergeräts relativ zu der Detektionseinheit abhängt. Ferner ist eine Signaturbestimmungseinheit vorgesehen, durch die anhand des erfassten Feldparameters eine Funksignatur des Nutzergeräts bestimmbar ist, sowie eine Recheneinheit, durch die anhand einer Abfolge von zeitlich aufeinanderfolgend bestimmten Funksignaturen des Nutzergeräts eine Signatursequenz bestimmbar ist. Durch eine Zuordnungseinheit ist der bestimmten Signatursequenz eine Eingabegeste zuordenbar und durch eine Steuereinheit ist anhand der Eingabegeste ein Signal erzeugbar und ausgebbar.
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Das erfindungsgemäße System ist insbesondere ausgebildet, das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zu implementieren. Das System weist somit dieselben Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Verfahren.
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Bei einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Systems ist das bewegbare Nutzergerät nach Art eines Armbands, insbesondere als Smartwatch, an einer Extremität eines Nutzers befestigt. Ferner können elektronische Geräte wie beispielsweise ein Fitnessarmband oder ein Mobiltelefon verwendet werden.
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Dadurch wird vorteilhafterweise die bei solchen Nutzergeräten typischerweise vorhandene Möglichkeit der Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes für die Erfassung einer Eingabe durch eine Eingabegeste genutzt. Zudem ist es möglich, ein für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens spezialisiertes Nutzergerät zu verwenden.
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Durch die Befestigung an einer Extremität des Nutzers, beispielsweise an der Position des Handgelenks oder am Bein des Nutzers, braucht das Nutzergerät nicht zur Ausführung einer Eingabegeste zur Hand genommen zu werden. Dies hat insbesondere in einem Fahrzeug den Vorteil, dass der Nutzer nicht nach dem Nutzergerät greifen muss, sondern ohne weitere Ablenkung die Eingabegeste direkt ausführen kann.
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Bei einer weiteren Ausbildung umfasst die Detektionseinheit zumindest drei räumlich voneinander getrennte Antennenarrays. Dies erlaubt vorteilhafterweise eine Bestimmung mehrerer Funksignaturen des Nutzergeräts und der mehreren Antennenarrays sowie insbesondere eine präzise Positionsbestimmung für das Nutzergerät.
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Bei einer Weiterbildung ist das ausgebbare Signal an das bewegbare Nutzergerät, an eine Einrichtung eines Fahrzeugs und/oder an eine fahrzeugexterne Einrichtung übertragbar. Dies erlaubt vorteilhafterweise eine Bedienung von Funktionen verschiedener Einrichtungen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das veränderliche elektromagnetische Feld von dem Nutzergerät aktiv oder passiv erzeugbar. Dies erlaubt vorteilhafterweise die Nutzung verschiedenartiger Nutzergeräte zur Gestenerkennung. Wie bereits erläutert, kann das elektromagnetische Feld eines aktiven Senders genutzt werden, der das elektromagnetische Feld selbständig erzeugen kann, etwa einer Smartwatch, eines Fitnessarmbands oder eines Mobiltelefons. Die Erzeugung kann jedoch auch von außen induziert sein, etwa bei passiven Radio Frequency IDentification(RFID)-Transpondern, bei denen ein von außen angewandtes elektromagnetisches Feld zur Ausgabe eines Funksignals führt.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems und
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Mit Bezug zu 1 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems erläutert.
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Im Fahrzeug 1 ist ein Nutzergerät 2 angeordnet, das ein veränderliches elektromagnetisches Feld F erzeugt. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Smartwatch eines Nutzers, also ein als Armbanduhr am Handgelenk getragenes Gerät, das insbesondere eine elektronische Datenverarbeitung und die Kommunikation mit anderen Datenverarbeitungseinrichtungen per Funk ermöglicht. Das Nutzergerät 2 ist in diesem Beispiel einem Nutzer eindeutig zugeordnet. Insbesondere wird Bluetooth zur Übertragung von Daten genutzt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine passive Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes durch das Nutzergerät 2 genutzt, insbesondere mittels RFID.
