DE102020123474A1

DE102020123474A1 - Sensor, Fahrzeugsitz und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102020123474A1
Application number: DE102020123474.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Oloumi; Matteo Bassi
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2021-03-18
Also published as: US20210076971A1

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Messen von Vitalfunktionen eines Insassen in einem Fahrzeugsitz bereitgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Sensor eine Übertragungsschaltungsanordnung, eine Empfangsschaltungsanordnung und eine Steuerung. Die Übertragungsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, einen Radarstrahl zu einem Insassen in einem Fahrzeugsitz zu übertragen. Die Empfangsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, ein reflektiertes Signal zu empfangen. Wobei das reflektierte Signal eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen ist. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierte Daten basierend auf dem reflektierten Signal zu bestimmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein elektronische Vorrichtungen und in speziellen Ausführungsformen Systeme und Verfahren zum Überwachen einer Vitalfunktion eines Insassen in einem Fahrzeugsitz.
HINTERGRUND
Eine Ursache für Fahrzeugunfälle liegt in einer Handlungsunfähigkeit des Fahrers eines Fahrzeugs aufgrund von Herz- und Atemproblemen. Mit Fortschritten bei selbstfahrenden (d. h. autonomen) Fahrzeugen und dem Wachstum bei Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-, Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)- und Fahrzeug-zu-Allem(V2X)-Technologien bestehen Möglichkeiten, einen derartigen Vorfall zu vermeiden und bei diesem Hilfeleistung zu suchen.
Typischerweise kann die Überwachung von Änderungen der Größe und Bewegung des Brustkorbs recht genaue Herzschlag- und Atemmessungen des Fahrers bereitstellen. Bestehende Lösungen zum Überwachen von Vitalfunktionen des Fahrers beinhalten Sensoren, die am Lenkrad, Armaturenbrett, Rückspiegel, an der Fahrzeugdecke oder am Sitzgurt des Fahrzeugs befestigt sind. In jedem Fall ist der Sensor aufgrund der Bewegung des Insassen und der relativen Positionierung des Fahrers zu dem Sensor gegenüber Obstruktion, Messungsinkonsistenzen und häufigen Fehlern anfällig.
Daher besteht ein Bedarf an verbesserten Systemen und Verfahren zur Überwachung einer Vitalfunktion eines Insassen in einem Fahrzeugsitz.
KURZFASSUNG
Technische Vorteile werden allgemein durch Ausführungsformen dieser Offenbarung erzielt, die Systeme und Verfahren zur Überwachung einer Vitalfunktion eines Insassen in einem Fahrzeugsitz beschreiben.
Es sind ein Sensor nach Anspruch 1 und ein Fahrzeugsitz nach Anspruch 13 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen. Der Sensor kann in den Fahrzeugsitz integriert sein.
Ein erster Aspekt betrifft einen Sensor, der eine Übertragungsschaltungsanordnung, eine Empfangsschaltungsanordnung und eine Steuerung beinhaltet. Die Übertragungsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, einen Radarstrahl zu einem Insassen in einem Fahrzeugsitz zu übertragen. Die Empfangsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, ein reflektiertes Signal - eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen - zu empfangen. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierte Daten basierend auf dem reflektierten Signal zu bestimmen.
In einer ersten Implementierungsform des Sensors gemäß dem ersten Aspekt beinhaltet der Sensor ferner eine Schnittstellenschaltungsanordnung, die dazu ausgelegt ist, Daten vom Sensor zu übertragen und Daten durch diesen zu empfangen.
In einer zweiten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, ist die Steuerung ferner dazu ausgelegt, die mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten unter Verwendung der Schnittstellenschaltungsanordnung zu einer externen Komponente zu übertragen.
In einer dritten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, ist die Vitalfunktion eine Herzfrequenz, eine Atemfrequenz oder eine Blutdruckrate des Insassen oder eine Kombination davon.
In einer vierten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, beinhaltet der Sensor ferner eine Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher, die dazu ausgelegt ist, die mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten zu speichern.
In einer fünften Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, beinhaltet die Empfangsschaltungsanordnung mehrere Antennen, die in einer Arraykonfiguration innerhalb eines Sitzabschnitts einer Fahrzeugsitzbaugruppe angeordnet sind.
In einer sechsten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, beinhaltet die Übertragungsschaltungsanordnung mehrere Antennen, die in einem Array angeordnet sind, das innerhalb eines Sitzabschnitts einer Fahrzeugsitzbaugruppe angeordnet ist.
In einer siebten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, ist die Steuerung ferner dazu ausgelegt, die Übertragungsschaltungsanordnung zu kalibrieren, um den Radarstrahl zu einer Stelle des Herzes auf dem Brustkorb des Insassen zu leiten.
In einer achten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, ist die Übertragungsschaltungsanordnung dazu ausgelegt, den Radarstrahl zu einem hinteren oberen Extremitätenabschnitt des Insassen zu leiten.
In einer neunten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, ist die Steuerung ferner dazu ausgelegt, eine Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals zu bestimmen und, basierend darauf, einen oder mehrere Phasenschieber in der Übertragungsschaltungsanordnung anzupassen.
In einer zehnten Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, ist die Steuerung ferner dazu ausgelegt, eine Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals zu bestimmen und, basierend darauf, einen oder mehrere Phasenschieber in der Empfangsschaltungsanordnung anzupassen.
In einer elften Implementierungsform des Sensors, gemäß dem ersten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des ersten Aspekts, beinhaltet der Radarstrahl ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Übertragen, durch eine Übertragungsschaltungsanordnung, eines Radarstrahls zu einem Insassen in einem Fahrzeugsitz; Empfangen, durch eine Empfangsschaltungsanordnung, eines reflektierten Signals, das eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen ist; und Bestimmen, durch eine Steuerung, von mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten basierend auf dem reflektierten Signal.
In einer ersten Implementierungsform des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner Übertragen, unter Verwendung einer Schnittstellenschaltungsanordnung, der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten zu einer externen Komponente.
In einer zweiten Implementierungsform des Verfahrens, gemäß dem zweiten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des zweiten Aspekts, beinhaltet das Verfahren ferner Analysieren, Speichern oder Anzeigen der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten oder eine Kombination davon.
In einer dritten Implementierungsform des Verfahrens, gemäß dem zweiten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des zweiten Aspekts, beinhaltet das Verfahren ferner Kalibrieren der Übertragungsschaltungsanordnung, um eine Richtung des Radarstrahls zu einem Brustkorb des Insassen zu leiten.
In einer vierten Implementierungsform des Verfahrens, gemäß dem zweiten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des zweiten Aspekts, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen einer Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals und, basierend darauf, Anpassen eines oder mehrerer Phasenschieber in der Übertragungsschaltungsanordnung.
In einer fünften Implementierungsform des Verfahrens, gemäß dem zweiten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des zweiten Aspekts, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen einer Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals und, basierend darauf, Anpassen eines oder mehrerer Phasenschieber in der Empfangsschaltungsanordnung.
In einer sechsten Implementierungsform des Verfahrens, gemäß dem zweiten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des zweiten Aspekts, beinhaltet das Verfahren ferner Bestimmen einer Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals und, basierend darauf, Bereitstellen einer Rückmeldung an den Insassen, seine Haltung für eine verbesserte Messgenauigkeit anzupassen.
In einer siebten Implementierungsform des Verfahrens, gemäß dem zweiten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des zweiten Aspekts, ist die Vitalfunktion eine erste Vitalfunktion, beinhaltet das Verfahren ferner Empfangen, von einer externen Quelle, einer zweiten Vitalfunktion des Insassen und, basierend darauf, Bestimmen von kombinierten Daten, die mit der zweiten Vitalfunktion und der ersten Vitalfunktion verknüpft sind.
In einer achten Implementierungsform des Verfahrens, gemäß dem zweiten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des zweiten Aspekts, beinhaltet der Radarstrahl ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon.
Ein dritter Aspekt betrifft einen Fahrzeugsitz, der einen Sitzabschnitt, eine Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher, mehrere Antennen, eine Übertragungsschaltungsanordnung, eine Empfangsschaltungsanordnung und eine Steuerung beinhaltet. Die mehreren Antennen sind in einer Arraykonfiguration innerhalb des Sitzabschnitts konfiguriert. Die Übertragungsschaltungsanordnung ist mit den mehreren Antennen gekoppelt. Die Übertragungsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, über eine oder mehrere der mehreren Antennen einen Radarstrahl zu einem Insassen im Fahrzeugsitz zu übertragen. Die Empfangsschaltungsanordnung ist mit den mehreren Antennen gekoppelt. Die Empfangsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, über eine oder mehrere der mehreren Antennen ein reflektiertes Signal zu empfangen, das eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen ist. Die Steuerung ist zu Folgendem ausgelegt: (1) Bestimmen von mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten basierend auf dem reflektierten Signal; und (2) Speichern der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten in der Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher.
In einer ersten Implementierungsform des Fahrzeugsitzes gemäß dem dritten Aspekt ist die Steuerung ferner dazu ausgelegt, eine Belegung des Fahrzeugsitzes durch den Insassen zu bestimmen und, basierend darauf, den Radarstrahl zu übertragen.
