DE102017212368A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION IN THE INTERIOR OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden von einer Radarsendeeinheit eines mobilen Gerätes (1) Radarwellen (2) ausgesandt. Die ausgesandten Radarwellen (2) werden von im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordneten Radarempfangseinheiten (3) empfangen. Die empfangenen Radarwellen werden ausgewertet um die Position und/oder eine Positionsänderung des mobilen Gerätes (1) zu ermitteln.In the method according to the invention for determining the position in the interior of a motor vehicle radar waves (2) are emitted by a radar transmission unit of a mobile device (1). The emitted radar waves (2) are received by arranged in the interior of the motor vehicle radar receiving units (3). The received radar waves are evaluated to determine the position and / or a change in position of the mobile device (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug, das eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen oder eine solche Vorrichtung aufweist.The present invention relates to a method for determining the position in the interior of a motor vehicle. The present invention further relates to an apparatus for carrying out the method and to a vehicle that is configured to carry out such a method or has such a device.
In Kraftfahrzeugen werden zur Interaktion mit den Fahrzeuginsassen eine Vielzahl verschiedenartiger HMI-Elemente (HMI abgekürzt von englisch „Human Machine Interface“) eingesetzt. So umfasst das HMI im Kraftfahrzeug mittlerweile neben den klassischen Bedienelementen des Fahrzeugs wie Lenkrad, Schalthebel und Pedale, häufig ein Display oder auch mehrere Displays, gegebenenfalls mit einer Touchsteuerung, oder eine Sprachsteuerung. Weiterhin finden neuerdings in Kraftfahrzeugen auch Gestensteuerungen Verwendung, bei denen eine von einem Fahrzeuginsassen im freien Raum ausgeführte Geste erfasst und ausgewertet wird. So sind Systeme zur Gestensteuerung für Infotainment-Systeme bekannt, bei denen eine Hand eines Fahrzeuginsassen in einem Bereich vor dem Infotainment-System von einer Infrarotkamera erfasst wird und die durch die Hand dargestellte Geste ausgewertet wird. Die Gestenerkennung ist bei diesen Systemen auf einen vordefinierten Bereich im Fahrzeug beschränkt.In motor vehicles, a multiplicity of different types of HMI elements (HMI, abbreviated to English, "Human Machine Interface") are used to interact with the vehicle occupants. Thus, the HMI in the motor vehicle now includes in addition to the classic controls of the vehicle such as steering wheel, shifter and pedals, often a display or even multiple displays, possibly with a touch control, or voice control. Furthermore, gesture control systems are also used in motor vehicles, in which a gesture executed by a vehicle occupant in free space is detected and evaluated. Thus, gesture control systems for infotainment systems are known in which a hand of a vehicle occupant in an area in front of the infotainment system is detected by an infrared camera and the gesture displayed by the hand is evaluated. Gesture recognition in these systems is limited to a predefined area in the vehicle.
Ebenso gibt es mittlerweile auch Ansätze für eine radarbasierte Gestenerkennung.Likewise, there are now approaches for radar-based gesture recognition.
So offenbart die
Ähnlich beschreibt die
Auch die
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine radarbasierte Positionsbestimmung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, die insbesondere zur Gestenerkennung genutzt werden kann.It is an object of the invention to provide a method and a device for a radar-based position determination in the interior of a motor vehicle, which can be used in particular for gesture recognition.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch eine entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method having the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden
- - von einer Radarsendeeinheit eines mobilen Gerätes Radarwellen ausgesandt;
- - die ausgesandten Radarwellen von im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordneten Radarempfangseinheiten empfangen; und
- - die empfangenen Radarwellen ausgewertet um die Position und/oder eine Positionsänderung des mobilen Gerätes zu ermitteln.
- radiated by a radar transmitter unit of a mobile device radar waves;
- - Receive the transmitted radar waves from arranged in the interior of the motor vehicle radar receiving units; and
- - Evaluated the received radar waves to determine the position and / or a change in position of the mobile device.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mobile Geräte wie Smartphones und Smartwatches zum Alltagsgegenstand geworden sind und damit von den Nutzern dieser Geräte mitgeführt werden, wenn diese in ein Fahrzeug einsteigen bzw. dieses benutzen. Weiterhin ist davon auszugehen, dass diese Geräte in naher Zukunft auch mit Radartechnik ausgestattet sind. Wenn das mobile Geräte dann auch im Fahrzeug durch den Nutzer, beispielsweise am Handgelenk, getragen wird, so lässt sich eine Bewegung des mobilen Gerätes durch den Nutzer zur Gestensteuerung nutzen.The invention is based on the recognition that mobile devices such as smartphones and smartwatches have become the everyday object and are thus carried along by the users of these devices when they are entering or using a vehicle. Furthermore, it can be assumed that these devices will also be equipped with radar technology in the near future. If the mobile device is then also worn in the vehicle by the user, for example on the wrist, a movement of the mobile device by the user can be used for gesture control.
