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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung von Vibrationen eines Objekts sowie ein Verfahren zur Erkennung von Vibrationen eines Objekts. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Ausführen einer Funktion eines Kraftfahrzeugs abhängig von einem erkannten Vibrationsmuster sowie ein Kraftfahrzeug sowie eine Vibrationserzeugungseinrichtung umfassendes System, welches derart betrieben wird.
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Aus der
DE 102 27 221 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung des Innenraums und Außenraum eines Kraftfahrzeugs mit einer Rundsichtkamera bekannt. Mit der Rundsichtkamera, werden in dieser Druckschrift Bereiche von besonderem Interesse ausgewählt, auf denen ein Sensor ausgerichtet wird, um abhängig von den Daten des Sensors Fahrzeuganwendungen auszuführen.
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Aus der
DE 10 2010 036 852 A1 ist eine Stereokamera mit einer integrierten Beleuchtungseinheit bekannt. Mit der Beleuchtungseinheit wird ein Beleuchtungsmuster in einen Überwachungsbereich projiziert, wobei zwei Bildsensoren der Stereokamera das Beleuchtungsmuster aufnehmen. Aus den Aufnahmen der Kameras werden Tiefenkarten erzeugt, um gefährlichen Maschinen wie Pressen abzusichern.
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Aus der
DE 10 2007 044 398 A1 ist ein Diebstahlschutzsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Dabei wird in einem tragbaren Identifikationsgeber eine Vibration erzeugt, wenn zwischen dem zugehörigen Kraftfahrzeug und einem tragbaren Schlüssel eine erfolgreiche Authentifizierung durchgeführt wurde, um den Nutzer des Identifikationsgebers haptisch von der erfolgreichen Authentifizierung in Kenntnis zu setzen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung von Vibrationen eines Objekts, für ein Verfahren zur Erkennung von Vibrationen eines Objekts sowie für ein Verfahren zum Ausführen einer Funktion eines Kraftfahrzeugs abhängig von einem erkannten Vibrationsmuster und für ein ein Kraftfahrzeug sowie eine Vibrationserzeugungseinrichtung umfassendes System verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche sich insbesondere durch eine verbesserte Sicherheit und/oder Zuverlässigkeit auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Einrichtung zur Erkennung von Vibrationen eines Objekts mit einem Laser und zumindest einem Bildsensor bereitgestellt, wobei ein Laserstrahl des Lesers mittels eines Gitters ein Interferenzmaxima aufweisendes Interferenzmuster erzeugt, welches in einen Überwachungsbereich projiziert wird, um Vibrationen eines Objekts im Überwachungsbereich zu erkennen.
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Die Einrichtung, nachfolgend auch als Erkennungseinrichtung bezeichnet, umfasst also den Laser. Der Laser erzeugt im Betrieb einen Laserstrahl und gibt diesen aus. Die Erkennungseinrichtung umfasst ferner das Gitter. Das Gitter ist derart vor dem Laser angeordnet, dass der Laserstrahl auf das Gitter trifft. Der Gitter ist ferner derart ausgestaltet, dass aus dem auf das Gitter treffenden Laserstrahl ein Interferenzmuster mit Interferenzmaxima entsteht. Dieses Interferenzmuster wird dabei in den Überwachungsbereich projiziert. Die Erkennungseinrichtung umfasst ferner zumindest einen Bildsensor, der im Betrieb Aufnahmen der Interferenzmaxima im Überwachungsbereich erzeugt. Zudem umfasst die Erkennungseinrichtung eine Auswerteeinrichtung, welche derart ausgestaltet ist, dass sie aus den Interferenzmaxima in den Aufnahmen des zumindest einen Bildsensors Vibrationen eines Objekts im Überwachungsbereich erkennt.
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Der zumindest eine Bildsensor erkennt die Interferenzmaxima im Überwachungsbereich, kann diese insbesondere auflösen. Das heißt, dass der zumindest eine Bildsensor die Wellenlängen des Laserstrahls und somit der Interferenzmaxima aufnehmen kann.
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Das Gitter umfasst zweckmäßig zumindest einen für den Laserstrahl passierbaren Bereich, insbesondere zumindest einen Schlitz. Vorteilhaft umfasst das Gitter mehrere nebeneinander und zueinander beabstandet angeordnete Schlitze zum Erzeugen des Interferenzmusters. Dabei ist das Gitter an die Wellenlänge des Laserstahls entsprechend angepasst.
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Die Interferenzmaxima kommen vorteilhaft durch konstruktive Interferenz zustande. Bei den Interferenzmaxima handelt es sich also vorteilhaft um Intensitätsmaxima des Interferenzmusters.
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Zweckmäßig sind die Interferenzmaxima und der zumindest eine Bildsensor derart aneinander angepasst, dass die Interferenzmaxima in den Aufnahmen des jeweiligen zumindest einen Bildsensors aufgelöst werden. Insbesondere kann das jeweilige Interferenzmaximum in der Aufnahme als ein Punkt oder ein Kreis abgebildet sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird in einem Verfahren, insbesondere mittels der Erkennungseinrichtung, ein Interferenzmaxima aufweisendes Interferenzmuster in einen Überwachungsbereich projiziert, um anhand von Änderungen der Interferenzmaxima Vibrationen eines Objekts im Überwachungsbereich zu bestimmen. Dieses Verfahren wird nachfolgend auch als Bestimmungsverfahren bezeichnet.