In einer zweiten Implementierungsform des Fahrzeugsitzes, gemäß dem dritten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des dritten Aspekts, sind mehrere einer Anzahl N von Antennen in einer generischen Musterkonfiguration angeordnet, wobei eine Anzahl M von Antennen Übertragungsantennen sind und eine Anzahl (N-M) von Antennen Empfangsantennen sind, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist und M eine positive ganze Zahl ist.
In einer dritten Implementierungsform des Fahrzeugsitzes, gemäß dem dritten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des dritten Aspekts, sind die mehreren Antennen in einer generischen Musterkonfiguration angeordnet, wobei jede Antenne eine Übertragungsantenne und eine Empfangsantenne ist.
In einer vierten Implementierungsform des Fahrzeugsitzes, gemäß dem dritten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des dritten Aspekts, beinhaltet der Fahrzeugsitz ferner mehrere Zirkulatoren, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung und die Empfangsschaltungsanordnung unter Verwendung eines jeweiligen Zirkulators mit jeder Antenne gekoppelt sind.
In einer fünften Implementierungsform des Fahrzeugsitzes, gemäß dem dritten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des dritten Aspekts, ist die Steuerung ferner dazu ausgelegt, eine Änderung in einer Haltung des Insassen im Fahrzeugsitz zu bestimmen und, basierend darauf, eine Rückmeldung unter Verwendung einer externen Anzeige in einem Fahrzeug, in dem der Fahrzeugsitz montiert ist, bereitzustellen, damit der Insasse die Haltung des Insassen für verbesserte Vitalfunktionsmessungen anpasst.
In einer sechsten Implementierungsform des Fahrzeugsitzes, gemäß dem dritten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des dritten Aspekts, ist die Steuerung ferner dazu ausgelegt, mit der Vitalfunktion assoziierte Daten einer externen Komponente in einem Fahrzeug, in dem der Fahrzeugsitz montiert ist, bereitzustellen, damit diese durch die externe Komponente angezeigt werden.
In einer siebten Implementierungsform des Fahrzeugsitzes, gemäß dem dritten Aspekt an sich oder einer beliebigen vorausgehenden Implementierungsform des dritten Aspekts, beinhaltet das Radar ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon.
Ausführungsformen können in Hardware, Software oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Ein Computerprogramm kann die obenstehenden Operationen durchführen. Eine Vorrichtung kann programmierbar zum Durchführen des Computerprogramms eingerichtet sein.
Figurenliste
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird jetzt Bezug auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen genommen, in denen gilt:

1A ist eine Veranschaulichung eines Insassen, der in einem Fahrzeugsitz positioniert ist;
1B ist eine Veranschaulichung eines Insassen, der in einem Fahrzeugsitz positioniert ist, der mit einem Sensor zum Messen von Vitalfunktionen des Insassen ausgestattet ist;
2A ist eine Kombination einer schematischen Darstellung und eines Blockdiagramms eines Ausführungsform-Sensors, der zum Messen einer Vitalfunktion des Insassen verwendet wird;
2B ist eine Kombination einer schematischen Darstellung und eines Blockdiagramms eines anderen Ausführungsform-Sensors, der zum Messen einer Vitalfunktion des Insassen verwendet wird;
3A-D veranschaulichen mehrere nicht beschränkende Ausführungsform-Anordnungen von Antennenelementen in einem Fahrzeugsitz;
4 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsform-Verfahrens zum Kalibrieren eines Sensors, wie durch eine Steuerung des Sensors durchgeführt werden kann; und
5 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsform-Verfahrens zum Sammeln von mit einer Vitalfunktionsmessung eines Insassen assoziierten Daten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Offenbarung stellt viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte bereit, die in einer breiten Vielfalt spezieller Zusammenhänge umgesetzt werden können. Die spezifischen Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend für spezifische Konfigurationen und schränken den Schutzumfang der beanspruchten Ausführungsformen nicht ein. Sofern nicht anderweitig angegeben, können Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden. Variationen oder Modifikationen, die mit Bezug auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso auf andere Ausführungsformen anwendbar sein. Ferner sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abänderungen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen, wie durch die angehängten Ansprüche definiert.
Die untenstehende Beschreibung veranschaulicht die verschiedenen spezifischen Einzelheiten, um ein eingehendes Verständnis mehrerer Ausführungsbeispiele gemäß der Beschreibung bereitzustellen. Die Ausführungsformen können ohne eine oder mehrere der spezifischen Einzelheiten oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien und dergleichen erhalten werden. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen, Materialien oder Operationen nicht ausführlich gezeigt oder beschrieben, damit die unterschiedlichen Aspekte der Ausführungsformen nicht unklar gemacht werden. Bezüge auf „eine Ausführungsform“ in dieser Beschreibung geben an, dass eine spezielle Konfiguration, Struktur oder ein spezielles Merkmal, die bzw. das in Bezug auf die Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform eingeschlossen ist. Dementsprechend beziehen sich Ausdrücke, wie etwa „bei einer Ausführungsform“, die an unterschiedlichen Stellen der vorliegenden Beschreibung auftreten können, nicht notwendigerweise genau auf dieselbe Ausführungsform. Des Weiteren können spezifische Gestaltungen, Strukturen oder Merkmale bei einer oder mehreren Ausführungsformen auf eine beliebige geeignete Art und Weise kombiniert werden.
Während die erfindungsgemäßen Aspekte hauptsächlich im Zusammenhang der Überwachung einer Vitalfunktion eines Insassen in einem Fahrzeugsitz beschrieben sind, sollte auch verstanden werden, dass die erfindungsgemäßen Aspekte ebenso bei einer beliebigen Variation von Einrichtungen anwendbar sind, die die Übertragung von Signalen zu einem Rücken eines Insassen, den Empfang einer Reflexion des Signals und die Bestimmung von Vitalfunktionen des Insassen bereitstellen.
Ausführungsformen dieser Offenbarung stellen Techniken zur kontaktlosen Überwachung einer Vitalfunktion eines Insassen in einem Fahrzeugsitz bereit. In einer Ausführungsform beinhaltet ein Sensor eine Übertragungsschaltungsanordnung, eine Empfangsschaltungsanordnung und eine Steuerung. Ein Radarstrahl wird unter Verwendung der Übertragungsschaltungsanordnung zu dem Insassen übertragen. Die Reflexion des Radarstrahls vom Insassen wird durch die Empfangsschaltungsanordnung in der Form eines reflektierten Signals empfangen. Die Vitalfunktionen des Insassen werden dann basierend auf dem reflektierten Signal gemessen. Die Vitalfunktion kann eine Herzfrequenz und/oder eine Atemfrequenz und/oder eine Blutdruckrate des Insassen sein.
Die Empfangsschaltungsanordnung und die Übertragungsschaltungsanordnung können jeweils mehrere Antennen und Phasenschieber beinhalten. Die mehreren Antennen können in einer Arraykonfiguration innerhalb eines Sitzabschnitts der Fahrzeugsitzbaugruppe angeordnet sein. Die Antennen können an verschiedenen Orten der Fahrzeugsitzbaugruppe positioniert sein. Als ein Beispiel können sich die Antennen an der Vorderseite, der Seite, der Rückseite, der Innenseite, oberhalb oder eine Kombination davon eines Sitzlehnenabschnitts der Fahrzeugsitzbaugruppe befinden. Die Antennen können flexibel sein und dem allgemeinen Umriss des Sitzabschnitts entsprechen. Die Antennen können in einer Vielfalt von Konfigurationen angeordnet sein, wie etwa einer Sternanordnung, einer Matrixanordnung, einer kreisförmigen Anordnung, einer Rautenanordnung oder anderen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Anzahl N von Antennen in einer generischen Musterkonfiguration innerhalb des Fahrzeugsitzes angeordnet. In dieser Ausführungsform sind eine Anzahl M von Antennen Übertragungsantennen und sind eine Anzahl (N-M) von Antennen Empfangsantennen, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist und M eine positive ganze Zahl ist. In Ausführungsformen kann jede Antenne eine Übertragungs- und eine Empfangsantenne sein. Der Sensor kann einen oder mehrere Zirkulatoren beinhalten, die zum Koppeln der Übertragungs- und Empfangsschaltungsanordnung mit einem entsprechenden Antennenelement verwendet werden. In manchen Ausführungsformen können mehrere Antennen verwendet werden, um direktionale Strahlen unter Verwendung von Phased-Array-Techniken zu implementieren. Eine MIMO(Mehrfach-Eingang-Mehrfach-Ausgang)-Konfiguration mit mehreren Chipsätzen kann zum Durchführen einer kohärenten und nicht kohärenten Signalverarbeitung verwendet werden.
