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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEM
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Diese Anmeldung basiert auf der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-163703 , die am 24. August 2016 beim Japanischen Patentamt hinterlegt wurde, und deren Inhalt hierin vollumfänglich durch Bezug aufgenommen ist.
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BEREICH
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Die Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion biologischer Information, welche eine Radiowelle zu einer Körperoberfläche eines Insassen eines Fahrzeugs aussendet und von dieser empfängt, um eine biologische Information des Insassen zu detektieren.
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HINTERGRUND
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Zum Beispiel offenbaren
JP 2013-153782 A ,
JP 2015-89513 A ,
JP 2015-97638 A ,
JP 2006-264464 A ,
JP 2006-55504 A ,
JP 2010-120493 A ,
JP 2011-15887 A und
JP 10-179527 A Techniken zur Detektion biologischer Information eines Fahrzeuginsassen zur Vorab-Vermeidung eines Fahrzeugunfalls.
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In
JP 2013-153782 A detektiert ein Herzfrequenzsensor Herzfrequenzsignale eines Individuums. Anschließend passiert ein Herzfrequenzsignal von den vom Herzfrequenzsensor ausgegebenen Herzfrequenzsignalen, welches eine Frequenz besitzt, die gleich oder niedriger als eine vorgegebene erste Frequenz ist, einen Tiefpassfilter und unterliegt Hochfrequenzkompensation, wodurch ein harmonisches Signal mit niederfrequentem Geräusch erhalten wird. Außerdem passiert ein Signal von den vom Herzfrequenzsensor ausgegebenen Herzfrequenzsignalen, welches eine Frequenz besitzt, die gleich oder höher als eine vorgegebene zweite Frequenz ist, einen Hochpassfilter, wodurch ein harmonisches Signal mit niederfrequentem Geräusch aus dem Signal entfernt wird. Dadurch werden Atmungssignale aus den vom Herzfrequenzsensor detektierten Herzfrequenzsignalen entfernt, wodurch eine ausgezeichnete Herzfrequenzabtastcharakteristik erhalten wird.
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In
JP 2015-89513 A ist ein mehrdimensionales Sensor-Array an einer Position zur Erfassung biologischer Information eines Menschen angeordnet. Eine Vielzahl von Sensoren, die in dem mehrdimensionalen Sensor-Array enthalten sind, sind mechanisch an ein gemeinsames strukturelles Kopplungsmaterial gekoppelt. Ein biologisches Signal wird basierend auf dem selektiven Empfang einer Ausgabe von jedem der Sensoren und der Verarbeitung des von jedem Sensor ausgegebenen Signals ausgegeben. Demgemäß wird das biologische Signal innerhalb eines Fahrzeugs ohne Interferenzen durch Geräusch oder Schwingungen von dem Fahrzeugmotor und der Fahrzeugstrecke erfasst.
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In
JP 2015-97638 A werden zwei IQ orthogonale Signale (VI (t), VQ (t)), welche von einem Doppler-Radar-Modul zum Zeitpunkt t ausgegeben werden, einer Annäherung durch die Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung eines N + 1 polynomialen Ausdrucks (N ist eine natürliche Zahl von ungefähr 3 bis 5) zu allen Zeitpunkten t unterzogen und dann einer zeitlichen Ableitung N-ten Grades unterzogen, um eine höhere Ableitung zu erhalten. Dann wird eine biologische Information, wie beispielsweise ein Herzfrequenzsignal, als Amplituden-Peak-Position, welche als Ergebnis der höheren Ableitung erhalten wurde, extrahiert. Demgemäß wird die biologische Information auch unter Bedingungen mit viel überflüssigem Vibrationsgeräusch akkurat gemessen.
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In
JP 2006-264464 A wird die Motorgeschwindigkeit erhöht, wenn eine biologische Sensoreinheit biologische Information von einem Insassen des Fahrzeugs detektiert. Demgemäß wird die Schwingungszahl des Motors von der Schwingungszahl der biologischen Information fern gehalten, wodurch die Genauigkeit der Detektion der biologischen Information erhöht wird.
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In
JP 2006-55504 A sendet ein Radiowellen-Doppler-Sensor kontaktlos eine Radiowelle zu einer Körperoberfläche aus und empfängt eine reflektierte Welle von der Körperoberfläche. Dann werden ein I-Signal und ein Q-Signal, welche Information bezüglich einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente der reflektierten Welle umfassen, ausgegeben. Das I-Signal und das Q-Signal werden polarer Koordinaten-Transformation unterzogen, wodurch ein Amplitudenkomponentensignal und ein Phasenkomponentensignal erzeugt werden. Außerdem wird unter Anwendung einer unabhängigen Komponentenanalysetechnik eine Bewegungskomponente der Körperoberfläche sowohl von dem Amplitudenkomponentensignal als auch dem Phasenkomponentensignal getrennt, wodurch nur eine akkurate Herzfrequenz extrahiert wird.
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In
JP 2010-120493 A detektiert ein unmodulierter Radiowellen-Doppler-Sensor eine Bewegung eines Fahrzeugführers. Ein biologisches Signal des Fahrers wird auf Grundlage einer Phasenänderung einer Ausgabe des Sensors extrahiert. Ferner wird ein geschätzter Abstand zwischen dem Sensor und dem Fahrer basierend auf dem Integral eines Phasenänderungsbetrags der Sensorausgabe berechnet. Anschließend wird die Zuverlässigkeit des biologischen Signals auf Grundlage des geschätzten Abstands bestimmt. Wenn die Zuverlässigkeit gering ist, wird die Ausgabe des biologischen Signals an eine externe Vorrichtung gestoppt, um eine Abnahme der Genauigkeit des biologischen Signals zu verhindern.