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Das Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Detektionseinrichtung 3 mit Detektionseinheiten 3a, 3b, 3c. Die Detektionseinrichtung 3 ist mit einer Steuereinheit 4 gekoppelt, die wiederum mit einer Signaturbestimmungseinheit 5, einer Recheneinheit 6, einer Zuordnungseinheit 7 und einer Einrichtung 8 gekoppelt ist. Die Einrichtung 8 des Fahrzeugs 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Radio 8.
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Mit Bezug zu 2 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Es wird dabei von dem oben mit Bezug zu 1 erläuterten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems ausgegangen.
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In einem ersten Schritt S1 werden durch das Nutzergerät 2 Daten über ein veränderliches elektromagnetisches Feld F, insbesondere per Funk, gesendet. Dabei umfassen die Daten in diesem Beispiel Identifikationsdaten des Nutzergeräts 2, die eine eindeutige Identifikation des Nutzergeräts 2 und des zugehörigen Nutzers erlauben. In dem dargestellten Fall wird davon ausgegangen, dass eine längere datentechnische Verbindung des Nutzergeräts 2 zu dem Fahrzeug 1 besteht und das elektromagnetische Feld F im Wesentlichen dauernd von dem Nutzergerät 2 erzeugt wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird alternativ oder zusätzlich ein Anforderungssignal erzeugt und an das Nutzergerät 2 übertragen. Das Nutzergerät 2 erzeugt dann das elektromagnetische Feld F in Abhängigkeit von dem Anforderungssignal. Dabei wird das elektromagnetische Feld F insbesondere so erzeugt, dass es sich besonders gut zur Positionsbestimmung eignet.
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In einem zweiten Schritt S2 wird das elektromagnetische Feld F durch die Antennenarrays 3a, 3b, 3c der Detektionseinrichtung 3 detektiert, wobei insbesondere die übertragenen Daten und verschiedene Feldparameter des elektromagnetischen Feldes F sowie RSSI-Funksignaturen für alle Antennenarrays 3a, 3b, 3c erfasst werden. Insbesondere werden die Feldparameter so erfasst, dass die Signaturbestimmungseinheit 5 auf ihrer Basis eine Funksignatur des sendenden Nutzergeräts 2 nach an sich bekannten Verfahren bestimmen kann.
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Anhand der Signaturbestimmungseinheit 5 bestimmten Funksignatur des Nutzergeräts 2 wird in dem Ausführungsbeispiel eine Position des Nutzergeräts 2 mit Koordinaten relativ zu den Antennenarrays 3a, 3b, 3c bestimmt. Insbesondere wird dabei eine Triangulation durchgeführt oder es werden von den Antennenarrays 3a, 3b, 3c detektierte Funksignaturen ausgewertet, um die Position des Nutzergeräts 2 zu ermitteln.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Detektionseinrichtung 3 erst aktiviert, wenn ein Aktivierungssignal empfangen wurde. Beispielsweise kann der Nutzer durch einen Sprachbefehl die Gestensteuerung aktivieren, was zu einer Erzeugung des Aktivierungssignals führt. Ferner können Einrichtungen 8 des Fahrzeugs 1 oder einzelne Funktionen dieser Einrichtungen 8 das Aktivierungssignal erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann in diesem Fall das oben erläuterte Anforderungssignal erzeugt und an das Nutzergerät 2 übertragen werden. Falls das elektromagnetische Feld des Nutzergeräts passiv erzeugt wird, kann dies nach dem Empfangen des Aktivierungssignals erfolgen.
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Die Schritte der Felderzeugung S1 und der Detektion und Positionsbestimmung S2 werden in dem dargestellten Beispiel in kurzen zeitlichen Abständen laufend wiederholt.
