DE102021203838A1 - Kollisionswarneinheit, mobiles Kommunikationsgerät und Verfahren zur Kollisionswarnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kollisionswarneinheit (2), die dazu ausgelegt ist, ein Detektionssignal (4) in eine Umgebung (7) auszusenden und zumindest einen an einem Objekt (6) in der Umgebung (7) reflektierten Signalteil (5) zu empfangen, und in Abhängigkeit vom empfangenen Signalteil (5) ein Kollisionswarnsignal auszugeben. Die Erfindung sieht vor, dass die Kollisionswarneinheit (2) einen UWB(Ultrabreitband)-Radar (3) zum Senden des Detektionssignals (4) und Empfangen des reflektierten Signalteils (5) aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kollisionswarneinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Direktionssignal in eine Umgebung auszusenden und zumindest einen an einem Objekt in der Umgebung reflektierten Signalteil zu empfangen, und in Abhängigkeit vom empfangenen Signalteil ein Kollisionswarnsignal auszugeben. Die Erfindung betrifft auch ein mobiles Kommunikationsgerät und ein Verfahren zur Kollisionswarnung.
• Gerade im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen sind Kollisionswarnsysteme in vielzähliger Ausprägung bekannt. Diese basieren auf der Erfassung eines Umfelds des Kraftahrzeugs mittels einer geeigneten Sensorik. Als Sensorik können dabei zum Beispiel Radare oder Laserscanner verwendet werden, die dazu ausgelegt sind, aktiv ein Detektionssignal in die Umgebung auszusenden und Objekte in der Umgebung in Abhängigkeit von reflektierten Signalteilen zu detektieren. Droht nach einem vorbestimmten Kriterium eine Kollision mit dem Objekt, so kann entsprechend an den Fahrer des Fahrzeugs ein Warnsignal ausgegeben werden.
• Derartige Kollisionswarnsysteme sind in ihrer Ausbildung üblicherweise jedoch komplex, teuer und erfordern viel Bauraum. Dies limitiert ihre Einsatzmöglichkeiten daher stark.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie eine Kollisionswarnung auf möglichst einfache, effiziente und kostengünstige Weise mittels einer möglichst bauraumeffizient ausgestaltbaren Kollisionswarneinheit bereitgestellt werden kann.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kollisionswarneinheit, ein mobiles Kommunikationsgerät und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figuren.
• Eine erfindungsgemäße Kollisionswarneinheit ist dazu ausgelegt, ein Detektionssignal in eine Umgebung auszusenden und zumindest einen an einem Objekt in der Umgebung reflektierten Signalteil zu empfangen, und in Abhängigkeit vom empfangenen Signalteil ein Kollisionswarnsignal auszugeben. Dabei weist die Kollisionswarneinheit einen UWB(Ultrabreitband)-Radar (radio detection and ranging) zum Senden des Detektionssignals und Empfangen des reflektierten Signalteils auf.
• Die Erfindung beruht dabei auf mehreren Erkenntnissen: Eine grundlegende Erkenntnis besteht dabei darin, dass Kollisionswarnsysteme nicht nur im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen von Vorteil sind, sondern dass eine solche Kollisionswarneinheit vor allem auch für nicht-motorisierte Verkehrsteilnehmer, vor allem Fußgänger, von Vorteil sein kann und sogar Leben retten kann. Gerade Fußgänger sind heutzutage von ihren mobilen Kommunikationsgeräten vermehrt abgelenkt, und achten dann beispielsweise beim Überqueren einer Straße nicht mehr auf das umliegende Verkehrsgeschehen, übersehen Fußgängerampeln, Kraftfahrzeuge, oder Ähnliches. Gerade eine Kollision mit einem Kraftfahrzeug kann für einen Fußgänger schnell tödlich enden. Wenngleich die Kollisionswarneinheit im Rahmen der Erfindung nicht ausschließlich für Fußgänger vorgesehen sein muss, so zeigt sie dennoch gerade für dieses Einsatzgebiet zahlreiche große Vorteile. Diese sind wiederum durch die Verwendung eines Ultrabreitbandradars, d.h. des UWB-Radars, zum Aussenden und Empfangen der Detektionssignale bedingt. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Radar weist ein Ultrabreitbandradar eine sehr große Bandbreite, zum Beispiel im Bereich von 500 Megahertz, auf. Dies ermöglicht es wiederum, extrem kurze Entfernungen von Objekten, insbesondere sogar im Zentimeterbereich, zu detektieren. Andererseits ist die Reichweite eines solchen Ultrabreitbandradars relativ gering und liegt beispielsweise bei maximal 30 Metern, vorzugsweise maximal 15 Metern. Damit ist der durch einen solchen Ultrabreitbandradar bereitgestellte Detektionsbereich gerade für Anwendungen bei Fußgängern oder Radfahrern oder sonstigen sich relativ langsam bewegenden Verkehrsteilnehmern optimiert. Gerade metallische Objekte wie Kraftfahrzeuge lassen sich durch einen solchen Ultrabreitbandradar sicher detektieren, da die Radarsignale vor allem an metallischen Objekten stark reflektiert werden. Zudem lässt sich die Kollisionswarneinheit durch Verwendung eines Ultrabreitbandradars auch äußerst günstig und kompakt ausgestalten und damit einfach zum Beispiel in ein mobiles Kommunikationsgerät integrieren. Die Kollisionswarneinheit kann zum Beispiel als sehr kleiner Chipsatz bereitgestellt sein. Die zum Betrieb des Ultrabreitbandradars erforderliche Leistung ist zudem sehr gering, wodurch sich die Kollisionswarneinheit ebenfalls sehr leicht, zum Beispiel in ein mobiles Kommunikationsgerät, oder ein anderes mobiles Gerät, wie zum Beispiel einen Fahrzeugschlüssel oder Ähnliches, integrieren lässt und durch einen Akku oder eine Batterie betrieben werden kann. Damit lassen sich vorteilhafterweise durch einen Ultrabreitbandradar bislang noch ungenutzte Möglichkeiten zur Kollisionswarnung, gerade für Fußgänger, bereitstellen. Die Kollisionswarneinheit kann damit sehr flexibel für eine Kollisionswarnung eingesetzt werden und Unfälle oder Zusammenpralle mit anderen Verkehrsteilnehmern können hierdurch sehr effizient vermieden werden oder in ihrer Häufigkeit reduziert werden.
• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der UWB-Radar dazu ausgelegt, das Detektionssignal wiederholt in Form von Signalpulsen in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand auszusenden. Dieser zeitliche Abstand kann zum Beispiel eine Sekunde oder drei Sekunden oder fünf Sekunden oder Ähnliches betragen. Vorzugsweise ist dieser zeitliche Abstand kleiner als fünf Sekunden. Ein zeitlicher Abstand im niedrigen Sekundenbereich ist gerade für Fußgängeranwendungen vollkommen ausreichend, da sich Fußgänger ohnehin typischerweise mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit fortbewegen. Nichtsdestoweniger kann der zeitliche Abstand aber auch kleiner als eine Sekunde sein. Zudem ist durch die Ausbildung des Radars als UWB-Radar eine Aussendung kurzer Signalpulse als Detektionssignale möglich. Dies wiederum führt dazu, dass sich auch sehr kleine Abstände zu Objekten erfassen lassen.
• Dabei ist es weiterhin sehr vorteilhaft, wenn die Kollisionswarneinheit dazu ausgelegt ist, den zeitlichen Abstand in Abhängigkeit von einer aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit der Kollisionswarneinheit einzustellen. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass der zeitliche Abstand umso kürzer ist, je höher die Bewegungsgeschwindigkeit der Kollisionswarneinheit ist. Bewegt sich also ein Fußgänger sehr langsam, so sind beispielsweise auch große zeitliche Abstände, zum Beispiel von drei Sekunden oder mehr, ausreichend um noch rechtzeitig vor einer möglichen Kollision mit einem anderen Objekt zu warnen. Kommt die Kollisionswarneinheit zum Beispiel bei einem Fahrradfahrer zum Einsatz, ist es vorteilhaft, wenn der zeitliche Abstand in diesem Fall deutlich kürzer ist. Durch diese Ausführungsform ist vorteilhafterweise eine optimale Situationsanpassung gegeben. Beispielsweise kann die Kollisionswarneinheit mittels des UWB-Radars selbst dazu ausgebildet sein, ihre aktuelle Bewegungsgeschwindigkeit zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich können hierzu auch andere Sensoren verwendet werden, zum Beispiel auch Sensoren, die selbst nicht Teil der Kollisionswarneinheit sind, zum Beispiel eine in einem mobilen Kommunikationsgerät vorgesehene Sensorik zur Bewegungserfassung, zum Beispiel ein Gyrosensor oder Ähnliches, wenn die Kollisionswarneinheit in einem solchen mobilen Kommunikationsgerät verbaut ist.
• Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kollisionswarneinheit eine Auswerteeinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, eine Laufzeit zwischen dem Aussenden des Detektionssignals und dem Empfangen des Signalteils zu messen und in Abhängigkeit von der gemessenen Laufzeit eine Entfernung zu dem Objekt zu ermitteln und das Kollisionswarnsignal in Abhängigkeit von der Entfernung auszugeben, zum Beispiel wenn ein vorbestimmter Entfernungsgrenzwert unterschritten ist. Gerade die Laufzeitmessung stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, die Entfernung zu dem Objekt zu ermitteln. Werden zeitlich nacheinander mehrere Signalteile erfasst, so wird die Laufzeit auf Basis des zuerst erfassten reflektierten Signalteils ermittelt. Diese korrespondiert dann folglich zum geringsten Abstand eines Objekts in der Umgebung, sodass vorteilhafterweise vor dem räumlich nächsten Objekt zuverlässig gewarnt werden kann.
• Aus aufeinanderfolgend ausgesandten und korrespondierend empfangenen Signalteilen lässt sich auch eine Relativgeschwindigkeit zum Objekt ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise auch eine Phasenänderung zwischen dem ausgesandten Detektionssignal und dem empfangenen Signalteil zur Ermittlung einer Entfernung und/oder Geschwindigkeit relativ zum Objekt genutzt werden. Zusätzlich kann die Laufzeit und/oder die Phasenänderung auch dazu genutzt werden, wie beschrieben, die oben genannte Bewegungsgeschwindigkeit der Kollisionswarneinheit selbst zu ermitteln.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kollisionswarneinheit dazu ausgelegt, eine Distanzänderung von sich bewegenden Objekten durch eine Phasenänderung zwischen zwei Pulsen zu bestimmen. Wie oben erwähnt kann eine Phasenänderung zwischen zwei ausgesandten Pulsen und deren aufeinanderfolgen empfangenen Signalteilen dazu genutzt werden, eine Distanzänderung, d.h. eine zeitliche Änderung der Entfernung, zu einem der mehreren sich bewegenden Objekten in der Umgebung zu ermitteln. Aus dieser Distanzänderung kann wiederum eine Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts bzw. der Objekte abgeleitet werden. Die Distanzänderung und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit kann dann vorteilhafterweise bei der Ermittlung einer Kollisionsgefahr und der Ausgabe des Kollisionswarnsignals berücksichtigt werden.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der UWB-Radar eine Antenne zum Senden des Detektionssignals und zum Empfangen des reflektierten Signalteils auf. Dies stellt eine besonders effiziente und kostengünstige Ausgestaltung dar, da eine einzelne Antenne ausreichend ist, um das Detektionssignal sowohl auszusenden als auch um den reflektierten Signalteil zu erfassen. Da die Detektionssignale ohnehin, gerade bei der Verwendung für Fußgänger, in sehr großen zeitlichen Abständen, insbesondere im Sekundenbereich, ausgesandt werden können, lässt sich einzelne Antenne besonders gut sowohl zum Senden als auch Empfangen alternierend verwenden. Dazu können beispielsweise zu den zeitlichen Abständen korrespondierende Messzeitfenster vorgesehen sein. Damit sind die Abstände zwischen den ausgesandten Detektionssignalpulsen vollkommen ausreichend, um reflektierte Signalteile zu erfassen.
• Gerade dann, wenn der UWB-Radar eine Antenne zum Senden und Empfangen des Detektionssignals aufweist ist es vorteilhaft, wenn der UWB-Radar zudem eine Schalteinrichtung zum Schalten der Antenne zwischen einer Sendeeinheit, die zur Anregung der Antenne zum Aussenden des Detektionssignals ausgelegt ist, und eine Empfangseinheit, die zum Erfassen des von der Antenne empfangenen Signalteils ausgelegt ist, aufweist. Vorzugsweise ist eine solche Schalteinrichtung als einfacher Schalter, insbesondere als Halbleiterschaltelement, ausgebildet. Alternativ könnte hierfür aber auch ein Zirkulator verwendet werden.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der UWB-Radar mindestens zwei Antennen auf, wobei zumindest eine der Antennen zum Senden des Detektionssignals ausgelegt ist und zumindest eine der Antennen zum Empfangen des reflektierten Signalteils ausgelegt ist. Dabei ist es zum Beispiel denkbar, dass eine Antenne ausschließlich zum Senden und eine ausschließlich zum Empfangen vorgesehen ist. Auf eine Schalteinrichtung kann dann beispielsweise verzichtet werden.
• Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn jede der mindestens zwei Antennen zum Senden des Detektionssignals und zum Empfangen des reflektierten Signalteils ausgelegt ist. Dies hat gleich mehrere Vorteile. Zum Beispiel lässt sich hierdurch insgesamt die Messgenauigkeit erhöhen. Weiterhin können die beiden Antennen in einem vorbestimmten räumlichen Abstand zueinander angeordnet sein. Die Kenntnis über diesen räumlichen Abstand der Antennen kann genutzt werden, um zum Beispiel in Abhängigkeit von Laufzeitunterschieden eine Richtung zu ermitteln, in welcher das Objekt, welches die Detektionssignale reflektiert, liegt. So kann beispielsweise die Kollisionswarneinheit nicht nur dazu ausgelegt sein, ein Kollisionswarnsignal auszugeben, sondern beispielsweise auch eine Richtungsangabe über das detektierte Objekt. Gerade wenn zum Beispiel die Kollisionswarneinheit in einem mobilen Kommunikationsgerät integriert ist, kann eine solche Richtungsangabe über eine korrespondierende Anzeige auf einem Display des mobilen Kommunikationsgeräts des Benutzers ausgegeben werden, zum Beispiel in einem Pop-up-Fenster. Dadurch kann zum Beispiel der Benutzer sofort veranlasst werden, in die richtige Richtung zu blicken, aus welcher die Gefahr droht, um diese noch rechtzeitig abzuwenden. Gerade bei der Verwendung der Kollisionswarneinheit in einem mobilen Kommunikationsgerät hat das Vorsehen von mindestens zwei Antennen noch einen weiteren großen Vorteil. Hält ein Benutzer das mobile Kommunikationsgerät, wie zum Beispiel ein Smartphone, in der Hand, so kann die Hand des Benutzers unter Umständen das Aussenden des Detektionssignals einer Antenne abschwächen oder beeinträchtigen. Werden dagegen zwei Antennen verwendet, die zum Beispiel in einem möglichst großen Abstand innerhalb des mobilen Kommunikationsgeräts oder zumindest an unterschiedlichen Positionen, zum Beispiel an einen oberen Randbereich und einem unteren Randbereich, angeordnet sind, so ist die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass zumindest eines der von den beiden Antennen ausgesendete Detektionssignal mit ausreichender Stärke ausgesandt werden kann, selbst wenn der Benutzer das mobile Kommunikationsgerät gerade in seiner Hand hält. Für den Empfang des reflektierten Signalteils gilt im Übrigen das gleiche.
• Zudem ist es gerade dann, wenn der UWB-Radar mehrere Antennen aufweist, vorteilhaft, wenn dieser zudem über einen Zirkulator verfügt, um das Senden und Empfangen der Signale zu gewährleisten. So kann entsprechend für beide Antennen eine gemeinsame Sende- und Empfangseinheit genutzt werden, wodurch sich die Kollisionswarneinheit wiederum sehr kostengünstig, effizient und auf kleinstem Bauraum bereitstellen lässt.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein mobiles Kommunikationsgerät mit einer erfindungsgemäßen Kollisionswarneinheit oder eines ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Kollisionswarneinheit und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in gleicher Weise für das mobile Kommunikationsgerät.
• Wie beschrieben zeigen gerade die erfindungsgemäße Kollisionswarneinheit und ihre Ausgestaltungen besonders große Vorteile im Zusammenhang mit der Verwendung in einem mobilen Kommunikationsgerät, wie zum Beispiel einem Smartphone. Nichtsdestoweniger soll die erfindungsgemäße Kollisionswarneinheit und ihre Ausgestaltungen nicht auf die Verwendung in einem mobilen Kommunikationsgerät beschränkt sein. Beispielsweise soll auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kollisionswarneinheit oder eines ihrer Ausgestaltungen als zur Erfindung gehörend angesehen werden.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Kollisionswarnung, wobei ein Detektionssignal in eine Umgebung ausgesandt wird und zumindest ein an einem Objekt in der Umgebung reflektiertes Signalteils empfangen wird, und in Abhängigkeit vom empfangenen Signalteil ein Kollisionswarnsignal ausgegeben wird. Dabei wird das Detektionssignal als UWB-Signal mittels eines UWB-Radars ausgegeben und der reflektierte Signalteil mittels des UWB-Radars erfasst.
• Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kollisionswarneinheit und ihren Ausgestaltungen genannten Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
• Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kollisionswarneinheit beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
• Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
• Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
• 1 eine schematische Darstellung eines mobilen Kommunikationsgeräts mit einer integrierten Kollisionswarneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
• 2 eine schematische Darstellung der von der Kollisionswarneinheit imitierten Detektionspulse und der von der Kollisionswarneinheit empfangenen reflektierten Signalteile zur Ermittlung einer Entfernung von einem Objekt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
• In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Kommunikationsgeräts 1 mit einer integrierten Kollisionswarneinheit 2, welcher einen UWB-Radar 3 umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim mobilen Kommunikationsgerät 1 kann es sich zum Beispiel um ein Smartphone oder auch um einen Fahrzeugschlüssel für ein Kraftfahrzeug handeln. Der UWB-Radar 3 ist dabei dazu ausgelegt, wiederholt ein Detektionssignal 4 auszusenden und zumindest einen reflektierten Signalanteil 5 dieses Signals 4, welches an einem Objekt 6 in einer Umgebung 7 der Kollisionswarneinheit 2 und insbesondere des mobilen Kommunikationsgeräts 1 reflektiert wurde, zu erfassen. Zur Aussendung des Detektionssignals 4 weist der UWB-Radar 3 zu diesem Zweck mindestens eine Antenne 8 auf. Diese kann sowohl zum Senden als auch Empfangen ausgelegt sein und genutzt werden. Optional kann der Radar 3 aber auch noch zumindest eine weitere Antenne 8 umfassen, die vorliegend jedoch nicht dargestellt ist. In diesem Fall kann zum Beispiel eine Antenne 8 zum Senden und die andere zum Empfangen von Signalen 4, 5 genutzt werden oder beide Antennen 8 können sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Signalen 4, 5 ausgelegt sein und genutzt werden. Beim Vorhandensein mehrerer Antennen 8 sind diese vorzugsweise an möglichst unterschiedlichen Positionen des mobilen Kommunikationsgeräts 1, wie zum Beispiel eines Smartphones, angeordnet. Beispielsweise kann sich eine Antenne 8 in der oberen Hälfte des mobilen Kommunikationsgeräts 1 befinden, und die andere in der unteren Hälfte. Analog könnte auch eine Antenne 8 in der linken Hälfte und eine in der rechten Hälfte des mobilen Kommunikationsgeräts 1 vorgesehen sein. Dadurch lässt sich die Detektionswahrscheinlichkeit von Objekten 6 in der Umgebung 7 erhöhen, selbst dann, wenn zum Beispiel eine Antenne 8 durch die Hand eines Benutzers, der gerade sein mobiles Kommunikationsgerät 1 verwendet, verdeckt ist.
• Der UWB-Radar 3 ist dazu ausgelegt, sehr breitbandige Detektionssignale 4, zum Beispiel mit einer Bandbreite von 500 Megahertz, auszusenden. Dadurch ist es möglich, sehr kurze Signalpulse bereitzustellen, was wiederum die Detektion von Objekten 6 auch in sehr kurzen Distanzen, zum Beispiel sogar im Zentimeterbereich, ermöglicht. Eine solche in ein mobiles Kommunikationsgerät 1 integrierte Kollisionswarneinheit kann damit auf besonders vorteilhafte Weise genutzt werden, um den Benutzer zum Beispiel vor einem Unfall oder einem Aufprall mit anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere mit Kraftahrzeugen, zu warnen. Gerade metallische Objekte 6 können mittels eines solchen UWB-Radars 3 besonders gut erfasst werden, da der reflektierte Signalanteil 5 damit besonders groß ist, das heißt eine hohe Amplitude