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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. März 2018 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung (
United States Provisional Patent Application Serial No. 62/649,566 ) mit dem Titel „System and Method for Near Field Communication Coupling in a Vehicle“ (System und Verfahren für die Nahfeld-Kommunikationskopplung in einem Fahrzeug) und bezieht sich vollständig auf diese Anmeldung.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich der drahtlosen Kommunikationssysteme zwischen einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung und Schaltungen, die mit verschiedenen Komponenten eines Fahrzeugs, insbesondere im Fahrzeuginnenraum, vorgesehen sind. Eine persönliche Kommunikationsvorrichtung kann z.B. ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein persönlicher digitaler Assistent, ein Tablet-Computer, ein Laptop, ein E-Reader, tragbare Videospiele, ein globales Positionierungssystem und ähnliches sein.
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Die zunehmende Nutzung elektronischer Vorrichtungen, insbesondere mobiler persönlicher Kommunikationsvorrichtungen, ermöglicht derzeit eine kontinuierliche Kommunikation, Unterhaltung und die Übertragung von Informationen von nahezu jedem Ort aus. Infolgedessen tragen viele Menschen solche elektronischen Vorrichtungen den ganzen Tag über in unmittelbarer physischer Nähe zu ihrem Körper.
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Verschiedene Systeme und Verfahren zur elektromagnetischen Kopplung oder „Paarung“ einer elektronischen tragbaren Vorrichtung mit einem festen Kommunikationsnetz (z.B. einem Fahrzeug-Kommunikationsbus) sind in der Technik bekannt. Darüber hinaus können einige Systeme eine elektronische Vorrichtung automatisch erkennen und seine „freihändige“ Anwendung ermöglichen. Solche Systeme können es erfordern, dass ein Benutzer einen anfänglichen Einrichtungsvorgang zwischen dem festen Kommunikationsnetz und der elektronischen Vorrichtung durchführt (z.B. kann ein Einrichtungsvorgang eine bestimmte elektronisches Vorrichtung durch einen seriellen Code, eine mobile Vorrichtungskennung (MEID) oder eine ähnliche Kennung identifizieren). Darüber hinaus kann es erforderlich sein, dass jeder neue Benutzer und jede zusätzliche Vorrichtung einen anfänglichen Einrichtungsprozess durchlaufen muss.
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Solche Systeme, welche eine elektronische Vorrichtung automatisch und elektromagnetisch koppeln, können auch voraussetzen, dass der Benutzer die automatische Kopplung zwischen der Vorrichtung und einem Netzwerk aktiviert hat. Die automatische Kopplung zwischen einer elektronischen Vorrichtung und einem Netzwerk kann ein Paradigma für den elektronischen Informationsaustausch wie Bluetooth® oder ein drahtloses lokales Netzwerkprotokoll wie Wi-Fi® verwenden. Darüber hinaus kann ein festes Kommunikationsnetz einen Kopplungsprozess einleiten und jede elektronische Vorrichtung, die in der Lage ist, innerhalb des gewählten Kommunikationsparadigmas (z.B. Bluetooth®, Wi-Fi®) unabhängig vom Standort eines bestimmten Standorts des Benutzers oder der Vorrichtung zu kommunizieren, innerhalb der Netzreichweite erkennen. Daher können die derzeitigen Pairing-Techniken den physischen Standort des Benutzers oder der Vorrichtung möglicherweise nicht unabhängig voneinander identifizieren.
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In einigen Situationen kann es notwendig sein, eine elektronische Vorrichtung abhängig vom Standort des Benutzers oder der Vorrichtung zu steuern. Beispielsweise schränken Bundesgesetze und -vorschriften die Verwendung einer elektronischen Vorrichtung in einem Flugzeug ein. Daher kann in Übereinstimmung mit solchen Gesetzen ein System oder ein Verfahren verwendet werden, um die Verwendung einer elektronischen Vorrichtung in einem Flugzeug zu kontrollieren.
