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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Detektionseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Detektion eines Lebewesens im Kraftfahrzeug, wobei die Detektionseinrichtung eine Sendeeinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, ein elektromagnetisches Detektionssignal zu senden, eine Empfangseinheit, die dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil des von der Sendeeinheit ausgesandten Detektionssignals zu erfassen und eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Lebewesen in Abhängigkeit von dem von der Empfangseinheit erfassten Teil des Detektionssignal zu detektieren. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Detektionseinrichtung, sowie ein Verfahren zum Detektieren eines Lebewesens in einem Kraftfahrzeug.
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Immer wieder kommt es zu Todesfällen von Kindern, welche beim Abstellen des Fahrzeugs in demselbigen vergessen werden. Todesursache ist dann zum Beispiel Überhitzung. Um dem entgegenzuwirken, sollen sogenannte Child-Presence-Detection-Systeme in Fahrzeugen Einzug halten, zum Beispiel gefördert durch Selbstverpflichtungen der Fahrzeughersteller, der Gesetzgebung oder dem Verbraucherschutz. In aktuellen Diskussionen des EuroNCAP werden in Zukunft solche Systeme bewertet. Ein Kriterium hierbei ist, ob diese Systeme nur mit direkten Messverfahren Vitalsignale erfassen können. Schwierigster Test hierbei ist der komplett verdeckte Kinder-Dummy im geschlossenen Kindersitz. Die vermutlich einzige bisher bekannte technische Lösung, die diese Anforderungen erfüllt, ist die Verwendung eines Nanoradars, da dessen elektromagnetische Detektionssignale Materialien wie einen Kindersitz oder eine Decke zumindest zum Teil durchdringen können, um so Informationen über eine Person beziehungsweise das Kind darunter zu sammeln.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2019 203 688 A1 ein Verfahren zur Detektion eines Lebewesens auf einem Sitz eines Fahrzeugs mittels elektromagnetischer Wellen zumindest einer vorgegebenen Frequenz, die in Richtung des Sitzes emittiert und an einer Oberfläche reflektiert werden. Die reflektierten Wellen werden durch einen Sensor detektiert. Anhand der reflektierten Wellen wird dabei insbesondere detektiert, ob ein Objekt auf dem Sitz vorhanden ist, und ob es sich bei dem Objekt um ein Lebewesen handelt. Ob es sich dabei um ein Lebewesen handelt, kann dabei insbesondere auf Basis des Referenzmusters detektiert werden, welches Atmungsbewegungen von Personen in vorbestimmten Altersbereichen repräsentiert. Als Strahler zum Aussenden der elektromagnetischen Wellen kann dabei ein Radartransmitter zum Emittieren von Radio- oder Mikrowellen, ein Ultraschallemitter oder eine Beleuchtungseinheit zum Emittieren von Licht verwendet werden. Wird ein Lebewesen detektiert, kann ein Detektionssignal an einer Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden oder eine Warneinrichtung, wie eine Kontrollleuchte, zur Erzeugung eines visuellen, akustischen oder haptischen Warnsignals veranlasst werden.
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Des Weiteren beschreibt die
US 10,818,155 B2 ein Verfahren zur Detektion von in einem Kraftfahrzeug zurückgelassenen Lebewesen, wie zum Beispiel Kindern oder Tieren. Als Auslösekriterium für die Durchführung dieser Detektion soll dabei zunächst erfasst werden, ob sich der Fahrer des Kraftfahrzeugs vom Fahrzeug entfernt hat. Dies kann anhand des Signalverlusts der Transmittersignale im Schlüssel des Fahrers erfasst werden. Als Maßnahme bei Erfassen eines im Fahrzeug zurückgelassenen Lebewesens kann ein Warnton an die Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Weiterhin kann auch eine Textnachricht an das Mobilgerät des Fahrers übermittelt werden oder automatisch ein Notruf gewählt werden. Zur Detektion von Lebewesen wird dabei bevorzugt ein gepulster Radar verwendet, mittels welchem sich auch das Heben und Senken eines Brustkorbs erfassen lässt.
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Des Weiteren beschreibt die
US 2018/0065504 A1 die Detektion von in einem Kraftfahrzeug zurückgelassenen Lebewesen mittels eines Radarsensors, der die Atmung eines Kindes oder Tieres detektieren kann. Die zur Detektion verwendeten Antennen befinden sich dabei bevorzugt im Bereich von Kopfstützen oder dem Dachhimmel und sind auf die Rücksitzbank gerichtet.