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In
JP 2011-15887 A sendet ein Doppler-Sensor eine Radiowelle zu einer Körperoberfläche aus, und eine von der Körperoberfläche reflektierte Welle wird IQ-Detektion unterzogen, um nacheinander ein I-Signal und ein Q-Signal in einer Zeitreihenabfolge zu erfassen. Danach wird die biologische Information basierend auf der Lage des I-Signals und des Q-Signals in einer IQ-Ebene erfasst.
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In
JP 10-179527 A wird eine Radiowelle zu einer Körperoberfläche ausgesendet, und eine von der Körperoberfläche reflektierte Welle wird in ein elektrisches Signal konvertiert. Anschließend wird Phasen-Detektion an dem elektrischen Signal durchgeführt, und eine ausgegebene Datenzeile wird an einen Speicher übermittelt. Außerdem wird ein spezieller Teil der ausgegebenen Datenzeile als Korrekturdatenzeile ausgewählt, und es wird ein mittleres Offset (Korrekturwert) bezüglich der Korrekturdatenzeile bestimmt. Dann wird eine Korrektur zur Subtraktion des mittleren Offsets von der ausgegebenen Datenzeile durchgeführt, und ein Datenkonverter führt eine Umwandlung in Blutdruckdaten durch. Ferner wird der spezifische Teil der ausgegebenen Datenzeile durch eine Signalfrequenz der reflektierten Welle bestimmt, wodurch der Einfluss eines Phasen-Offsets (Geräusch), das in der ausgegebenen Datenzeile enthalten ist, vermieden wird.
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Wenn eine Radiowelle an einen Insassen ausgesendet wird, wird zusätzlich zu einer vom Insassen reflektierten Welle eine von einem Objekt aus der Umgebung reflektierte Welle erzeugt. Diese von einem Objekt aus der Umgebung reflektierte Welle ist für die Detektion der biologischen Information unnötig. Außerdem werden ein Übertragungskreis und ein Empfangskreis einer Radiowelle durch Temperaturänderungen beeinflusst. Wenn biologische Information eines Fahrzeuginsassen unter Verwendung einer Radiowelle detektiert wird, wird somit die Genauigkeit der Detektion durch den Einfluss der Umgebung, wie beispielsweise ein Objekt in der Umgebung oder die Temperatur, vermindert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Daher ist es eine Aufgabe der Offenbarung, eine Vorrichtung zur Detektion biologischer Information zur Verfügung zu stellen, mit der der Einfluss aus der Umgebung reduziert und dadurch die Genauigkeit der Detektion einer biologischen Information verbessert werden kann.
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Eine Vorrichtung zur Detektion biologischer Information gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung umfasst: einen Radiowellen-Sendeempfänger, der so konfiguriert ist, dass er eine Radiowelle zu der Körperoberfläche eines in einem Fahrzeug fahrenden Insassen aussendet und eine reflektierte Welle der Radiowelle empfängt; eine Korrekturwert-Einstelleinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Korrekturwert zur Detektion der biologischen Information des Insassen festlegt; und einen biologischen Informationsdetektor, der so konfiguriert ist, dass er die biologische Information des Insassen basierend auf einem Ergebnis der Aussendung der Radiowelle und des Empfangs der reflektierten Welle durch den Radiowellen-Sendeempfänger und dem durch die Korrekturwert-Einstelleinheit festgelegten Korrekturwert detektiert. Die Vorrichtung zur Detektion biologischer Information umfasst ferner: einen Fahrzeugöffnungsdetektor, der so konfiguriert ist, dass er detektiert, dass das Fahrzeug geöffnet ist, so dass ein Fahren ermöglicht wird, und einen Fahrtdetektor, der so konfiguriert ist, dass er ein Fahren des Insassen in dem Fahrzeug detektiert. Die Korrekturwert-Einstelleinheit legt den Korrekturwert basierend auf dem Ergebnis der Aussendung der Radiowelle und des Empfangs der reflektierten Welle durch den Radiowellen-Sendeempfänger nach der Detektion des Öffnens des Fahrzeugs durch den Fahrzeugöffnungsdetektor und vor der Detektion des Fahrens des Insassen durch den Fahrtdetektor fest. Außerdem detektiert der biologische Informationsdetektor die biologische Information basierend auf dem Ergebnis der Aussendung der Radiowelle und des Empfangs der reflektierten Welle durch den Radiowellen-Sendeempfänger und dem Korrekturwert, nachdem das Fahren des Insassen durch den Fahrtdetektor detektiert wurde.