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Beim Bestimmungsverfahren wird also, insbesondere mittels der Erkennungseinrichtung, ein Interferenzmaxima aufweisenden Interferenzmusters in den Überwachungsbereich projiziert. Zudem wird im Überwachungsbereich ein Objekt erkannt. Ferner werden Änderungen der auf das Objekt projizierten Interferenzmaxima erkannt. Aus den Änderungen der Interferenzmaxima werden Bewegungen des Objekts extrahiert und aus den extrahierten Bewegungen Vibrationen des Objekts bestimmt.
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Zweckmäßig werden die Änderungen der projizierten Interferenzmaxima mittels einer Tiefenschätzung sowie deren Änderung erkannt. Insbesondere erfolgt die Bestimmung von Vibrationen aus den extrahierten Bewegungen anhand von Oberflächen-Distanzunterschieden des Objekts.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung werden bei einem Verfahren zum Ausführen von Funktionen in einem Kraftfahrzeug mittels zumindest einer solchen Erkennungseinrichtung und mittels des Bestimmungsverfahrens Vibrationsmuster einer tragbaren Vibrationserzeugungseinrichtung bestimmt, mit zumindest einem hinterlegten Vibrationsmuster, nachfolgend auch als Referenzvibrationsmuster bezeichnet, verglichen, wobei bei einer Übereinstimmung des bestimmten Vibrationsmusters mit einem der wenigstens einen Referenzvibrationsmuster, dem Referenzvibrationsmuster zugehörige Funktionen des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden. Dieses Verfahren wird nachfolgend auch als Betriebsverfahren bezeichnet.
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Beim Betriebsverfahren wird also ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Erkennungseinrichtung bereitgestellt. Vorzugsweise ist der Überwachungsbereich zumindest einer der wenigstens einen Erkennungseinrichtungen das Umfeld bzw. der Außenbereich des Kraftfahrzeugs. Zudem wird eine tragbare Einrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, nachfolgend auch als Vibrationserzeugungseinrichtung bezeichnet, bereitgestellt. Die Vibrationserzeugungseinrichtung ist zum Tragen durch einen Nutzer des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Ferner wird zumindest ein Vibrationsmuster als Referenzvibrationsmuster hinterlegt. Dabei ist dem jeweiligen Referenzvibrationsmuster zumindest eine Funktion des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Beim Betriebsverfahren erzeugt die Vibrationserzeugungseinrichtung im Überwachungsbereich der zumindest einen Erkennungseinrichtung ein Vibrationsmuster. Zudem wird das Bestimmungsverfahren durchgeführt, um das von der Vibrationserzeugungseinrichtung erzeugte Vibrationsmuster zu bestimmen. Wird eine Übereinstimmung des bestimmten Vibrationsmusters mit einem der Referenzvibrationsmuster festgestellt, so wird zumindest eine der wenigstens einen dem Referenzvibrationsmuster zugeordneten Funktionen des Kraftfahrzeugs ausgeführt.
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Bei der Vibrationserzeugungseinrichtung kann es sich um eine beliebige, tragbare Einrichtung handeln.
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Bei der Vibrationserzeugungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Fahrzeugschlüssel, ein Smartphone, eine Smartwatch und dergleichen handeln. Insbesondere kann die Vibrationserzeugungseinrichtung Bestandteil eines Fahrzeugschlüssels, eines Smartphone, einer Smartwatch und dergleichen sein.
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Vorteilhaft ist der Vibrationserzeugungseinrichtung und somit dem Nutzer der Vibrationserzeugungseinrichtung ein individuelles Vibrationsmuster zugeordnet, welches von der Vibrationserzeugungseinrichtung erzeugt wird. Somit können für die jeweilige Vibrationserzeugungseinrichtung und somit für den jeweiligen Nutzer unterschiedliche Referenzvibrationsmuster und somit Funktionen vorgesehen werden.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird das Betriebsverfahren in einem entsprechenden System umgesetzt, welches zumindest ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Erkennungseinrichtung sowie zumindest eine Vibrationserzeugungseinrichtung umfasst und derart ausgestaltet ist, dass es im Betrieb das Betriebsverfahren durchführt.
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Das System umfasst also zumindest ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Erkennungseinrichtung. Zudem umfasst das System wenigstens eine Vibrationserzeugungseinrichtung. Dabei ist das System derart ausgestaltet ist, dass es das Betriebsverfahren durchführt.
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Durch das Projizieren des Interferenzmusters in den Überwachungsbereich entsteht in den Aufnahmen des zumindest einen Bildsensors eine Punktwolke, wobei der jeweilige Punkt der Wolke zumindest einem Interferenzmaximum entspricht.