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Ein weiteres Verfahren zur Detektion von Lebewesen in einem Kraftfahrzeug mittels eines Radarsensors ist zudem auch in der
US 2020/0180472 A1 beschrieben. Auch hierbei kann mittels des Radars die Atmung der im Kraftfahrzeug befindlichen Lebewesen detektiert werden. Die Sende- und Empfangsantennen befinden sich dabei an der Decke des Kraftfahrzeugs.
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Die Integration eines Radars in ein Kraftfahrzeug ist jedoch relativ kostenintensiv. Zudem erfordert dies zusätzlichen Bauraum im Kraftfahrzeug, der ohnehin stark limitiert ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Detektionseinrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren bereitzustellen, die die Detektion von Lebewesen in einem Kraftfahrzeug auf möglichst kostengünstige und bauraumeffiziente Weise ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Detektionseinrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figur.
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Eine erfindungsgemäße Detektionseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Detektion eines Lebewesens im Kraftfahrzeug weist eine Sendeeinheit auf, die dazu ausgelegt ist, ein elektromagnetisches Detektionssignal zu senden, eine Empfangseinheit, die dazu eingeleitet ist, zumindest einen Teil des von der Sendeeinheit ausgesandten Detektionssignals zu erfassen und eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Lebewesen in Abhängigkeit von dem von der Empfangseinheit erfassten Teil des Detektionssignals zu detektieren. Dabei weist die Sendeeinheit ein WLAN(Wireless Local Area Network)-Modul auf, welches dazu ausgelegt ist, das elektromagnetische Detektionssignal als WLAN-Signal zu senden.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass WLAN-Module üblicherweise in neueren Kraftfahrzeugen ohnehin verbaut sind, zum Beispiel als Teil eines Infotainmentsystems. Zudem nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass die Frequenzen eines WLAN-Signals typischerweise im Bereich zwischen zum Beispiel 2400 mHz und 2500 mHz sowie zwischen 5100 mHz und 5800 mHz, liegen und damit sind WLAN-Signale in gleicher Weise wie auch die elektromagnetische Signale eines Nanoradars dazu geeignet, Materialien wie einen Kindersitz oder eine Decke zu durchdringen, zumindest zum Teil, und so ebenfalls Informationen über eine Person beziehungsweise ein Kind darunter zu sammeln. Die WLAN-Signale, welche an der Person und/oder dem Kind zumindest zum Teil reflektiert und zum Teil durch diese transmittiert werden, enthalten also Informationen zu der periodischen Bewegung des Brustkorbs beim Atmen. Auf Basis dieser Signal können vorteilhafterweise die Atmung beziehungsweise die Bewegung eines Lebewesens allgemein detektiert werden, ohne dafür eine zusätzliche beziehungsweise exklusiv zu dieser Aufgabe vorgesehene Sendeeinheit im Kraftfahrzeug vorzusehen. Damit können nicht nur Kosten sondern auch Bauraum eingespart werden. Auf diese Weise lässt sich also eine Detektion eines Lebewesens im Kraftfahrzeug auf besonders kostengünstige und bauraumeffiziente Weise bereitstellen.
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Ein WLAN-Signal stellt dabei ein elektromagnetisches Signal dar, welches einem bestimmten Kommunikationsstandard unterliegt. Folglich ist ein solches WLAN-Signal, zum Beispiel im Gegensatz zu den von einem Radar oder einem Nanoradar ausgesandten Detektionssignal dazu ausgelegt, Informationen zu transportieren, insbesondere in Form von Daten beziehungsweise Datenpaketen. Die Kommunikation mittels WLAN-Signalen unterliegt dabei üblicherweise dem Standard IEEE-802.11. Das Detektionssignal kann also vorteilhafterweise gleichzeitig zur Detektion und zur Übermittlung von Daten genutzt werden. Durch das vom WLAN-Modul bereitgestellte WLAN ist ein Funknetzwerk, insbesondere ein lokales Funknetzwerk, bereitgestellt, mit welchem sich WLAN-fähige Geräte, wie zum Beispiel Smartphones, Laptops, und so weiter, verbinden können. Ein solches WLAN-Modul kann also vorteilhafterweise auch zu anderen Zwecken genutzt werden kann, nämlich um zum Beispiel eine Kommunikationsverbindung zu anderen WLAN-fähigen Geräten, wie zum Beispiel Laptops oder mobilen Kommunikationsgeräten wie Smartphones, herzustellen, um für diese Geräte zum Beispiel eine Internetanbindung bereitzustellen. Auch ist hierfür dann vorteilhafterweise kein zusätzlicher Bauraum im Kraftfahrzeug erforderlich, da für einen solchen im Fahrzeug integrierten WLAN-Hotspot und die Detektionseinrichtung gemeinsame technische Komponenten, nämlich das WLAN-Modul als Sendeeinheit der Detektionseirichtung, genutzt werden können.
