DE102022122348A1

DE102022122348A1 - Vorrichtung und Verfahren zur exakten Sitzbelegungserkennung

Info

Publication number: DE102022122348A1
Application number: DE102022122348.5A
Authority: DE
Inventors: Marjan Buzanin
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2042-09-06
Also published as: DE102022122348B4; US20240075938A1; CN117644804A; KR20240033642A

Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst eine Vorrichtung und ein Verfahren zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst einen Ultra-Wideband-, UWB-Radar umfassend einen Sender (TRx) und zumindest zwei Empfänger (TRx, Rx), wobei der Sender (TRx) eingerichtet ist, eine Vielzahl an Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen eines Fahrzeugs auszusenden; und wobei die zumindest zwei Empfänger (TRx, Rx) eingerichtet sind, die durch die Fahrzeugsitze reflektierten Präambel-Symbole zu empfangen. Die Vorrichtung umfasst eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, aus den empfangenen, reflektierten Präambel-Symbolen Channel Impulse Responses, CIRs, zu erzeugen und mithilfe eines geeigneten Machine-Learning-Algorithmus die erzeugten CIRs zu verarbeiten; eine Angle-of-Arrival-Berechnung basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen durchzuführen; und aus den verarbeiteten CIRs und der durchgeführten Angle-of-Arrival-Berechnung eine Belegung der Fahrzeugsitze zu ermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur exakten Sitzbelegungserkennung.
Sitzbelegungssensoren zur Verwendung bei der Sitzbelegungserkennung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bekannte Sitzbelegungssensoren umfassen eine Vielzahl von Schaltelementen, beispielsweise Drucksensoren, die in der Sitzfläche des Fahrzeugsitzes verteilt angeordnet ist. Der Sitzbelegungssensor ist an eine Auswerte-Einheit angeschlossen, die den Schaltzustand der Vielzahl an Schaltelementen erfasst und aus den erfassten Schaltzuständen einen Belegungszustand des Sitzes ermittelt. Belegt eine Person einen Fahrzeugsitz, löst die aufgrund der durch die Person auf den Sitz ausgeübte Gewichtskraft mehrere Schaltelemente aus, wodurch der Belegungszustand des Sitzes durch die Auswerte-Einheit erkannt wird. Nachteilig daran ist, dass ein Belegungszustand fälschlicherweise auch durch von Objekten oder Tieren auf den Sitz ausgeübte Gewichtskraft durch die Auswerte-Einheit erkannt wird. Darüber hinaus muss für jeden Fahrzeugsitz ein kostenintensiver Sitzbelegungssensor vorgehalten werden. Zudem sind bekannte Sitzbelegungssensoren in einer Auflösung der Altersklassifizierung von den Sitz belegenden Personen, insbesondere bei Kindern, beschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lösung bereitzustellen, die eine exakte, Sitzbelegungserkennung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug gelöst, umfassend:

ein Ultra-Wideband-, UWB-Radar umfassend einen Sender und zumindest zwei Empfänger,
- - wobei der Sender TRx eingerichtet ist, eine Vielzahl an Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen eines Fahrzeugs auszusenden;
- - wobei die zumindest zwei Empfänger TRx, Rx eingerichtet sind, die durch die Fahrzeugsitze reflektierten Präambel-Symbole zu empfangen; und eine Recheneinheit, die eingerichtet ist:
- - aus den empfangenen, reflektierten Präambel-Symbolen Channel Impulse Responses, CIRs, zu erzeugen und mithilfe eines geeigneten Machine-Learning-Algorithmus die erzeugten CIRs zu verarbeiten;
- - eine Angle-of-Arrival-Berechnung basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen durchzuführen; und
- - aus den verarbeiteten CIRs und der durchgeführten Angle-of-Arrival-Berechnung eine Belegung der Fahrzeugsitze zu ermitteln.

