DE102021103340A1

DE102021103340A1 - Erkennung von objektbewegung auf basis der analyse von ultraschallsensordaten

Info

Publication number: DE102021103340A1
Application number: DE102021103340.3A
Authority: DE
Inventors: Alexey Abdulov
Original assignee: Tymphany Acoustic Technology Co Ltd
Current assignee: Tymphany Acoustic Technology Ltd Tw
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2021-08-19
Also published as: US11156714B2; GB2596889A; CN113253281B; GB2596889B; GB202101809D0; US20210255319A1; CN113253281A

Abstract

Verfahren und Vorrichtungen zum Erkennen der Bewegung eines Objekts beinhalten: Empfangen eines ersten Satzes von Ausgangssignalwerten und eines zweiten Satzes von Ausgangssignalwerten von einem Schallwellenempfänger, wobei jeder Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und dem zweiten Satz repräsentativ für eine Amplitude eines akustischen Signals ist, das von dem Objekt reflektiert wird; Bestimmen, basierend auf dem empfangenen ersten Satz und zweiten Satz, eines Differenzsatzes, der einen oder mehrere Differenzwerte enthält, wobei jeder des einen oder der mehreren Differenzwerte repräsentativ für eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und einem zweiten Ausgangssignalwert in dem zweiten Satz ist; Bestimmen, ob der Differenzsatz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die darauf basiert, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und Ausgeben eines Bewegungserkennungssignals, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Beschreibung betrifft allgemein Ultraschallsensoren und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung der Bewegung von Objekten auf der Grundlage der Ultraschallsensordatenanalyse.
HINTERGRUND
Näherungssensoren werden verwendet, um Objekte und Objektbewegungen in der Nähe der Sensoren zu erkennen. Ultraschallsensoren können Objekte und Objektbewegungen erkennen, indem sie Ultraschallwellen von einer Ultraschallwellenquelle aussenden und Echos der Ultraschallwellen erfassen, die von umgebenden Objekten reflektiert werden. Wenn der Ultraschallsensor Echos der Ultraschallwellen empfängt, kann er feststellen, dass sich ein oder mehrere Objekte in der Nähe des Ultraschallsensors befinden. Basierend auf den Empfangszeiten und Mustern der Echos kann der Ultraschallsensor individuelle Objekte in der Nähe des Sensors sowie Bewegungsmerkmale der Objekte identifizieren.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt wird ein computerimplementiertes Verfahren zur Erkennung der Bewegung eines Objekts bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet: Empfangen eines ersten Satzes von Ausgangssignalwerten und eines zweiten Satzes von Ausgangssignalwerten von einem Schallwellenempfänger, wobei jeder Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und dem zweiten Satz repräsentativ für eine Amplitude eines akustischen Signals ist, das von dem Objekt reflektiert wird; Bestimmen, basierend auf dem empfangenen ersten Satz und zweiten Satz, eines Differenzsatzes, der einen oder mehrere Differenzwerte enthält, wobei jeder des einen oder der mehreren Differenzwerte repräsentativ für eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und einem zweiten Ausgangssignalwert in dem zweiten Satz ist; Bestimmen, ob der Differenzsatz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die darauf basiert, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und Ausgeben eines Bewegungserkennungssignals, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Weitere optionale Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
In einem anderen Aspekt wird eine Vorrichtung zur Erkennung der Bewegung eines Objekts bereitgestellt. Die Vorrichtung beinhaltet einen Schallwellenempfänger, einen Prozessor und einen mit dem Prozessor gekoppelten Speicher. Der Schallwellenempfänger ist konfiguriert, um einen ersten Satz von Ausgangssignalwerten und einen zweiten Satz von Ausgangssignalwerten auszugeben, wobei jeder Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und dem zweiten Satz eine Amplitude eines von dem Objekt reflektierten akustischen Signals repräsentiert. Der Speicher ist konfiguriert, um Anweisungen zu speichern, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, mit dem Prozessor in Betrieb genommen werden, um: den ersten Satz und den zweiten Satz von dem Schallwellenempfänger zu empfangen; auf der Grundlage des empfangenen ersten Satzes und zweiten Satzes einen Differenzsatz zu bestimmen, der einen oder mehrere Differenzwerte enthält, wobei jeder des einen oder der mehreren Differenzwerte eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und einem zweiten Ausgangssignalwert in dem zweiten Satz repräsentiert; zu bestimmen, ob der Differenzsatz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, basierend darauf, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und ein Bewegungserkennungssignal auszugeben, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Weitere optionale Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
In einem weiteren Aspekt wird ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium bereitgestellt. Das nichtflüchtige, computerlesbare Speichermedium enthält Anweisungen zum Erkennen der Bewegung eines Objekts, wobei die Anweisungen, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, mit dem Prozessor in Betrieb genommen werden, um: einen ersten Satz von Ausgangssignalwerten und einen zweiten Satz von Ausgangssignalwerten von einem Schallwellenempfänger zu empfangen, wobei jeder Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und dem zweiten Satz repräsentativ für eine Amplitude eines akustischen Signals ist, das von dem Objekt reflektiert wird; auf der Basis des empfangenen ersten Satzes und zweiten Satzes einen Differenzsatz zu bestimmen, der einen oder mehrere Differenzwerte enthält, wobei jeder des einen oder der mehreren Differenzwerte repräsentativ für eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und einem zweiten Ausgangssignalwert in dem zweiten Satz ist; zu bestimmen, ob der Differenzsatz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die darauf basiert, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und ein Bewegungserkennungssignal auszugeben, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Weitere optionale Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung aufgenommen sind und einen Bestandteil davon bilden, veranschaulichen nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung. In der folgenden Beschreibung, die sich auf die Zeichnungen bezieht, stehen gleiche Zahlen in verschiedenen Zeichnungen für gleiche oder ähnliche Elemente, sofern nicht anders dargestellt.

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Szenarios, das die Aussendung und den Empfang eines akustischen Signals durch einen Schallwellenempfänger beinhaltet.
2 ist eine Blockdiagramm-Darstellung einer beispielhaften Vorrichtung zur Erkennung von Objektbewegungen gemäß den gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen.
3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Erkennung von Objektbewegungen gemäß den gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen.
4 ist eine grafische Darstellung der zeitabhängigen Amplitudenwerte einer beispielhaften Schallwelle, die von einem Schallwellenempfänger empfangen wird, gemäß den gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Erkennung von Bewegungen von Objekten kann in einem breiten Spektrum von Szenarien eingesetzt werden. Zum Beispiel können Bewegungserkennungssysteme bei Fahrzeugen verwendet werden, um bewegte Objekte in Blindzonen in der Nähe eines Fahrzeugs zu erkennen, wie z.B. als ein Rückfahrsensorsystem. Als weiteres Beispiel können Bewegungserkennungssysteme in einer Stereoanlage eingesetzt werden, um sich bewegende Personen in der Nähe der Lautsprecher oder Mikrofone der Anlage zu erkennen. Die Stereoanlage kann auf Grundlage der erkannten sich bewegenden Personen die Volumenbelastung ausgleichen, Mikrofonechos unterdrücken, die Stereoanlage aktivieren, die Lautstärke der Stereoanlage erhöhen oder verringern, ein oder mehrere Bedienelemente (z.B. eine Taste, einen Touchscreen, eine LED-Anzeige oder dergleichen) beleuchten, eine oder mehrere eingebaute Leuchten aktivieren, ein Bedienfeld beleuchten oder dergleichen.