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Prinzipiell kann die Erkennungseinrichtung lediglich einen einzelnen Bildsensor aufweisen.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Erkennungseinrichtung zwei oder mehr zueinander beabstandete Bildsensoren aufweist, welche jeweils im Betrieb Aufnahmen der Interferenzmaxima im Überwachungsbereich erzeugen. Somit können die projizierten Interferenzmaxima im Überwachungsbereich genauer und/oder zuverlässiger erkannt werden. Daraus resultiert eine verbesserte Erkennung der Änderungen der Interferenzmaxima und somit eine verbesserte und genauere Erkennung der Bewegungen eines sich im Überwachungsbereich befinden Objekts. Folglich können Vibrationen des Objekts genauer erkannt werden. Insbesondere ist es somit auch möglich, kleinere Vibrationen, das heißt Vibrationen mit kleineren Amplituden, zu erkennen und/oder aufzulösen. Somit können voneinander abweichende Vibrationen besser unterschieden werden. Dies erlaubt eine genauere Zuordnung der erkannten Vibration und erhöht folglich insbesondere die Sicherheit.
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Der jeweilige zumindest eine Bildsensor ist vorteilhaft Bestandteil einer Kamera. Vorstellbar ist es auch, dass zwei oder mehr Bildsensoren Bestandteil einer gemeinsamen Kamera sind.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen sind der Laser und der zumindest eine Bildsensor der Erkennungseinrichtung relativ zueinander statisch angeordnet. Dies erlaubt eine verbesserte Erkennung von Objekten sowie deren Bewegung im Überwachungsbereich.
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Prinzipiell kann der Laser der Erkennungseinrichtung Laserstrahlen beliebiger Art erzeugen und ausgeben.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Laser im Betrieb einen Infrarot-Laserstrahl erzeugt und ausgibt. Besonders bevorzugt erzeugt der Laser im Betrieb kurzwellige Infrarotstrahlung und gibt diese aus. Diese haben den Vorteil, dass sich damit auch kleinere Bewegungen von Objekten und somit weniger ausgeprägte Vibrationen einfach und zuverlässig erkennen lassen.
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Der Laser der Erkennungseinrichtung kann prinzipiell im Betrieb einen dauerhaften Laserstrahl erzeugen und ausgeben.
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Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei denen der Laser einen gepulsten Laserstrahl ausgibt. Die Pulsfrequenz des gepulsten Laserstrahls führt zu einer entsprechenden Frequenz des Interferenzmusters und folglich der Punktwolke. Somit kann der zumindest eine Bildsensor eine höhere zeitliche Auflösung erreichen. Dies erlaubt eine genauere Erkennung von Vibrationen und/oder die Erkennung von weniger ausgeprägten Vibrationen.
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Prinzipiell kann der Laserstrahl beliebig gepulst sein. Insbesondere beträgt die Pulsfrequenz zwischen einigen Hertz und mehreren Kilohertz. Bevorzugt beträgt die Pulsfrequenz mehrerer Kilohertz.
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Bevorzugt wird im Bestimmungsverfahren aus der Amplitude und der Frequenz der Bewegungen ein Vibrationsmuster des Objekts bestimmt. Das heißt, dass im Bestimmungsverfahren anhand der Amplitude und der Frequenz der Bewegungen der Interferenzmaxima ein Vibrationsmuster bestimmt wird.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen im Bestimmungsverfahren aus den projizierten Interferenzmaxima, insbesondere aus den Aufnahmen des zumindest einen Bildsensors, ein zweidimensionales Bild erzeugt wird. Dabei wird im jeweiligen Bildpunkt des Bildes die Amplitude und die Frequenz der Bewegungen jeweils zumindest eines zugehörigen Interferenzmaximums abgebildet. Dass Bild umfasst also zwei Kanäle, wobei in einem der Kanäle die Amplitude und dem anderen Kanal die Frequenz der Vibrationen des Objekts abgebildet und hinterlegt ist. Dies erlaubt eine einfache und zuverlässige Handhabung der Erkennung von Vibrationen und Vibrationsmustern, insbesondere mittels der Erkennungseinrichtung.
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Vorteilhaft erfolgt die Erkennung eines vibrierenden Objekts im Überwachungsbereich mithilfe des zweidimensionalen Bilds. Zu diesem Zweck werden bevorzugt im Überwachungsbereich zusammenhängende und ähnliche Bildpunkte zusammengefasst. Das heißt, dass zusammenhängende Bildpunkte mit ähnlichen abgebildeten Amplituden und Frequenzen und somit ähnliche Vibrationspunkte zusammengefasst werden, um ein vibrierendes Objekt zu erkennen. Daraus resultiert eine vereinfachte Erkennung von Vibrationen, insbesondere Vibrationsmustern, da anschließend lediglich die Änderungen des vibrierenden Objekts im Bild ausgewertet werden können. Mit anderen Worten, auf diese Weise wird der Aufwand zum Erkennen von Vibrationen und Vibrationsmustern reduziert. Insbesondere werden somit weniger Ressourcen benötigt.
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Alternativ oder zusätzlich können zum Erkennen von Objekten im Überwachungsbereich weitere Sensoren zum Einsatz kommen. Dabei können insbesondere die Daten dieser Sensoren mit den Daten der Erkennungseinrichtung fusioniert werden.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen zur Erkennung der Vibration, insbesondere des Vibrationsmusters, des Objekts im Überwachungsbereich ein hinterlegtes Referenzvibrationsmuster herangezogen wird. Dabei wird durch einen Vergleich der mittels der Interferenzmaxima bestimmten Vibration bzw. des bestimmten Vibrationsmusters mit einem der hinterlegten Referenzvibrationsmuster, bei Übereinstimmung mit einem der Referenzvibrationsmuster dieses Referenzvibrationsmuster als Vibrationsmuster des Objekts erkannt.