Der Begriff Fahrzeug umfasst im Rahmen des Dokuments mobile Verkehrsmittel, die dem Transport von Personen (Personenverkehr), Gütern (Güterverkehr) oder Werkzeugen (Maschinen oder Hilfsmittel) dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Fahrzeug Kraftfahrzeuge sowie Kraftfahrzeuge, die zumindest teilweise elektrisch angetrieben sein können (Elektroauto, Hybridfahrzeuge).
Das Fahrzeug kann von einem Fahrzeugführer gesteuert werden. Darüber hinaus oder alternativ dazu kann das Fahrzeug ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug sein. Unter dem Begriff „automatisiertes fahrendes Fahrzeug“ bzw. „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann.
Die Vorrichtung umfasst einen Ultra-Wideband- (UWB-) Radar. Der Frequenzbereich des UWB-Radars kann variabel zwischen 6,5 GHz und 8,0 GHz liegen, die Bandbreite kann 500 MHz betragen. Der UWB-Radar kann ein UWB-Anker sein und umfasst einen Sender bzw. eine Senderantenne Tx, TRx und zumindest zwei Empfänger bzw. Empfängerantennen TRx, Rx wobei Tx = Transmitter-Antenne, TRx = Transmitter- und Receiver-Antenne, Rx = Receiver-Antenne.
Mittels des Senders TRx bzw. Tx generiert der UWB-Radar eine Vielzahl an sich wiederholenden Präambel-Symbolen über den Synchronization Header eines Radar-Frame gemäß dem IEEE-UWB-Funk-Kommunikationsprotokoll IEEE 6,8 Mbps-Frame gemäß IEEE 802.15.4z-2020. Der UWB-Radar ist eingerichtet, über einen Sender bzw. eine Senderantenne TRx bzw. Tx eine Vielzahl an sich wiederholenden Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen zu senden. Dazu kann beispielsweise jeweils ein UWB-Radar am Dachhimmel mittig oberhalb einer Sitzbank bzw. Sitzreihe im Fahrzeug angebracht sein. Die Fahrzeugsitze reflektieren diese Vielzahl an Präambel-Symbolen. Der UWB-Radar ist eingerichtet, mittels zumindest zwei Empfängern bzw. Empfängerantennen TRx bzw. Rx die durch den Fahrzeugsitz reflektierten Präambel-Symbole zu empfangen.
Die Vorrichtung umfasst eine Recheneinheit. Die Recheneinheit ist eingerichtet, aus den reflektierten Präambel-Symbolen Channel Impulse Responses, CIRs, zu erzeugen. Das Generieren der CIRs kann mittels Phasenabgleich gemäß dem vorgenannten IEEE-UWB-Funk-Kommunikationsprotokoll erfolgen. Die Recheneinheit ist eingerichtet, die erzeugten CIRs mithilfe bzw. unter Verwendung geeigneter Machine-Learning-Algorithmen zu verarbeiten.
Die Recheneinheit ist eingerichtet, basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen eine Angle-of-Arrival Berechnung durchzuführen. Die Angle of Arrival Berechnung ergibt sich aus der Verwendung folgender Formel zur Winkelberechnung in Frequenz- bzw. Zeitdomäne: $θ = arcsin (ψ \frac{c}{2 π f d}) (F r e q u e n z d o m \ddot{a} n e) = arcsin (\frac{c}{d} Δ t) (Z e i t d o m \ddot{a} n e),$
wobei

θ =: Winkel des detektierten Objekts bzw. Subjekts auf dem Fahrzeugsitz zum UWB-Radar;
c =: Lichtgeschwindigkeit;
d =: Distanz zwischen den Empfänger-Antennen TRx, Rx;
f =: Frequenz des gem. IEEE 802.15.4z-2020-definierten, verwendeten Kommunikationskanals;
Δt =: Zeitdifferenz bezüglich des Auftreffens bzw. der reflektierten Präambel-Symbole an den zumindest zwei Empfängern TRx bzw. Rx;
ψ =: Phasendifferenz, wobei die Phasendifferenz eine zeitliche Differenz bezüglich des Auftreffens bzw. der reflektierten Präambel-Symbole an den zumindest zwei Empfängern TRx bzw. Rx ist.