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Demgemäß legt die Korrekturwert-Einstelleinheit den Korrekturwert basierend auf dem durch die Umgebung beeinflussten Ausgabeergebnis von dem Radiowellen-Sendeempfänger fest, nachdem das Fahrzeug geöffnet wurde, so dass ein Fahren ermöglicht wird, und bevor der Insasse in das Fahrzeug einsteigt, das heißt, wenn keine Radiowelle von dem Radiowellen-Sendeempfänger an den Insassen ausgesendet wird. Der biologische Informationsdetektor detektiert anschließend die biologische Information des Insassen basierend auf dem Ausgabeergebnis von dem Radiowellen-Sendeempfänger und dem von der Korrekturwert-Einstelleinheit festgelegten Korrekturwert, wenn der Insasse in dem Fahrzeug fährt, d. h., wenn eine Radiowelle von dem Radiowellen-Sendeempfänger an den Insassen ausgesendet wird. Dadurch ist es möglich, den Einfluss der Umgebung zu vermindern, wodurch die Genauigkeit der Detektion der biologischen Information des Insassen verbessert wird.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung kann in der obigen Vorrichtung zur Detektion biologischer Information der Fahrzeugöffnungsdetektor feststellen, dass das Fahrzeug geöffnet ist, wenn ein Entriegeln oder Öffnen einer Tür von außenhalb des Fahrzeugs detektiert wird.
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Außerdem kann in einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung in der obigen Vorrichtung zur Detektion biologischer Information der Fahrtdetektor feststellen, dass der Insasse in dem Fahrzeug fährt, wenn detektiert wird, dass jemand auf einem vorbestimmten Sitz des Fahrzeugs sitzt und/oder dass ein Sicherheitsgurt getragen wird und/oder dass eine manuelle Betätigungsvorrichtung betätigt wird und/oder dass eine Fahrantriebsquelle gestartet wird.
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Außerdem kann in einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung die obige Vorrichtung zur Detektion biologischer Information einen Korrekturwertspeicher einschließen, der so konfiguriert ist, dass er jedes Mal, wenn die Korrekturwert-Einstelleinheit den Korrekturwert festlegt, den Korrekturwert speichert.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung ist es möglich, eine Vorrichtung zur Detektion biologischer Information zur Verfügung zu stellen, die den Einfluss der Umgebung reduzieren kann, wodurch die Genauigkeit der Detektion der biologischen Information verbessert werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Vorrichtung zur Detektion biologischer Information gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung;
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2 ist ein Diagramm, in dem ein Fahrzeug dargestellt ist, das mit der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information von 1 ausgestattet ist;
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3 ist ein detailliertes Diagramm eines Radiowellen-Sendeempfängers von 1;
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4 ist ein Diagramm, in dem die in einem biologischen-Informationsdetektor verarbeitete Information dargestellt ist; und
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5 ist ein Flussdiagramm, in dem die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information von 1 dargestellt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Identische Bezugsziffern bezeichnen durchweg identische oder entsprechende Teile. In den dargestellten Ausführungsformen sind verschiedene spezielle Details angegeben, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Es ist für einen Fachmann jedoch offensichtlich, dass die Erfindung ohne diese speziellen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind bestens bekannte Merkmale nicht detailliert beschrieben, um eine Verkomplizierung der Erfindung zu vermeiden.
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Zunächst wird eine Konfiguration der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen in Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben.
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1 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 veranschaulicht. 2 zeigt ein mit der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 ausgestattetes Fahrzeug 50. In 2 ist das Fahrzeug 50 schematisch von der Seite dargestellt.
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Das Fahrzeug 50 umfasst ein automatisches vierrädriges Fahrzeug (2). Wie in 1 dargestellt, ist das Fahrzeug 50 mit einer Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10, einem Türverriegelungs-/Entriegelungssensor 4, einem Türöffnungs-/Schließungssensor 5 einer manuellen Betätigungseinheit 6, einem Sitzsensor 7, einem Sicherheitsgurtsensor 8, einem Leistungsschalter 9 und einem Zündschalter 11 ausgestattet.
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Die Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 umfasst ein Doppler-Radar-Modul. Die Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 ist mit einer Steuerung 1, einem Radiowellen-Sendeempfänger 2 und einem biologischen Informationsdetektor 3 ausgestattet. Die Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 detektiert biologische Information, wie beispielsweise die Herzfrequenz oder die Atemfrequenz, eines Fahrers D, der auf dem Fahrersitz 51 des Fahrzeugs 50, wie in 2 dargestellt, sitzt.
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Die Steuerung 1 von 1 steuert die Operationen des Radiowellen-Sendeempfängers 2 und des biologischen Informationsdetektors 3. Die Steuerung 1 ist mit einem Fahrzeugöffnungsdetektor 1a und einem Fahrtdetektor 1b ausgestattet.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Radiowellen-Sendeempfänger 2 in eine Rückenlehne 51a des Fahrersitzes 51 des Fahrzeug 50 integriert. In einem anderen Beispiel kann der Radiowellen-Sendeempfänger 2 nur in einen Sitzbereich 51b des Fahrersitzes 51 integriert sein, oder er kann sowohl in den Sitzbereich 51b als auch in die Rückenlehne 51a integriert sein. Wie in 1 dargestellt, ist der Radiowellen-Sendeempfänger 2 mit einem Sender 2a und einem Empfänger 2b ausgestattet.
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3 ist ein detailliertes Diagramm des Radiowellen-Sendeempfängers 2. Der Sender 2a des Radiowellen-Sendeempfängers 2 umfasst einen Sinuswellen-Oszillator 21, einen Teiler (Splitter) 22 und eine Sendeantenne 23. Der Empfänger 2b umfasst eine Empfangsantenne 24, einen Teiler 25, Mischer 26, 28 und einen π/2-Phasenschieber 27.