Aspekte dieser Offenbarung stellen Ausführungsform-Kalibrations- und Messprozeduren zur Überwachung einer Vitalfunktion des Insassen bereit. Insbesondere wird eine Kalibrationsprozedur zum Entfernen von Umgebungseffekten und Anvisieren eines rekonfigurierbaren Radarstrahls auf eine Stelle des Herzes in einem Brustkorb des Insassen eingeführt. In einer Ausführungsform bestimmt die Steuerung eine Position des Insassen im Fahrzeugsitz und eine Bewegung des Brustkorbs basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals. In Ausführungsformen wird die Position des Insassen und die Bewegung des Brustkorbs basierend auf einer Zeitverzögerungsmessung des reflektierten Signals bestimmt. Die Steuerung kalibriert die Phasenschieber in der Übertragungs- und Empfangsschaltungsanordnung, um einen Radarstrahl zu einem anvisierten Ort des Insassen zu leiten. Demnach kann der Radarstrahl ein rekonfigurierbarer Radarstrahl sein. In einer Ausführungsform wird der Radarstrahl zu einer Stelle des Herzes auf dem Brustkorb des Insassen geleitet. In einer anderen Ausführungsform wird der Radarstrahl zu der allgemeinen Richtung des Brustkorbs des Insassen geleitet. In einer anderen Ausführungsform wird der Radarstrahl zu einem hinteren oberen Extremitätenabschnitt des Insassen geleitet. In Ausführungsformen kann der Sensor beispielsweise über eine Schnittstelle mit dem Insassen kommunizieren, um seine Haltung für eine verbesserte Messgenauigkeit der Vitalfunktionen anzupassen. In einer anderen Ausführungsform kann der Sensor die Belegung des Fahrzeugsitzes detektieren und dann den Prozess des Sammelns, Speicherns, Analysierens, Anzeigens und/oder Kommunizierens der mit der Vitalfunktion assoziierten Daten initiieren. Unter Verwendung von Strahllenkung kann der Radarstrahl in eine spezielle Richtung geleitet werden. Dies kann beispielsweise zum Leiten des Radarstrahls in Richtung dünner Venen und Arterien verwendet werden, um genauere und präzisere Vitalfunktionsmessungen durchzuführen. In verschiedenen Ausführungsformen werden Umgebungseffekte, die Fehler in die Messung der Vitalfunktion einführen können, während des Kalibrationsprozesses entfernt. Dies liefert vorteilhafterweise eine zuverlässigere und konsistentere Messung der Vitalfunktion.
Der Sensor kann auch eine Schnittstellenschaltungsanordnung beinhalten, die zum Übertragen und Empfangen von Daten verwendet wird. In manchen Ausführungsformen überträgt die Steuerung die mit der Vitalfunktion assoziierten Daten unter Verwendung beispielsweise der Schnittstellenschaltungsanordnung zu einer externen Komponente. In manchen Ausführungsformen kann der Sensor auch eine Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher beinhalten, die zum Speichern der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten verwendet wird. In manchen Ausführungsformen werden die mit den Vitalfunktionsmessungen assoziierten Daten auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angezeigt. In anderen Ausführungsformen werden die Daten zu einer externen Komponente übertragen, beispielsweise einem Mobiltelefon oder einem Computer, die die gesammelten Daten anzeigen oder eine Analyse von diesen bereitstellen kann. Die Daten können intern zu dem Sensor analysiert oder unter Verwendung beispielsweise der Schnittstellenschaltungsanordnung mit einem externen System kommuniziert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen können die durch den Sensor gesammelten Daten durch von anderen Sensoren gesammelte Daten ergänzt werden. Ein kombinierter Datensatz basierend auf den Analysen der Vitalfunktion, die vom Sensor und von einer oder mehreren externen Quellen gesammelt werden, kann zum Bereitstellen eines umfangreichen Datensatzes für den Insassen verwendet werden. In Ausführungsformen kann die externe Quelle ein Mobiltelefon und/oder eine tragbare elektronische Vorrichtung (z. B. Smartwatch, Armband, Ohrstück, Brustgurt usw.) sein. Diese und andere Einzelheiten werden nachstehend ausführlicher besprochen.
1A veranschaulicht einen Insassen 110, der innerhalb eines Fahrzeugsitzes 120 eines Fahrzeugs 100 positioniert ist. Es ist vorteilhaft, eine Vitalfunktion des Insassen 110 zu überwachen, da eine konstante Überwachung der Vitalfunktionen bei der Minimierung oder Verhinderung von Unfällen aufgrund eines Herzversagens zum Beispiel während des Fahrens hilfreich sein kann. Die Vitalfunktion kann eine Herzfrequenz, eine Atemfrequenz oder eine Blutdruckrate des Insassen 110 oder eine Kombination davon sein. Die Auf-und-Ab-Bewegungen des Brustkorbs 140 können die Atmungsfrequenz und Herzschlagfrequenz des Insassen 110 angeben. Die Bewegung des Brustkorbs 140 kann unter Verwendung eines kontaktlosen Sensors wie etwa eines Radarsignals gemessen werden. Dies wird typischerweise durch das Übertragen eines Hochfrequenz (HF)-Signals unter Verwendung eines Radars zu dem Brustkorb 140 und das Sammeln des reflektierten Signals durchgeführt. Das reflektierte Signal wird analysiert und mit der Vitalfunktion assoziierte Daten werden unter Verwendung der Zeitverzögerung, der Amplitude oder einer Phasendifferenz in Bezug auf das übertragene Signal berechnet. In manchen Ausführungsformen wird eine Zeitverzögerungsmessung verwendet, um den relativen Ort zu einem Zeitpunkt zu messen, was mit der Zeit zum Bestimmen der Herzschlagfrequenz oder einer Atemfrequenz verwendet werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung befindet sich der Sensor am Fahrzeugsitz 120, und in speziellen Ausführungsformen am Sitzlehnenabschnitt 190 des Fahrzeugsitzes 120. In Ausführungsformen befindet sich der Sensor innerhalb des oder extern zu dem Fahrzeugsitz 120. Diese und andere Ausführungsformen stellen Systeme und Verfahren zur Überwachung einer Vitalfunktion des Insassen 110 bereit, die vorteilhafterweise einen fast klaren Pfad zwischen dem Sensor und dem Brustkorb 140 des Insassen 110 bereitstellen.
Die Ausführungsformen dieser Offenbarung stellen einen zuverlässigeren und genaueren Satz von Messungen bereit, hauptsächlich aufgrund der Positionierung der Sensoren bezüglich des Insassen 110 und der potenziellen Bewegung des Körpers relativ zu den Sensoren. Diese Vorteile unterscheiden sich von vorherigen Implementierungen, die Sensoren aufweisen, die im Armaturenbrett oder Lenkrad 150, im Rückspiegel 160, in der Decke 170 oder im Sitzgurt 180 des Fahrzeugs 100 montiert sind.
Als ein Beispiel können Sensoren, die sich im Armaturenbrett oder Lenkrad 150 befinden, durch Bewegungen verschiedener Körperteile (z. B. Hand und Arm) des Insassen 110 behindert werden. Als ein anderes Beispiel kann den Sensoren, die sich im Rückspiegel 160 oder in der Decke 170 befinden, ein zweckmäßiger Winkel zum genauen Messen von Bewegungen des Brustkorbs 140 fehlen. Zusätzlich kann der Kopf des Insassen diese Messungen behindern. In noch einem anderen Beispiel bewegen sich im Sitzgurt 180 befindliche Sensoren gleichzeitig mit dem Brustkorb 140 und besitzen keinen anderen Referenzrahmen. Da der Sensor am Insassen 110 angebracht und um den Insassen 110 ausgebildet ist, muss ferner der Ort des Sensors basierend auf einer Änderung der Form und Größe des Insassen modifiziert werden.
Zusätzlich stellen Aspekte dieser Offenbarung ein System und ein Verfahren bereit, die einen rekonfigurierbaren Radarstrahl verwenden, um die Richtung von HF-Signalen zu dem Herz des Insassen 110 innerhalb des Brustkorbs 140 anzupassen und reflektierte Signale der HF-Übertragung vom Insassen 110 zu empfangen. Dies wird hauptsächlich durch eine kontinuierliche Überwachung und Erfassung der Verlagerung des oberen Abschnitts des Körpers relativ zu der Richtung, in die der rekonfigurierbare Radarstrahl gerichtet wird, durchgeführt.
Die erfindungsgemäßen Konzepte in der vorliegenden Anmeldung können mit den Fortschritten bei autonomen Fahrzeugen zusätzlich vorteilhaft sein. Als ein Beispiel kann ein vollständig oder teilweise automatisierter Prozess im Fahrzeug konfiguriert sein, in dem sich ein Sensor in konstanter oder fast konstanter Kommunikation mit einem Fahrzeugcomputer befindet. Der Sensor kann die Daten zu dem Fahrzeugcomputer kommunizieren. Der Fahrzeugcomputer kann dann bestimmen, dass eine Messung, die einer Vitalfunktion entspricht, sichere Bedingungen überschritten hat, und eine Notfallsituation kann ausgelöst werden. Alternativ kann eine Steuerung des Sensors bestimmen, dass die Messung, die der Vitalfunktion entspricht, sichere Bedingungen überschritten hat. Der Sensor kann die Notfallsituation zu dem Fahrzeugcomputer kommunizieren. In jedem Fall kann der Fahrzeugcomputer das Fahrzeug zu der nächstgelegenen Notfallversorgungsstation umleiten oder lenken.
In einer Ausführungsform kann ein teilautonomes Fahrzeug die beste Zeit oder den besten Zeitpunkt, um die Steuerung zurück zu dem Fahrer zu übergeben, beispielsweise basierend auf den Herzschlag- und Atemmessungen bestimmen. Die Messungen können als eine Indikation für den Bewusstheitsgrad und das Stressniveau des Fahrers verwendet werden. Eine solche Lösung kann vorteilhaft sein, um Verfahren für den Wechsel der Steuerung zwischen einem autonomen Modus und einem Fahrermodus bereitzustellen. Mit anderen Worten können die vorgeschlagenen Lösungen zum Beurteilen des Bereitschaftsgrads und/oder der Fähigkeit des Fahrers, die Fahrzeugsteuerung zu erhalten, verwendet werden. Es kann gleichermaßen vorteilhaft sein, den Gesundheitszustand und das Stressniveau des Fahrers zu überwachen.