aufweist. Vor allem Benutzer von mobilen Kommunikationsgeräten sind oftmals vom aktuellen Verkehrsgeschehen um sie herum durch ihr mobiles Kommunikationsgerät stark abgelenkt, zum Beispiel beim Schreiben oder Lesen von SMS, durch soziale Netzwerke, Anrufe, oder andere diverse Bedienhandlungen am mobilen Kommunikationsgerät 1. So kann es bei der Verwendung herkömmlicher Mobiltelefone ohne integrierte Kollisionswarneinheit 2 vorkommen, dass ein Fußgänger entsprechend nicht mehr auf die Straße achtet und zum Beispiel von einem Auto erfasst wird oder gegen eine Wand läuft. Dies kann nun vorteilhafterweise durch die in das Mobiltelefon 1 integrierte Kollisionswarneinheit 2 verhindert werden oder zumindest in seiner Wahrscheinlichkeit reduziert werden.
• Zu diesem Zweck können die vom Radar 3, insbesondere der Antenne 8 erfassten reflektierten Signalanteile 5 von einer Auswerteeinheit 9 der Kollisionswarneinheit erfasst und ausgewertet werden. Anhand der reflektierten Signalanteile 5 kann ermittelt werden, ob sich ein Objekt 6 in der näheren Umgebung des mobilen Kommunikationsgerät 1 oder im Allgemeinen in der Nähe der Kollisionswarneinheit 2 befindet. Falls dem so ist und dieses Objekt 6 zum Beispiel einen vorgegebenen Abstand zur Kollisionswarneinheit 2 unterschreitet, kann die Auswerteeinrichtung 9 die Ausgabe eines Kollisionswarnsignals veranlassen. Beispielsweise kann in diesem Fall die Auswerteeinrichtung 9 ein solches Kollisionswarnsignal auch ein anderes, zum Beispiel zentrales Steuergerät des mobilen Kommunikationsgeräts 1 übermitteln, welches zum Beispiel die Ausgabe eines Warntons oder einer Warnanzeige auf einem Display des mobilen Kommunikationsgeräts 1 veranlasst. Umfasst der Radar 3 zum Beispiel mehrere Antennen 8, so kann zum Beispiel nicht nur die Entfernung zum erfassten Objekt 6 ermittelt werden, sondern auch dessen Richtung in Bezug auf das mobile Kommunikationsgerät 1 beziehungsweise eine definierte Ausrichtung des mobilen Kommunikationsgeräts 1. In diesem Fall kann dem Benutzer des mobilen Kommunikationsgeräts 1 auch auf dem Display des mobilen Kommunikationsgeräts 1 die Richtung angezeigt werden, in welcher sich das detektierte Objekt 6 beziehungsweise die Gefahr befindet.
• Eine Möglichkeit zur Ermittlung der Entfernung eines solchen Objekts 6 von der Kollisionswarneinheit 2 soll nun anhand von 2 näher erläutert werden. 2 zeigt im oberen Diagramm den zeitlichen Verlauf der Amplitude A des vom Radar 3 emittierten Detektionssignals 4, welches wiederholt in Form zeitlich beabstandeter Signalpulse 10 ausgesandt wird. Die Zeitachse ist hierbei mit t bezeichnet. In diesem Beispiel weisen die Pulse 10 einen zeitlichen Abstand T voneinander auf. Dieser kann zum Beispiel eine Sekunde oder drei Sekunden oder fünf Sekunden betragen. Beispielsweise lässt sich dieser auch in Abhängigkeit von der aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit der Kollisionswarneinheit 2 regeln. Die Pulsdauer der Signalpulse 10 ist dabei im Vergleich zum zeitlichen Abstand T deutlich kürzer, was die Detektion von Objekten 6 auch in sehr geringem Abstand zum UWB-Radar 3 ermöglicht.
• In 2 sind im unteren Diagramm die vom Radar 3 empfangenen Signalteile 5 veranschaulicht. Genauer gesagt ist auch hier wiederum der zeitliche Verlauf der Amplitude A des empfangenen Signals 5 veranschaulicht. Auch dies liegt in Form einzelner empfangener Signalpulse 11 vor. Die Entfernung zum Objekt 6 lässt sich auf einfache Weise aus der erfassten Laufzeit Δt ermitteln, d.h. der Zeit, die zwischen dem Aussenden eines Detektionspulses 10, im vorliegenden Beispiel dem ersten Detektionspuls 10 aus dem oberen Diagramm, und dem Empfang des ersten reflektierten Pulses 11 liegt. Das ausgesandte Signal hat entsprechend während dieser Laufzeit Δt die doppelte Wegstrecke E (vgl. 1) für den Weg von der Antenne 8 bis zum Objekt 6 und zurück zur Antenne 8 zurückgelegt. Entsprechend lässt sich die Entfernung E wie erfolgt aus der erfassten Laufzeit Δt ermitteln: $$\text{E}=\mathrm{0,5}\cdot \text{c}\cdot \mathrm{\Delta }\text{t}.$$