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Bevorzugt wird zu diesem Zweck das zumindest eine Referenzvibrationsmuster als ein zweidimensionales Referenzbild hinterlegt, in welchem im jeweiligen Bildpunkt eine zugehörige Amplitude und eine zugehörige Frequenz des Referenzvibrationsmusters abgebildet sind. Das heißt, dass das Referenzbild für die Amplitude und die Frequenz jeweils einen Kanal und somit zwei Kanäle umfasst. Dabei wird das Bild des bestimmten Vibrationsmusters einem ersten Eingang eines künstlichen neuronalen Siamese-Netzes zugeführt werden. Zudem wird einem zweiten Eingang des Siamese-Netzes zumindest ein Referenzbild zugeführt. Bei einer Übereinstimmung der über die beiden Eingänge zugeführten Daten wird das zugehörige hinterlegte Referenzvibrationsmuster als Vibrationsmuster des Objekts erkannt. Ein neuronales Siamese-Netz, auch als „ Siamese Neural Network“ oder „Twin Neural Network“ bekannt, verarbeitet dabei zugleich die über beide Eingänge eingehenden Daten und liefert ein binäres Ergebnis. Somit erfolgt die Erkennung des Vibrationsmusters des Objekts im Überwachungsbereich auf einfache und zuverlässige Art.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Vibrationserzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines individuellen Vibrationsmusters ausgestaltet. Somit können mit der jeweiligen Vibrationserzeugungseinrichtung individuelle Funktionen des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden.
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Zu diesem Zweck ist das der Vibrationserzeugungseinrichtung zugehörige Vibrationsmuster bevorzugt hinterlegt. Insbesondere ist es vorstellbar, dass die Vibrationserzeugungseinrichtung einen Speicher umfasst, in welchem das der Vibrationserzeugungseinrichtung zugehörige, individuelle Vibrationsmuster hinterlegt ist und von der Vibrationserzeugungseinrichtung erzeugt wird.
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Das zumindest eine Referenzvibrationsmuster kann in einem Speicher eines zugehörigen Systems, insbesondere in der Erkennungseinrichtung, hinterlegt sein.
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Ebenso ist es vorstellbar, dass zumindest eine Referenzvibrationsmuster in einem Backend zu hinterlegen und bei Bedarf abzurufen, um das Referenzvibrationsmuster mit dem bestimmten Vibrationsmuster zu vergleichen.
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Beim Betriebsverfahren ist es vorstellbar, zumindest ein Referenzvibrationsmuster im Kraftfahrzeug zu hinterlegen.
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Ebenso ist es vorstellbar, zumindest ein Referenzvibrationsmuster in einem zum Kraftfahrzeug beabstandeten Backend zu hinterlegen, wobei das Kraftfahrzeug zum Vergleichen des bestimmten Vibrationsmusters mit dem zumindest einen Referenzvibrationsmuster mit dem Backend kommuniziert.
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Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei welchen im Betriebsverfahren die Vibrationserzeugungseinrichtung das Vibrationsmuster erst dann erzeugt, wenn sie sich in der Nähe des Kraftfahrzeugs und im Überwachungsbereich zumindest einer der wenigstens einen Erkennungseinrichtungen aufhält. Das heißt, dass die Vibrationserzeugungseinrichtung das Vibrationsmuster erzeugt, wenn die Vibrationserzeugungseinrichtung und somit der Nutzer sich in den Überwachungsbereich zumindest einer der wenigstens einen Erkennungseinrichtungen bewegt. Somit wird ein energieeffizientes Betreiben des Systems ermöglicht.
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Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn zumindest eine der wenigstens einen Erkennungseinrichtungen im Betrieb genommen wird, wenn sich eine Vibrationserzeugungseinrichtung im zugehörigen Überwachungsbereich befindet oder sich in Richtung des zugehörigen Überwachungsbereichs bewegt. Das heißt, dass zumindest einer der wenigstens einen Erkennungseinrichtungen aktiviert wird, wenn sich eine Vibrationserzeugungseinrichtung in den zugehörigen Überwachungsbereich bewegt. Auf diese Weise wird ein energieeffizienter Betrieb des Systems erreicht.
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Das Aktivieren und somit die Inbetriebnahme der Vibrationserzeugungseinrichtung und/oder der Erzeugungseinrichtung, wenn diese sich in der Nähe voneinander befinden, kann prinzipiell beliebig erreicht sein.
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Insbesondere ist es vorstellbar, zu diesem Zweck das sogenannte Geofencing einzusetzen. Dabei wird die Vibrationserzeugungseinrichtung und/oder die Erkennungseinrichtung aktiviert, wenn sich die Vibrationserzeugungseinrichtung dem zugehörigen Kraftfahrzeug annähert, insbesondere einen Abstand zum Kraftfahrzeug unterschreitet.
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Alternativ oder zusätzlich kann zu diesem Zweck eine Aufforderung vom Backend an die Erkennungseinrichtung und/oder Vibrationserzeugungseinrichtung gesendet werden.