Die Fortschritte in den Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-, Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)- und Fahrzeug-zu-Allem(V2X)-Technologien liefern zusätzlich Möglichkeiten für den Kommunikationsaustausch mit externen Datenbanken und/oder Cloud-basierte Analyse der Vitalfunktionen. Zusätzlich kann der vernetzte Fahrzeugcomputer, ein Mobiltelefon extern zum Fahrzeug oder der Cloud-basierte Computer die Daten vor der Ankunft des Insassen zu der Notfallversorgungsstation kommunizieren und relevante Informationen bereitstellen, die zum Bewältigen der Notfallsituation benötigt werden.
Erneut unter Bezugnahme auf 1A ermöglicht die selektive Platzierung des Sensors in oder an dem Fahrzeugsitz 120 relativ zu dem Insassen 110 eine Reduzierung oder Minimierung von Behinderungen, die durch Bewegungen von Hauptkörperteilen (z. B. Händen und Armen) verursacht werden. Die durch die Körperteile verursachten Behinderungen können die Sammlung der Übertragung und des Empfangs des auf den Brustkorb 140 anvisierten Impulses blockieren oder stören.
1B veranschaulicht einen Insassen 110, der innerhalb eines Fahrzeugsitzes 120 positioniert ist, der zum Messen von Vitalfunktionen des Insassen 110 verwendet wird. In einer Ausführungsform kann das reflektierte Signal ein Entfernungsprofil von R+R1+R2 aufweisen. In dieser Ausführungsform ist R die Umlaufzeitdistanz des HF-Signals zu dem und zurück vom Körper. R1 und R2 enthalten Variationen der Bewegung, die mit der Atmung und dem Herzschlag des dem HF-Signal ausgesetzten Insassen 110 verknüpft sind.
In einer Ausführungsform, und wie ferner hierin offenbart, kann ein Sensor unter anderen Komponenten eine Übertragungsschaltungsanordnung und eine Empfangsschaltungsanordnung beinhalten. In 1B kann der Sensor Antennenelemente 302 beinhalten, die zwischen der Übertragungsschaltungsanordnung und der Empfangsschaltungsanordnung gemeinsam genutzt werden können (oder nicht).
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Rückenabschnitt des Insassen 110 den Antennenelementen 302 zugewandt. Die Antennenelemente 302 können innerhalb des Fahrzeugsitzes 120, an der Vorderseite (d. h. Abschnitt des Fahrzeugsitzes 120 nahe des Insassen 110) oder an der Rückseite (d. h. Abschnitt des Fahrzeugsitzes 120 entfernt vom Insassen 110) positioniert sein. Ferner können die Antennenelemente 302 einheitlich innerhalb des Fahrzeugsitzes 120 integriert oder selektiv in einer oberen, unteren, mittleren, linken oder rechten Position des Fahrzeugsitzes 120 positioniert sein. Die Antennenelemente 302 können flexibel sein und dem allgemeinen Umriss des Fahrzeugsitzes 120 entsprechen. Die Antennenelemente 302 können in einer Arraykonfiguration angeordnet sein. Als ein Beispiel können die Antennenelemente 302 in einem Stern, einer Matrix, einem Kreis, einem Quadrat, einem Rechteck, einer Raute oder anderen Mustern angeordnet sein.
Um die Messgenauigkeit zu verbessern und Messfehler zu reduzieren, ist es vorteilhaft, potenzielle störende oder blockierende Elemente zwischen den Antennenelementen 302 und dem Brustkorb 140 des Insassen 110 zu reduzieren oder zu minimieren. Die Platzierung der Antennenelemente 302 zum Vornehmen von Messungen vom Rücken des Insassen 110 minimiert vorteilhafterweise Behinderungen, die durch Körperteile (z. B. Kopf und Arm) verursacht werden, während die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen beibehalten werden.
Typischerweise kann ein Fahrzeugsitz 120 eine Fläche von etwa 40 Quadratzentimeter (cm2) mit einer Tiefe von etwa 10 cm aufweisen. Ein solches Raumvolumen liefert ausreichenden Platz für die Platzierung mehrerer Antennenelemente 302 innerhalb des Fahrzeugsitzes 120. Wie oben angemerkt, können die Antennenelemente über die Höhe und Breite des Fahrzeugsitzes 120 angeordnet sein. 2A veranschaulicht ein Systemblockdiagramm für einen Sensor 200 einer Ausführungsform zum Messen einer Vitalfunktion des Insassen 110. Der Sensor 200 kann Strahlformungstechniken verwenden, um den Radarstrahl auf einen spezifischen Punkt zu fokussieren, zum Beispiel auf die Stelle des Herzes innerhalb des Brustkorbs des Insassen 110. Wie gezeigt, beinhaltet der Sensor 200 eine Steuerung 210, eine Übertragungsschaltungsanordnung 220 und eine Empfangsschaltungsanordnung 230, die wie gezeigt angeordnet sein können (oder nicht). Optional kann der Sensor 200 eine Schnittstellenschaltungsanordnung 240 und einen Speicher 250 beinhalten. Der Sensor 200 kann zusätzliche Komponenten beinhalten, die nicht in 2 dargestellt sind, wie etwa Langzeitspeicherung (z. B. beständigen Speicher usw.).
Die Steuerung 210 kann eine beliebige Komponente oder Sammlung von Komponenten sein, die dazu ausgebildet ist, Kommunikationen und/oder andere verarbeitungsbezogene Aufgaben durchzuführen. Die Steuerung 210 kann ein Mikroprozessor, ein Digitalsignalprozessor, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder dergleichen sein. In manchen Ausführungsformen befindet sich die Steuerung 210 extern zu dem Gehäuse des Sensors 200. Die Steuerung 210 kann die Anweisungen zum Durchführen der Schritte von Kalibration, Messung, Analyse, Speicherung und/oder Kommunikation der mit den Vitalfunktionsmessungen assoziierten Daten ausführen. In Ausführungsformen kann die Steuerung 210 die Rohdaten sammeln und die Daten kommunizieren, sodass sie durch einen externen Prozessor analysiert werden. In anderen Ausführungsformen kann die Steuerung 210 alle oder manche Schritte bezüglich der Kalibration, Messung, Analyse, Speicherung und/oder Kommunikation der mit den Vitalfunktionsmessungen assoziierten Daten durchführen.
Die Übertragungsschaltungsanordnung 220 wird zum Übertragen eines rekonfigurierbaren Radarstrahls zu dem Insassen 110 verwendet. Die Übertragungsschaltungsanordnung 220 kann ein oder mehrere Filter 222, Phasenschieber 224, Dämpfungsglieder 226, Verstärker 228 und Antennenelemente 280 beinhalten, die wie gezeigt angeordnet sein können (oder nicht). Die Verstärker 228 können Hochleistungsverstärker, Mehrstufenverstärker, Verstärker mit variabler Verstärkung oder dergleichen sein.
Die Empfangsschaltungsanordnung 230 wird zum Empfangen eines reflektierten Signals verwendet, das eine Reflexion der HF-Übertragung von der Rückseite des Insassen 110 ist. Die Empfangsschaltungsanordnung 230 kann ein oder mehrere Antennenelemente 290, Verstärker 234, Phasenschieber 236 und Filter 238 beinhalten, die wie gezeigt angeordnet sein können (oder nicht).
Obwohl in sowohl der Übertragungsschaltungsanordnung 220 als auch der Empfangsschaltungsanordnung 230 zwei HF-Pfade gezeigt sind, können ferner weniger oder mehr HF-Pfade und Komponenten basierend auf der Topologie des Sensors 200 verwendet werden.
Die Ausführungsformen dieser Offenbarung leiten vorteilhafterweise einen Radarstrahl zu der Rückseite des Insassen 110 und in Richtung der Stelle des sich im Brustkorb 140 befindlichen Herzes. Dies minimiert Behinderungen zwischen dem Brustkorb 140 und dem Radarstrahl, die möglicherweise durch den Insassen 110 verursacht werden.
Die Steuerung 210 in Kommunikation mit der Übertragungsschaltungsanordnung 220 kann die Phase einer HF-Übertragung, um den Strahl in Richtung des Brustkorbs 140 zu leiten, unter Verwendung der Phasenschieber 224 anpassen. Die Steuerung 210 kann zusätzlich die Amplitude der HF-Übertragung unter Verwendung der Dämpfungsglieder 226 und/oder der Verstärker 228 in der Übertragungsschaltungsanordnung 220 anpassen, um ein zuverlässiges und konsistent genaues HF-Signal bereitzustellen, sodass Änderungen der Größe, Form und Bewegungen eines Insassen 110 des Fahrzeugs 100 berücksichtigt werden. In manchen Ausführungsformen ist die HF-Übertragung eine kontinuierliche Übertragung. In anderen Ausführungsformen ist die HF-Übertragung eine gepulste Übertragung. In anderen Ausführungsformen variiert die HF-Übertragung zwischen einer kontinuierlichen und einer gepulsten Übertragung. In manchen Ausführungsformen ist die HF-Übertragung ein moduliertes Signal.