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Die Auswertung der Signale zur Detektion eines sich bedingt durch die Atmung hebenden und senkenden Brustkorbs kann dabei beispielsweise wie aus dem Stand der Technik bekannt erfolgen. Damit ist eine direkte Erfassung von Lebewesen im Kraftfahrzeug möglich. Auch ist es möglich, dass die von der Empfangseinheit empfangenen Detektionssignale beziehungsweise Signalteile dabei eine beliebige Überlagerung einfach reflektierter, mehrfach reflektierter, durch Komponenten des Fahrzeuginnenraums und/oder Lebewesen transmittierter Signalanteile sowie auch gegebenenfalls direkter Signalanteile darstellen, die also weder reflektiert noch durch irgendein Lebewesen oder einen Gegenstand transmittiert wurden. Die Auswerteeinrichtung ist entsprechend dazu ausgelegt, die von der Empfangseinheit erfassten Signale beziehungsweise Signalanteile auszuwerten, wie dies später noch näher erläutert ist. Dabei können insbesondere nicht nur reflektierte Signalteile zur Auswertung herangezogen werden, sondern auch durch Fahrzeugkomponenten und das Lebewesen transmittierte Signalteile zur Detektion des Lebewesens ausgewertet werden. Dies ermöglich deutlich mehr Flexibilität bei der Anordnung der Sende- und Empfangseinheit 18, 20 bzw. deren Antennen 22, 26. Dies wird ebenfalls später detaillierter erläutert.
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Ein weiterer besonders großer Vorteil der Verwendung von WLAN-Signalen als Detektionssignale besteht zudem darin, dass hierfür ganz einfach die von einem WLAN-Modul im normalen Betrieb ohnehin ausgesandten WLAN-Signale verwendet werden können. Dabei sendet ein solches WLAN-Modul typischerweise regelmäßig Suchsignale, auch Beacons genannt, aus, die Datenpakete umfassen. Mittels dieser Datenpakete werden Informationen wie zum Beispiel ein Netzwerkname, eine Liste unterstützter Übertragungsraten oder Art der Verschlüsselung übermittelt. Befindet sich ein WLAN-fähiges Gerät im Empfangsbereich des WLAN-Moduls, so empfängt diese Datenpakete und kann anhand von diesen das Vorhandensein eines WLAN-Netzwerks erkennen. Auch lässt sich anhand dieser Suchsignale die aktuelle Empfangsqualität des betreffenden WLAN-Geräts erfassen. Entsprechend stellt es eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn das WLAN-Modul derart eingerichtet ist, dass das WLAN-Signal, das das Detektionssignal bereitstellt, wiederholt in vorbestimmten zeitlichen Abständen als Suchsignal ausgesandt wird, welches mindestens ein bestimmtes Datenpaket transportiert. Mit anderen Worten können die beschriebenen Beacons gleichzeitig als Detektionssignale zur Lebewesendetektion genutzt werden. Diese werden üblicherweise ausreichend oft ausgesandt, so dass durch diese eine zuverlässige Detektion von Lebewesen im Kraftfahrzeug möglich ist. Derartige Suchsignale können zum Beispiel mit einer Häufigkeit von zum Beispiel 10 bis 200 pro Sekunden ausgesandt werden. Auf Basis einer solchen Häufigkeit lässt sich ein in einem Kraftfahrzeug befindliches Lebewesen sicher erfassen.
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Bei einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Detektionseinrichtung ein Infotainmentsystem für das Kraftfahrzeug, wobei das Infotainmentsystem das WLAN-Modul umfasst. Wie bereits eingangs beschrieben, kommt ein WLAN-Modul sehr häufig als Teil eines Infotainmentsystems im Kraftfahrzeug zum Einsatz. Dies kann nun vorteilhafterweise in seiner Doppelfunktion auch zur Detektion von Lebewesen im Kraftfahrzeug genutzt werden, da die ausgesandten WLAN-Signale vorteilhafterweise dazu geeignet sind, sogar unter einer Decke versteckte Lebewesen, wie zum Beispiel ein Baby in einer Babyschale, durch ein direktes Messverfahren zu messen. Ein Infotainmentsystem bezeichnet bei Kraftfahrzeugen üblicherweise eine Zusammenführung von Autoradio, Navigationssystem, Freisprecheinrichtung, Fahrerassistenzsystem und optionalen weiteren Funktionen in einer zentralen Bedieneinheit. Das Infotainmentsystem kann darüber hinaus auch einen lokalen WLAN-Hotspot mit Internetanbindung zur Verfügung stellen. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, dass sich WLAN-fähige Geräte mit dem WLAN-Modul kabellos kommunikativ verbinden können, um über dieses eine Internetverbindung, zum Beispiel per UMTS oder Ähnliches aufzubauen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Empfangseinheit derart eingerichtet, dass sie die wiederholt als Suchsignale ausgesandten Detektionssignale zumindest zum Teil erfasst, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt ist zu überprüfen, ob die erfassten Detektionssignale, d.h. Detektionssignalteile, einen Unterschied zueinander aufweisen, wobei die Auswerteeinrichtung weiterhin dazu ausgelegt ist, das Lebewesen in Abhängigkeit von dem Unterschied zu detektieren.