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Das Betriebsverfahren sowie das zugehörige System bieten den Vorteil, dass zum Ausführen der Funktionen des Kraftfahrzeugs keine Funkverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Vibrationserzeugungseinrichtung benötigt werden, welche sicherheitsrelevante Daten übertragen und somit potentiell abgegriffen und/oder abgehört und missbraucht werden können. Somit wird also eine erhöhte Sicherheit zum Ausführen der Funktionen des Kraftfahrzeugs erreicht.
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Bei der jeweiligen, im Referenzvibrationsmuster zugehörigen Funktion des Kraftfahrzeugs kann es sich um eine beliebige Funktion des Kraftfahrzeugs handeln. Insbesondere kann es sich bei zumindest einer der Funktionen um eine sicherheitsrelevante Funktion und/oder eine Berechtigung handeln.
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Denkbar sind insbesondere Varianten, bei welchen die zumindest einem der Referenzvibrationsmuster zugeordnete Funktion eine Zugangsberechtigung bzw. eine Freigabe eines Zugangs zum Kraftfahrzeug ist. Somit wird bei Erkennen des Vibrationsmusters als der dieser Funktion zugehörigen Referenzvibrationsmuster der Zugang zum Kraftfahrzeug freigegeben, das Kraftfahrzeug also entriegelt. Mit anderen Worten, das Betriebsverfahren bzw. das System können zum Entriegeln des Kraftfahrzeugs ohne aktive Betätigung durch den Nutzer, auch als „Keyless Go“ bekannt, zum Einsatz kommen.
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Weitere Funktionen können beispielsweise eine dem Nutzer zugehörige Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Sitzeinstellungen des Kraftfahrzeugs, Einstellungen von Spiegeln und/oder Lenkeinrichtungen des Kraftfahrzeugs, der Zugang zu vorgegebenen Diensten im Kraftfahrzeug und dergleichen sein.
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Es versteht sich, dass das System auch mehrere Kraftfahrzeuge und/oder mehrere Vibrationserzeugungseinrichtungen umfassen kann. Dabei ist vorteilhaft für die jeweilige Vibrationserzeugungseinrichtung ein zugehöriges Vibrationsmuster vorgesehen, welches für die Vibrationserzeugungseinrichtung und somit den Nutzer der Vibrationserzeugungseinrichtung vorgegebene Funktionen in zumindest einem der Kraftfahrzeuge ausführt, insbesondere freischaltet und/oder sperrt.
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Vorstellbar ist es, mittels der Erkennungseinrichtung, insbesondere des Bestimmungsverfahrens, auch Geometrien eines Nutzers zu bestimmen. Hierzu zählen beispielsweise Körpergröße, Körperform und dergleichen. Dabei ist eine personalisierte Erkennung, das heißt eine Bildaufnahme des Nutzers, nicht notwendig da dies anhand der Interferenzmaxima im Interferenzmuster erfolgt. Die bestimmte Geometrie des Nutzers kann zum Einsatz kommen, um die Geometrie mit einer entsprechend dem Nutzer zugeordneten, hinterlegten Geometrie zu vergleichen. Wird die Vibrationserzeugungseinrichtung nicht vom zugehörigen Nutzer verwendet, so kann anhand der Diskrepanz zwischen der bestimmten Geometrie und der hinterlegten Geometrie eine unerlaubte Nutzung der Vibrationserzeugungseinrichtung erkannt und die Ausführung der zugehörigen Funktionen verhindert oder sogar blockiert werden.
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Denkbar ist es, zumindest eine der Referenzvibrationsmuster zugehörigen Funktionen zu ändern. Hierzu kann ein berechtigter Verwalter, insbesondere Admin, für die jeweilige Vibrationserzeugungseinrichtung bzw. den jeweiligen Nutzer entsprechende Funktionen freigeben oder sperren, wobei dies durch den Verwalter geändert werden kann.
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Die Vibrationserzeugungseinrichtung weist zum Erzeugen der Vibration, insbesondere des Vibrationsmusters, vorteilhaft zumindest einen Vibrationsmotor und/oder zumindest einen piezoelektrischen Aktuator auf.
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Um einen Verschleiß der Vibrationserzeugungseinrichtung, insbesondere des zumindest einen Vibrationsmotors und/oder des zumindest einen piezoelektrischen Aktuators, zu berücksichtigen, ist es bevorzugt, wenn regelmäßige Messungen von Kennzahlen von für das Erzeugen von Vibrationen relevanten Leistungsdaten der Vibrationserzeugungseinrichtung durchgeführt und, vorzugsweise im Backend, hinterlegt werden. Zudem werden durch diesen Prozess die Bestimmung des jeweiligen Vibrationsmusters und deren Zuordnung zu einem Referenzvibrationsmuster stärker an die Charakteristiken der Vibrationserzeugungseinrichtung gekoppelt. In der Folge ist ein Exploit des Betriebsverfahren und des Systems vermieden oder zumindest erheblich reduziert.
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Zum Umsetzen des jeweiligen Verfahrens, das heißt des Bestimmungsverfahrens und/oder des Betriebsverfahrens, können die Erkennungseinrichtung und/oder das System prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.