Die Schnittstellenschaltungsanordnung 240 kann eine beliebige Komponente oder Sammlung von Komponenten sein, die dem Sensor 200 ermöglichen, mit anderen Vorrichtungen/Komponenten und/oder einem oder mehreren Benutzern zu kommunizieren. In einer Ausführungsform kann die Schnittstellenschaltungsanordnung 240 eine Anzeigeschnittstelle sein, die zum Anzeigen der Rohdaten oder analysierten Daten basierend auf den gemessenen Vitalfunktionen für den Insassen 110 oder einen anderen Benutzer verwendet wird. In einer anderen Ausführungsform kann die Schnittstellenschaltungsanordnung 240 einen Telekommunikationssendeempfänger beinhalten, der zum Übertragen und Empfangen einer Signalisierung über ein drahtloses oder drahtgebundenes Telekommunikationsnetzwerk innerhalb des Fahrzeugs 100 und/oder zu einer vernetzten Komponente extern zu dem Fahrzeug 100 ausgebildet ist. Die externe Komponente kann eine Cloud-basierte oder zellularbasierte Anwendung sein, die zum Anzeigen der Daten für den Insassen 110 oder zum Teilen der Daten mit einem anderen Benutzer oder einem Notfallversorgungsspezialisten verwendet wird.
Der Speicher 250 kann eine beliebige Komponente oder Sammlung von Komponenten sein, die zum Speichern von Programmierung und/oder Anweisungen zur Ausführung durch die Steuerung 210 ausgebildet ist. In einer Ausführungsform beinhaltet der Speicher 250 ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium. In Ausführungsformen kann der Speicher 250 optional Kalibrationsdaten speichern. In einer Ausführungsform kann der Speicher 250 zum Speichern von durch den Sensor 200 gesammelten Rohdaten verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Speicher 250 zum Speichern verarbeiteter Daten verwendet werden, die auf den Rohdaten basieren, die durch den Sensor 200 gesammelt und durch die Steuerung 210 oder eine andere Verarbeitungskomponente, wie etwa ein Cloud-basiertes Verarbeitungssystem, analysiert werden.
2B veranschaulicht ein Systemblockdiagramm für einen Sensor 200 einer anderen Ausführungsform zum Messen einer Vitalfunktion des Insassen 110. Der Sensor 200 in 2B der Ausführungsform teilt sich manche Komponenten wie zuvor mit Bezug auf 2A besprochen. Die Sendeempfängerschaltungsanordnung 260 in 2B beinhaltet jedoch Komponenten, die in 2A separat waren.
Der Sendepfad der Sendeempfängerschaltungsanordnung 260 kann ein Filter 248, einen Phasenschieber 246, einen HF-Schalter 244 (SW), ein Dämpfungsglied 226, einen Verstärker 228, einen Zirkulator 242 und ein Antennenelement 302 beinhalten, die wie gezeigt angeordnet sein können (oder nicht).
Der Empfangspfad der Sendeempfängerschaltungsanordnung 260 kann das Antennenelement 302, einen Zirkulator 242, einen LNA 234, einen HF-Schalter 244, einen Phasenschieber 246 und ein Filter 248 beinhalten.
Der HF-Schalter 244 kann unter Verwendung der Steuerung 210 zum Schalten zwischen dem Empfangs- und Sendepfad gesteuert werden. Der Zirkulator 242 leitet das HF-Signal basierend auf dem Eingangsanschluss, in dem das Signal empfangen wird, durch den angemessenen Pfad und das Antennenelement 302.
Der Sensor 200 in 2B nutzt die Antennenelemente 302, die HF-Schalter 244, die Phasenschieber 246, die Filter 248 und die Zirkulatoren 242 gemeinsam zwischen den Übertragungspfaden und den Empfangspfaden der Schaltung.
Ähnlich 2A kann die Sendeempfängerschaltungsanordnung 260 mehrere Sende- und Empfangspfade beinhalten, obwohl zur Vereinfachung der Besprechung zwei derartige Pfade in 2B gezeigt sind. Die 2A-B veranschaulichen schematische Repräsentationen zwischen den verschiedenen Schaltungsanordnungskomponenten nicht beschränkender Ausführungsform-Sensoren. Die Komponenten des Sensors 200 können innerhalb des Fahrzeugsitzes 120 verpackt sein oder können sich getrennt an verschiedenen Orten innerhalb des Fahrzeugs 100 befinden. Als ein Beispiel kann sich eine Steuerung 210 des Sensors 200 innerhalb des Armaturenbretts des Fahrzeugs 100 befinden.
Die 3A-D veranschaulichen mehrere nicht beschränkende Ausführungsform-Anordnungen von Antennenelementen in einem Fahrzeugsitz 120. In jeder dieser Figuren können die Antennenelemente 302 ein Sendeantennenelement 280, ein Empfangsantennenelement 290 oder ein gemeinsames Antennenelement, das zwischen der Übertragungsschaltungsanordnung 220 und der Empfangsschaltungsanordnung 230 gemeinsam genutzt wird, sein. Die in diesen Figuren gezeigten Anordnungen sind Beispiele und schränken die vielen unterschiedlichen Anordnungsarten (z. B. Raute, Kreis, Matrix, unausgewogene Verteilung, an einem gewissen Ort fokussiert usw.) der Antennenelemente 302 nicht ein. Die Antennenelemente 302 können flexibel oder nicht flexibel sein. Die Antennenelemente 302 können sich in der Kopfstütze oder dem Rücksitzabschnitt des Fahrzeugsitzes 120 befinden. Die Antennenelemente 302 können sich zwischen dem Fahrzeugsitz 120 und dem Insassen 110, innerhalb des Fahrzeugsitzes 120 oder an der Rückseite des Fahrzeugsitzes 120 und entfernt vom Insassen 110 befinden (d. h. der Fahrzeugsitz 120 befindet sich zwischen den Antennenelementen 302 und dem Insassen 110).
3A veranschaulicht eine gitterartige Positionierung der Antennenelemente 302 rund um den Fahrzeugsitz 120. 3B veranschaulicht eine rechteckige Konfiguration der Antennenelemente 302 innerhalb des Fahrzeugsitzes 120. 3C veranschaulicht eine elliptische Konfiguration der Antennenelemente 302, bei der sich ein Antennenelement 302 in der Mitte des Fahrzeugsitzes 120 befindet. 3D veranschaulicht eine nicht homogene Platzierung der Antennenelemente 302, die auf den oberen Abschnitt des Fahrzeugsitzes 120 fokussiert ist.
4 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsform-Verfahrens 400 zum Kalibrieren des Sensors 200, das durch die Steuerung 210 durchgeführt werden kann. Die Kalibration des Sensors 200 kann die Genauigkeit der Vitalfunktionsmessungen hinsichtlich der potenziellen Umgebungssignale, die Fehler in die Daten einführen können, verbessern. Mit anderen Worten besteht ein Vorteil der Kalibrationsprozedur darin, das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der Messungen zu verbessern. Ferner liefert die Kalibrationsprozedur ein zuverlässiges und genaues Verfahren zum Extrahieren einer Signatur, eines Herzschlags und/oder einer Atemfrequenz eines Insassen eines Fahrzeugsitzes basierend auf Bewegungen des Brustkorbs des Insassen.
In einer Ausführungsform kann ein empfangener Impuls durch Übertragungsfunktionen einer Antenne in sowohl Sende- als auch Empfangsbetriebsmodi beeinträchtigt werden. Als ein Beispiel kann eine gegenseitige Kopplung zwischen den Antennen und/oder die Streuung von einem Ziel oder nahegelegenen Objekten den empfangenen Impuls beeinflussen. Als ein anderes Beispiel kann eine Übertragungsantenne einen Eingangsimpuls während der Übertragung nach Zeit differenzieren. Es ist daher vorteilhaft, externe Effekte vom empfangenen Impuls zu eliminieren oder zu reduzieren, um eine Zielsignatur zu extrahieren.
Ein empfangener Impuls kann mathematisch wie folgt modelliert werden: s_r(t) = s_t(t) * h_med(t) * h_Tx(t) * h_Rx(t) + s_t(t) * h_med(t) * h_Tx(t) * h_Rx(t) * h_tgt(t). Wobei s_r(t) und s_t(t) die Empfangs- bzw. Sendeimpulse sind; und h_med(t),h_Tx(t),h_Rx(t), und h_tgt(t) die Zielimpulsantwort, die Antennenimpulsantwort im Sendemodus, die Antennenimpulsantwort im Empfangsmodus bzw. die Mediumimpulsantwort sind. Das Symbol (*) repräsentiert den Faltungsoperator im Zeitbereich. Der erste Teil der obigen Gleichung entspricht der gegenseitigen Kopplung der Antenne im Ausbreitungsmedium, das unbegrenzte oder begrenzte Gebiete sein kann, die mit einem oder mehreren beliebigen Materialien gefüllt sind. Der zweite Teil der obigen Gleichung entspricht der Zielsignatur. Um die Zielsignatur zu erhalten und den Impuls s_cal(t) zu kalibrieren, muss der Umgebungsimpuls s_am(t) entfernt werden: s_cal(t) = s_r(t) - s_am(t).