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Angenommen, es befindet sich kein Lebewesen im Kraftfahrzeug, so stellt der Innenraum des Kraftfahrzeugs in der Regel eine statische Umgebung dar. Werden WLAN-Signale vom WLAN-Modul ausgesandt, so werden diese Signale an den statischen Komponenten des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel Sitzen, zum Teil reflektiert und/oder von diesen transmittiert, gegebenenfalls auch mehrfach reflektiert und gelangen in Form einer beliebigen Überlagerung zur Empfangseinheit. Durch das Vorhandensein der statischen Komponenten im Kraftfahrzeug ist das empfangene Signal gegenüber dem von der Sendeeinheit ausgesandten Detektionssignal verändert. Da im Kraftfahrzeuginnenraum aber lediglich statische, sich nicht verändernde Komponenten vorhanden sind, unterliegt jedes ausgesandte Detektionssignal der gleichen Veränderung durch die Innenraumkomponenten. Dies führt dazu, dass auch die Empfangseinheit die regelmäßig ausgesandten Detektionssignale bei jedem Empfang in gleicher Weise verändert erfasst. Mit anderen Worten wird, wenn sich kein Lebewesen im Kraftfahrzeug befindet, von der Empfangseinheit in regelmäßigen Abständen ein Empfangssignal erfasst, welches hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs und/oder seines Frequenzspektrums und der Amplituden der jeweiligen Frequenzen immer im Wesentlichen gleich ist. Ist dies nicht der Fall, so lässt sich einfach schlussfolgern, dass sich ein Lebewesen im Kraftfahrzeug befinden muss. Befindet sich nämlich ein Lebewesen im Kraftfahrzeug, so liegt eine ständige Bewegung dieses Lebewesens, allein aufgrund dessen Atmung, vor. Dies führt zu einer zeitlich nicht konstanten Veränderung des ausgesandten WLAN-Signals, so dass folglich durch die Empfangseinheit nicht immer das gleiche Empfangssignal erfasst wird, sondern ein sich von Zeit zu Zeit veränderndes Empfangssignal. Um zum Beispiel auf die genaue Atemfrequenz eines Lebewesens zu schließen, kann noch eine genauere Auswertung der erfassten Signale durch die Auswerteeinrichtung erfolgen. Insbesondere kann eine Auswertung der erfassten Signale auch wie bereits aus dem Stand der Technik bei der Verwendung von Radaren, insbesondere Nanoradaren, bekannt angewandt werden, weshalb vorliegend nicht näher auf mögliche Auswerteverfahren eingegangen wird.