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Darüber hinaus kann eine Person, die ein Fahrzeug steuert oder eine Maschine bedient, durch die gleichzeitige Verwendung einer elektronischen Vorrichtung beeinträchtigt werden. Um einen Fahrzeugunfall zu verhindern, kann daher ein System oder Verfahren zur Steuerung einer elektronischen Vorrichtung auf der Grundlage des tatsächlichen physischen Standorts der Person oder der Vorrichtung verwendet werden.
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In der Fachwelt sind verschiedene Systeme und Verfahren bekannt, welche die unmittelbare Lage einer Vorrichtung schätzen oder bestimmen. So kann z.B. die Triangulation von GPS und/oder zellularen Netzwerken anzeigen, dass eine elektronischs Vorrichtung in Bewegung ist, und kooperativ geladene Anwendungssoftware auf der elektronischen Vorrichtung kann die Verwendung der Vorrichtung in der Hand steuern. Diese Systeme und Verfahren können jedoch nicht unterscheiden, ob sich die elektronische Vorrichtung im Besitz eines Fahrers oder eines Passagiers befindet. Daher muss ein Fahrzeuginsasse (d.h. eine andere Person als der Fahrer), dessen Benutzung einer elektronischen Vorrichtung den Betrieb des Fahrzeugs nicht negativ beeinflusst, unter Umständen ein System oder ein Verfahren zur Steuerung der elektronischen Vorrichtung manuell umgehen.
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Darüber hinaus unterscheiden verschiedene Systeme oder Verfahren, die zur Steuerung einer elektronischen Vorrichtung verwendet werden, möglicherweise nicht zwischen verschiedenen Transportmitteln. Beispielsweise kann es zwar erwünscht sein, die Benutzung einer elektronischen Vorrichtung durch den Fahrer eines Fahrzeugs zu steuern, doch muss dieselbe elektronische Vorrichtung für die Benutzung in öffentlichen Verkehrsmitteln (z.B. Zug, Bus, Taxi usw.) möglicherweise nicht gesteuert werden.
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In einem alternativen System kann ein drahtloser Sender für ein festes Kommunikationsnetz, wie z.B. ein Fahrzeug-Kommunikationsbus in einem Fahrzeug-Kommunikationsnetz, ein Signal an eine elektronische Vorrichtung übertragen, das Informationen über einen Zustand eines Netzes enthält. Im Falle eines Fahrzeugs kann die Information in einem Signal beinhalten, ob das Fahrzeug in Bewegung oder in Gang ist. Kooperativ geladene Anwendungssoftware auf einer elektronischen Vorrichtung kann das Signal aus dem festen Kommunikationsnetz erkennen. Je nach den im Signal enthaltenen Informationen kann die Anwendungssoftware verschiedene Funktionen der elektronischen Vorrichtung steuern. Beispielsweise kann kooperativ geladene Anwendungssoftware auf der elektronischen Vorrichtung Informationen aus einem Signal verwenden, um die Verwendung der Vorrichtung in der Hand zu begrenzen oder um zellulare Benachrichtigungen an Back-End-Dienste (z.B. Geschwindigkeitswarnungen) bereitzustellen.
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Ein System oder Verfahren zur autonomen Netzpaarung unter Verwendung von elektrischer Feldkopplung kann erfordern, dass eine elektronische Vorrichtung Hardware enthält, die ein Signal empfangen oder an das feste Kommunikationsnetz senden kann. Ein System oder Verfahren zur autonomen Netzpaarung unter Verwendung von elektrischer Feldkopplung kann auch Software erfordern, die eine Schnittstelle mit dem festen Kommunikationsnetz bildet oder ein vom festen Kommunikationsnetz übertragenes Signal erkennt. Eine solche elektronische Vorrichtung, die sich in der Nähe befindet, um ein durch das Netzwerk übertragenes Signal zu erkennen, kann durch die kooperativ installierte Software auf der Vorrichtung gesteuert werden.