Die Angle-of-Arrival Berechnung ergibt den Winkel des detektierten Objekts bzw. Subjekts mit Bezug auf den UWB-Radar, wodurch die exakte Position des detektierten Objekts bzw. Subjekts im Fahrzeug bzw. der Fahrzeugsitz, der durch das detektierte Objekt bzw. Subjekt im Fahrzeug belegt ist, ermittelt werden kann.
Vorteilhafter Weise kann die Recheneinheit durch Verarbeiten der CIRs sowie Durchführen der Angle-of-Arrival-Berechnung für jeden Fahrzeugsitz exakt ermitteln, ob dieser belegt ist sowie ob die Belegung durch eine Person, ein Tier oder ein Objekt erfolgt.
Darüber hinaus erfolgt die exakte Sitzbelegungserkennung auf kostengünstige Weise, da UWB-Anker bei der Bereitstellung digitaler Fahrzeugschlüssel bzw. Digital Keys, wie durch das Standard Car Connectivity Consortium ® definiert, ohnehin im Fahrzeug verbaut sind. Somit ist für die Sitzbelegungserkennung keine Bereitstellung eigens dafür erforderlichen Sensorik erforderlich.
Vorzugsweise ist die Recheneinheit zudem eingerichtet, bei der Verarbeitung der CIRs eine Klassifizierung einer bei der Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze ermittelter Person mit Bezug auf

- ein Alter der Person; und/oder
- einen Gesundheitszustand der Person;

Unter Anwendung geeigneter Machine-Learning-Algorithmen kann - zu einer Detektion eines Objekts bzw. Subjekts auf einem Fahrzeugsitz - bei Erkennung einer Person im Fahrzeug auch eine Klassifizierung dieser Person mit Bezug auf ein Alter der Person und/oder einen Gesundheitszustand der Person durchgeführt werden. Insbesondere ermöglicht die Verarbeitung der CIRs die Generierung eines Volumenmodells der erkannten Person. Daraus können unterschiedliche Aspekte abgeleitet werden, wie z.B. eine Größe der Person, eine Atmung bzw. eine Atemfrequenz der Person, Kopfbewegungen der Person, etc. Aus diesen Aspekten ist mittels der Machine-Learning-Algorithmen eine exakte Ermittlung einer Altersgruppe der Person (z.B. Kind, Erwachsener, Senior, Tier, etc.) sowie eines Gesundheitszustands (z.B. Korrelation ermittelte Altersgruppe zu Atemfrequenz) möglich.
Vorteilhafter Weise wird somit zusätzlich eine Klassifizierung einer erkannten Person mit Bezug auf Alter, Gesundheitszustand, etc. ermöglicht.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zudem eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein oder mehrere Fahrzeugfunktionen basierend auf der ermittelten Belegung der Fahrzeugsitze zu steuern bzw. zu regeln;

wobei die ein oder mehreren Fahrzeugfunktionen umfassen können:
- - ein Sicherheitsgurt-Warnsystem des Fahrzeugsitzes; und/oder
- - eine Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags; und/oder
- - ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Airbag-Warnsystem; und/oder
- - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung; und/oder
- - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung; und/oder
- - ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Entertainment-System; und/oder
- - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters; und/oder
- - jedes weitere, dem Fahrzeugsitz zugeordnete System.

Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, basierend auf der ermittelten Belegung der Fahrzeugsitze ein oder mehrere Fahrzeugfunktionen zu steuern bzw. zu regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können ein Sicherheitsgurt-Warnsystem eines Fahrzeugsitzes umfassen. Wird beispielsweise detektiert, dass ein Fahrzeugsitz nicht oder durch ein Objekt und/oder ein Tier belegt ist, kann die Steuereinheit das Sicherheitsgurt-Warnsystem derart steuern, dass dieses für den entsprechenden Fahrzeugsitz keine Warnung ausgibt. Wird hingegen detektiert, dass ein Fahrzeugsitz durch eine Person belegt ist, kann die Steuereinheit das Sicherheitsgurt-Warnsystem derart steuern, dass für den entsprechenden Fahrzeugsitz eine Warnung ausgegeben wird, wenn der Sicherheitsgurt nicht angelegt ist.
Die Fahrzeugfunktionen können eine Steuerung des einem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags umfassen. Wird beispielsweise detektiert, dass ein Fahrzeugsitz nicht oder durch ein Objekt und/oder ein Tier belegt ist, kann die Steuereinheit die Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags derart steuern, dass im Falle eines den Airbag auslösenden Ereignisses der Airbag nicht ausgelöst wird. Wird hingegen detektiert, dass ein Fahrzeugsitz durch eine Person belegt ist, dann die Steuereinheit die Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags derart steuern, dass im Falle eines den Airbag auslösenden Ereignisses der Airbag ausgelöst wird. Wird beispielsweise festgestellt, dass ein Fahrzeugsitz durch ein in Fahrtrichtung rückwärtsgerichteten Kindersitz mit einem darin liegenden bzw. sitzenden Kind belegt ist, kann die Steuereinheit die Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags derart steuern, dass dieser deaktiviert wird.
Vorteilhafter Weise wird durch die exakte Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze bzw. der exakten Sitzbelegungserkennung - insbesondere mit Bezug auf eine Altersklassifizierung einer einen Fahrzeugsitz belegenden Person - eine präzise Steuerung sicherheitskritischer bzw. sicherheitsrelevanter Fahrzeugfunktionen mit Bezug auf den Fahrzeugsitz ermöglicht.
Die Fahrzeugfunktionen können eine einem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung umfassen. Die Steuereinheit kann die dem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können eine einem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung umfassen. Die Steuereinheit kann die dem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können ein einem Fahrzeugsitz zugeordnetes Entertainment-System umfassen. Die Steuereinheit kann das dem Fahrzeugsitz zugeordnete Entertainment-System basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können eine einem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters umfassen. Die Steuereinheit kann die dem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können jedes weitere, einem Fahrzeugsitz zugeordnete System umfassen, das durch die Steuereinheit basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die zugrundeliegende Aufgabe durch ein Fahrzeug umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 - 3 gelöst.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug gelöst, umfassend:

Senden, über einen Sender (TRx) eines UWB-Radars, einer Vielzahl an Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen eines Fahrzeugs;
Empfangen, über zumindest zwei Empfänger (TRx, Rx) des UWB-Radars, der durch den Fahrzeugsitz reflektierten Präambel-Symbole;
Erzeugen, über eine Recheneinheit, von Channel Impulse Responses, CIRs, aus den reflektierten Präambel-Symbolen;
Verarbeiten, über die Recheneinheit, der CIRs mittels eines geeigneten Machine-Learning-Algorithmus;
Durchführen, durch die Recheneinheit, einer Angle-of-Arrival-Berechnung basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen; und
Ermitteln, über die Recheneinheit, einer Belegung der Fahrzeugsitze aus den verarbeiteten CIRs und der durchgeführten Angle-of-Arrival-Berechnung.

Vorzugsweise ist die Recheneinheit zudem eingerichtet, bei der Verarbeitung der CIRs eine Klassifizierung einer bei der Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze ermittelter Person mit Bezug auf

- ein Alter der Person; und/oder
- einen Gesundheitszustand der Person;

Vorzugsweise umfasst das Verfahren zudem:

Steuern bzw. Regeln, über eine Steuereinheit, ein oder mehrerer Fahrzeugfunktionen basierend auf der ermittelten Sitzbelegung des Fahrzeugsitzes.

Vorzugsweise umfassen die ein oder mehreren Fahrzeugfunktionen:

- ein Sicherheitsgurt-Warnsystem des Fahrzeugsitzes; und/oder
- eine Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags; und/oder
- ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Airbag-Warnsystem; und/oder
- eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung; und/oder
- eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung; und/oder
- ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Entertainment-System; und/oder
- eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters; und/oder
- jedes weitere, dem Fahrzeugsitz zugeordnete System.