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Eine sehr vorteilhafte, weitere Möglichkeit zur Auswertung der erfassten Signalanteile der Detektionssignal besteht zudem noch darin, ein maschinenlernendes Verfahren, zum Beispiel eine künstliche Intelligenz, insbesondere ein künstliches neuronales Netz, oder Ähnliches zu verwenden. Die Lebewesenerkennung kann mittels einfach durchzuführender Versuche auf einfache Weise trainiert werden, so dass nach einer Trainingsphase mittels der Auswerteeinrichtung ebenso eine zuverlässige Detektion des Lebewesens im Kraftfahrzeug auf Basis der Auswertung der erfassten Detektionssignalanteile möglich ist.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, ein von der Sendeeinheit ausgesandtes Detektionssignal als Rohsignal zu erfassen und das Lebewesen zusätzlich in Abhängigkeit von dem Rohsignal zu detektieren. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch auch Änderungen des Rohsignals selbst beim Aussenden bei der Auswertung der empfangenen Signalanteile herausgerechnet werden können, um Fehlauslösungen zu vermeiden. Hierdurch kann das System noch sicherer und zuverlässiger ausgestaltet werden.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Detektionseinrichtung dazu ausgelegt ist, bei Detektion des Lebewesens ein Öffnungssignal zum zumindest teilweisen Öffnen eines Fensters und/oder einer Tür des Kraftfahrzeugs auszugeben. Dies hat den großen Vorteil, dass hierdurch zum Beispiel einem möglichen Tod des Lebewesens durch Überhitzung aktiv entgegengewirkt werden kann. Hierdurch kann eine möglicherweise lebensrettende Maßnahme bereitgestellt werden, die deutlich effizienter ist, als beispielsweise lediglich ein Warnsignal oder Ähnliches auszugeben. Als Fenster können zum Beispiel ein Dachfenster, falls vorhanden, geöffnet werden oder die üblicherweise vorhandenen Fahrer- oder Beifahrerfenster sowie auch Fenster im Fondpassagierbereich, falls sich diese öffnen lassen. Auch ein nur teilweises Öffnen dieser Fenster ist dabei denkbar. Durch ein nur teilweises Öffnen von Fenstern, zum Beispiel möglichst vieler Fenster, lässt sich zum Beispiel sicherstellen, dass Unbefugten ein Eindringen in das Kraftfahrzeug weiterhin verwehrt ist, während dem im Kraftfahrzeug befindlichen Lebewesen ausreichend Frischluft zur Verfügung gestellt werden kann. Durch ein nur teilweises Öffnen von Fenstern kann zudem auch ein mögliches Entlaufen eines zum Beispiel im Kraftfahrzeug befindlichen Tieres verhindert werden oder ein Herausfallen eines Kindes aus dem Fenster.
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Nichtsdestoweniger ist auch ein vollständiges Öffnen der Fenster denkbar. Auch das Öffnen einer Tür oder zum Beispiel der Kofferraumklappe ist möglich.
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Nichtsdestoweniger können auch weitere alternative oder zusätzliche Maßnahmen im Falle der Detektion des Lebewesens ausgelöst beziehungsweise durchgeführt werden, wie zum Beispiel das Ausgeben einer Warnung, zum Beispiel in Form einer Benachrichtigung des Fahrers über eine Fernverbindung, zum Beispiel über dessen Smartphone. Dieser kann beispielsweise auch darüber informiert werden, dass weitere Schutzmaßnahmen, wie das Öffnen der Fenster oder Türen, eingeleitet werden, falls der Fahrer sich nicht zum Fahrzeug zurückbegibt und das Lebewesen aus dem Kraftfahrzeug befreit. Entsprechend sind auch mehrstufige, kaskadierte Maßnahmen bei der Detektion eines Lebewesens möglich, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Zeitdauer ab Detektion des Lebewesens.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Detektionseinrichtung derart eingerichtet, dass die Auswerteeinrichtung zur Detektion des Lebewesens nur unter der Voraussetzung aktiviert wird, dass detektiert wurde, dass das Kraftfahrzeug verriegelt ist und insbesondere die Zündung für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer abgeschaltet ist. Damit ist eine besonders effiziente und situationsangepasste Aktivierung der Detektionseinrichtung möglich. Eine Überwachung, während das Fahrzeug noch aktiv ist, ist dabei nicht effizient. Mittels der Detektionseinrichtung soll sichergestellt werden, dass vor allem Tiere oder Kinder nicht im Fahrzeug vergessen werden. Dies ist in der Regel nur dann der Fall, wenn die Kraftfahrzeugtüren verriegelt wurden, und insbesondere, wenn die Zündung auch für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer abgeschaltet ist. Diese Mindestzeitdauer kann zum Beispiel im Minutenbereich, insbesondere einstelligen Minutenbereich, liegen oder niedrigen mehrstelligen Minutenbereich. Steigt beispielsweise der Fahrer nur aus, um einen Brief einzuwerfen oder sein Fahrzeug zu tanken beziehungsweise das Tanken zu bezahlen und kehrt unmittelbar wieder zurück, so ist hierbei ebenfalls nicht gleich die Aktivierung der Lebewesenerkennung erforderlich. Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Aktivierung der Lebewesenerkennung durch die Aktivierung der Auswerteeinrichtung auch unmittelbar nach dem Verriegeln der Türen erfolgt. Eine Maßnahme bei detektiertem Lebewesen, zum Beispiel eine der oben beschriebenen Maßnahmen, kann dagegen erst dann eingeleitet werden, wenn auch die Zündung eine vorbestimmte Mindestzeitdauer abgeschaltet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Detektionseinrichtung derart eingerichtet, dass die Sendeeinheit zumindest immer dann aktiviert ist, wenn die Empfangseinheit und die Auswerteeinrichtung aktiviert sind, wobei die Sendeeinheit auch im aktiven Zustand des Kraftfahrzeugs aktiviert ist. Da die Sendeeinheit eine Doppelfunktion hat, ist es besonders vorteilhaft, wenn diese auch im aktivierten Zustand des Kraftfahrzeugs aktiviert ist, da dies den Vorteil hat, da das durch diese bereitgestellte WLAN auch während des Fahrzeugbetriebs möglich ist. Die Sendeeinheit kann beispielsweise entsprechend permanent aktiv sein, das heißt sowohl im aktiven als auch im inaktiven und abgeschlossenen Zustand des Kraftfahrzeugs.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung und deren Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kraftfahrzeug in einer Fahrzeuglängsrichtung eine vordere Fahrzeughälfte und eine hintere Fahrzeughälfte auf, wobei die Sende- und Empfangseinheit mindestens eine Antenne aufweisen, und wobei mindestens eine der Antennen in der vorderen Fahrzeughälfte und mindestens eine der Antennen in der hinteren Fahrzeughälfte angeordnet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da so die Abdeckung des Fahrzeuginnenraums durch Detektionssignal optimiert werden kann. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass die in der vorderen Fahrzeughälfte angeordnete mindestens eine Antenne zum Beispiel zwischen einer Fahrzeugfront und einem vorderen Fahrzeugsitz, zum Beispiel in der Mittelkonsole, angeordnet ist. Die in der hinteren Fahrzeughälfte angeordnete Antenne ist vorzugsweise zwischen einem Rücksitz oder einer Rücksitzbank und dem Fahrzeugheck angeordnet. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, den gesamten Fahrzeuginnenraum in Fahrzeuglängsrichtung durch die Detektionssignale abzudecken und folglich Lebewesen an jeder beliebigen Position des Fahrzeuginnenraums, zum Beispiel auf den Vorder- und/oder Rücksitzen, zu detektieren. Weiterhin ist es bevorzugt, dass zum Beispiel die Empfangseinheit nicht nur eine Empfangsantenne, sondern zum Beispiel zwei Empfangsantennen oder auch mehr als zwei Empfangsantennen aufweist. Dadurch kann sowohl die Detektionsgenauigkeit durch Redundanz erhöht werden sowie auch die Innenraumabdeckung als Ganzes gesteigert werden. Auch kann es zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Sendeeinheit mehr als eine Sendeantenne aufweist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die mindestens eine Sendeantenne der Sendeeinheit in der vorderen Fahrzeughälfte angeordnet ist, da die üblicherweise einem WLAN-Modul im Fahrzeug zugeordnete Sendeantenne im Bereich der Fahrzeugfront beziehungsweise vorne im Fahrzeug, zum Beispiel in der Mittelkonsole, angeordnet ist. Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Empfangsantenne oder mehrere Empfangsantennen hinten im Fahrzeug, zum Beispiel hinter den Rücksitzen, angeordnet sind. Grundsätzlich sind dabei auch andere Anordnungsmöglichkeiten von Sende- und Empfangsantenne möglich.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Detektion eines Lebewesens in einem Kraftfahrzeug, wobei ein elektromagnetisches Detektionssignal ausgesandt wird, zumindest ein Teil des ausgesandten Detektionssignals erfasst wird und das Lebewesen in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten Teil des Detektionssignals detektiert wird. Dabei wird das elektromagnetische Detektionssignal als WLAN-Signal ausgesandt.
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Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung und ihren Ausgestaltungen genannten Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Detektionseinrichtung 12 zur Detektion eines im Kraftfahrzeug 10 befindlichen Lebewesens 14, welches in diesem Beispiel ein in einer Babyschale 16 befindliches Kind 14 darstellt. Die Detektionseinrichtung 12 weist dabei zum einen eine Sendeeinheit 18 auf, sowie eine Empfangseinheit 20. Die Sendeeinheit 18 ist dabei dazu ausgelegt, in diesem Beispiel mittels einer Sendeantenne 22, ein Detektionssignal 24 auszusenden. Auch die Empfangseinheit 20 weist mindestens eine Empfangsantenne 26 auf, mittels welcher die Empfangseinheit 20 zumindest einen Teil 28 des ausgesandten Detektionssignals 24 erfasst. Weiterhin umfasst die Detektionseinrichtung 12 auch eine Auswerteeinrichtung 30, die dazu ausgelegt ist, die von der Empfangseinheit 20 erfassten Signalteile 28 auszuwerten und in Abhängigkeit von einem Ergebnis dieser Auswertung das Lebewesen 14 zu erfassen.