Der Umgebungsimpuls ist der Effekt von allem mit der Ausnahme des Ziels, was Messinstrumente und umliegende Objekte einschließt. Ein Umgebungsimpuls kann durch das Übertragen und Empfangen eines Impulses im Ausbreitungsmedium bei Nichtvorhandensein eines Ziels gemessen werden. In einer Ausführungsform enthält ein kalibrierter Impuls den reflektierten Impuls vom Ziel, wobei die Effekte der Umgebung aus der Messung entfernt sind.
Bei Schritt 410 führt die Steuerung 210 eine initiale Kalibration des Sensors 200 durch. Die initiale Kalibration wird zum Bestimmen eines Umgebungsimpulses verwendet, der aus den Echtzeitmessungen nach der Systemkalibration entfernt wird. Mit anderen Worten ermöglicht die initiale Kalibration eine Extrahierung einer Zielsignatur (d. h. Vitalfunktionsmessungen). Der Umgebungsimpuls ist ein empfangener Impuls, der bei Abwesenheit des Insassen 110 gemessen wird und zum Erfassen des Effekts des umliegenden Mediums (d. h. Fahrzeugteile) verwendet wird.
In einer Ausführungsform wird ein Impuls von der Übertragungsschaltungsanordnung 220 bei Abwesenheit des Insassen 110 des Fahrzeugs 100 gesendet. Dieser Schritt kann zu einer beliebigen Zeit, zu der der Fahrzeugsitz 120 nicht durch den Insassen 110 belegt ist, durchgeführt werden. Die von diesem Umgebungsimpuls gesammelten Daten (d. h. Sam(t)) werden von gesammelten Daten (d. h. Sr(t)) bei Anwesenheit des Insassen 110 subtrahiert, um eine kalibrierte Messung bereitzustellen: Scal(t) = Sr(t) - Sam(t) . Dies hilft vorteilhafterweise dabei, unerwünschte Effekte zu entfernen, wie etwa Reflexionen vom Sitz, von Kabeln, vom Armaturenbrett, von Kabeln oder von einer gegenseitigen Kopplung von der Vielzahl von Antennen im Sensor 200.
Bei Schritt 420 führt die Steuerung 210 eine Basislinienmessung durch. Die Basislinienmessung wird nach der initialen Kalibration und zur Verbesserung der Zulässigkeit der Vitalfunktionsmessungen durchgeführt. In diesem Schritt führt der Sensor 200 mehrere Messrunden bei Anwesenheit des Insassen 110 durch. Die Wiederholung der Messungen stellt eine Möglichkeit bereit, den Fehler zu reduzieren, und stabilisiert den Einstellungsdatensatz mit stabilen und zulässigen Signalmessungen. Die Basislinienmessung beinhaltet das Trainieren des Sensors, bis die Ausgabe des Trainings einen konvergierten Datensatz mit minimalen Fehlern liefert. Die Konvergenz kann eine definierte Grenze sein, zum Beispiel 2 Fehler im Herzschlag pro Minute.
Die Daten für die initiale Kalibration und die Basislinienmessungen können im Speicher 250 oder in einem externen Speicher, der sich innerhalb des oder extern zu dem Fahrzeug 100 befindet, gespeichert sein.
Bei Schritt 430 wird die Steuerung 210 trainiert, einen oder mehrere durch die Übertragungsschaltungsanordnung 220 bereitgestellte Radarstrahlen in Richtung der Stelle des Herzes im Brustkorb 140 des Insassen 110 des Fahrzeugs 100 zu lenken. Da verschiedene Insassen des Fahrzeugs variierende Körpertypen, -größen und -formen aufweisen können, leitet das Training der Steuerung 210 den Radarstrahl vorteilhafterweise so, dass er ungeachtet vorkonfigurierter Einstellungen auf das Herz gerichtet wird. Die Lenkung des einen oder der mehreren Strahlen zu der Stelle des Herzes verbessert die Sammlung der Vitalfunktionsmessungen und erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis der gesammelten Daten.
In einer Ausführungsform kann eine Silhouette des Insassen bestimmt werden, um den rekonfigurierbaren Radarstrahl in Richtung der Stelle des Herzes zu leiten. Die Bestimmung der Begrenzungen des Körpers kann durch das Lenken des rekonfigurierbaren Radarstrahls zu verschiedenen Richtungen durch Ändern der Phasenschieber des Sensors 200 durchgeführt werden. Die Steuerung 210 kann dann die reflektierten Daten verwenden, um die Form, Größe und Gesamtsilhouette des den Fahrzeugsitz belegenden Menschen zu bestimmen. In manchen Ausführungsformen kann die Steuerung 210 dann den Radarstrahl basierend auf der Silhouette in Richtung einer typischen Stelle des Herzes (z. B. oberer linker Abschnitt des Körpers, wenn sich der Sensor hinter dem Insassen befindet) innerhalb des Brustkorbs leiten. In einer Ausführungsform kann sich die Steuerung 210 zusätzlich oder alternativ auf die Stelle des Herzes basierend auf einer Zunahme im Signal-Rausch-Verhältnis von Herzschlägen, die während der Kalibrationsprozedur gesammelt werden, ausrichten.
Vorteilhafterweise liefern mehrere Antennenelemente, die zum Erzeugen eines strahlgelenkten Antennenstrahlungsmusters ausgelegt sind, eine Möglichkeit, die Richtung der Hauptkeule des Antennenstrahlungsmusters zu variieren, um über das Volumen rund um den Fahrzeugsitz zu scannen. Der Unterschied in der dielektrischen Konstante zwischen dem menschlichen Körper und den umliegenden Elementen liefert ein geeignetes Mittel zum Differenzieren zwischen verschiedenen reflektierten Signalen. Das reflektierte Signal vom menschlichen Körpergewebe, das beispielsweise eine höhere dielektrische Konstante aufweist, wird im Gegensatz zu dem reflektierten Signal von den anderen nicht menschlichen Elementen eine andere Amplitude aufweisen. In einer Ausführungsform kann die Differenz im Reflexionssignal durch das Scannen über das Volumen rund um den Sensor verwendet werden, um zum Beispiel eine Silhouette des menschlichen Körpers zu erzeugen.
Bei Schritt 440 überwacht die Steuerung 210 Bewegungen des Insassen. Falls die Steuerung 210 eine Änderung der Positionierung des Insassen 110 relativ zu dem Sensor 200 detektiert, aktualisiert die Steuerung 210 bei Schritt 450 das Training und leitet den rekonfigurierbaren Radarstrahl so um, dass der Radarstrahl in Richtung der neuen Stelle des Herzes relativ zu dem Sensor 200 zeigt. In manchen Ausführungsformen können ein oder mehrere Antennenelemente des Sensors 200 dem Detektieren einer Änderung der Körperbewegung und der Positionierung des Insassen 110 dediziert sein. In einer Ausführungsform können mehrere Sensoren rund um den Fahrzeugsitz 120 verwendet werden, um eine Änderung der Bewegung des Insassen 110 zum Beispiel durch die Verwendung von Druck- oder Nähesensoren zu detektieren. Die Schritte 440 und 450 werden wiederholt, falls die Steuerung 210 irgendwelche weiteren Änderungen der Positionierung des Insassen 110 relativ zu den Antennenelementen des Sensors 200 detektiert.
Es sollte beachtet werden, dass obwohl das obenstehend beschriebene Verfahren durch die Steuerung 210 durchgeführt wird, andere Verarbeitungsmittel, wie in dieser Offenbarung weiter ausführlich dargelegt, diese Kalibrationsschritte durchführen können. Als ein Beispiel können die Kalibrationsschritte durch einen Cloud-basierten Prozessor, den Fahrzeugcomputer, ein Mobiltelefon oder dergleichen durchgeführt werden.
5 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsform-Verfahrens 500 zum Sammeln von mit einer Vitalfunktionsmessung eines Insassen 110 assoziierten Daten, wie durch eine Steuerung 210 eines sich in einem Fahrzeugsitz 120 befindlichen Sensors 200 durchgeführt werden kann. Bei Schritt 510 wird die Steuerung 210 beispielsweise gemäß dem mit Bezug auf 4 beschriebenen Verfahren kalibriert. Die Kalibrationsprozedur liefert eine Echtzeitkorrektur basierend auf der Bewegung des Insassen 110 relativ zu den Antennenelementen des Sensors 200 während der Messungssammlung. Zusätzlich verbessert die Kalibrationsprozedur die Anvisierung der Stelle des Herzes durch das Bereitstellen eines verbesserten Verfahrens zur Strahllenkung der HF-Übertragung und zum Empfang des reflektierten HF-Signals, um jegliche Änderungen der Positionierung des Insassen 110 zu berücksichtigen.