In einer Vorrichtung zur Erkennung von Objektbewegungen können eine oder mehrere Ultraschallquellen und -sensoren so konfiguriert sein, dass sie Ultraschallwellen aussenden und erfassen. Die Quellen und Sensoren können so konfiguriert sein, dass sie in eine oder mehrere Richtungen gerichtet sind, um einen oder mehrere entsprechende Raumwinkel abzudecken, in denen die Bewegung von Objekten erkannt werden kann. Ein typischer Ansatz („distance-threshold approach“) zur Erkennung einer Bewegung eines Objekts in der Nähe kann einen Satz von Abständen des Objekts über einen Zeitraum ermitteln und dann auf der Grundlage einer Änderung des Satzes von Abständen bestimmen, ob sich das Objekt bewegt. Zum Beispiel kann ein Ultraschallsensor (z.B. Texas Instruments PGA460), der im Abstandsschwellenwert-Ansatz verwendet wird, Abstandsdaten erzeugen, die die Abstände zu einem erkannten Objekt in der Nähe über einen Zeitraum anzeigen. Änderungen der Abstandsdaten können mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden. Wenn die Änderungen den Schwellenwert überschreiten, kann festgestellt werden, dass sich das Objekt in dem Zeitraum bewegt. Andernfalls kann das Objekt als bewegungslos bestimmt werden.
Der Abstandsschwellenwert-Ansatz kann aber bei der Erkennung der Bewegung von Objekten mit nicht idealen Formen oder Oberflächen Probleme bereiten. Beispielsweise kann ein Objekt eine für Schallwellen semi-reflektierende Oberfläche haben (z. B. eine unscharfe oder flauschige Oberfläche), bei der die Reflexion oder die Echos der Ultraschallwellen zu schwach sein können, um erkannt zu werden. In einem anderen Beispiel können Teile der Oberflächen des Objekts nicht senkrecht zu einem Ultraschallsensor stehen, wobei die Reflexionen der Ultraschallwellen von der Einfallsrichtung der Ultraschallwellen abweichen können und die Abstandserkennung des Ultraschallsensors fehlerhaft sein kann. Wenn sich solche nicht idealen Objekte in der Nähe befinden, kann der Abstandsschwellenwert-Ansatz zu falschen Ablehnungen und falschen Erkennungen führen. Eine falsche Ablehnung tritt auf, wenn eine tatsächliche Bewegung nicht erkannt wird, und eine falsche Erkennung tritt auf, wenn eine Nichtbewegung fälschlicherweise für eine Bewegung gehalten wird.
Die falsche Erkennung kann auftreten, wenn die ermittelten Abstände zu einem erfassten nicht idealen Objekt aufgrund der instabilen Reflexionen der Ultraschallwellen instabil sind. Wenn das Objekt z.B. nicht senkrechte Oberflächen aufweist, können die ermittelten Abstände zu ihm in einem weiten Bereich schwanken, was zu einer falschen Feststellung führen kann, dass sich das Objekt bewegt. Eine Möglichkeit, mit einer solchen falschen Erkennung umzugehen, besteht darin, den Schwellenwert für den Vergleich zu erhöhen. Wenn sich das Objekt aber tatsächlich bewegt und die Änderungen der ermittelten Abstände unter den Schwellenwert fallen, kann es zu einer falschen Ablehnung kommen, da eine solche Bewegung für den Ultraschallsensor möglicherweise nicht sichtbar ist. Durch die alleinige Einstellung des Schwellenwerts ist es schwierig, sowohl eine falsche Ablehnung als auch eine falsche Erkennung zu unterdrücken. Dementsprechend kann der Abstandsschwellenwert-Ansatz möglicherweise nicht alle Arten von Bewegungen genau bestimmen.
Für den Abstandsschwellenwert-Ansatz können verschiedene Methoden zur Reduzierung der hohen Fehlablehnungsrate und der hohen Fehlerkennungsrate verwendet werden. Die Konfiguration der Ultraschallquellen und Sensoren kann den Erfassungswinkel jedes Sensors begrenzen, was die Kosten und die Komplexität eines Geräts mit weitreichender Bewegungserkennung erhöhen kann.
Darüber hinaus kann beim Abstandsschwellenwert-Ansatz der Bewegungserkennung eine Ultraschallquelle keine oder nur wenige Leerlaufzeiten haben, da sie für die Abfrage des Ultraschallsensors möglicherweise kontinuierlich oder intermittierend Ultraschallwellen aussenden muss. Der Ultraschallsensor und die Quelle können immer aktiv sein, was den Energieverbrauch des Geräts erhöhen kann. Außerdem kann die kontinuierliche oder nahezu kontinuierliche Aussendung von Ultraschallwellen andere Ultraschallwandler stören.
Außerdem weisen einige Ultraschallsensoren eine Obergrenze für erfasste bewegte Objekte, wie z.B. eine Grenze von 8 Objekten, auf. Eine solche Grenze kann dazu führen, dass bewegte Objekte nicht erkannt werden, insbesondere in einer Umgebung mit Objekten, die die obere Grenze weit überschreiten. Die hier vorgestellten Ausführungsformen nehmen eine oder mehrere dieser beschriebenen Herausforderungen in Angriff.
Ausführungsformen dieser Beschreibung stellen Verfahren und Vorrichtungen zur Erkennung von Objektbewegungen unter Verwendung eines Ansatzes („Signalamplituden-Ansatz“) bereit, der auf der Amplitude oder den Stärken der von einem Ultraschallsensor empfangenen Ultraschallwellen basiert. Bei diesem Ansatz kann ein Prozessor Amplitudendaten von einem Ultraschallsensor empfangen, die die Amplitude oder Stärke von Schallwellen (oder „akustischen Signalen“) anzeigen, die von dem Ultraschallsensor empfangen werden. In einigen Ausführungsformen können die Amplitudendaten digitale oder analoge Daten sein und müssen möglicherweise nicht vorverarbeitet werden, um Abstände zu Objekten anzuzeigen. Mit anderen Worten, die Ausgangssignale, die von den hier offenbarten Systemen und Verfahren verwendet werden, können Rohdaten enthalten, z.B. in Form der Ausgangssignalamplitude über die Zeit. Der Prozessor kann einen Satz der Amplitudendaten empfangen, die die Signalamplitude über eine bestimmte Zeitdauer repräsentieren bzw. darstellen können. Durch den Vergleich von Sätzen von Amplitudensignalen kann der Prozessor unter Verwendung eines heuristischen Algorithmus bestimmen, ob sich erfasste Objekte bewegen, unabhängig von den Arten der Oberflächen der zu erkennenden Objekte oder den Richtungen der Normalen der Oberflächen. In einigen Fällen entsprechen die verglichenen Sätze aufeinanderfolgenden Datensätzen, die während benachbarter Zeiträume erfasst wurden, zwischen denen keine Sensorausgangssignale abgetastet werden. In anderen Fällen können die verglichenen Sätze nicht aufeinanderfolgenden Datensätzen entsprechen, die während Zeitperioden erfasst wurden, zwischen denen die Abtastung anderer Ausgangssignale durchgeführt werden kann. Der Signalamplituden-Ansatz kann die Fehlerkennungsrate und die Fehlablehnungsrate unterdrücken und erfordert nicht, dass die Ultraschallsensoren und -quellen für lange Zeiträume in einem aktiven Zustand sind. Durch direkte Verarbeitung der Amplitudendaten zur Bewegungserkennung kann der Ultraschallsensor weniger Ressourcen für die Datenvorverarbeitung (z.B. Umwandlung von Rohdaten in Abstandsdaten) verwenden und somit seine Fähigkeit zur Erkennung bewegter Objekte erhöhen. Darüber hinaus können die offenbarten Techniken eine höhere Genauigkeit bei der Bewegungserkennung mit weniger Fehlerkennungen und/oder Fehlablehnungen ermöglichen.