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Vorteilhafterweise ist dabei die Sendeeinheit 18 durch ein WLAN-Modul 18 bereitgestellt. Dieses WLAN-Modul 18 ist vorliegend Teil eines Infotainmentsystems 32 des Kraftfahrzeugs 10. Entsprechend werden als Detektionssignale 24 vom WLAN-Modul 18 WLAN-Signale 24 ausgesandt. WLAN-Signale 24 können ähnlich wie Signale eines Nanoradars Materialien wie einen Kindersitz beziehungsweise im vorliegenden Beispiel die Babyschale 16 oder eine Decke 34, die zusätzlich noch über dem Kind 14 angeordnet sein kann, zumindest anteilig durchdringen. Die WLAN-Signale 24 durchdringen zum Teil auch einen menschlichen Körper, wie in diesem Beispiel den des Kindes 14, werden aber auch teilweise von der Oberfläche dieses Körpers des Kindes 14 reflektiert. Allein die Atmung eines Lebewesens 14 bedingt, dass sich die Oberfläche eines Körpers zeitlich permanent bewegt. Diese zeitliche Positionsveränderung bewirkt eine Veränderung der am Körper des Kindes 14 reflektierten und der durch diesen Körper transmittierten WLAN-Signale 24. Letztendlich werden von der Empfangseinheit 20 diverse Signalteile 28 empfangen, die sich aus einer beliebigen Überlagerung aus direkt ausgesandten Signalen 24 und an Kraftfahrzeugkomponenten und dem Kind 14 reflektierten und durch diese zum Teil transmittierten Signalteile zusammensetzen können. Damit können also nicht nur reflektierte Signalteile zur Auswertung herangezogen werden, sondern auch durch Fahrzeugkomponenten und das Lebewesen 14 transmittierte Signalteile zur Detektion des Lebewesens 14 ausgewertet werden. Dies ermöglich deutlich mehr Flexibilität bei der Anordnung der Sende- und Empfangseinheit 18, 20 bzw. deren Antennen 22, 26 wie dies später noch näher erläutert ist.
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Bei Anwesenheit eines Lebewesens 14 im Kraftfahrzeug 10 sind die zu einem jeweiligen Empfangszeitpunkt von der Empfangseinheit 20 empfangenen Signalanteile 28 zueinander verändert. Darauf basierend kann vorteilhafterweise die Anwesenheit des Lebewesens 14 detektiert werden. Zur Umsetzung der Lebewesendetektion ist es zudem vorteilhafterweise nicht erforderlich, die Sendeeigenschaften des WLAN-Moduls 18 zu verändern oder in irgendeiner anderen Weise zu beeinflussen. Ein WLAN-Modul 18 wie dieses sendet üblicherweise mehrmals pro Sekunde ein Suchsignal, welches bestimmte Datenpakete transportiert. Ein solches Suchsignal, welches das ausgesandte Detektionssignal 24 bereitstellt, wird dabei in regelmäßigen Zeitabständen emittiert. Ein solches Suchsignal 24 kann darüber hinaus auch von anderen WLAN-fähigen Geräten 36 erfasst werden, die sich entsprechend kommunikativ mit dem WLAN-Modul 18 verbinden können, wie zum Beispiel im vorliegenden Beispiel ein Smartphone 36 eines Benutzers 38, zum Beispiel des Fahrers 38.