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Wenn der Sinuswellen-Oszillator 21 ein Sinuswellensignal ausgibt, splittet der Teiler 22 das Sinuswellensignal in zwei Signale. Eines der Signale wird in den Mischer 26 und den Mischer 28 des Empfängers 2b eingegeben. Das andere Signal wird zu der Sendeantenne 23 geleitet. Dem entsprechend wird eine Radiowelle zu einer Körperoberfläche Da (1 und 2) des Fahrers D, der auf dem Fahrersitz 51 des Fahrzeugs 50 sitzt, von der Sendeantenne 23 gesendet.
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Die von der Sendeantenne 23 ausgesendete Radiowelle wird durch die Körperoberfläche Da des Fahrers D reflektiert, und die Empfangsantenne 24 des Empfängers 2b empfängt die reflektierte Welle. Die von der Empfangsantenne 24 empfangene reflektierte Welle wird in ein Signal umgewandelt, und der Teiler 25 splittet das Signal in zwei Signale. Eines der Signale wird in den Mischer 26 eingegeben. Das andere Signal wird durch den π/2-Phasenschieber 27 so in Phase verschoben, dass es um π/2 (rad) verzögert wird, und dann in den Mischer 28 eingegeben.
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Der Mischer 26 vervielfältigt die von dem Teiler 22 und dem Teiler 25 eingegebenen Signale und gibt ein Signal von einem I-Kanal (I-Ausgabe) aus. Der Mischer 28 vervielfältigt die von dem Teiler 22 und dem π/2Phasenschieber 27 eingegebenen Signale und gibt ein Signal von einem Q-Kanal (Q-Ausgabe) aus.
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Wie in 1 dargestellt, ist der biologische Informationsdetektor 3 mit einem Tiefpassfilter 3a, einem Bandpassfilter 3b, einer Signalerfassungseinheit 3c, einem Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d, einem biologischen Informationsextraktor 3e und einer externen Ausgabeeinheit 3f ausgestattet.
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Die I-Ausgabe und die Q-Ausgabe, die von dem Empfänger 2b des Radiowellen-Sendeempfängers 2 ausgegeben werden, passieren den Tiefpassfilter 3a, so dass ein I-Signal und ein Q-Signal, die zwei orthogonale IQ-Signale darstellen, in die Signalerfassungseinheit 3c eingegeben werden. Außerdem passieren die I-Ausgabe und die Q-Ausgabe, die von dem Empfänger 2b ausgegeben werden, den Bandpassfilter 3b, so dass ein ΔI-Signal und ein ΔQ-Signal, welche durch Ableitung des I-Signals bzw. des Q-Signals erhalten werden, in die Signalerfassungseinheit 3c eingegeben werden (ΔI = dI/dt, ΔQ = dQ/dt).
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Die Signalerfassungseinheit 3c ist mit einem A-D-Wandler 31, einer Korrekturwert-Einstelleinheit 32 und einem Korrekturwertspeicher 33 ausgestattet. Der A-D-Wandler 31 wandelt das I-Signal, das Q-Signal, das ΔI-Signal und das ΔQ-Signal, welche von dem Tiefpassfilter 3a und dem Bandpassfilter 3b eingegeben werden, von analog zu digital um. Die durch den A-D-Wandler 31 konvertierten Datenelemente I, Q, ΔI, ΔQ werden an den Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d ausgegeben.
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4 ist ein Diagramm, in dem die in dem biologischen Informationsdetektor 3 verarbeiteten Daten dargestellt sind. In 4 stellt die vertikale Achse das Datenelement I dar, und die horizontale Achse stellt das Datenelement Q dar. Der Ort einer graphischen Darstellung (Plot) (schwarzer Punkt) der Datenelemente I, Q ist ein Kreis. Die Größe des Kreises stellt die Empfangsstärke einer reflektierten Welle, die von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2 empfangen wird, dar und variiert in Abhängigkeit von dem Zustand (Neigung und Reflexionsgrad) der Oberfläche eines Reflektors (zum Beispiel der Körperoberfläche Da des Fahrers D). Offset-Werte Io, Qo, welche die zentralen Koordinaten des Kreises sind, stellen Korrekturwerte zur Detektion einer biologischen Information des Fahrers D dar. Die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 der Signalerfassungseinheit 3c legt (berechnet) die Korrekturwerte Io, Qo basierend auf den Datenelementen I, Q, ΔI, ΔQ fest, welche durch Konvertieren der Eingabesignale von dem Tiefpassfilter 3a und dem Bandpassfilter 3b durch den A-D-Wandler 31 erhalten werden.
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Jedes Mal, wenn die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 die Korrekturwerte Io, Qo festlegt, werden die eingestellten Korrekturwerte Io, Qo in dem Korrekturwertspeicher 33 gespeichert, wodurch die Inhalte des Korrekturwertspeichers 33 aktualisiert werden. Außerdem werden die Korrekturwerte Io, Qo aus dem Korrekturwertspeicher 33 durch die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 ausgelesen und an den Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d ausgegeben (1).