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Vorteilhaft kommt zu diesem Zweck ein Computerprogrammprodukt, insbesondere zumindest ein Algorithmus, zum Einsatz, welches, wenn es in einem Computersystem ausgeführt wird, dass entsprechende Verfahren ausführt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine stark vereinfachte, seitliche Darstellung einer Erkennungseinrichtung,
- 2 eine stark vereinfachte Draufsicht auf ein System, das ein Kraftfahrzeug sowie die Erkennungseinrichtung umfasst,
- 3 eine stark vereinfachte Seitenansicht des Systems mit einer Vibrationserzeugungseinrichtung,
- 4 ein Flussdiagramm zum Erkennen von Vibrationen der Vibrationserzeugungseinrichtung und zum Betreiben des Systems,
- 5 eine stark vereinfachte Ansicht des Systems mit einem Backend.
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Eine Einrichtung 1 zur Bestimmung von Vibrationen, insbesondere Vibrationsmustern, eines Objekts 2 (vergleiche insbesondere 3), nachfolgend auch als Erkennungseinrichtung 1 bezeichnet, kann in einem Systems 3 zum Einsatz kommen, welches beispielsweise in den 2, 3 und 5 gezeigt ist. Das System 3 umfasst ferner ein Kraftfahrzeug 4.
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Entsprechend 1 umfasst die Erkennungseinrichtung 1 einen Laser 5, welcher im Betrieb einen Laserstrahl 6 erzeugt und ausgibt. Bevorzugt erzeugt der Laser 5 einen Infrarot-Laserstrahl 6' im kurzwelligen Infrarotbereich. Bevorzugt ist es ferner, wenn der Laser 5 einen gepulsten Laserstrahl 6, beispielsweise mit einer Pulsfrequenz von mehreren kHz, erzeugt und ausgibt. Die Erkennungseinrichtung 1 weist ferner ein vor dem Laser 5 angeordnetes Gitter 7 auf, sodass der Laserstrahl 6 auf das Gitter 7 trifft. Das Gitter 7 ist zum Erzeugen eines in 1 lediglich angedeuteten Interferenzmusters 8 aus dem Laserstrahl 6 ausgebildet. Zu diesem Zweck weist das Gitter 7 passend zur Wellenlänge des Laserstrahls 6 zueinander beabstandete, nicht weiter bezeichnete Schlitze auf. Das Interferenzmuster 8 umfasst Intensitäts- und somit Interferenzmaxima 9, welche in 1 vergrößert und punktförmig dargestellt sind. Das Interferenzmuster 8 wird dabei in einen Überwachungsbereich 10 der Erkennungseinrichtung 1 projiziert, wobei die Interferenzmaxima 9 im Überwachungsbereich 10 eine dreidimensionale Punktwolke mit den Interferenzmaxima 9 als Punkte erzeugen (nicht gezeigt). In 1 ist von dieser Punktwolke lediglich eine Zeile dargestellt. Die Erkennungseinrichtung 1 umfasst ferner zumindest einen Bildsensor 11 zum Aufnehmen des Überwachungsbereichs 10, welcher die Interferenzmaxima 9 auflösen kann. Der Bildsensor 11 kann zu diesem Zweck insbesondere die Wellenlängen des Laserstahls 6 und somit der Interferenzmaxima 9 abbilden und auflösen. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Erkennungseinrichtung 1 zwei solche Bildsensoren 11, wobei die Bildsensoren 11 zueinander beabstandet angeordnet sind und somit aus unterschiedlichen Perspektiven Aufnahmen vom Überwachungsbereich 10 erzeugen. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der jeweilige Bildsensor 11 Bestandteil einer Kamera 12 der Erkennungseinrichtung 1. Wie 1 entnommen werden kann, sind dabei der Laser 5, das Gitter 7 sowie der zumindest eine Bildsensor 11 zueinander statisch angeordnet.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen kommt die Erkennungseinrichtung 1, wie vorstehend erwähnt, an einem Kraftfahrzeug 4 zum Einsatz, um im Umfeld 13 des Kraftfahrzeugs 4 als Überwachungsbereich 10 Vibrationen von Objekten 2 zu bestimmen. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind am Kraftfahrzeug 4 dabei zwei solche Erkennungseinrichtungen 1 vorgesehen, wobei die jeweilige Erkennungseinrichtung 1 einen zugehörigen Überwachungsbereich 10 im Umfeld 13 des Kraftfahrzeugs 1 überwacht. Im Beispiel der 2 sind die Überwachungsbereiche 10 rein beispielhaft auf voneinander abgewandte Seiten des Kraftfahrzeugs 4 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind also eine erste Erkennungseinrichtung 1a mit einem ersten Überwachungsbereich 10a und eine zweite Erkennungseinrichtung 1b mit einem zweiten Überwachungsbereich 10b vorgesehen.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen kommt die Erkennungseinrichtung 1 zum Bestimmen von Vibrationsmustern einer tragbaren und einem Nutzer 14 zugehörigen Einrichtung 15 zum Einsatz, welche im Betrieb zumindest ein Vibrationsmuster erzeugen kann und welche nachfolgend auch als Vibrationserzeugungseinrichtung 15 bezeichnet wird. Bei dem Objekt 2 handelt es sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen also um eine Vibrationserzeugungseinrichtung 15, welche, wie insbesondere 5 entnommen werden kann, als ein Fahrzeugschlüssel 16, ein Smartphone 17 und dergleichen ausgebildet oder Bestandteil von diesen sein kann. Zum Erzeugen von Vibrationen kann die Vibrationserzeugungseinrichtung 15 zumindest ein Vibrationsmotor und/oder zumindest einen piezoelektrischen Aktuator (jeweils nicht gezeigt) aufweisen.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird, wie 4 entnommen werden kann, abhängig von dem bestimmten Vibrationsmuster 18 der Vibrationserzeugungseinrichtung 15 im Kraftfahrzeug 4 eine Funktion ausgeführt. Zu diesem Zweck wird das bestimmte Vibrationsmuster 18 mit zumindest einem hinterlegten Vibrationsmuster 19 verglichen, wobei das hinterlegte Vibrationsmuster 19 nachfolgend auch als Referenzvibrationsmuster 19 bezeichnet wird. Dem jeweiligen Referenzvibrationsmuster 19 ist zumindest eine Funktion 20 des Kraftfahrzeugs 4 zugeordnet, wobei bei einer Übereinstimmung des bestimmten Vibrationsmusters 18 mit dem Referenzvibrationsmuster 19 die dem Referenzvibrationsmuster 19 zugehörige Funktion 20 des Kraftfahrzeugs 4 ausgeführt wird.