  

  c stellt dabei die Lichtgeschwindigkeit dar.
• Dabei wird ab dem Aussenden eines Pulses 10 zur Ermittlung der Laufzeit Δt immer der zeitlich nächste empfangene Puls 11 verwendet. Damit ist sichergestellt, dass immer vor dem nächstgelegenen Objekt 6 gewarnt werden kann.
• Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Vermeidung von Kollisionen und Unfällen mit Hilfe von mobilen Handgeräten wie Handy oder Autoschlüssel bereitgestellt werden kann, indem diese beispielsweise eine Kollisionswarneinheit mit einem UWB-Radar umfassen, welche es ermöglicht, auf besonders einfache und effiziente Weise Objekte in der nahen Umgebung zu detektieren und vor diesen zu warnen. Vorzugsweise hat also ein mobiles Handgerät ein integriertes UWB-Radarsystem und kann über ein ebenfalls integriertes Antennensystem ein Signal senden und das erste reflektierte Signal empfangen und so aus der Laufzeit oder der Phasenänderung die Entfernung beziehungsweise Geschwindigkeit ermitteln. Wenn die Entfernung innerhalb eines früher festgelegten Intervalls liegt, kann ein Kollisionsalarm durch ein Warnsignal oder Pop-Up-Fenster auf dem Bildschirm, eine Vibration oder Ähnliches ausgegeben werden. Dadurch kann ein sehr kostengünstiges Vermeiden von Unfällen und Aufprallen bereitgestellt werden.
• Bezugszeichenliste