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Der Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d berechnet eine IQ-Winkelgeschwindigkeit ω basierend auf den Datenelementen I, Q, ΔI, ΔQ und den Korrekturwerten Io, Qo, welche von der Signalerfassungseinheit 3c eingegeben werden. Die IQ-Winkelgeschwindigkeit ω wird durch den folgenden Ausdruck berechnet. Wie in 4 dargestellt, ist θ ein Winkel einer Strecke, welche den Plot der Datenelemente I, Q mit den Offset-Werten Io, Qo verbindet und stellt eine Phase dar. θ = arctan(I – Io)/(Q – Qo)
ω = dθ/dt
ω ≈ {(I – Io) × ΔQ – (Q – Qo) × ΔI}/{(I – Io)2 + (Q – Qo)2} (1)
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Der biologische Informationsextraktor 3e extrahiert biologische Information, wie beispielsweise Herzfrequenz oder Atemfrequenz, des Fahrers D basierend auf der IQ-Winkelgeschwindigkeit ω, die durch den Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d berechnet wird. Die externe Ausgabeeinheit 3f gibt die durch den biologischen Informationsextraktor 3e extrahierte biologische Information an eine externe Vorrichtung 60, wie beispielsweise eine elektronische Fahrzeugsteuereinheit (ECU), aus.
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Der Türverriegelungs-/Entriegelungssensor 4 ist in eine Tür 52 (2) des Fahrersitzes des Fahrzeugs 50 integriert. Der Türverriegelungs-/Entriegelungssensor 4 detektiert eine Verriegelung und Entriegelung der Tür 52. Das Fahrzeug 50 ist mit einem passiven Zugangssystem, einem schlüssellosen Zugangssystem oder einem Polling-System ausgestattet. In wenigstens einem dieser Systeme werden Verriegelung und Entriegelung der Tür 52 durch drahtlose Kommunikation zwischen einer bordeigenen Vorrichtung (nicht dargestellt) und einem tragbaren elektronischen Schlüssel (nicht dargestellt) ausgeführt.
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Der Türöffnungs-/Schließungssensor 5 ist in die Tür 52 oder in einen Rahmen der Tür 52 integriert. Der Türöffnungs-/Schließungssensor 5 detektiert ein Öffnen und Schließen der Tür 52.
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Wenn zum Beispiel der tragbare elektronische Schlüssel außerhalb des Fahrzeugs 50 vorliegt und der Türverriegelungs-/Entriegelungssensor 4 eine Entriegelung der Tür 52 detektiert, oder der Türöffnungs-/Schließungssensor 5 ein Öffnen der Tür 52 detektiert, bestimmt der Fahrzeugöffnungsdetektor 1a der Steuerung 1 der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10, dass das Fahrzeug 50 geöffnet ist, so dass ein Fahren möglich ist.
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Die manuelle Betätigungseinheit 6 umfasst ein Lenkrad 6a und eine Bremse 6b, welche durch den Fahrer D zur manuellen Steuerung des Fahrzeugs 50 betätigt werden. Wenn jede Einheit der manuellen Betätigungseinheit 6 betätigt wird, wird ein Betätigungssignal an die Steuerung 1 der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 ausgegeben.
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Der Sitzsensor 7 detektiert das Sitzen des Fahrers D auf dem Fahrersitz 51 des Fahrzeugs 50. Der Sicherheitsgurtsensor 8 detektiert das Tragen eines Sicherheitsgurts in dem Fahrersitz des Fahrzeugs 50.
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Der Leistungsschalter 9 wird zum Starten und Stoppen eines Motors, welcher die Fahrantriebsquelle des Fahrzeugs 50 darstellt, betätigt. Wenn der Leistungsschalter 9 betätigt wird, wird ein entsprechendes Betätigungssignal an die Steuerung 1 der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 ausgegeben. Der Zündschalter 11 wird angeschaltet, wenn der Motor gestartet wurde. Ein ON-Signal des Zündschalters 11 wird an die Steuerung 1 ausgegeben. Wenn eine Operation zum Starten des Motors in dem Leistungsschalter 9 durchgeführt wurde, oder wenn der Zündschalter 11 eingeschaltet wurde, bestimmt die Steuerung 1, dass der Motor gestartet wurde. In einem anderen Beispiel kann die Fahrantriebsquelle einen Fahrmotor einschließen.
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Der Fahrtdetektor 1b der Steuerung 1 bestimmt, dass der Fahrer D in dem Fahrzeug 50 fährt, zum Beispiel, wenn ein Sitzen auf dem Fahrersitz durch den Sitzsensor 7 detektiert wird, und/oder wenn das Tragen des Sicherheitsgurts in dem Fahrersitz durch den Sicherheitsgurtsensor 8 detektiert wird, und/oder wenn die manuelle Betätigungseinheit 6 betätigt wird und/oder der Motor gestartet wird.
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Als nächstes wird die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 mit Bezug auf 5 beschrieben.
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5 ist ein Flussdiagramm, in dem die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 dargestellt ist.
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Wenn kein Insasse (zum Beispiel der Fahrer D) in dem Fahrzeug 50 fährt, detektiert der Fahrzeugöffnungsdetektor 1a der Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 anhand eines Ausgabeergebnisses des Türverriegelungs-/Entriegelungssensors 4 oder des Türöffnungs-/Schließungssensors 5, dass das Fahrzeug 50 geöffnet und damit ein Fahren möglich ist (Schritt S1). Demgemäß versorgt die Steuerung 1 den Radiowellen-Sendeempfänger 2 und den biologischen Informationsdetektor 3 mit Strom (Schritt S2) und führt eine Kalibrierung des Radiowellen-Sendeempfängers 2 und des biologischen Informationsdetektors 3 durch (Schritt S3).