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Zum Bestimmen von Vibrationsmustern 18 des jeweiligen Objekts 2 wird vorteilhaft zunächst das Objekt 2 im Überwachungsbereich 10 der zugehörigen Erkennungseinrichtung 1 erkannt. Anschließend werden mittels der Änderungen der dem Objekt 2 zugehörigen Interferenzmaxima 9, das heißt mittels Änderungen der auf dem Objekt 2 projizierten Interferenzmaxima 9, Bewegungen an der Oberfläche des Objekts 9 und daraus Vibrationen und folglich Vibrationsmuster 18 des Objekts bestimmt. Dies erfolgt anhand einer entsprechenden Auswertung der mit dem zumindest einen Bildsensor 11 aufgenommenen Aufnahmen. Zu diesem Zweck kann die Erkennungseinrichtung 1, wie 1 entnommen werden kann, eine entsprechende ausgestaltete Auswerteeinheit 21 aufweisen. Es werden also Änderungen der auf das Objekt 2 projizierten Interferenzmaxima 9 erkannt und daraus Bewegungen der zugehörigen Interferenzmaxima 8 extrahiert, um aus den extrahierten Bewegungen Vibrationen und Vibrationsmuster 18 zu bestimmen.
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Diese Vorgehensweise ist auf der linken Seite der 4 beispielhaft dargestellt. Dabei wird in einer Maßnahme 22 die Erkennungseinrichtung 1 aktiviert, wobei diese Maßnahme 22 nachfolgend auch als Erkennungsaktivierungsmaßnahme 22 bezeichnet wird. Somit wird in einer nachfolgenden Maßnahme 23 das Interferenzmuster 8 als Punktwolke in den Überwachungsbereich 10 der Erkennungseinrichtung 1 projiziert, wobei diese Maßnahme 23 nachfolgend auch als Beleuchtungsmaßnahme 23 bezeichnet wird. Nachfolgend werden, wie vorstehend beschrieben, in einer Maßnahme 24 Vibrationen und somit Vibrationsmuster 18 des Objekts 2 bestimmt. Diese Maßnahme 24 wird nachfolgend auch als Musterbestimmungsmaßnahme 24 bezeichnet.
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Wie 4 entnommen werden kann, werden zudem hinterlegte Referenzvibrationsmuster 19 in einer Maßnahme 25 mit dem bestimmten Vibrationsmuster 18 verglichen, wobei diese Maßnahme 25 nachfolgend auch als Authentifizierungsmaßnahme 25 bezeichnet wird. Ist das Ergebnis der Authentifizierungsmaßnahme 25 positiv, stimmt also das bestimmte Vibrationsmuster 18 mit einem der Referenzvibrationsmuster 19 überein, so wird in einer nachfolgenden Maßnahme 26 die zumindest eine, dem zugehörigen Referenzvibrationsmuster 19 zugehörige Funktion 20 des Kraftfahrzeugs 4 ausgeführt, wobei diese Maßnahme 26 nachfolgend auch als Ausführungsmaßnahme 26 bezeichnet wird. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Authentifizierungsmaßnahme 25 mittels eines künstlichen neuronalen Netzes 27.
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Wie 4 entnommen werden kann, wird das bestimmte Vibrationsmuster 18 bevorzugt in einer der Authentifizierungsmaßnahme 25 vorangestellten Maßnahme 28 in ein zweidimensionales Bild umgewandelt. Diese Maßnahme 28 wird nachfolgend auch als Darstellungsmaßnahme 28 bezeichnet. Die Bildpunkte dieses in der Darstellungsmaßnahme 28 erzeugten, zweidimensionalen Bilds sind dabei jeweils zumindest einem dem Objekt 2 zugehörigen Interferenzmaximum 9 zugehörig. Das Bild, welches nachfolgend auch als bestimmtes Bild bezeichnet wird, umfasst dabei zwei Kanäle, wobei in einem der Kanäle die Amplitude und im anderen Kanal die Frequenz des bestimmten Vibrationsmusters abgebildet sind. Für den jeweiligen Bildpunkt des bestimmten Bilds sind also die Amplitude sowie die Frequenz des bestimmten Vibrationsmusters 18 hinterlegt.