Gemäß einem vierten Aspekt wird die zugrundeliegende Aufgabe durch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode gelöst, das eingerichtet ist, wenn es auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 durchzuführen.
Gemäß einem fünften Aspekt wird die zugrundeliegende Aufgabe durch einen computerlesbaren Datenträger mit Programmcode eines Computerprogramms gelöst, das eingerichtet ist, wenn es auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 durchzuführen.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der beiliegenden Figuren verdeutlicht. Es ist ersichtlich, dass - obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden - einzelne Merkmale daraus zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug;
2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug 110.
Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Ultra-Wideband- (UWB-) Radar 112 A, 112 B umfassend einen Sender bzw. eine Senderantenne Tx, TRx und zumindest zwei Empfänger bzw. Empfängerantennen TRx, Rx wobei Tx = Transmitter-Antenne, TRx = Transmitter- und Receiver-Antenne, Rx = Receiver-Antenne.
Mittels des Senders TRx bzw. Tx generiert der UWB-Radar 112 A, 112 Beine Vielzahl an sich wiederholenden Präambel-Symbolen eines Synchronization Header mit eines Radar-Frame gemäß dem IEEE-UWB-Funk-Kommunikationsprotokoll IEEE 802.15.4a.
Der UWB-Radar 112 A, 112 B ist eingerichtet, über einen Sender bzw. eine Senderantenne TRx bzw. Tx eine Vielzahl an sich wiederholenden Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen zu senden. Dazu kann beispielsweise jeweils UWB-Radar 112 A, 112 B am Dachhimmel mittig oberhalb einer Sitzbank bzw. einer Sitzreihe im Fahrzeug 110 angebracht sein. Die Fahrzeugsitze reflektieren diese Vielzahl an Präambel-Symbolen. Der UWB-Radar 112 A, 112 B ist eingerichtet, mittels zumindest zwei Empfängern bzw. Empfängerantennen TRx bzw. Rx die durch den Fahrzeugsitz reflektierten Präambel-Symbole zu empfangen.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Recheneinheit 114. Die Recheneinheit 114 ist eingerichtet, aus den reflektierten Präambel-Symbolen Channel Impulse Responses, CIRs, zu erzeugen. Das Generieren der CIRs kann mittels Phasenabgleich gemäß dem IEEE-UWB-Funk-Kommunikationsprotokoll erfolgen. Die Recheneinheit 114 ist eingerichtet, die erzeugten CIRs mithilfe bzw. unter Verwendung geeigneter Machine-Learning-Algorithmen zu verarbeiten. Das Verarbeiten der CIRs ergibt die Ermittlung einer Belegung der Fahrzeugsitze.
Die Recheneinheit 114 ist eingerichtet, basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen eine Angle-of-Arrival Berechnung durchzuführen. Die Angle of Arrival Berechnung ergibt sich aus der Verwendung folgender Formel zur Winkelberechnung in Frequenz- bzw. Zeitdomäne: $θ = arcsin (ψ \frac{c}{2 π f d}) (F r e q u e n z d o m \ddot{a} n e) = arcsin (\frac{c}{d} Δ t) (Z e i t d o m \ddot{a} n e),$
wobei

θ =: Winkel eines detektierten Objekts bzw. Subjekts auf einem Fahrzeugsitz zum UWB-Radar;
c =: Lichtgeschwindigkeit;
d =: Distanz zwischen den Empfänger-Antennen TRx, Rx;
f =: Frequenz des gem. IEEE-definierten, verwendeten Kommunikationskanals;
Δt =: Zeitdifferenz bezüglich des Auftreffens bzw. der reflektierten Präambel-Symbole an den zumindest zwei Empfängern TRx bzw. Rx;
ψ =: Phasendifferenz, wobei die Phasendifferenz eine zeitliche Differenz bezüglich des Auftreffens bzw. der reflektierten Präambel-Symbole an den zumindest zwei Empfängern TRx bzw. Rx ist.