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl in dieser Beschreibung durchgängig „Ultraschall“ verwendet wird, Ausführungsformen dieser Beschreibung nicht auf Ultraschalldaten beschränkt sind und die hier offenbarten Methoden und Vorrichtungen auch zur Objektbewegungserkennung unter Verwendung von Nicht-Ultraschallwellen, wie z.B. hörbaren Schallwellen, Infraschallwellen oder Lichtwellen (z.B. Infrarot-Lichtwellen, HF-Wellen usw.), durchgeführt oder implementiert werden können. Zur Vereinfachung der Erklärung, ohne Mehrdeutigkeiten zu verursachen, werden in der folgenden Beschreibung beispielhaft Ultraschallwellen verwendet, aber es sollte beachtet werden, dass anstelle der Ultraschallwellen jede geeignete Signalwelle als Medium für die Objektbewegungserkennung verwendet werden kann.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Szenarios, das die Aussendung und den Empfang eines akustischen Signals durch einen Schallwellenempfänger beinhaltet. 1 zeigt den Schallwellenempfänger 102 und Objekte 104-108 in einer umliegenden Umgebung des Schallwellenempfängers 102. In einigen Ausführungsformen kann der Schallwellenempfänger 102 ein Ultraschallsensor oder -wandler sein. Eine Schallquelle (z.B. eine Ultraschallquelle) kann Schallwellen (z.B. Ultraschallwellen) in die Umgebung aussenden, und zwar entlang einer bestimmten Richtung oder eines Bereichs von Richtungen oder entlang einer Mehrzahl von Richtungen (z.B. wenn der Transceiver so konfiguriert ist, dass er Ultraschallwellen aus mehreren verschiedenen Richtungen aussendet und Reflexionen aus entsprechenden Richtungen empfängt). In einigen Fällen können Ultraschall-Transceiver acht oder mehr verschiedene Bereiche einer Umgebung gleichzeitig überwachen, wobei jedem Bereich ein eigener Sensor zugeordnet ist, der Signale ausgibt, die den von einem einzelnen Bereich empfangenen Reflexionen entsprechen. Die Schallwellen können von Objekten 104-108 zurück zum Schallwellenempfänger 102 reflektiert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Schallquelle mit dem Schallwellenempfänger 102 in einer einzigen Vorrichtung integriert sein. In diesen Fällen zeigen die Pfeile in 1 die Richtungen der emittierten und reflektierten Schallwellen an. Der Schallwellenempfänger 102 kann Daten (z.B. analoge Daten oder digitale Daten) erzeugen, die die Amplitude der empfangenen Schallwellen angeben. In einigen Ausführungsformen können die Daten an einen Prozessor (in 1 nicht dargestellt) zur weiteren Analyse übermittelt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor mit dem Schallwellenempfänger 102 in einer einzigen Vorrichtung integriert sein. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor vom Schallwellenempfänger 102 gesondert sein.
2 ist eine Blockdiagramm-Darstellung einer beispielhaften Vorrichtung 200 zur Erkennung von Objektbewegungen gemäß den gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen. Bezugnehmend auf 2 kann die Vorrichtung 200 eine Kommunikationsschnittstelle 202, einen Prozessor 204 und einen Speicher 206 umfassen. Die Kommunikationsschnittstelle 202, der Prozessor 204 und der Speicher 206 sind in der Vorrichtung 200 gekoppelt oder verbunden und können als integrierte Schaltungen oder Chips implementiert sein. In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 200 zusätzlich den Schallwellenempfänger 102 in einer einzigen Vorrichtung beinhalten. In einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung 200 unabhängig vom Schallwellenempfänger 102.
Die Kommunikationsschnittstelle 202 kann mit dem Schallwellenempfänger 102 verknüpft sein, um vom Schallwellenempfänger 102 erzeugte Daten zu empfangen oder Steuerdaten an den Schallwellenempfänger 102 zu senden. In einigen Ausführungsformen, wenn die Vorrichtung 200 unabhängig vom Schallwellenempfänger 102 ist, kann die Kommunikationsschnittstelle 202 mit dem Schallwellenempfänger 102 gemäß einem Kommunikationsstandard oder -protokoll gekoppelt oder verbunden sein. Der Kommunikationsstandard kann z.B. ein kabelgebundener Kommunikationsstandard, ein Bluetooth®-Standard, ein Nahfeldkommunikations (NFC)-Standard, ein Infrarot-Kommunikationsprotokoll oder ein beliebiger geeigneter kabelgebundener oder drahtloser Kommunikationsstandard sein. In einigen Ausführungsformen, wenn die Vorrichtung 200 einen Schallwellenempfänger 102 enthält, kann die Kommunikationsschnittstelle 202 über einen internen Bus mit dem Schallwellenempfänger 102 gekoppelt oder verbunden sein.
Der Prozessor 204 kann jedes geeignete elektronische Gerät umfassen, das in der Lage ist, Informationen zu manipulieren oder zu verarbeiten. Der Prozessor 204 kann eine integrierte Schaltung oder einen Chip zur Verarbeitung von Daten enthalten, z.B. von Daten, die von der Kommunikationsschnittstelle 202 übermittelt werden. Beispielsweise kann der Prozessor 204 eine beliebige Kombination aus einer beliebigen Anzahl von einer speicherprogrammierbarer Steuerung, einem Mikrocontroller, einem Mikroprozessor, einem digitalen oder analogen Signalprozessor, einem Intellectual Property (IP)-Core, einem Programmable Logic Array (PLA), einem Programmable Array Logic (PAL), einem Generic Array Logic (GAL) einer Complex Programmable Logic Device (CPLD), einem Field-Programmable Gate Array (FPGA), einem System On Chip (SoC), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer zentralen Verarbeitungseinheit (oder „CPU“), einem Grafikprozessor (oder „GPU“), einem optischen Prozessor oder jede Art von Schaltkreisen, die zur Datenverarbeitung fähig sind, beinhalten. Der Prozessor 204 kann mit dem Speicher 206 gekoppelt sein und im Speicher 206 gespeicherte Anweisungen ausführen.
Der Speicher 206 kann ein allgemeines oder spezifisches elektronisches Gerät sein, das in der Lage ist, Codes und Daten zu speichern, auf die der Prozessor 204 zugreifen kann. Der Speicher 206 kann jede Art von flüchtigen oder nichtflüchtigen Speichergeräten oder eine Kombination davon umfassen. Zum Beispiel kann der Speicher 206 eine beliebige Kombination aus einer beliebigen Anzahl von einem Random-access memory (RAM), einem statischen Random-access memory (SRAM), einem Festwertspeicher (ROM), einem Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), einem Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM), einem programmierbaren Festwertspeicher (PROM), einer optischen oder magnetischen Platte, einem Festplattenlaufwerk, einem Solid-State-Drive, einem Flash-Laufwerk, einer Security-Digital (SD)-Karte, einem Memory-Stick, einer Compact-Flash (CF)-Karte oder einem beliebigen Typ von Speichervorrichtung sein. Die Bereitstellung des Prozessors 204 mit Zugriff auf die im Speicher 206 gespeicherten Anweisungen zur Ausführung der hierin offenbarten Techniken konfiguriert den Prozessor (oder programmiert den Prozessor) als eine spezielle Maschine zur Ausführung der offenbarten Bewegungserkennungsfunktionen. Wenn die Anweisungen im Speicher 206 vom Prozessor 204 ausgeführt werden, kann die Vorrichtung 200 eine Operation an den vom Schallwellenempfänger 102 empfangenen Daten durchführen.