Erfindungsgemäß empfangen die Radarempfangseinheiten die Radarwellen nicht in Reflexion, sondern direkt von der Radarsendeeinheit. Auf diese Weise lassen sich Intensitätsverluste, die bei Reflexionen der Radarstrahlen zwangsläufig auftreten und je nach reflektierender Oberfläche unterschiedlich ausfallen, vermeiden. So reflektieren die Haut oder Kleidung eines Fahrzeuginsassen nicht so stark wie Gegenstände mit einer Metalloberfläche wie beispielsweise ein von dem Fahrzeuginsassen getragener metallischer Ring oder Armreif. Weiterhin erfolgt die Abstrahlung der Radarstrahlen von einem definierten räumlichen Punkt mit geringen Abmaßen. Bei einer Erfassung von Reflexionen eines Radarsenders dagegen können Reflexionen aufgrund des großen Abstrahlwinkels des Radarsenders an mehreren reflektierenden Oberflächen gleichzeitig erfolgen und damit zu einer deutlich geringeren räumlichen Auflösung führen.According to the radar receiving units do not receive the radar waves in reflection, but directly from the Radarsendeeinheit. In this way, intensity losses, which inevitably occur in the case of reflections of the radar beams and which vary depending on the reflecting surface, can be avoided. Thus, the skin or clothing of a vehicle occupant does not reflect as strongly as articles with a metal surface, such as a metallic ring or bangle worn by the vehicle occupant. Furthermore, the radiation of the radar beams takes place from a defined spatial point with small dimensions. On the other hand, when detecting reflections from a radar transmitter, reflections due to the large radiation angle of the radar transmitter can take place simultaneously on a plurality of reflective surfaces and thus lead to a significantly lower spatial resolution.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird aus einer ermittelten Positionsänderung des mobilen Geräts eine Bewegungstrajektorie des mobilen Gerätes bestimmt.According to one embodiment of the invention, a motion trajectory of the mobile device is determined from a determined change in position of the mobile device.
Vorzugsweise wird die bestimmte Bewegungstrajektorie für eine Gestenerkennung herangezogen. Preferably, the particular motion trajectory is used for gesture recognition.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Hinweis über die Position des mobilen Gerätes im Innenraum des Kraftfahrzeugs ausgegeben.According to a further embodiment of the invention, an indication of the position of the mobile device is output in the interior of the motor vehicle.
Gemäß einer wiederum weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Warnung ausgegeben, wenn sich das mobile Gerät während der Fahrt in einem vordefinierten Bereich im Innenraum des Kraftfahrzeugs befindet.According to yet another embodiment of the invention, a warning is issued when the mobile device is in a predefined area in the interior of the motor vehicle while driving.
Entsprechend umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionsbestimmung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnete Radarempfangseinheiten zum Empfangen von Radarwellen, die von einer Radarsendeeinheit eines mobilen Gerätes ausgesendet werden, und eine Auswerte- und Steuereinheit, welche die von den Radarempfangseinheiten empfangenen Radarwellen auswertet um die Position und/oder eine Positionsänderung des mobilen Gerätes zu ermitteln.Correspondingly, a device for determining the position in the interior of a motor vehicle in the interior of the motor vehicle comprises radar receiving units for receiving radar waves emitted by a radar transmitting unit of a mobile device, and an evaluation and control unit which evaluates the radar waves received by the radar receiving units around the position and / or to determine a change in position of the mobile device.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden als Radarempfangseinheiten drei Radarantennen verwendet, die in verschiedenen Bereichen des Innenraums des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.According to one embodiment of the invention, three radar antennas, which are arranged in different areas of the interior of the motor vehicle, are used as radar receiving units.
Vorzugsweise werden die Radarempfangseinheiten mit der Radarsendeeinheit des mobilen Geräts synchronisiert.Preferably, the radar receiving units are synchronized with the radar transmitting unit of the mobile device.
Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Gestenerkennungseinheit zur Ermittlung einer Geste aus einer von der Auswerte- und Steuereinheit bestimmten Bewegungstrajektorie des mobilen Geräts vorgesehen, wobei die Auswerte- und Steuereinheit eine Einheit zum Ausführen einer Fahrzeugfunktion ansteuert, welche die der ermittelten Geste zugeordnete Fahrzeugfunktion zur Ausführung bringt.In this case, a gesture recognition unit for determining a gesture from a movement trajectory of the mobile device determined by the evaluation and control unit is particularly advantageously provided, wherein the evaluation and control unit controls a unit for executing a vehicle function which implements the vehicle function associated with the determined gesture.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines Hinweises und/oder einer Warnung in Bezug auf das mobile Gerät vorgesehen.According to one embodiment of the invention, an output unit is provided for outputting an indication and / or a warning with respect to the mobile device.