Die Angle-of-Arrival Berechnung ergibt den Winkel des detektierten Objekts bzw. Subjekts mit Bezug auf den UWB-Radar 112 A, 112 B, wodurch die exakte Position des detektierten Objekts bzw. Subjekts im Fahrzeug 110 bzw. der Fahrzeugsitz, der durch das detektierte Objekt bzw. Subjekt belegt ist, ermittelt werden kann.
Die Recheneinheit 114 kann durch die Verarbeitung der CIRs sowie der Durchführung der Angle-of-Arrival Berechnung für jeden Fahrzeugsitz exakt ermittelt, ob dieser belegt ist sowie ob die Belegung durch eine Person, ein Tier oder ein Objekt erfolgt.
Die Recheneinheit 114 kann zudem eingerichtet sein, bei der Verarbeitung der CIRs eine Klassifizierung einer bei der Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze ermittelter Person mit Bezug auf

- ein Alter der Person; und/oder
- einen Gesundheitszustand der Person;

Unter Anwendung geeigneter Machine-Learning-Algorithmen kann - zu einer Detektion eines Objekts bzw. Subjekts auf einem Fahrzeugsitz - bei Erkennung einer Person im auch eine Klassifizierung dieser Person mit Bezug auf ein Alter der Person und/oder einen Gesundheitszustand der Person durchgeführt werden. Insbesondere ermöglicht die Verarbeitung der CIRs die Generierung eines Volumenmodells der erkannten Person. Daraus können unterschiedliche Aspekte abgeleitet werden, wie z.B. eine Größe der Person, eine Atmung bzw. eine Atemfrequenz der Person, Kopfbewegungen der Person, etc. Aus diesen Aspekten ist mittels der Machine-Learning-Algorithmen eine exakte Ermittlung einer Altersgruppe der Person (z.B. Kind, Erwachsener, Senior, etc.) sowie eines Gesundheitszustands (z.B. Korrelation ermittelte Altersgruppe zu Atemfrequenz) möglich.
Vorteilhafter Weise wird somit bei der Erkennung der Belegung der Fahrzeugsitze zusätzlich eine Klassifizierung einer erkannten Person mit Bezug auf Alter, Gesundheitszustand, etc. ermöglicht.
Die Vorrichtung 100 kann eine Steuereinheit 116 umfassen, die eingerichtet ist, ein oder mehrere Fahrzeugfunktionen basierend auf der ermittelten Belegung der Fahrzeugsitze zu steuern bzw. zu regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können ein Sicherheitsgurt-Warnsystem eines Fahrzeugsitzes umfassen. Wird beispielsweise detektiert, dass ein Fahrzeugsitz nicht oder durch ein Objekt und/oder ein Tier belegt ist, kann die Steuereinheit das Sicherheitsgurt-Warnsystem derart steuern, dass dieses für den entsprechenden Fahrzeugsitz keine Warnung ausgibt. Wird hingegen detektiert, dass ein Fahrzeugsitz durch eine Person belegt ist, kann die Steuereinheit 116 das Sicherheitsgurt-Warnsystem derart steuern, dass für den entsprechenden Fahrzeugsitz eine Warnung ausgegeben wird, wenn der Sicherheitsgurt nicht angelegt ist.
Die Fahrzeugfunktionen können eine Steuerung des einem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags umfassen. Wird beispielsweise detektiert, dass ein Fahrzeugsitz nicht oder durch ein Objekt und/oder ein Tier belegt ist, kann die Steuereinheit 116 die Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags derart steuern, dass im Falle eines den Airbag auslösenden Ereignisses der Airbag nicht ausgelöst wird. Wird hingegen detektiert, dass ein Fahrzeugsitz durch eine Person belegt ist, dann die Steuereinheit 116 die Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags derart steuern, dass im Falle eines den Airbag auslösenden Ereignisses der Airbag ausgelöst wird. Wird beispielsweise festgestellt, dass der Fahrzeugsitz durch ein in Fahrtrichtung rückwärtsgerichteten Kindersitz mit einem darin liegenden bzw. sitzenden Kind belegt ist, kann die Steuereinheit 116 die Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags derart steuern, dass dieser deaktiviert wird.
Vorteilhafter Weise wird durch die exakte Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze bzw. Sitzbelegungserkennung - insbesondere mit Bezug auf eine Altersklassifizierung einer einen Fahrzeugsitz belegenden Person - eine präzise Steuerung sicherheitskritischer bzw. sicherheitsrelevanter Fahrzeugfunktionen mit Bezug auf einen Fahrzeugsitz ermöglicht.
Die Fahrzeugfunktionen können eine einem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung umfassen. Die Steuereinheit 116 kann die dem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können eine einem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung umfassen. Die Steuereinheit 116 kann die dem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können ein einem Fahrzeugsitz zugeordnetes Entertainment-System umfassen. Die Steuereinheit 116 kann das dem Fahrzeugsitz zugeordnete Entertainment-System basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können eine einem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters umfassen. Die Steuereinheit 116 kann die dem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung steuern bzw. regeln.
Die Fahrzeugfunktionen können jedes weitere, einem Fahrzeugsitz zugeordnete System umfassen, das durch die Steuereinheit 116 basierend auf der exakten Sitzbelegungserkennung gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Vorteilhafterweise wird durch die exakte Sitzbelegungserkennung die Steuerung bzw. Regelung sitzbezogener Fahrzeugfunktionen, insbesondere aber auch eine Steuerung bzw. Regelung sicherheitskritischer Fahrzeugfunktionen (z.B. Airbagsteuerung) mit Bezug auf einen Fahrzeugsitz auf sichere Art und Weise ermöglicht.
2 zeigt ein Verfahren 200 zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug 100, dass von einer Vorrichtung 110 wie mit Bezug auf 1 beschrieben ausgeführt werden kann.
Das Verfahren 200 umfasst:

Senden 210, über einen Sender TRx eines UWB-Radars 112, einer Vielzahl an Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen eines Fahrzeugs;
Empfangen 220, über zumindest zwei Empfänger TRx, Rx des UWB-Radars, der durch die Fahrzeugsitze reflektierten Präambel-Symbole;
Erzeugen 230, über eine Recheneinheit 114, von Channel Impulse Responses, CIRs, aus den reflektierten Präambel-Symbolen;
Verarbeiten 240, über die Recheneinheit 114, der CIRs mittels eines geeigneten Machine-Learning-Algorithmus;
Durchführen 250, durch die Recheneinheit 114, einer Angle-of-Arrival-Berechnung basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen; und
Ermitteln 260, über die Recheneinheit 114, einer Belegung der Fahrzeugsitze aus den verarbeiteten CIRs und der durchgeführten Angle-of-Arrival-Berechnung.

Die Recheneinheit 114 kann zudem eingerichtet sein, bei der Verarbeitung der CIRs eine Klassifizierung einer bei der Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze ermittelter Person mit Bezug auf

- ein Alter der Person; und/oder
- einen Gesundheitszustand der Person;

Das Verfahren kann zudem umfassen:

Steuern bzw. Regeln 270, über eine Steuereinheit 116, ein oder mehrerer Fahrzeugfunktionen basierend auf der ermittelten Belegung der Fahrzeugsitze.

Die ein oder mehreren Fahrzeugfunktionen können umfassen:

Claims

Vorrichtung (100) Vorrichtung zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug (110), umfassend: einen Ultra-Wideband-, UWB-Radar (112) umfassend einen Sender (TRx) und zumindest zwei Empfänger (TRx, Rx), - wobei der Sender (TRx) eingerichtet ist, eine Vielzahl an Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen eines Fahrzeugs (110) auszusenden; - wobei die zumindest zwei Empfänger (TRx, Rx) eingerichtet sind, die durch die Fahrzeugsitze reflektierten Präambel-Symbole zu empfangen; und eine Recheneinheit (114), die eingerichtet ist: - aus den empfangenen, reflektierten Präambel-Symbolen Channel Impulse Responses, CIRs, zu erzeugen und mithilfe eines geeigneten Machine-Learning-Algorithmus die erzeugten CIRs zu verarbeiten; - eine Angle-of-Arrival-Berechnung basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen durchzuführen; und aus den verarbeiteten CIRs und der durchgeführten Angle-of-Arrival-Berechnung eine Belegung der Fahrzeugsitze zu ermitteln.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Recheneinheit (114) zudem eingerichtet ist, bei der Verarbeitung der CIRs eine Klassifizierung einer bei der Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze ermittelter Person mit Bezug auf - ein Alter bzw. eine Altersgruppe der Person; und/oder - einen Gesundheitszustand der Person; und/oder durchzuführen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem umfassend: - eine Steuereinheit (116), die eingerichtet ist, ein oder mehrere Fahrzeugfunktionen basierend auf der ermittelten Belegung der Fahrzeugsitze zu steuern bzw. zu regeln, wobei die ein oder mehreren Fahrzeugfunktionen umfassen können: - ein Sicherheitsgurt-Warnsystem des Fahrzeugsitzes; und/oder - eine Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags; und/oder - ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Airbag-Warnsystem; und/oder - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung; und/oder - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung; und/oder - ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Entertainment-System; und/oder - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters; und/oder - jedes weitere, dem Fahrzeugsitz zugeordnete System.
Fahrzeug (110) umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren (200) zur exakten Sitzbelegungserkennung im Fahrzeug (110), umfassend: Senden (210), über einen Sender (TRx) eines UWB-Radars (112), einer Vielzahl an Präambel-Symbolen in Richtung Fahrzeugsitzen eines Fahrzeugs; Empfangen (220), über zumindest zwei Empfänger (TRx, Rx) des UWB-Radars, der durch den Fahrzeugsitz reflektierten Präambel-Symbole; Erzeugen (230), über eine Recheneinheit (114), von Channel Impulse Responses, CIRs, aus den reflektierten Präambel-Symbolen; Verarbeiten (240), über die Recheneinheit (114), der CIRs mittels eines geeigneten Machine-Learning-Algorithmus; Durchführen (250), durch die Recheneinheit (114), einer Angle-of-Arrival-Berechnung basierend auf den reflektierten Präambel-Symbolen; und Ermitteln (260), über die Recheneinheit (114), einer Belegung der Fahrzeugsitze aus den verarbeiteten CIRs und der durchgeführten Angle-of-Arrival-Berechnung.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 5, wobei die Recheneinheit zudem eingerichtet ist, bei der Verarbeitung der CIRs eine Klassifizierung einer bei der Ermittlung der Belegung der Fahrzeugsitze ermittelter Person mit Bezug auf - ein Alter der Person; und/oder - einen Gesundheitszustand der Person; durchzuführen.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 5 oder 6, zudem umfassend: Steuern bzw. Regeln (270), über eine Steuereinheit (116), ein oder mehrerer Fahrzeugfunktionen basierend auf der Belegung der Fahrzeugsitze, wobei die ein oder mehreren Fahrzeugfunktionen umfassen können: - ein Sicherheitsgurt-Warnsystem des Fahrzeugsitzes; und/oder - eine Steuerung des dem Fahrzeugsitz zugeordneten Airbags; und/oder - ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Airbag-Warnsystem; und/oder - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Belüftung und/oder Klimatisierung; und/oder - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Sitzheizung; und/oder - ein dem Fahrzeugsitz zugeordnetes Entertainment-System; und/oder - eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete Kindersicherung der entsprechenden Fahrzeugtür und/oder des entsprechenden Fahrzeugfensters; und/oder - jedes weitere, dem Fahrzeugsitz zugeordnete System.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, das eingerichtet ist, wenn es auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 durchzuführen.
Computerlesbarer Datenträger mit Programmcode eines Computerprogramms, das eingerichtet ist, wenn es auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 durchzuführen.