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispielverfahrens 300 zur Erkennung von Objektbewegungen gemäß den gegenwärtig offenbarten Ausführungsformen. Das Verfahren 300 kann zum Beispiel von der Vorrichtung 200 ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 als Software oder Firmware implementiert werden, wie z.B. als Programmcodes oder Anweisungen, die in einem computerlesbaren Speichermedium (z.B. Speicher 206) gespeichert sind. Die Programmcodes oder Anweisungen können von einem Prozessor (z.B. dem Prozessor 204) gelesen und ausgeführt werden, um das Verfahren 300 zu implementieren.
Bezugnehmend auf 3 empfängt ein Prozessor (z.B. Prozessor 204) in Schritt 302 einen ersten Satz von Ausgangssignalwerten und einen zweiten Satz von Ausgangssignalwerten von einem Schallwellenempfänger (z.B. Schallwellenempfänger 102). Jeder Ausgangssignalwert im ersten Satz und im zweiten Satz kann repräsentativ für die Amplitude eines empfangenen akustischen Signals sein (z.B. Schallwellen, die von der Sensorumgebung reflektiert werden, einschließlich von einem oder mehreren Objekten in der Umgebung). Die Sätze von Ausgangssignalwerten können jeweils Ausgangssignalen entsprechen, die vom Sensor über bestimmte Zeitintervalle gesammelt wurden (z.B. während eines „Abhör“-Modus des Sensors, der auf einen Burst-Modus des Ultraschallsenders folgt). In einigen Fällen kann jeder Satz von Ausgangssignalwerten einer „Abhör“-Periode des Sensors nach einer Aussendung von Ultraschallwellen entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann der Schallwellenempfänger einen Ultraschallsensor oder einen Ultraschallwandler umfassen. Der Schallwellenempfänger kann die Ausgangssignalwerte erzeugen, die die Amplitude des oder der empfangenen akustischen Signale (z.B. der empfangenen reflektierten Ultraschallwellen) über Zeitintervalle repräsentieren. Beispielsweise kann der Schallwellenempfänger das akustische Signal über die Zeit abtasten und Ausgangssignalwerte erzeugen, die Variationen in der Amplitude des empfangenen akustischen Signals über die Zeit repräsentieren. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor die Ausgangssignalwerte über eine Kommunikationsschnittstelle (z.B. die Kommunikationsschnittstelle 202) empfangen.
Die Ausgangssignalwerte können Stärken oder Amplituden der empfangenen akustischen Signale repräsentieren, die aus Schallwellenemissionen von einer Quelle (die z.B. mit dem Schallwellenempfänger integriert oder unabhängig davon sein kann) resultieren und von einem Objekt oder Objekten in der Sensorumgebung reflektiert werden. Die Ausgangssignalwerte können proportional zu den entsprechenden Amplituden der empfangenen akustischen Signale sein. Im Allgemeinen kann die Amplitude des empfangenen akustischen Signals und/oder des Ausgangssignals mit dem Vorhandensein eines oder mehrerer Objekte in der Sensorumgebung in Beziehung stehen (z.B. können reflektierte Signale, die zu bestimmten Zeiten/Abständen empfangen werden, das Vorhandensein erfasster Objekte in diesen Abständen anzeigen, und höhere Signalstärken aufweisen als Zeiten/Abstände, in denen keine Objekte erfasst werden); sie kann mit der Art des detektierten Objekts (z.B. mit dem Reflexionsvermögen des Objekts, der Form des Objekts, der Orientierung des Objekts usw.); und/oder mit dem Abstand des erfassten Objekts relativ zum Sensor in Beziehung stehen. Weiter entfernte Objekte können z.B. mit kleineren reflektierten Signalamplituden verbunden sein im Vergleich zu Objekten, die sich näher am Sensor befinden. In einigen Fällen kann ein Sensor als Reaktion auf empfangene akustische Reflexionen Ausgangssignalwerte erzeugen, die vom Millivolt-Bereich für nahe Objekte bis zu Mikrovolt für weiter entfernte Objekte variieren. Eine zeitlich variable Verstärkung kann auf den Sensor angewandt werden, so dass die erzeugten Ausgangssignale über einen Bereich von Laufzeit-/Abstandswerten verstärkt werden (z.B. progressiv oder stufenweise). Unter der Annahme einer Schallgeschwindigkeit von etwa 343 m/s kann Objekten, die sich in etwa 2 m Entfernung vom Sensor befinden, eine Laufzeit von etwa 12 Millisekunden zugeordnet werden. Objekten in 7 m Entfernung vom Sensor wird eine Laufzeit von etwa 40 Millisekunden zugeordnet. Durch Anwendung einer zeitvariablen Verstärkung können die Sensorausgangssignale, die als Reaktion auf akustische Reflexionen von Objekten in 2 m und 7 m Entfernung erzeugt werden, ähnlich sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Schallwellenempfänger Sätze von digitalen Ausgangssignalwerten ausgeben. Zum Beispiel kann jeder Burst von ausgesendeten Ultraschallwellen zu einem entsprechenden Satz von Ausgangssignalen führen, die repräsentativ für die empfangenen Reflexionen von einem oder mehreren Objekten in einer Umgebung des Sensors sind. Die Sätze von Ausgangssignalen können z.B. einen Strom von Ausgangssignalstärken vom Sensor über die Zeit darstellen. Variationen in der Signalstärke können das Vorhandensein von empfangenen Reflexionen (empfangen zu unterschiedlichen Zeiten, die unterschiedlichen Abstandswerten entsprechen) als Ergebnis eines ausgesendeten Bursts von Ultraschallwellen anzeigen. Jedes reflektierte Signal kann einem oder mehreren in der Sensorumgebung vorhandenen Objekten entsprechen. Und die Zeitpunkte, zu denen die reflektierten Signale empfangen werden, können einen Abstand des erfassten Objekts vom Sensor angeben (z.B. können die Abstände auf der Grundlage von Laufzeitberechnungen ermittelt werden). Die Sätze von Ausgangssignalen (z.B. ein erster Satz und ein zweiter Satz) können digitale Werte enthalten (z.B. einen binären, oktalen, dezimalen oder hexadezimalen Wert), und jeder Wert kann sich auf eine Signalstärke eines empfangenen Reflexionssignals beziehen (z.B. mit oder ohne angelegte Verstärkung). Jeder Satz kann eine vorbestimmte Größe haben. Zum Beispiel kann jeder Satz als ein Array mit einer bestimmten Länge ausgegeben werden. Der Schallwellenempfänger kann so ausgelegt oder konfiguriert sein, dass er Ausgangsdatensätze bestimmter Größe liefert, die auf den Anforderungen einer bestimmten Anwendung basieren (z.B. eine Balance zwischen Übertragungsbandbreite und Datenauflösung).
In einigen Fällen können die Sätze als Arrays ausgegeben werden, wobei jedes Array eine Länge von X Byte hat, wobei X eine ganze Zahl ist (z.B. 32, 64, 128, 256 oder eine beliebige ganze Zahl). In einigen Ausführungsformen können die empfangenen Ausgangssignalsätze im Speicher 206 gespeichert werden, wobei jeder Satz eine Länge von X Byte hat. Die Sensorauflösung kann einer Zuordnung der verfügbaren Bytes im Array zu einzelnen Ausgangssignalwerten und der Anzahl der von jedem Sensorausgangswert belegten Bits entsprechen. Die Darstellung von Sensorausgangswerten in einem 8 Bit-Format kann zu 1024 Ausgangssignalwerten für ein 128 Byte-Array führen. Diese Ausgangssignalwerte entsprechen, wie angeführt, z.B. den Signalstärkewerten der empfangenen Reflexionen über die Zeitdauer, die als „Abhör“-Periode nach einem Burst von ausgesendeten Ultraschallwellen ausgewählt wurde. Die Ausgangssignalwerte können zusammen mit ihren zugehörigen Amplituden und Laufzeiten verwendet werden, um das Vorhandensein von Objekten in der Sensorumgebung zu bestimmen und die entsprechenden Abstände dieser Objekte zum Sensor zu berechnen. In einigen Ausführungsformen können die empfangenen Ausgangssignalwerte z.B. wie in 4 gezeigt ermittelt werden.