Bei Schritt 520 verwendet die Steuerung 210 die Kalibrationsdaten, um eine HF-Übertragung zu übertragen und ein reflektiertes HF-Signal vom Insassen 110 des Fahrzeugs 100 zu empfangen. Dies wird durch das Anpassen der verschiedenen Phasenschieber, Dämpfungsglieder und Verstärker innerhalb der Übertragungsschaltungsanordnung 220 und der Empfangsschaltungsanordnung 230 durchgeführt. Für jedes Antennenelement kann die Phasen- und/oder Zeitverzögerungsanpassung auf einer gewünschten Richtung der Hauptkeule (d. h. des Hauptstrahls) des Antennenstrahlungsmusters, das durch die Übertragungsschaltungsanordnung gebildet wird, basieren. In einer Ausführungsform wird ein Summierung(SUM)/Differenz-Strahlungsmuster zum Verfolgen eines Ziels verwendet. In einer solchen Ausführungsform wird die Ausrichtung der Spitze und der Nullstelle des Strahlungsmusters zum Bereitstellen einer Zielrichtung verwendet. Ein Vergleich des Orts des Ziels mit dem Referenzpunkt (z. B. Stelle des Herzes) liefert eine aktualisierte Phase und/oder Zeitverzögerung, die zum Anpassen der Richtung des Antennenstrahlungsmusters verwendet wird. Ähnliche Verfahren und Systemalgorithmen können verwendet werden, um die Strahlen des Antennenstrahlungsmusters vorteilhafterweise zu einem gewünschten Ziel zu lenken.
Ein oder mehrere HF-Signale werden in Richtung der Stelle des Herzes innerhalb des Brustkorbs des Insassen 110 übertragen. Die Reflexion der HF-Signale wird durch die Empfangsschaltungsanordnung 230 empfangen.
In einer Ausführungsform kann die Steuerung 210 optional den Insassen 110 benachrichtigen, seine Haltung anzupassen, um die Sammlung der Vitalfunktionsmessungen zu verbessern. Ein entsprechendes Rückmeldesignal kann zu dem Insassen 110 unter Verwendung zum Beispiel einer am Armaturenbrett oder dem Lenkrad 150 befestigten Anzeige, eines Mobiltelefons oder einer Signalisierungsvorrichtung signalisiert werden. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 210 einen Abfall im Signal-Rausch-Verhältnis der Vitalfunktionsmessungen bestimmen. Dementsprechend kann das Rückmeldesignal den Insassen 110 anweisen oder auffordern, seinen Körper relativ zu dem Fahrzeugsitz 120 neu zu positionieren. Das Rückmeldesignal kann die Aufforderung einer Neupositionierung des Insassen 110 fortsetzen, bis die den Vitalfunktionen entsprechenden Daten eine Schwellenanforderung erfüllen.
Optional bei Schritt 530 verarbeitet die Steuerung 210 die mit den Vitalfunktionsmessungen assoziierten Daten. In manchen Ausführungsformen kann die Verarbeitung der Vitalfunktionsdaten jedoch durch eine zum Sensor 200 externe Komponente durchgeführt werden, wie etwa den Fahrzeugcomputer, ein Mobiltelefon oder Tablet oder einen Cloud-basierten Prozessor. In manchen Ausführungsformen werden die mit der Vitalfunktion assoziierten Daten in Kombination mit Daten verwendet, die von einer oder mehreren externen Quellen gesammelt werden, wie etwa einer tragbaren Vorrichtung (z. B. einer Smartwatch, einem Brustgurt, einem Handgelenkband usw.), um eine umfangreichere Sammlung von Vitalfunktionsmessungen für den Insassen oder einen anderen Benutzer bereitzustellen.
In einer Ausführungsform werden die reflektierten Impulse gemessen und kalibriert. Die Länge der Messung ist derart, dass die Brustkorbbewegungen infolge des Atmens und des Herzschlags ausreichend erfasst werden. Der gesammelte Satz von Messungen beinhaltet verschiedene Amplitudenpegel und zeitbasierte Informationen (z. B. Zeitverzögerung), die zum Beispiel mit der Radarquerschnittsänderung aufgrund der Bewegungen des Brustkorbs im Laufe der Zeit verknüpft sind. Ein Tiefpassfilter kann verwendet werden, um die Vitalfunktionsmessungen, die bei relativ niedrigen Frequenzen arbeiten, zu isolieren und unerwünschte hohe Frequenzkomponenten zu entfernen.
Verschiedene Verfahren, wie etwa schnelle FourierTransformation, können für diese Zwecke verwendet werden.
Optional bei Schritt 540 werden die mit der Vitalfunktion assoziierten Daten für den Insassen 110 oder einen anderen Benutzer angezeigt oder alternativ in einem Speicher des Fahrzeugcomputers, des Sensors 200, eines mobilen Computers, einer Cloud-basierten Speicherung oder dergleichen gespeichert. Als ein Beispiel können die Daten auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugs 100 angezeigt werden. Als ein anderes Beispiel können die Daten drahtlos einer Notfallversorgungsstation bereitgestellt werden.
In manchen Ausführungsformen können Vitalfunktionsverarbeitungsverfahren verwendet werden, die in der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 15/872,677 offenbart sind, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Obwohl die Beschreibung ausführlich beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen, wie durch die angehängten Ansprüche definiert. Die gleichen Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Darüber hinaus soll der Schutzumfang der Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt sein, wie ein Durchschnittsfachmann leicht aus dieser Offenbarung erkennen wird, können Prozesse, Maschinen, Fertigung, Materialzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, die gegenwärtig existieren oder später entwickelt werden sollen, im Wesentlichen die gleiche Funktion durchführen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis wie die entsprechenden hierin beschriebenen Ausführungsformen erreichen. Dementsprechend sollen die angehängten Ansprüche innerhalb ihres Schutzumfangs solche Prozesse, Maschinen, Fertigung, Materialzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte einschließen.
Die Patentschrift und Zeichnungen sind dementsprechend einfach als eine Veranschaulichung der Offenbarung anzusehen, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, und es wird in Betracht gezogen, dass sie jegliche und alle Modifikationen, Variationen, Kombinationen oder Äquivalente abdecken, die innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung fallen.
Obwohl diese Erfindung unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinn ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung, sind für einen Fachmann unter Bezugnahme auf die Beschreibung ersichtlich. Es ist daher beabsichtigt, dass die angehängten Ansprüche jegliche derartigen Modifikationen oder Ausführungsformen einschließen.
Beispiel 1 ist ein Sensor, der eine Übertragungsschaltungsanordnung, eine Empfangsschaltungsanordnung und eine Steuerung beinhaltet. Die Übertragungsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, einen Radarstrahl zu einem Insassen in einem Fahrzeugsitz zu übertragen. Die Empfangsschaltungsanordnung ist dazu ausgelegt, ein reflektiertes Signal - eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen - zu empfangen. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierte Daten basierend auf dem reflektierten Signal zu bestimmen.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand des Beispiels 1 optional ferner eine Schnittstellenschaltungsanordnung beinhalten, die dazu ausgelegt ist, Daten vom Sensor zu übertragen und Daten durch diesen zu empfangen.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand des Beispiels 1 oder 2 optional ferner eine Steuerung beinhalten, die dazu ausgelegt ist, die mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten unter Verwendung der Schnittstellenschaltungsanordnung zu einer externen Komponente zu übertragen.
In Beispiel 4, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 3, wobei die Vitalfunktion eine Herzfrequenz, eine Atemfrequenz oder eine Blutdruckrate des Insassen oder eine Kombination davon ist.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand der Beispiele 1 bis 4 optional ferner eine Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher beinhalten, die dazu ausgelegt ist, die mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten zu speichern.
In Beispiel 6, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 5, wobei die Empfangsschaltungsanordnung mehrere Antennen umfasst, die in einer Arraykonfiguration innerhalb eines Sitzabschnitts einer Fahrzeugsitzbaugruppe angeordnet sind.
In Beispiel 7, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 6, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung mehrere Antennen umfasst, die in einem Array angeordnet sind, das innerhalb eines Sitzabschnitts einer Fahrzeugsitzbaugruppe konfiguriert ist.
In Beispiel 8, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 7, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, die Übertragungsschaltungsanordnung zu kalibrieren, den Radarstrahl zu einer Stelle des Herzes auf einem Brustkorb des Insassen zu leiten.
In Beispiel 9, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 8, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, den Radarstrahl zu einem hinteren oberen Extremitätenabschnitt des Insassen zu leiten.
In Beispiel 10, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 9, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt, eine Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals zu bestimmen und basierend darauf einen oder mehrere Phasenschieber in der Übertragungsschaltungsanordnung anzupassen.
In Beispiel 11, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 10, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt, eine Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals zu bestimmen und basierend darauf einen oder mehrere Phasenschieber in der Empfangsschaltungsanordnung anzupassen.
In Beispiel 12, der Gegenstand der Beispiele 1 bis 11, wobei der Radarstrahl ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon beinhaltet.
Beispiel 13 ist ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Übertragen, durch eine Übertragungsschaltungsanordnung, eines Radarstrahls zu einem Insassen in einem Fahrzeugsitz; Empfangen, durch eine Empfangsschaltungsanordnung, eines reflektierten Signals, das eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen ist; und Bestimmen, durch eine Steuerung, von mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten basierend auf dem reflektierten Signal.
In Beispiel 14 beinhaltet das Verfahren des Beispiels 13 optional ferner Übertragen, unter Verwendung einer Schnittstellenschaltungsanordnung, der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten zu einer externen Komponente.
In Beispiel 15 beinhaltet das Verfahren der Beispiele 13 oder 14 optional ferner Analysieren, Speichern oder Anzeigen der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten oder eine Kombination davon.