1

Kommunikationsgerät

2

Kollisionswarneinheit

3

UWB-Radar

4

Detektionssignal

5

Signalteil

6

Objekt

7

Umgebung

8

Antenne

9

Auswerteeinheit

10

ausgesandte Signalpulse

11

empfangene Signalpulse

A

Amplitude

E

Entfernung

T

Abstand

t

Zeit

Δt

Laufzeit

Claims (11)

1. Kollisionswarneinheit (2), die dazu ausgelegt ist, ein Detektionssignal (4) in eine Umgebung (7) auszusenden und zumindest einen an einem Objekt (6) in der Umgebung (7) reflektierten Signalteil (5) zu empfangen, und in Abhängigkeit vom empfangenen Signalteil (5) ein Kollisionswarnsignal auszugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionswarneinheit (2) einen UWB(Ultrabreitband)-Radar (3) zum Senden des Detektionssignals (4) und Empfangen des reflektierten Signalteils (5) aufweist.
2. Kollisionswarneinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der UWB-Radar (3) dazu ausgelegt ist, das Detektionssignal (4) wiederholt in Form von Signalpulsen (10) in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand (T) auszusenden.
3. Kollisionswarneinheit (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionswarneinheit (2) dazu ausgelegt ist, den zeitlichen Abstand (T) in Abhängigkeit von einer aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit der Kollisionswarneinheit (2) einzustellen.
4. Kollisionswarneinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionswarneinheit (2) eine Auswerteeinrichtung (9) aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Laufzeit (Δt) zwischen dem Aussenden des Detektionssignals (4) und dem Empfangen des Signalteils (5) zu messen und in Abhängigkeit von der gemessenen Laufzeit (Δt) eine Entfernung (E) zu dem Objekt (6) zu ermitteln und das Kollisionswarnsignal in Abhängigkeit von der Entfernung (E) auszugeben.
5. Kollisionswarneinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollisionswarneinheit (2) dazu ausgelegt ist, eine Distanzänderung von sich bewegenden Objekten durch eine Phasenänderung zwischen zwei Pulsen zu bestimmen.
6. Kollisionswarneinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UWB-Radar (3) eine Antenne (8) zum Senden des Detektionssignals (4) und zum Empfangen des reflektierten Signalteils (5) aufweist.
7. Kollisionswarneinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UWB-Radar (3) eine Antenne (8) zum Senden des Detektionssignals (4) und zum Empfangen des reflektierten Signalteils (5) aufweist, wobei der UWB-Radar (3) eine Schalteinrichtung zum Schalten der Antenne (8) zwischen einer Sendeeinheit, die zu Anregung der Antenne (8) zum Aussenden des Detektionssignals (4) ausgelegt ist, und einer Empfangseinheit, die zum Erfassen des von der Antenne (8) empfangenen Signalteils (5) ausgelegt ist, aufweist.
8. Kollisionswarneinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UWB-Radar (3) mindestens zwei Antennen aufweist, wobei zumindest eine der Antennen (8) zum Senden des Detektionssignals (4) ausgelegt ist und zumindest eine der Antennen (8) zum Empfangen des reflektierten Signalteils (5) ausgelegt ist.
9. Kollisionswarneinheit (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mindestens zwei Antennen (8) zum Senden des Detektionssignals (4) und zum Empfangen des reflektierten Signalteils (5) ausgelegt ist.
10. Mobiles Kommunikationsgerät (1) mit einer Kollisionswarneinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Verfahren zur Kollisionswarnung, wobei ein Detektionssignal (4) in eine Umgebung (7) ausgesandt wird und zumindest ein an einem Objekt (6) in der Umgebung (7) reflektierter Signalteil (5) empfangen wird, und in Abhängigkeit vom empfangenen Signalteil (5) ein Kollisionswarnsignal ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal (4) als UWB-Signal mittels eines UWB-Radars (3) ausgegeben und der reflektierte Signalteil (5) mittels des UWB-Radars (3) erfasst wird.

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