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Die Sendeeinheit 18 kann entsprechend aufgrund ihrer Doppelfunktion auch während der Fahrt aktiv sein beziehungsweise im Allgemeinen bei nicht abgestelltem, abgeschaltetem, verriegeltem Fahrzeug aktiv sein. Die Empfangseinheit 20 sowie die Auswerteeinrichtung 30 können dagegen nur unter bestimmten Voraussetzungen aktiviert werden. Diese können zum Beispiel nach dem Verschließen des Fahrzeugs beziehungsweise einem zu definierenden Zeitraum nach Abschalten der Zündung und geschlossenen Türen aktiviert werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Sender- und Empfängerantennen 22, 26 im Fahrzeuginnenraum 40 möglichst gut verteilt angeordnet sind, um den Innenraum 40 möglichst gut hinsichtlich der Lebewesendetektion abdecken zu können. Der Innenraum 40 kann sich zum Beispiel in einen vorderen Fahrzeugteil 40a und einen hinteren Fahrzeugteil 40b gliedern, was im vorliegenden Beispiel durch eine das Fahrzeug 10 halbierende, gestrichelte Mittellinie, die eine Mittelebene des Fahrzeugs 10 parallel zur Fahrzeugquerrichtung des Fahrzeugs 10 veranschaulicht, in der Fig. dargestellt ist. Dabei ist es zum Beispiel vorteilhaft, wenn mindestens eine der Antennen 22, 26 im vorderen Fahrzeugteil 40a und einem hinteren Fahrzeugteil 40b angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei zudem, wenn zum Beispiel eine der Antennen 22, 26 noch vor den Vordersitzen 44 in Bezug auf eine Fahrzeuglängsrichtung L angeordnet ist und die andere zum Beispiel noch hinter den hinteren Rücksitzen 46. Zur Steigerung der Signalabdeckung und Erfassung können auch mehrere Sendeantennen 22 und/oder mehrere Empfangsantennen 26 verteilt im Fahrzeuginnenraum 40 vorgesehen sein. Das Reflexionsverhalten der WLAN-Signale 24 zwischen diesen Antennen 22, 26 beinhaltet alle geometrischen Informationen des Fahrzeuginnenraums 40. Bei geschickter Platzierung, wie beschrieben, zum Beispiel Sender 22 vorne und Empfänger 26 hinten im Fahrzeug 10, können Informationen wie die periodische Bewegung der Atmung der Passagiere 14 im Reflexionsverhalten identifiziert werden. So kann also vorteilhafterweise die Anwesenheit von Lebewesen 14 im Innenraum 40 durch die Detektion von Bewegungen, motorisch, oder das Heben von Brust-Bauchbereich durch die Atmung, mittels ihres Einflusses auf das WLAN-Signal 24 detektiert werden.
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Bei erkannten Lebewesen 14 kann durch das Fahrzeug 10 zum Beispiel auf eine potentielle Gefährdung dieser Lebewesen durch technische Maßnahmen, wie zum Beispiel das Ausgeben einer Warnung, hingewiesen werden. Eine solche Warnung kann zum Beispiel auch über die Benachrichtigung des Fahrers, zum Beispiel des Benutzers 38, über eine Fernverbindung, zum Beispiel sein Smartphone 36, erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn als Alternative oder vorzugsweise zusätzliche aktive Maßnahme zum Schutz der eingesperrten Lebewesen 14 zum Beispiel ein teilweises Öffnen der Fenster 42 des Kraftfahrzeugs 10 erfolgt, von welchen exemplarisch in der Fig. lediglich eines dargestellt ist.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Lebewesenerkennung bereitgestellt werden kann, die es ermöglicht, Lebewesen in einem Kraftfahrzeug auf zuverlässige Weise zu detektieren, insbesondere indem mittels eines direkten Messverfahrens Vitalsignale eines solchen Lebewesens erfasst werden können. Der besonders große Vorteil der Umsetzung dieser Lebewesenerkennung liegt vor allem darin, dass die Detektion beziehungsweise Bewegungserkennung mittels WLAN erfolgt. Hierdurch kann eine Lebewesenerkennung auf besonders kosteneffiziente und bauraumeffiziente Weise durchgeführt werden, da insbesondere aufgrund der Tatsache, dass viele moderne Fahrzeuge bereits WLAN-Module als Komfortausstattung des Infotainmentsystems umfassen, keine zusätzlichen Nanoradare als Sendeeinheiten verbaut werden müssen. Auf eine zusätzliche und kostenintensive Sensorausstattung, wie zum Beispiel im Falle solcher Nanoradare, kann entsprechend verzichtet werden. Dadurch lässt sich eine möglicherweise lebensrettende Sicherheitsmaßnahme auf besonders kosteneffiziente und bauraumeffiziente Weise im Fahrzeug umsetzten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Detektionseinrichtung
- 14
- Lebewesen
- 16
- Babyschale
- 18
- WLAN-Modul
- 20
- Empfangseinheit
- 22
- Sendeantenne
- 24
- WLAN-Signal
- 26
- Empfangsantenne
- 28
- Teil des Detektionssignals
- 30
- Auswerteeinrichtung
- 32
- Infotainmentsystem
- 34
- Decke
- 36
- Smartphone
- 38
- Fahrer
- 40
- Innenraum
- 40a
- vordere Fahrzeughälfte
- 40b
- hintere Fahrzeughälfte
- 42
- Fenster
- 44
- Vordersitz
- 46
- Rücksitz
- L
- Fahrzeuglängsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019203688 A1 [0003]
- US 10818155 B2 [0004]
- US 2018/0065504 A1 [0005]
- US 2020/0180472 A1 [0006]