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In dem bestimmten Bild kann ein vibrierendes Objekt 2 dadurch erkannt werden, dass in einem zusammenhängenden Abschnitt des Bilds ähnliche Bildpunkte vorliegen.
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Wie 4 entnommen werden kann, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Referenzvibrationsmuster 19 in einer Datenbank 29 hinterlegt. Im Datenbank 29 ist ferner für das jeweilige Referenzvibrationsmuster 19 wenigstens eine zugehörige Funktion 20 hinterlegt. Die Datenbank 29 kann beispielsweise in der Erkennungseinrichtung 1 und/oder im zugehörigen Kraftfahrzeug 4 vorgesehen bzw. hinterlegt sein.
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Wie 4 ferner entnommen werden kann, werden im gezeigten Ausführungsbeispiel die Referenzvibrationsmuster 19 jeweils in einer Maßnahme 30, welche nachfolgend auch als Umwandlungsmaßnahme 30 bezeichnet wird, jeweils, analog zu den bestimmten Bildern, in ein zweidimensionales Bild umgewandelt, wobei das somit umgewandelte Bild nachfolgend auch als Referenzbild bezeichnet wird. Das Referenzbild enthält, analog zum bestimmten Bild, Bildpunkte, wobei für den jeweiligen Bildpunkt eine zugehörige Amplitude und eine zugehörige Frequenz des zugehörigen Referenzvibrationsmusters 19 abgebildet sind. Das Referenzbild weist also, analog zum bestimmten Bild zwei Kanäle auf. Alternativ ist es möglich, die Referenzbilder unmittelbar in der Datenbank 29 zu hinterlegen.
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In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das neuronalen Netz 27 in der Art eines siamesischen Netzes 31 realisiert, welches auch als „Siamese Neural Network“ oder „Twin Neural Network“ bekannt ist. Das Netz 31 weist somit zwei Eingänge auf, wobei dem einem Eingang das bestimmte Bild und dem anderen Eingang zumindest ein Referenzbild, vorteilhaft die Referenzbilder, zugeführt werden. Das Netz 31 liefert hierbei ein binäres Ergebnis, wobei bei einem positiven Ergebnis, wie vorstehend erläutert, die Ausführungsmaßnahme 26 durchgeführt wird.
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Wie in 3 angedeutet, ist es bevorzugt, wenn die Erkennungseinrichtung 1 und die Vibrationserzeugungseinrichtung 15 nur dann aktiv sind, wenn sich diese in der Nähe voneinander befinden. Insbesondere werden die Erkennungseinrichtung 1 und/oder die Vibrationserzeugungseinrichtung 15 nur dann aktiviert, wenn sich die Vibrationserzeugungseinrichtung 15 und somit der zugehörigen Nutzer 14 dem Kraftfahrzeug 4 und somit dem Überwachungsbereich 10 der Erkennungseinrichtung 1 annähert und sich in den Überwachungsbereich 10 bewegt. Zu diesem Zweck können, wie in 3 angedeutet, die Erkennungseinrichtung 1 und die Vibrationserzeugungseinrichtung 15, beispielsweise über eine in 3 angedeutete Kurzreichweite Kommunikation 32, entsprechend kommunizieren und einander zum Aktivieren auffordern. Die Aktivierung der Erkennungseinrichtung 1 und/oder der Vibrationserzeugungseinrichtung 15 kann alternativ oder zusätzlich mittels Geofencing erfolgen.
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Wie in 3 ferner angedeutet ist, können mittels der Erkennungseinrichtung 1 auch biometrische Daten des die Vibrationserzeugungseinrichtung 15 im Überwachungsbereich 10 verwendenden Nutzers 14 bestimmt und mit entsprechenden hinterlegten biometrischen Daten verglichen werden, um zu erkennen, ob die Vibrationserzeugungseinrichtung 15 von einem berechtigten Nutzer 14 verwendet wird. Hierbei erfolgt die Bestimmung der geometrischen Daten anhand der Interferenzmaxima 9 und somit nicht personenbezogen.
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Wie 5 entnommen werden kann, kann das System 3 ein Backend 33 umfassen, mit welchem das Kraftfahrzeug 4, insbesondere die jeweilige zumindest eine Erkennungseinrichtung 1, und die Vibrationserzeugungseinrichtung 15 kommunizieren können. Die Kommunikation erfolgt hierbei, wie in 5 angedeutet, vorteilhaft über zumindest ein mobiles Funknetz 34. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Referenzvibrationsmuster 19 ebenso wie die möglichen Funktionen 20 des Kraftfahrzeugs 4 und deren Zugehörigkeit zu den Referenzvibrationsmustern 19 im Backend 33 hinterlegt. Im Backend 33 können weitere Daten 35, wie beispielsweise Rechte und Einstellungen, aktive Schlüssel, aktive Applikationen und dergleichen hinterlegt sein.
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Es versteht sich, dass das System 3 auch zwei oder mehr Kraftfahrzeuge 4 und/oder zwei oder mehr Vibrationserzeugungseinrichtung 15 umfassen kann, wobei die jeweilige Vibrationserzeugungseinrichtung 15 vorzugsweise zum Erzeugen eines individuellen Vibrationsmusters 18 ausgestaltet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10227221 A1 [0002]
- DE 102010036852 A1 [0003]
- DE 102007044398 A1 [0004]