Vorteilhafterweise wird von der Ausgabeeinheit ein Hinweis über die Position des mobilen Gerätes im Innenraum des Kraftfahrzeugs ausgegeben.Advantageously, the output unit issues an indication of the position of the mobile device in the interior of the motor vehicle.
Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn von der Ausgabeeinheit eine Warnung ausgegeben wird, wenn sich das mobile Gerät während der Fahrt in einem vordefinierten Bereich im Innenraum des Kraftfahrzeugs befindet.It may also be advantageous if a warning is issued by the output unit, when the mobile device is in a predefined area in the interior of the motor vehicle while driving.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, in dem das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird.The invention also relates to a motor vehicle in which the method according to the invention or the device according to the invention is used.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
-
1 zeigt schematisch einen Teil eines Fahrzeuginnenraums mit integrierten Radarempfangseinheiten und einem von einem Fahrer getragenen mobilen Gerät mit integrierter Radarsendeeinheit; und -
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Radarantennenanordnung mit Verarbeitungseinheiten für die empfangenen Radarsignale.
-
1 schematically shows a part of a vehicle interior with integrated radar receiving units and a driver-carried mobile device with integrated Radarsendeeinheit; and -
2 shows a schematic representation of a radar antenna array with processing units for the received radar signals.
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.For a better understanding of the principles of the present invention, embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the figures. It should be understood that the invention is not limited to these embodiments, and that the features described may also be combined or modified without departing from the scope of the invention as defined in the claims.
Im Fahrzeuginnenraum sind Radarantennen
Da die genaue räumliche Position der drei Radarantennen im Fahrzeug bekannt ist, lässt sich aus den Laufzeiten der Radarsignale zu den verschiedenen Radarantennen, beispielsweise mittels eines Trilateration- oder TDOA (Time Delay Of Arrival) -Verfahrens, die aktuelle Position des mobilen Geräts
In einem Fahrzeug-Koordinatensystem, beispielsweise mit einer
Sind die Antennen A, B und C nicht mit dem Radarsender synchronisiert, so kann eine Positionsänderung des Radarsenders und damit seine Bewegungstrajektorie bestimmt werden, nicht aber die absolute Position des Radarsenders im Raum. Die Kenntnis dieser Relativbewegung ist aber für eine Gestenerkennung ausreichend. Damit ist die Gestenerkennung translationsinvariant, was einen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt, da die Gestenerkennung im Gegensatz zu anderen Systemen nicht an einen festen Ort für die Ausführung bzw. Erfassung der Gesten gebunden ist. Stattdessen kann der Nutzer die Gesten in einem beliebigen Bereich des Fahrzeuginnenraums ausführen. So bedeutet dies beispielsweise auch für das in
Sind die Radarantennen dagegen mit dem Radarsender synchronisiert, beispielsweise durch Zeitstempel im Radarsignal, die von den Empfängern ausgewertet werden können, so kann die absolute Position des Radarsenders im Fahrzeuginnenraum ermittelt werden. Dies ermöglicht weitere Anwendungen.On the other hand, if the radar antennas are synchronized with the radar transmitter, for example by time stamps in the radar signal, which can be evaluated by the receivers, then the absolute position of the radar transmitter in the vehicle interior can be determined. This allows for more applications.
So kann ein mobiles Gerät, welches den Radarsender beinhaltet und im Fahrzeug abhanden gekommen ist, geortet werden, wenn bzw. solange Radarsignale von diesem mobilen Gerät abgestrahlt werden. Es kann dann ein Hinweis über die Position des Gerätes beispielsweise durch die Anzeige auf einem Display oder durch eine akustische Ausgabe erfolgen. Ebenso können beispielsweise auch Warnmeldungen ausgegeben werden, falls die ermittelte Position des mobilen Geräts in einen vordefinierten Bereich fällt und sich daraus schließen lässt, dass der Fahrer während der Fahrt das mobile Gerät zur Hand nimmt um damit zu hantieren oder zum Kopf führt um damit zu telefonieren.Thus, a mobile device, which includes the radar transmitter and has been lost in the vehicle, be located when or as long radar signals are emitted from this mobile device. It can then be an indication of the position of the device, for example by the display on a display or by an acoustic output. Likewise, for example, warning messages are issued if the determined position of the mobile device falls within a predefined range and it can be deduced that the driver takes the mobile device while driving to handle it or leads to the head to make phone calls ,
Von den Radarempfangseinheiten
Die Positions- und Geschwindigkeitsangaben werden einer Gestenerkennungseinheit
Den verschiedenen im Speicher abgelegten Gesten sind hierbei unterschiedliche Fahrzeugfunktionen, die bei Ermittlungen der jeweiligen Geste ausgeführt werden sollen, zugeordnet. Die Zuordnung kann hierbei bereits werksseitig vorgenommen werden, oder auch erst durch den Nutzer des Fahrzeugs erfolgen. Hierbei können auch verschiedene Nutzerprofile für verschiedene Nutzer des Fahrzeugs angelegt werden. The various stored in the memory gestures here are different vehicle functions that are to be executed in the determination of the respective gesture assigned. The assignment can in this case already be made at the factory, or even done by the user of the vehicle. Here also different user profiles for different users of the vehicle can be created.