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In Schritt S3 sendet insbesondere der Sender 2a des Radiowellen-Sendeempfängers 2 eine Radiowelle, und der Empfänger 2b empfängt eine reflektierte Welle. Zu diesem Zeitpunkt ist der Fahrer D noch nicht in die Fahrerkabine des Fahrzeugs 50 eingestiegen. Daher wird die von dem Sender 2a ausgesendete Radiowelle nicht von der Körperoberfläche Da des Fahrers D reflektiert, und die von dem Empfänger 2b empfangene Radiowelle umfasst eine von einem Objekt aus der Umgebung reflektierte Welle. Dann werden, wie in 1 dargestellt, die I-Ausgabe und die Q-Ausgabe von dem Empfänger 2b ausgegeben und passieren den Tiefpassfilter 3a und den Bandpassfilter 3b. Entsprechend werden das I-Signal, das Q-Signal, das ΔI-Signal und das ΔQ-Signal in die Signalerfassungseinheit 3c eingegeben. Außerdem konvertiert der A-D-Wandler 31 das I-Signal, das Q-Signal, das ΔI-Signal und das ΔQ-Signal in digitale Signale, welche somit eingegeben werden, um die Kalibrierungsdatenelemente I, Q, ΔI, ΔQ zu erhalten.
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Die Kalibrierung zur Erfassung der obigen Kalibrierungsdatenelemente I, Q, ΔI, ΔQ wird von dem Zeitpunkt an durchgeführt, zu dem der Fahrzeugöffnungsdetektor 1a detektiert, dass das Fahrzeug 50 geöffnet ist, so dass ein Fahren möglich ist, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrtdetektor 1b detektiert, dass der Fahrer D in dem Fahrzeug 50 fährt. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Kalibrierungsdatenelementen I, Q, ΔI, ΔQ erfasst wurde, legt die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 die Korrekturwerte Io, Qo basierend auf den erfassten Kalibrierungsdatenelementen I, Q, ΔI, ΔQ fest (Schritt S4), und diese Korrekturwerte Io, Qo werden in dem Korrekturwertspeicher 33 gespeichert. Gleichzeitig können die Korrekturwerte Io, Qo lediglich basierend auf den Kalibrierungsdatenelementen I, Q eingestellt werden.
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Wenn die vorherigen Korrekturwerte Io, Qo zum Zeitpunkt des Einstellens der aktuellen Korrekturwerte Io, Qo durch die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 in dem Korrekturwertspeicher 33 gespeichert waren, werden die vorherigen Korrekturwerte Io, Qo mit den aktuellen Korrekturwerten Io, Qo überschrieben (Aktualisierung).
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Anschließend detektiert der Fahrtdetektor 1b anhand des Ausgabeergebnisses der manuellen Betätigungseinheit 6, des Sitzsensors 7, des Sicherheitsgurtsensors 8, des Leistungsschalters 9 oder des Zündschalters 11, dass der Fahrer D in dem Fahrzeug 50 fährt (Schritt S5). Entsprechend startet die Steuerung 1 die Detektion der biologischen Information des Fahrers D unter Verwendung des Radiowellen-Sendeempfängers 2 und des biologischen Informationsdetektors 3 (Schritt S6).
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Insbesondere sendet in Schritt S6 der Sender 2a des Radiowellen-Sendeempfängers 2 eine Radiowelle aus, und der Empfänger 2b empfängt eine reflektierte Welle. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Fahrer D in das Fahrzeug ein und nimmt auf dem Fahrersitz 51 Platz. Dadurch wird die von dem Sender 2a ausgesendete Radiowelle durch die Körperoberfläche Da des Fahrers D reflektiert, und der Empfänger 2b empfängt die von dem Fahrer D reflektierte Welle und eine von einem Objekt aus der Umgebung reflektierte Welle. Dann werden, wie in 1 dargestellt, die I-Ausgabe und die Q-Ausgabe von dem Empfänger 2b ausgegeben und passieren den Tiefpassfilter 3a und den Bandpassfilter 3b. Entsprechend werden das I-Signal, das Q-Signal, das ΔI-Signal und das ΔQ-Signal an die Signalerfassungseinheit 3c ausgegeben.
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In der Signalerfassungseinheit 3c konvertiert der A-D-Wandler 31 das I-Signal, das Q-Signal, das ΔI-Signal und das ΔQ-Signal, welche eingegeben wurden, von analog zu digital und gibt die konvertierten Datenelemente I, Q, ΔI, ΔQ gegebenenfalls an den Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d aus. Des Weiteren liest die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 die in dem Korrekturwertspeicher 33 gespeicherten Korrekturwerte Io, Qo (feste Werte) aus und gibt die ausgelesenen Korrekturwerte Io, Qo an den Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d aus.
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Dann berechnet der Winkelgeschwindigkeitskalkulator 3d unter Verwendung des obigen Ausdrucks (1) basierend auf den eingegebenen Datenelementen I, Q, ΔI, ΔQ und den eingegebenen Korrekturwerten Io, Qo die IQ-Winkelgeschwindigkeit ω. Ferner extrahiert der biologische Informationsextraktor 3e biologische Information, wie beispielsweise Herzfrequenz oder Atemfrequenz, des Fahrers D basierend auf der IQ-Winkelgeschwindigkeit ω. Dadurch wird biologische Information erhalten, bei der der Einfluss der Umgebung, wie beispielsweise eine von einem Objekt in der Umgebung reflektierte Welle, reduziert ist. Die durch den biologischen Informationsextraktor 3e extrahierte biologische Information wird gegebenenfalls von der externen Ausgabeeinheit 3f an die externe Vorrichtung 60 ausgegeben. Die externe Vorrichtung 60 stellt die biologische Information dar oder verwendet die biologische Information als Kontrolldaten des Fahrzeugs 50.