4 ist eine grafische Darstellung der zeitabhängigen Amplitudenwerte von Ausgangssignalen, die von einem Sensor als Antwort auf empfangene reflektierte Signale erzeugt werden. Bezugnehmend auf 4 stellt die vertikale Achse die Amplitude der Ausgangssignalwerte („Amplitudenwerte“) dar, die dem Prozessor zur Verfügung gestellt werden können. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit, zu der der Schallwellenempfänger die entsprechenden reflektierten Signale empfangen hat, einschließlich der Zeitstempel T0-T6. Die Werte der vertikalen Achse in 4 beziehen sich auf die Stärke der vom Schallwellenempfänger empfangenen Schallwelle. Beispielsweise können in einigen Fällen die vom Sensor erzeugten Ausgangssignale direkt der Stärke der empfangenen reflektierten Signale entsprechen (ohne angelegte Verstärkung oder mit einer gleichmäßig angelegten Verstärkung). In anderen Fällen kann aber eine zeitlich veränderliche Verstärkung relativ zu den empfangenen reflektierten Signalstärken angewendet werden, um die Ausgangssignale des Sensors zu erhalten, wie in 4 dargestellt.
4 zeigt eine grafische Darstellung der Ausgangssignalwerte, die vom akustischen Schallsensor z.B. als Reaktion auf empfangene Ultraschallsignalreflexionen von Objekten in der Sensorumgebung, erzeugt werden. Anstelle der in 4 gezeigten grafischen Darstellung kann der Sensorausgang auch als Array von Datenpunkten bereitgestellt werden, wobei jeder Datenpunkt die Amplitude des Ausgangssignals zu einem entsprechenden Zeitpunkt repräsentiert. Die Anzahl der Datenpunkte, die in dem Array enthalten sind, kann wie vorstehend dargelegt von den Spezifikationen eines bestimmten Sensors, der Auflösung des Sensors, der Bitlänge jedes Datenpunkts usw. abhängen. In 4 kann die Amplitudenkurve 402 durch Aufzeichnen der zeitabhängigen Amplituden der vom Prozessor empfangenen Sensorausgangssignale erzeugt werden. In einigen Fällen kann die Darstellung von 4 als Streuungspunkte erzeugt werden, die mit Liniensegmenten verbunden sind. In anderen Fällen können eine oder mehrere Punktanpassungstechniken oder Glättungsfunktionen auf das Array von Datenpunkten angewendet werden, um die in 4 gezeigte grafische Darstellung zu erhalten. Jeder Abhörmodus kann zu einem Array von Datenpunkten führen, die die Signalstärke der empfangenen Reflexionen während der mit dem Abhörmodus verbundenen Zeitperiode repräsentieren. Wie nachstehend näher erläutert, können Bewegungen von Objekten in der Umgebung des Sensors durch den Vergleich von Arrays von Ausgangssignalwerten, die verschiedenen Abhörmodus-Zeitintervallen entsprechen, erkannt werden. In einigen Fällen können die verglichenen Arrays aufeinanderfolgenden Abhörmodus-Zeitintervallen entsprechen, und in anderen Fällen können die verglichenen Arrays nicht aufeinanderfolgenden Abhörmodus-Zeitintervallen entsprechen.
Zum Zweck der Veranschaulichung sind entlang der Kurve 402 sechs Ausgangssignalwerte V1-V6 zu entsprechenden Zeitstempeln T1-T6 dargestellt. Es können aber viel mehr Punkte in jedem Array von Ausgangssignalwerten enthalten sein, die vom Sensor bereitgestellt werden. In den offenbarten Ausführungsformen können Unterschiede zwischen entsprechenden Punkten in zwei oder mehr Arrays von Ausgangswerten verwendet werden, um eine Objektbewegung zu erkennen. Zum Beispiel kann in einigen Fällen ein Ausgangssignalwert V1 zum Zeitpunkt T1 auf der Kurve 402 mit einem entsprechenden Punkt in einem oder mehreren anderen Arrays von Ausgangswerten verglichen werden, um eine Objektbewegung zu erkennen. In 4 haben die Ausgangssignalwerte V1-V6 Beträge von 235, 140, 68, 166, 150 bzw. 38. Die Ausgangssignalwerte V1-V6 können als Dezimalwerte dargestellt werden, oder ihre Werte können in jedem geeigneten Notationssystem (z.B. binäre, oktale oder hexadezimale Werte) dargestellt werden.
In einigen Ausführungsformen kann jedes Array von Ausgangssignalwerten (z.B. ein erster Satz von Werten, ein zweiter Satz von Werten usw.), das vom Sensor bereitgestellt wird, die gleiche Anzahl von Ausgangssignalwerten enthalten. Und wie ausgeführt können ähnlich indizierte Ausgangssignalwerte in verschiedenen Arrays verglichen werden, um eine Objektbewegung zu erkennen. In einigen Ausführungsformen kann der Schallwellenempfänger einen ersten Satz von Ausgangswerten in einem ersten Array ausgeben und einen zweiten Satz von Ausgangswerten in einem zweiten Array ausgeben. Entsprechende Werte aus dem ersten und zweiten Array können verglichen werden, um Objektbewegung zu erkennen. In einigen Ausführungsformen kann der Schallwellenempfänger den ersten Satz früher als den zweiten Satz ausgeben, wobei der erste und zweite Satz von Ausgabewerten aufeinanderfolgenden Abhörmodi entsprechen. In anderen Fällen können der erste und der zweite Satz, die verglichen werden, um Objektbewegung zu erkennen, nicht aufeinanderfolgenden Abhörmodi entsprechen.
In den offenbarten Ausführungsformen kann der Vergleich von Ausgangssignal-Rohwerten (z.B. Werte, die für die empfangene reflektierte Signalstärke repräsentativ sind und nicht für sekundäre Werte, wie z.B. berechnete Abstände usw.) die Erkennung von Objektbewegungen verbessern. In der Praxis kann jedes Array von Ausgangssignalwerten die Ausgangssignalwerte des Sensors während eines anderen Abhörmodus-Zeitintervalls darstellen. Peaks in den Ausgangssignalwerten in jedem Array können Objekte in der Umgebung des Sensors darstellen, da jeder Peak durch ein empfangenes Reflexionssignal aus der Umgebung erzeugt wird. Abstände zu den detektierten Objekten, die die reflektierten Signale erzeugen (z.B. als Reaktion auf einfallende emittierte Schallwellen), können auf der Grundlage der Zeit, zu der das empfangene Reflexionssignal empfangen wird, bestimmt werden (z.B. 343 m/s multipliziert mit der Zeit des Reflexionssignals geteilt durch 2, wenn das gesendete Signal vom selben Ort wie der akustische Sensor stammt). Der Vergleich von Änderungen in den Peaks der Ausgangssignalwerte, die in verschiedenen Arrays enthalten sind, kann anzeigen, wie sich die Positionierung des Objekts, die Orientierung usw. von einem Abhörmodus-Zeitintervall zu einem anderen geändert hat. Solche Änderungen können anzeigen, ob sich ein Objekt auf den Sensor zu oder von ihm weg bewegt (z.B. wenn sich ein Peak wie in 4 gezeigt in einem nachfolgenden Array nach links oder rechts verschiebt) oder ob sich ein Objekt relativ zum Sensor von einer Seite zur anderen oder in einem Bogen bewegt (z.B. wenn zwei Peaks in verglichenen Arrays ähnliche Positionen in der Zeit, aber unterschiedliche Peakformen aufweisen, wobei die Unterschiede in der Peakform, Amplitude usw. auf eine oder mehrere Änderungen in der Orientierung hinweisen können, die mit einer seitlichen oder bogenförmigen Bewegung verbunden sein können).