Da verschiedene Nutzer unterschiedliche Bewegungsmuster aufweisen, kann zur Verbesserung der Erkennung der Gesten zunächst eine Trainings- bzw. Lernphase für den jeweiligen Nutzer durchgeführt werden. Hierbei kann dem Nutzer beispielsweise durch eine Anzeige auf einem Display des Fahrzeugs oder eine akustische Ausgabe mitgeteilt werden wie er eine bestimmte Geste auszuführen hat. Führt nun der Nutzer diese Geste tatsächlich aus, so kann die hierdurch verursachte Positionsänderung des mobilen Geräts aus den erfassten Radarsignalen ermittelt werden. Diese individuelle Bewegungstrajektorie kann dann für die trainierte Geste abgelegt und zukünftig verwendet werden.Since different users have different movement patterns, a training or learning phase for the respective user can first be carried out to improve the recognition of the gestures. Here, the user can be informed, for example, by an advertisement on a display of the vehicle or an acoustic output as he has to perform a certain gesture. If the user actually executes this gesture, the change in position of the mobile device caused thereby can be determined from the detected radar signals. This individual movement trajectory can then be stored for the trained gesture and used in the future.
Eine Information über die erkannte Geste wird an die Auswerte- und Steuereinheit
Weiterhin kann die von der Gestenerkennungseinheit erkannte Geste dem Fahrzeuginsassen, der die Geste ausgeführt hat, über eine Ausgabeeinheit
Mittels der Ausgabeeinheit
Die Positionsbestimmung mittels Radar kann permanent erfolgen oder aber, beispielsweise zur Verlängerung der Akkulaufzeit des mobilen Geräts, nur dann durchgeführt werden, wenn der Fahrzeuginsasse eine Gesten- bzw. Ortsbestimmung wünscht. Hierbei können dem mobilen Gerät mittels einer nicht dargestellten Kommunikationseinheit Ein- bzw. Ausschaltanweisungen für den Radarsender drahtlos, beispielsweise via Bluetooth, übermittelt werden.The position determination by means of radar can be permanent or, for example, to extend the battery life of the mobile device, only be carried out when the vehicle occupant desires a gesture or location determination. Here, the mobile device by means of a communication unit, not shown, switching on or off instructions for the radar transmitter wirelessly, for example via Bluetooth, are transmitted.
Um die Erkennung der Gesten zu optimieren, kann es vorgesehen sein zusätzlich zu den Radarsignalen die Signale weiterer Sensoren, wie Kamerasensoren, auszuwerten.In order to optimize the recognition of the gestures, it may be provided to evaluate the signals of further sensors, such as camera sensors, in addition to the radar signals.
Die Auswerte- und Steuereinheit
Die Erfindung ist beispielsweise für die Bedienung von Funktionen eines in einem Fahrzeug verbauten Infotainment-, Navigations- oder Assistenzsystems aber auch für die Bedienung beliebiger anderer Fahrzeugfunktionen einsetzbar.The invention can also be used, for example, for the operation of functions of an infotainment, navigation or assistance system installed in a vehicle, but also for the operation of any other vehicle functions.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- mobiles Gerätmobile device
- 22
- Radarwellenradar waves
- 33
- RadarempfangseinheitRadar receiver unit
- 44
- Auswerte- und SteuereinheitEvaluation and control unit
- 55
- GestenerkennungseinheitGesture recognition unit
- 66
- Ausgabeeinheitoutput unit
- 77
- Einheit zum Ausführen einer FahrzeugfunktionUnit for performing a vehicle function
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102013211335 A1 [0005]DE 102013211335 A1 [0005]
- US 9575560 B2 [0006]US9575560 B2 [0006]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01S0013500000 Ipc: G01S0011020000 |
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R016 | Response to examination communication |