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In einem dritten Schritt S3 wird durch die Recheneinheit 6 eine Trajektorie des Nutzergeräts 2 bestimmt. Dies erfolgt anhand zeitlich aufeinanderfolgend bestimmter Funksignaturen, anhand deren eine Signatursequenz bestimmt wird. Da in dem Ausführungsbeispiel anhand der Funksignaturen jeweils Positionen des Nutzergeräts 2 bestimmt werden, wird ferner eine Trajektorie bestimmt. Die Trajektorie umfasst dabei Daten über einen Bewegungspfad, den das Nutzergerät 2 während einer bestimmten Zeit beschrieben hat, während der fortlaufend nacheinander eine Anzahl von Positionen bestimmt wurde. Die Anzahl der Positionen zur Bestimmung einer Trajektorie kann dabei statisch festgelegt sein oder variabel bestimmt werden, etwa um Eingabegesten verschiedener zeitlicher Dauer erfassen zu können.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden von der Recheneinheit zusätzlich eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Nutzergeräts 2 während der Bewegung entlang der Trajektorie erfasst.
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In einem vierten Schritt S4 erfolgt durch die Zuordnungseinheit das Erkennen der Eingabegeste anhand der Trajektorie, gegebenenfalls auch anhand der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Nutzergeräts 2. Dabei wird in dem dargestellten Beispiel ein aktueller Kontext bestimmt, wobei insbesondere berücksichtigt wird, welche Einrichtungen 8 des Fahrzeugs aktuell mittels Gesten bedienbar sind. Anhand des aktuellen Kontextes wird eine Hypothesenmenge bestimmt, die insbesondere einen „Gestenwortschatz“ von Referenztrajektorien für alle potentiell erkennbaren und interpretierbaren Eingabegesten umfasst.
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Anhand der erfassten Trajektorie werden eine der Eingabegesten der Hypothesenmenge und ein zugeordneter Ähnlichkeitswert bestimmt. Der Ähnlichkeitswert gibt dabei an, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Trajektorie der erkannten Eingabegeste zuzuordnen ist. Es wird ferner überprüft, ob der Ähnlichkeitswert einen Akzeptanzschwellenwert übersteigt und nur in diesem Fall wird die Eingabegeste als hinreichend sicher erkannt bewertet.
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In einem Schritt S5 wird schließlich anhand der erkannten Eingabegeste ein Signal erzeugt und an die Einrichtung 8 des Fahrzeugs 1, in diesem Fall das Radio 8, übertragen. Beispielsweise kann der Nutzer die Lautstärke des Radios 8 einstellen, indem er mit dem Nutzergerät 2 eine Bewegung in eine bestimmte Richtung ausführt.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die explizite Erkennung einer Geste anhand einer Trajektorie, für die in zeitlicher Folge mehrere Positionen des Nutzergeräts 2 bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine implizite Erkennung der Geste durchgeführt werden, wobei die konkrete Position des Nutzergeräts 2 nicht bestimmt wird. Stattdessen umfasst hierbei die Hypothesenmenge eine Menge von Referenzsequenzen von Funksignaturen, die einer Eingabegeste entsprechen. Dies kann insbesondere das Verfahren beschleunigen und vereinfachen, da keine Berechnungen zur Bestimmung der Position durchgeführt werden müssen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Nutzergerät
- 3
- Detektionseinrichtung
- 3a, 3b, 3c
- Detektionseinheiten; Antennenarrays
- 4
- Steuereinheit
- 5
- Signaturbestimmungseinheit
- 6
- Recheneinheit
- 7
- Zuordnungseinheit
- 8
- Einrichtung; Radio
- F
- Elektromagnetisches Feld
- S1
- Felderzeugung
- S2
- Detektion und Positionsbestimmung
- S3
- Trajektorienbestimmung
- S4
- Zuordnung
- S5
- Signalerzeugung und -ausgabe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 202584010 U [0004]
- DE 102013226682 A1 [0005]
- US 2012/0293410 A1 [0006]
- US 2011/0310013 A1 [0007]
- DE 102011116312 A1 [0008]