In einem bestimmten Beispiel kann der Schallwellenempfänger ein Array von Ausgangssignalwerten ausgeben, die der grafisch dargestellten Kurve 402 wie in 4 gezeigt entsprechen. Ein erster Satz von Werten, die dem Array entsprechen, das ausgegeben wird, um die Kurve 402 bereitzustellen, kann neben gegebenenfalls vielen anderen Punkten {V1, V2, V3, V4, V5, V6} enthalten. Ein zweiter Satz von Werten, der dem Sensorausgangs-Array aus einem anderen Abhörmodus-Zeitintervall entspricht, kann neben gegebenenfalls vielen anderen Punkten {V1', V2', V3', V4', V5', V6'} enthalten. Der erste Ausgangssignalwert, auf den in Schritt 302 Bezug genommen wird, kann einer von {V1, V2, V3, V4, V5, V6} (oder jeder andere Punkt aus einem ersten Array) sein, und der zweite Ausgangssignalwert, auf den in Schritt 302 Bezug genommen wird, kann einer von {V1', V2', V3', V4', V5', V6'} oder jeder andere entsprechende Punkt aus dem zweiten Array sein. Beispielsweise können der erste und der zweite Ausgangssignalwert, die zu vergleichen sind, V4 und V4' sein. In einem Beispiel können der erste und der zweite Satz aufeinanderfolgend an den Prozessor ausgegeben werden, wobei der erste Satz früher als der zweite Satz ist. In einigen Fällen können der erste und der zweite Satz von Ausgangswerten aufeinanderfolgenden Abhörmodus-Zeitintervallen entsprechen, so dass zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz von zu vergleichenden Ausgangssignalwerten keine Signalausgangswerte vom Sensor bereitgestellt werden.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die Zeitstempel T0-T6 in 4 als solche mit gleichen Intervallen dargestellt sind, in einigen Ausführungsformen das Intervall zwischen ihnen nicht gleich zu sein braucht. In einigen Ausführungsformen können der erste und der zweite Satz eine unterschiedliche Anzahl von Ausgangssignalwerten enthalten. Zum Beispiel kann der zweite Satz mehr Ausgangssignalwerte enthalten als der erste Satz oder umgekehrt. In einigen Ausführungsformen, wenn der Schallwellenempfänger den ersten und zweiten Satz als Arrays ausgibt, können die ersten und zweiten Ausgangswerte, die von den Arrays verglichen werden, die gleichen Indizes in den entsprechenden Arrays aufweisen oder, in einigen Fällen, unterschiedliche Indizes.
Wieder bezugnehmend auf 3 kann in Schritt 304 der Prozessor Arrays von Ausgangssignalwerten vergleichen, indem z.B. ein Differenzsatz-Array bestimmt wird, das für einen oder mehrere Differenzwerte zwischen entsprechenden Ausgangssignalwerten (oder in einigen Fällen sogar nicht entsprechenden Punkten) in zwei verschiedenen Ausgangssignal-Arrays repräsentativ ist. Mit anderen Worten, jeder der Differenzwerte in einem Differenzsatz kann repräsentativ für eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert in dem ersten Satz (Array) und einem zweiten Ausgangssignalwert in dem zweiten Satz (Array) sein. Wie in 4 gezeigt und in Schritt 302 beschrieben, kann der Prozessor z.B. den ersten Satz von Ausgangswerten in Form eines Arrays, das die Ausgangssignalwerte {V1, V2, V3, V4, V5, V6} enthält, und den zweiten Satz von zu vergleichenden Ausgangssignalwerten in Form eines Arrays, das {V1', V2', V3', V4, V5', V6'} enthält, empfangen. Das Differenzarray kann z.B. Differenzen zwischen entsprechenden Datenpunkten (z.B. Sensorausgangssignalwerten) in den Arrays beinhalten. In einer Ausführungsform kann das Differenzarray die Differenzen zwischen Ausgangssignalwerten enthalten und als {...V1-V1', V2-V2', V3-V3', V4-V4', V5-V5', V6-V6'...} dargestellt werden. Der Prozessor kann die Differenzwerte z.B. als einen Satz von Werten in einem Differenzwert-Array speichern (z.B. {...V1-V1', V2-V2', V3-V3', V4-V4', V5-V5', V6-V6'...}). Ein solches Differenzwert-Array ist nur beispielhaft, da Differenzwert-Arrays viel mehr Werte, weniger Werte oder einen oder mehrere Werte zwischen den Beispielwerten V1-V1', V2-V2', V3-V3', V4-V4', V5-V5', V6-V6' enthalten können.
Der Prozessor kann Werte, die in einem oder mehreren Differenzwert-Arrays enthalten sind, analysieren, um eine Objektbewegung zu erkennen. Unter Bezugnahme auf 3 kann der Prozessor in Schritt 306 z.B. bestimmen, ob die in einem oder mehreren Differenzwert-Arrays enthaltenen Differenzwerte eine vorbestimmte Bedingung erfüllen. In einigen Fällen kann der Prozessor bestimmen, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Differenzwerte, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, können eine Änderung zwischen entsprechenden Datenpunkten von einem Ausgangswert-Array zu einem anderen anzeigen und somit eine Objektbewegung anzeigen. Während es in einigen Fällen ausreichend sein kann, die Erkennung einer Objektbewegung auf einen einzelnen Differenzwert des Differenzarrays zu stützen und darauf, ob der Differenzwert einen Schwellenwert überschreitet, können auch andere vorbestimmte Bedingungen verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Bedingung, um darauf zu schließen, dass eine Objektbewegung stattgefunden hat, darin bestehen, dass mindestens eine vorbestimmte Anzahl der Differenzwerte in dem Differenzsatz Beträge (z.B. Absolutbeträge) aufweisen, die den vorbestimmten Schwellenwert überschreiten. In einigen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Bedingung sein, dass ein vorbestimmter Prozentsatz der Werte des Differenzsatzes einen bestimmten Schwellenwert überschreiten muss, um zu folgern, dass Bewegung stattgefunden hat. Der Prozentsatz kann auf der Grundlage der Anforderungen einer bestimmten Anwendung ausgewählt werden. In einigen Fällen kann der Prozentsatz 10%, 25%, 50% usw. betragen.
Der Schwellenwert für die Bewertung von Differenzsatzwerten kann auch Basis der Anforderungen einer bestimmten Anwendung gewählt werden. Niedrigere Schwellenwerte können zu einer höheren Empfindlichkeit gegenüber Objektbewegungen führen. Höhere Schwellenwerte können zu weniger falschen positiven Befunden führen. Es kann auch möglich sein, mehr als einen Schwellenwert auszuwählen (z.B. einen zeitlich variablen Schwellenwert, der relativ mit zunehmender Zeit, die mit dem Differenzwertsatz verbunden ist, zunimmt oder abnimmt, stufenweise zunehmende oder abnehmende Schwellenwerte relativ zur Zeit usw.). In einigen Ausführungsformen kann der vorbestimmte Schwellenwert auf den erwarteten Größen der zu erkennenden Objekte, dem Reflexionsvermögen der zu erkennenden Objekte, den erwarteten Bewegungsgeschwindigkeiten der Objekte usw. basieren. Zum Beispiel können kleine Objekte einen größeren Bereich von Amplitudenänderungen aufweisen, und der Schwellenwert kann entsprechend höher eingestellt werden als bei großen Objekten. Außerdem können sich schnell bewegende Objekte einen größeren Bereich von Amplitudenänderungen ergeben, und der Schwellenwert kann entsprechend höher eingestellt werden als bei sich langsam bewegenden Objekten. Es ist zu beachten, dass die Beispiele nur eine begrenzte Anzahl von tatsächlichen Szenarien abdecken und dass der Schwellenwert über die hier gezeigten Beispiele hinaus nach verschiedenen Protokollen vorbestimmt werden kann.