In Beispiel 16 beinhaltet das Verfahren der Beispiele 13 bis 15 optional ferner Kalibrieren der Übertragungsschaltungsanordnung, eine Richtung des Radarstrahls zu einem Brustkorb des Insassen zu leiten.
In Beispiel 17 beinhaltet das Verfahren der Beispiele 13 bis 16 optional ferner Bestimmen einer Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals und, basierend darauf, Anpassen eines oder mehrerer Phasenschieber in der Übertragungsschaltungsanordnung.
In Beispiel 18 beinhaltet das Verfahren der Beispiele 13 bis 17 optional ferner Bestimmen einer Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals und, basierend darauf, Anpassen eines oder mehrerer Phasenschieber in der Empfangsschaltungsanordnung.
In Beispiel 19 beinhaltet das Verfahren der Beispiele 13 bis 18 optional ferner Bestimmen einer Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals und, basierend darauf, Bereitstellen einer Rückmeldung an den Insassen, seine Haltung für eine verbesserte Messgenauigkeit anzupassen.
In Beispiel 20, das Verfahren der Beispiele 13 bis 19, wobei die Vitalfunktion eine erste Vitalfunktion ist, und das Verfahren der Beispiele 13 bis 19 optional ferner Empfangen, von einer externen Quelle, einer zweiten Vitalfunktion des Insassen und, basierend darauf, Bestimmen von kombinierten Daten, die mit der zweiten Vitalfunktion und der ersten Vitalfunktion verknüpft sind, beinhaltet.
In Beispiel 21, das Verfahren der Beispiele 13 bis 20, wobei der Radarstrahl ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon umfasst.
Beispiel 22 ist ein Fahrzeugsitz, der Folgendes beinhaltet: einen Sitzabschnitt; eine Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher; mehrere Antennen, die in einer Arraykonfiguration innerhalb des Sitzabschnitts konfiguriert sind; eine Übertragungsschaltungsanordnung, die mit den mehreren Antennen gekoppelt ist, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, über eine oder mehrere der mehreren Antennen einen Radarstrahl zu einem Insassen im Fahrzeugsitz zu übertragen; eine Empfangsschaltungsanordnung, die mit den mehreren Antennen gekoppelt ist, wobei die Empfangsschaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, über eine oder mehrere der mehreren Antennen ein reflektiertes Signal zu empfangen, das eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen ist; und eine Steuerung, die ausgelegt ist zum: Bestimmen von mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten basierend auf dem reflektierten Signal; und Speichern der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten in der Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher.
In Beispiel 23, der Gegenstand des Beispiels 22, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, eine Belegung des Fahrzeugsitzes durch den Insassen zu bestimmen und, basierend darauf, den Radarstrahl zu übertragen.
In Beispiel 24, der Gegenstand der Beispiele 22 oder 23, wobei mehrere einer Anzahl N von Antennen in einer generischen Musterkonfiguration angeordnet sind, wobei eine Anzahl M von Antennen Übertragungsantennen sind und eine Anzahl (N-M) von Antennen Empfangsantennen sind, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist und M eine positive ganze Zahl ist.
In Beispiel 25, der Gegenstand der Beispiele 22 bis 24, wobei die mehreren Antennen in einer generischen Musterkonfiguration angeordnet sind, wobei jede Antenne eine Übertragungsantenne und eine Empfangsantenne ist.
In Beispiel 26 beinhaltet der Gegenstand der Beispiele 22 bis 25 optional ferner mehrere Zirkulatoren, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung und die Empfangsschaltungsanordnung unter Verwendung eines jeweiligen Zirkulators mit jeder Antenne gekoppelt sind.
In Beispiel 27, der Gegenstand der Beispiele 22 bis 26, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, eine Änderung einer Haltung des Insassen im Fahrzeugsitz zu bestimmen und, basierend darauf, eine Rückmeldung unter Verwendung einer externen Anzeige in einem Fahrzeug, in dem der Fahrzeugsitz montiert ist, bereitzustellen, damit der Insasse die Haltung des Insassen für verbesserte Vitalfunktionsmessungen anpasst.
In Beispiel 28, der Gegenstand der Beispiele 22 bis 27, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, mit der Vitalfunktion assoziierte Daten einer externen Komponente in einem Fahrzeug, in dem der Fahrzeugsitz montiert ist, bereitzustellen, damit diese durch die externe Komponente angezeigt werden.
In Beispiel 29, der Gegenstand der Beispiele 22 bis 28, wobei der Radarstrahl ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon umfasst.

Claims

Sensor, der Folgendes umfasst: eine Übertragungsschaltungsanordnung, die dazu ausgelegt ist, einen Radarstrahl zu einem Insassen in einem Fahrzeugsitz zu übertragen; eine Empfangsschaltungsanordnung, die dazu ausgelegt ist, ein reflektiertes Signal zu empfangen, wobei das reflektierte Signal eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen ist; und eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, mit einer Vitalfunktion des Insassen verknüpfte Daten basierend auf dem reflektierten Signal zu bestimmen.
Sensor nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Schnittstellenschaltungsanordnung, die dazu ausgelegt ist, Daten vom Sensor zu übertragen und Daten durch den Sensor zu empfangen.
Sensor nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, die mit der Vitalfunktion des Insassen verknüpften Daten unter Verwendung der Schnittstellenschaltungsanordnung zu einer externen Komponente zu übertragen.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vitalfunktion eine Herzfrequenz, eine Atemfrequenz oder eine Blutdruckrate des Insassen oder eine Kombination davon ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher, die dazu ausgelegt ist, die mit der Vitalfunktion des Insassen verknüpften Daten zu speichern.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Empfangsschaltungsanordnung mehrere Antennen umfasst, die in einer Arraykonfiguration innerhalb eines Sitzabschnitts einer Fahrzeugsitzbaugruppe angeordnet sind.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung mehrere Antennen umfasst, die in einem Array angeordnet sind, das innerhalb eines Sitzabschnitts einer Fahrzeugsitzbaugruppe konfiguriert ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, die Übertragungsschaltungsanordnung zu kalibrieren, den Radarstrahl zu einer Stelle des Herzes auf einem Brustkorb des Insassen zu leiten.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, den Radarstrahl zu einem hinteren oberen Extremitätenabschnitt des Insassen zu leiten.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, eine Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals zu bestimmen und, basierend darauf, einen oder mehrere Phasenschieber in der Übertragungsschaltungsanordnung anzupassen.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, eine Position des Insassen im Fahrzeugsitz basierend auf einer geschätzten Zeitverzögerung, einer Amplitude oder einer Phase des reflektierten Signals zu bestimmen und, basierend darauf, einen oder mehrere Phasenschieber in der Empfangsschaltungsanordnung anzupassen.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Radarstrahl ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon umfasst.
Fahrzeugsitz, der Folgendes umfasst: einen Sitzabschnitt; eine Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher; mehrere Antennen, die in einer Arraykonfiguration innerhalb des Sitzabschnitts konfiguriert sind; eine Übertragungsschaltungsanordnung, die mit den mehreren Antennen gekoppelt ist, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, über eine oder mehrere der mehreren Antennen einen Radarstrahl zu einem Insassen im Fahrzeugsitz zu übertragen; eine Empfangsschaltungsanordnung, die mit den mehreren Antennen gekoppelt ist, wobei die Empfangsschaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, über eine oder mehrere der mehreren Antennen ein reflektiertes Signal zu empfangen, das eine Reflexion des Radarstrahls vom Insassen ist; und eine Steuerung, die ausgelegt ist zum: Bestimmen von mit einer Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten basierend auf dem reflektierten Signal; und Speichern der mit der Vitalfunktion des Insassen assoziierten Daten in der Speicherung mit nichtflüchtigem Speicher.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, eine Belegung des Fahrzeugsitzes durch den Insassen zu bestimmen und, basierend darauf, den Radarstrahl zu übertragen.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 13 oder 14, wobei mehrere einer Anzahl N von Antennen in einer generischen Musterkonfiguration angeordnet sind, wobei eine Anzahl M von Antennen Übertragungsantennen sind und eine Anzahl (N-M) von Antennen Empfangsantennen sind, wobei N eine positive ganze Zahl größer als 1 ist und M eine positive ganze Zahl ist.
Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die mehreren Antennen in einer generischen Musterkonfiguration angeordnet sind, wobei jede Antenne eine Übertragungsantenne und eine Empfangsantenne ist.
Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner umfassend mehrere Zirkulatoren, wobei die Übertragungsschaltungsanordnung und die Empfangsschaltungsanordnung unter Verwendung eines jeweiligen Zirkulators mit jeder Antenne gekoppelt sind.
Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, eine Änderung einer Haltung des Insassen im Fahrzeugsitz zu bestimmen und, basierend darauf, eine Rückmeldung unter Verwendung einer externen Anzeige in einem Fahrzeug, in dem der Fahrzeugsitz montiert ist, bereitzustellen, damit der Insasse die Haltung des Insassen für verbesserte Vitalfunktionsmessungen anpasst.
Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, mit dem Vitalfunktion assoziierte Daten einer externen Komponente in einem Fahrzeug, in dem der Fahrzeugsitz montiert ist, bereitzustellen, damit diese durch die externe Komponente angezeigt werden.
Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der Radarstrahl ein kontinuierliches HF-Signal, ein gepulstes HF-Signal, ein moduliertes HF-Signal oder eine Kombination davon umfasst.