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Die Detektion der biologischen Information wird von dem Zeitpunkt an durchgeführt, zu dem der Fahrtdetektor 1b detektiert, dass der Fahrer D in dem Fahrzeug fährt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrtdetektor 1b detektiert, dass der Fahrer D das Fahrzeug 50 nicht fährt. Das heißt, wenn der Fahrer D in dem Fahrzeug 50 fährt, wird die obige Operation zur Detektion der biologischen Information durchgeführt, ungeachtet dessen, ob das Fahrzeug 50 steht oder fährt.
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Wenn dann zum Beispiel der Fahrer D aus dem Fahrzeug 50 aussteigt, wird die Detektion des Sitzens des Fahrers D auf dem Fahrersitz durch den Sitzsensor 7 beendet. Entsprechend bestimmt der Fahrtdetektor 1b, dass der Fahrer D nicht in dem Fahrzeug 50 fährt. Wenn die Detektion des Fahrens des Fahrers D durch den Fahrtdetektor 1b auf diese Weise beendet wird (Schritt S7: YES), stoppt die Steuerung 1 die Detektion der biologischen Information des Fahrers D durch den Radiowellen-Sendeempfänger 2 und den biologischen Informationsdetektor 3 (Schritt 8) und stoppt gleichermaßen die Stromversorgung des Radiowellen-Sendeempfängers 2 und des biologischen Informationsdetektors 3 (Schritt 9). Wenn dann zum Beispiel die Tür 52 geschlossen und von der Außenseite des Fahrzeugs 50 verriegelt wird, detektiert der Fahrzeugöffnungsdetektor 1a anhand der Ausgabeergebnisse des Fahrzeugverriegelungs-/Entriegelungssensors 4 und des Türöffnungs-/Schließungssensors 5, dass das Fahrzeug 50 geschlossen ist (Schritt 10).
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Die Feststellung in Schritt 7, dass der Fahrer D nicht in dem Fahrzeug 50 fährt, kann auch basierend auf einem anderen Element als der Ausgabe des Sitzsensors 7 erfolgen. Zum Beispiel kann der Fahrtdetektor 1b bestimmen, dass der Fahrer D nicht in dem Fahrzeug 50 fährt, wenn eine vorbestimmte Zeit oder länger seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem eine Operation zum Stoppen des Motors in dem Leistungsschalter 9 durchgeführt wurde, und/oder wenn eine vorbestimmte Zeit oder länger seit dem Ausschalten des Zündschalters 11 verstrichen ist, und/oder wenn die Freigabe des Sicherheitsgurts in dem Fahrersitz durch den Sicherheitsgurtsensor 8 für eine vorbestimmte Zeit oder länger detektiert wird, und/oder wenn kein Sitzen des Fahrers D durch den Sitzsensor 7 für eine vorbestimmte Zeit oder länger detektiert wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform legt die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 die Korrekturwerte Io, Qo basierend auf dem durch die Umgebung beeinflussten Ausgabeergebnis von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2 fest, nachdem die Detektion des Öffnens des Fahrzeugs 50 durch den Fahrzeugöffnungsdetektor 1a erfolgt ist und bevor die Detektion des Fahrens des Fahrers D in dem Fahrzeug 50 durch den Fahrtdetektor 1b erfolgt ist, das heißt, wenn keine Radiowelle von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2 an den Fahrer D ausgesendet wird. Dann detektiert der biologische Informationsdetektor 3 die biologische Information des Fahrers D basierend auf dem Ausgabeergebnis von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2 und den durch die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 festgelegten Korrekturwerten Io, Qo, nachdem der Fahrtdetektor 1b das Fahren des Fahrers D in dem Fahrzeug 50 detektiert hat, d. h., wenn der Fahrer D in dem Fahrzeug 50 fährt und eine Radiowelle von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2 an den Fahrer D ausgesendet wird. Dadurch ist es möglich, den Einfluss der Umgebung zu reduzieren, wodurch die Genauigkeit der Detektion der biologischen Information von dem Fahrer D verbessert wird.
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Ferner werden in einer beispielhaften Ausführungsform die Korrekturwerte Io, Qo, welche von dem Zeitpunkt eingestellt werden, zu dem das Fahrzeug 50 geöffnet wird, so dass ein Fahren ermöglicht wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Fahrer D in das Fahrzeug 50 einsteigt, festgehalten, nachdem der Fahrer D in das Fahrzeug 50 eingestiegen ist. Nachdem der Fahrer D in das Fahrzeug 50 eingestiegen ist, detektiert der biologische Informationsdetektor 3 die biologische Information basierend auf den Korrekturwerten Io, Qo und dem Ausgabeergebnis von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2. Somit ist es nicht notwendig, die Korrekturwerte Io, Qo jedes Mal einzustellen und zu aktualisieren, wenn der biologische Informationsdetektor 3 die biologische Information detektiert. Dadurch ist es möglich, die Verarbeitungslast der Korrekturwert-Einstelleinheit 32 und des biologischen Informationsdetektors 3 zu reduzieren.