Bezugnehmend auf 3 kann der Prozessor in Schritt 308 ein Bewegungserkennungssignal (z.B. Daten, die darstellen, dass sich das Objekt relativ zum Schallwellenempfänger bewegt) ausgeben, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt, darf der Prozessor das Bewegungserkennungssignal nicht ausgeben.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 in einer iterativen Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Prozessor nach der Ausführung von Schritt 308 in einer ersten Iteration den Prozess des Verfahrens 300 wiederholen, indem Schritt 302 in einer zweiten Iteration ausführt wird. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor bei der Ausführung von Schritt 302 in der zweiten Iteration einen dritten Satz und einen vierten Satz von Ausgangssignalwerten (z.B. dritte und vierte Arrays von Sensorausgangswerten) empfangen, die sich von dem ersten und zweiten Satz von Werten unterscheiden, und die Schritte 304-308 auf der Grundlage des dritten und vierten Satzes durchführen. Differenzarrays können z.B. auf der Grundlage von Differenzvergleichen zwischen zwei beliebigen Sätzen von Ausgangssignalwerten erzeugt werden. In einigen Fällen können die Differenzarrays Differenzwerte zwischen einem ersten Satz und einem zweiten Satz von Sensorausgangswerten, einem zweiten Satz und einem dritten Satz von Ausgangswerten, einem dritten Satz und einem vierten Satz von Sensorausgangswerten usw. enthalten. In einigen Beispielen können die Differenzsätze auf der Grundlage nicht aufeinanderfolgender Arrays von Ausgangssignalwerten erzeugt werden (z.B. erste bis dritte Sätze, zweite bis vierte, dritte bis fünfte usw.). Es kann möglich sein, Differenzwert-Arrays basierend auf einer beliebigen Kombination von Sensorwert-Arrays zu erzeugen. Bewegungserkennungssignale, die auf das Vorhandensein von Bewegung in der Sensorumgebung hinweisen, können auf der Bewertung (wie vorstehend beschrieben) von Differenzwerten in einem beliebigen Differenzwert-Array basieren, das auf der Grundlage einer beliebigen Kombination von Sensorwertausgangs-Arrays erzeugt wurde. Bewegungserkennungssignale können auch auf der Grundlage einer Analyse von mehr als einem Differenzwertarray erzeugt werden. Beispielsweise können Werte in mehreren Differenzwert-Arrays (2, 3, 4 usw.) von dem Prozessor analysiert werden, um zu bestimmen, wie Werte in diesen Arrays mit vorbestimmten Schwellenwerten sich vergleichen lassen, wie viele der Werte Schwellenwerte überschreiten, welcher Prozentsatz der Differenzwerte in mehreren Differenzwert-Arrays vorbestimmte Schwellenwerte überschreitet usw., um zu ermitteln, ob eine Bewegung erkannt wurde.
Als Reaktion auf ein Bewegungserkennungssignal kann eine Vorrichtung jede geeignete Aktion ausführen. In einigen Fällen, wie z.B. bei einem Lautsprecher, kann ein ausgegebenes Bewegungserkennungssignal, das eine erkannte Bewegung anzeigt, bewirken, dass eine oder mehrere Leuchten ihren Zustand ändern, ein akustisches Signal ertönt, eine Einschaltanzeige angezeigt wird, ein Bildschirm der Benutzeroberfläche aufleuchtet usw. Ähnliche Reaktionen oder andere geeignete Reaktionen können von mobilen Geräten, Computergeräten oder jeder anderen Art von Gerät mit Zugriff auf ein Bewegungserkennungssignal, das von einem Prozessor wie vorstehend beschrieben ausgegeben wird, durchgeführt werden.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können unter Verwendung von Softwareprogrammierung oder Softwareelementen implementiert werden, wobei die Offenbarung mit beliebigen Programmier- oder Skriptsprachen, wie z.B. C, C++, Java, Assembler oder dergleichen, implementiert werden kann, wobei die verschiedenen Algorithmen mit einer beliebigen Kombination von Datenstrukturen, Objekten, Prozessen, Routinen oder anderen Programmierelementen implementiert werden. Funktionale Aspekte können in Algorithmen implementiert werden, die auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Darüber hinaus können die Ausführungsformen der Offenbarung eine beliebige Anzahl von konventionellen Techniken zur Elektronikkonfiguration, Signalverarbeitung und/oder Steuerung, Datenverarbeitung und dergleichen verwenden. Die Schritte aller hier beschriebenen Verfahren können in jeder geeigneten Reihenfolge ausführbar sein, sofern hier nicht anders angegeben oder durch den Kontext sich eindeutig etwas Anderes ergibt.
In dieser Offenbarung werden die Begriffe „Signal“, „Daten“ und „Information“ austauschbar verwendet. Die Verwendung von „enthaltend“ oder „aufweisend“ und deren Variationen soll hier bedeuten, dass die nachfolgend aufgeführten Elemente und deren Äquivalente sowie zusätzliche Elemente umfasst sind. Sofern nicht anders angegeben oder eingeschränkt, werden die Begriffe „montiert“, „verbunden“, „getragen“ und „gekoppelt“ und Variationen davon weit gefasst und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Montage, Verbindungen, Träger und Kopplungen. Darüber hinaus sind die Begriffe „verbunden“ und „gekoppelt“ nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Der Begriff „Beispiel“ wird hier verwendet bedeutet, dass es als Beispiel, Instanz oder Illustration dient. Jeder Aspekt oder jedes Design, das hier als „Beispiel“ beschrieben wird, ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Designs zu verstehen. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „Beispiel“ dazu dienen, Konzepte in einer konkreten Weise darzustellen.
Darüber hinaus sollte der Artikel „ein“, wie er in dieser Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass er „eine oder mehrere“ bedeutet, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext klar hervorgeht, dass er sich auf eine Singularform bezieht. Darüber hinaus ist die Verwendung des Begriffs „ein Aspekt“ durchgängig nicht so zu verstehen, dass damit dieselbe Ausführungsform oder derselbe Aspekt gemeint ist, es sei denn, er wird als solcher beschrieben. Darüber hinaus soll die Angabe von Wertebereichen hier nur als Kurzformmethode dienen, um sich individuell auf jeden einzelnen Wert zu beziehen, der in den Bereich fällt, sofern hier nichts Anderes angegeben ist, und jeder einzelne Wert wird in die Beschreibung aufgenommen, als ob er hier einzeln aufgeführt wäre.
Wie in dieser Offenbarung verwendet, soll der Begriff „oder“ eher ein einschließendes „oder“ bedeuten als ein ausschließendes „oder“ für zwei oder mehr Elemente, die er verbindet. Sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, ist mit „X enthält A oder B“ jede der natürlichen inklusiven Permutationen gemeint. Mit anderen Worten: Wenn X A enthält, X B enthält oder X sowohl A als auch B enthält, dann ist „X enthält A oder B“ in jedem der vorstehenden Fälle erfüllt. In ähnlicher Weise soll „X enthält eines von A und B“ als Äquivalent zu „X enthält A oder B“ verwendet werden. Der in dieser Offenbarung verwendete Begriff „und/oder“ soll ein „und“ oder ein inklusives „oder“ bedeuten. Das heißt, „X enthält A, B und/oder C“ soll bedeuten, dass X jede Kombination von A, B und C enthält, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich. Mit anderen Worten, wenn X A enthält; X B enthält; X C enthält; X sowohl A als auch B enthält; X sowohl B als auch C enthält; X sowohl A als auch C enthält; oder X alle A, B und C enthält, dann ist „X enthält A, B und/oder C“ in jedem der vorgenannten Fälle erfüllt. In ähnlicher Weise soll „X enthält mindestens eines von A, B und C“ als Äquivalent zu „X enthält A, B und/oder C“ verwendet werden.