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Wenn in einer beispielhaften Ausführungsform der Türverriegelungs-/Entriegelungssensor 4 oder der Türöffnungs-/Schließungssensor 5 eine Entriegelung der Tür 52 oder ein Öffnen der Tür 52 von der Außenseite des Fahrzeugs 50 detektieren, bestimmt der Fahrzeugöffnungsdetektor 1a, dass das Fahrzeug 50 geöffnet ist. Somit kann die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 die Korrekturwerte Io, Qo basierend auf dem von der Umgebung beeinflussten Ausgabeergebnis von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2 einstellen, unmittelbar bevor der Fahrer D in das Fahrzeug 50 einsteigt.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bestimmt der Fahrtdetektor 1b, dass der Fahrer D in dem Fahrzeug 50 fährt, wenn detektiert wird, dass der Fahrer D auf dem Fahrersitz des Fahrzeugs 50 sitzt und/oder der Sicherheitsgurt getragen wird und/oder die manuelle Betätigungsvorrichtung 6 betätigt wird und/oder ein Starten des Motors detektiert wird. Dadurch ist es möglich, zuverlässig zu detektieren, dass der Fahrer D auf dem Fahrersitz des Fahrzeugs 50 sitzt, so dass der Radiowellen-Sendeempfänger 2 eine Radiowelle zu dem Fahrer D aussenden und von diesem empfangen kann.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform werden jedes Mal, wenn die Korrekturwert-Einstelleinheit 32 die Korrekturwerte Io, Qo festlegt, die eingestellten Korrekturwerte Io, Qo in dem Korrekturwertspeicher 33 gespeichert, wodurch die Inhalte des Korrekturwertspeichers 33 aktualisiert werden. Dadurch ist es möglich, jedes Mal, wenn der Fahrer D in das Fahrzeug 50 einsteigt, die letzten Korrekturwerte Io, Qo, welche die Umgebung berücksichtigen, in dem Korrekturwertspeicher 33 aufzuzeichnen. Ferner ist es möglich, die biologische Information des Fahrers D basierend auf dem Ausgabeergebnis von dem Radiowellen-Sendeempfänger 2 und den letzten Korrekturwerten Io, Qo, die in dem Korrekturwertspeicher 33 gespeichert sind, akkurat zu detektieren, nachdem der Fahrer in das Fahrzeug 50 eingestiegen ist.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der Offenbarung können andere als die beispielhaften Ausführungsformen angewendet werden. Zum Beispiel wird in den beispielhaften Ausführungsformen die Detektion der biologischen Information des Fahrers D gestoppt, wenn die Detektion des Fahrens des Fahrers D in dem Fahrzeug 50 beendet wird. Jedoch ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Alternativ kann zum Beispiel die Detektion der biologischen Information des Fahrers D beendet werden, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer D nicht die Absicht hat, das Fahrzeug 50 zu fahren, weil der Fahrer D unter Betätigung des Leistungsschalters 9 den Motor anhält, oder weil eine vorbestimmte Zeit oder länger vergangen ist, in der keine Betätigung der manuellen Betätigungseinheit 6 stattgefunden hat.
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Ferner sind die Bedingung für das Detektieren des Öffnens des Fahrzeugs 50 und die Bedingung für das Detektieren des Fahrens des Fahrzeugs 50 nicht auf die in den beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Bedingungen beschränkt, und es können andere Bedingungen angewendet werden. Zum Beispiel kann die Position des tragbaren elektronischen Schlüssels innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs durch drahtlose Kommunikation zwischen der bordeigenen Vorrichtung und dem tragbaren elektronischen Schlüssel bestimmt werden und als Bedingung für das Detektieren des Öffnens des Fahrzeugs 50 und als Bedingung für das Detektieren des Fahrens des Fahrzeugs 50 verwendet werden.
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In den beispielhaften Ausführungsformen wird die Offenbarung auf eine Vorrichtung zur Detektion biologischer Information 10 angewendet, welche die biologische Information, wie beispielsweise Herzfrequenz oder Atemfrequenz, des Fahrers D des Fahrzeugs 50 detektiert. Die Offenbarung kann außerdem auf eine Vorrichtung zur Detektion biologischer Information angewendet werden, die biologische Information eines anderen Insassen als des Fahrers detektiert, oder auf eine Vorrichtung zur Detektion biologischer Information, welche andere biologische Information, wie beispielsweise die Herzfrequenz und den Blutdruck, detektiert.
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Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, erkennt ein Fachmann, der aus dieser Offenbarung Nutzen zieht, dass andere Ausführungsformen denkbar sind, die innerhalb des Schutzumfangs der hierin offenbarten Erfindung liegen. Der Schutzumfang der Erfindung wird somit nur durch die anhängenden Ansprüche beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-163703 [0001]
- JP 2013-153782 A [0003, 0004]
- JP 2015-89513 A [0003, 0005]
- JP 2015-97638 A [0003, 0006]
- JP 2006-264464 A [0003, 0007]
- JP 2006-55504 A [0003, 0008]
- JP 2010-120493 A [0003, 0009]
- JP 2011-15887 A [0003, 0010]
- JP 10-179527 A [0003, 0011]