Die hier gezeigten und beschriebenen Aspekte sind illustrative Beispiele der Offenbarung und sollen den Umfang der Offenbarung in keiner Weise einschränken. Der Kürze halber werden konventionelle Elektronik, Steuerungssysteme, Softwareentwicklung und andere funktionale Aspekte der Systeme (und Komponenten der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) möglicherweise nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen dargestellten Figuren gezeigten Verbindungslinien oder Anschlüsse beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische oder logische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen repräsentieren. Viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen, physikalische Verbindungen oder logische Verbindungen können in einer praktischen Vorrichtung vorhanden sein.
Während die Offenbarung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist verständlich, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, wobei der Umfang die breiteste Auslegung zugestanden werden soll, um alle derartigen Modifikationen und äquivalenten Strukturen zu umfassen, die nach dem Gesetz zulässig sind.

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zum Erfassen der Bewegung eines Objekts, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines ersten Satzes von Ausgangssignalwerten und eines zweiten Satzes von Ausgangssignalwerten von einem Schallwellenempfänger, wobei jeder Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und dem zweiten Satz repräsentativ für eine Amplitude eines von dem Objekt reflektierten akustischen Signals ist; Bestimmen, basierend auf dem empfangenen ersten Satz und zweiten Satz, eines Differenzsatzes, der einen oder mehrere Differenzwerte enthält, wobei jeder des einen oder der mehreren Differenzwerte für eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert im ersten Satz und einem zweiten Ausgangssignalwert im zweiten Satz repräsentativ ist; Bestimmen, ob der Differenzsatz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die darauf basiert, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und Ausgeben eines Bewegungserkennungssignals, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz und der zweite Satz die gleiche Anzahl von Ausgangssignalwerten umfassen.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Satz und der zweite Satz als Arrays von dem Schallwellenempfänger ausgegeben werden, und der erste Ausgangssignalwert und der zweite Ausgangssignalwert denselben Index in den Arrays haben.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schallwellenempfänger einen Ultraschallsensor umfasst.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schallwellenempfänger einen Ultraschallwandler umfasst.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Satz von dem Schallwellenempfänger früher als der zweite Satz ausgegeben wird, und wobei der Schallwellenempfänger keinen Signalwert zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz ausgibt.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: Bestimmen des vorbestimmten Schwellenwerts auf der Grundlage mindestens eines von einem Satz von Größen von Objekten, die zu erfassen sind, oder einem Satz von Bewegungsgeschwindigkeiten der zu erfassenden Objekte.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die vorbestimmte Bedingung umfasst, dass mindestens eine vorbestimmte Anzahl der Differenzwerte in dem Differenzsatz Beträge aufweisen, die den vorbestimmten Schwellenwert überschreiten.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bestimmen der vorbestimmten Anzahl auf der Grundlage mindestens eines von einem Satz von Größen von Objekten, die zu erfassen sind, oder einem Satz von Bewegungsgeschwindigkeiten der zu erfassenden Objekte.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die vorbestimmte Bedingung umfasst, dass ein Teil des Differenzsatzes einen vorbestimmten Prozentsatz überschreitet, wobei der Teil Differenzwerte mit Beträgen umfasst, die den vorbestimmten Schwellenwert überschreiten.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Bestimmen des vorbestimmten Prozentsatzes auf der Grundlage mindestens eines von einem Satz von Größen von Objekten, die zu erfassen sind, oder einem Satz von Bewegungsgeschwindigkeiten der zu erfassenden Objekte.
Vorrichtung zum Erfassen der Bewegung eines Objekts, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: einen Schallwellenempfänger, der konfiguriert ist, um einen ersten Satz von Ausgangssignalwerten und einen zweiten Satz von Ausgangssignalwerten auszugeben, wobei jeder Ausgangssignalwert in dem ersten Satz und dem zweiten Satz für eine Amplitude eines von dem Objekt reflektierten akustischen Signals repräsentativ ist; einen Prozessor; und einen Speicher, der mit dem Prozessor gekoppelt ist, wobei der Speicher konfiguriert ist, um Anweisungen zu speichern, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, mit dem Prozessor in Betrieb genommen werden, um: den ersten Satz und den zweiten Satz vom Schallwellenempfänger zu empfangen; auf Basis des empfangenen ersten Satzes und zweiten Satzes einen Differenzsatz zu bestimmen, der einen oder mehrere Differenzwerte enthält, wobei jeder des einen oder mehreren Differenzwerte für eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert im ersten Satz und einem zweiten Ausgangssignalwert im zweiten Satz repräsentativ ist; zu bestimmen, ob der Differenzsatz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die darauf basiert, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und ein Bewegungserkennungssignal auszugeben, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Satz und der zweite Satz die gleiche Anzahl an Ausgangssignalwerten umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der erste Satz und der zweite Satz als Arrays von dem Schallwellenempfänger ausgegeben werden, und der erste Ausgangssignalwert und der zweite Ausgangssignalwert den gleichen Index in den Arrays haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Schallwellenempfänger einen Ultraschallsensor umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Schallwellenempfänger einen Ultraschallwandler umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der erste Satz von dem Schallwellenempfänger früher ausgegeben wird als der zweite Satz, und wobei der Schallwellenempfänger keinen Signalwert zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz ausgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der Speicher ferner Anweisungen umfasst, die, wenn sie vom Prozessor ausgeführt werden, mit dem Prozessor in Betrieb genommen, um: den vorbestimmten Schwellenwert auf der Grundlage von mindestens einem von einem Satz von Größen von Objekten, die zu erfassen sind, oder einem Satz von Bewegungsgeschwindigkeiten des zu erfassenden Objekts zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die vorbestimmte Bedingung eines von Folgendem umfasst: mindestens eine vorbestimmte Anzahl der Differenzwerte in dem Differenzsatz weist Beträge auf, die den vorbestimmten Schwellenwert überschreiten; oder ein Teil des Differenzsatzes überschreitet einen vorbestimmten Prozentsatz, wobei der Teil Differenzwerte umfasst, deren Beträge den vorbestimmten Schwellenwert überschreiten.
Nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium, das Anweisungen zum Erkennen der Bewegung eines Objekts enthält, wobei die Anweisungen, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, mit dem Prozessor in Betrieb genommen werden, um: einen ersten Satz von Ausgangssignalwerten und einen zweiten Satz von Ausgangssignalwerten von einem Schallwellenempfänger zu empfangen, wobei jeder Ausgangssignalwert im ersten Satz und im zweiten Satz repräsentativ ist für eine Amplitude eines akustischen Signals, das vom Objekt reflektiert wird; auf der Basis des empfangenen ersten Satzes und zweiten Satzes einen Differenzsatz zu bestimmen, der einen oder mehrere Differenzwerte enthält, wobei jeder des einen oder mehreren Differenzwerte für eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangssignalwert im ersten Satz und einem zweiten Ausgangssignalwert im zweiten Satz repräsentativ ist; zu bestimmen, ob der Differenzsatz eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, die darauf basiert, ob jeder Differenzwert des Differenzsatzes einen Betrag aufweist, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; und ein Bewegungserkennungssignal auszugeben, wenn der Differenzsatz die vorbestimmte Bedingung erfüllt.