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Frühere Offenbarungen gibt es bereits in dem Technikbereich und basieren auf der Verwendung elektromagnetischer Felder für die Besetzung (in Sitzen) oder die Handdetektion (in Lenkrädern), wobei die Verwendung ausreichend niedriger Frequenzen eines Wechselstromfeldes in diesen Sensoren das Feld mit dem umgebenden Raum koppeln kann. Qualitäten und Eigenschaften des Übertragungsmediums innerhalb des umgebenden Raumes bestimmen die Signalstärke der übertragenen Datensignale und die Möglichkeiten der späteren Nutzung dieser Daten in anderen Anwendungen.
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Zum Beispiel ist die komplexe Impedanz eines Insassen in einem Fahrzeug günstig für die Einkopplung elektromagnetischer Felder im freien Raum, was zu einer elektromagnetischen Kopplung durch das Medium des menschlichen Körpers führt (z.B. Aufbau eines Body-Area-Network oder „BAN“). Durch Modulation des elektromagnetischen Feldes, das durch das Body-Area-Network übertragen wird, können Informationen kodiert und durch das Medium des menschlichen Körpers gesendet und/oder empfangen werden, indem zumindest das elektrische Feld (im Gegensatz zum entsprechenden magnetischen Feld) an die Elektrode gekoppelt wird.
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Zum Beispiel kann ein elektrischer Feldsensor (d.h. ein „E-Feld-Sensor“) mit einer in einem Fahrzeugsitz positionierten Elektrode oder einem Transceiver, der ein niederfrequentes Signal (wie z.B., aber nicht beschränkt auf eine Frequenz von weniger als etwa 31 Mhz) überträgt, ein kodiertes Wechselstromsignal in der Nähe eines menschlichen Insassen, der auf dem Sitz sitzt, aussenden. Diese Elektrode wird ein entsprechendes elektromagnetisches Feld induzieren, welches dem kodierten Signal folgt. Das induzierte elektromagnetische Feld kann von einer zweiten Elektrode (oder auf ähnliche Weise von einem zweiten Transceiver) detektiert/dekodiert werden, wenn sich die zweite Elektrode in der Nähe des Insassen befindet und/oder diesen berührt und wenn die zweite Elektrode an einen geeigneten Detektor/Decoder für elektromagnetische Felder angeschlossen ist, um die kodierten Informationen zu extrahieren. Dieses Konzept wurde in der Fachwelt allgemein als „Personal-Seat-Communications“ (PSC™) bezeichnet, insbesondere für Installationen, bei denen das elektromagnetische Signal an einer Elektrode als Teil einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) empfangen wird, wie z.B. eine Fahrzeugkomponente, die so konfiguriert ist, dass sie vom Insassen berührt wird. In bestimmten zuvor veröffentlichten Ausführungsformen werden die Amplitudenänderungen im elektromagnetischen Feld durch einen Insassen zur Erkennung des Besetzungszustands verwendet, und wenn der Sitz von einem Menschen besetzt ist, kann das eingekoppelte Signal moduliert werden, um Informationen über das Body-Area-Network zu übertragen. Für ein solches System wurden mehrere mögliche Anwendungen vorgeschlagen, z.B. um 1) den Zustand des HMI-Inhalts im Fahrzeug auf der Grundlage der Berührung durch den Fahrer oder Beifahrer und des Fahrzeug-Steuerzustands zu steuern; 2) den Zustand einer zellularen Vorrichtung im Fahrzeug auf der Grundlage der Berührung durch den Fahrer oder Beifahrer und des Fahrzeug-Steuerzustands zu steuern; 3) den Zugang zu einem drahtlosen Netzwerk in einem Fahrzeug auf der Grundlage des Besetzungszustands eines Sitzes oder eines Bereichs innerhalb des Fahrzeugs und des Zustands einer zellularen Vorrichtung, die vom Insassen gehalten wird (z.B. eine „sichere Verbindungsübergabe“), zu aktivieren/deaktivieren. Basierend auf den oben genannten drei Konzepten wurde eine breite Palette potenzieller Anwendungsfälle offenbart.
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Der Stand der Technik, wie er in 1 dargestellt ist, veranschaulicht die oben beschriebenen Ausführungsformen und zeigt ein elektrisches Feldkoppelnetzwerk 11A, 11B, das zur elektronischen Kopplung oder Paarung eines festen Kommunikationsnetzwerks, wie z.B. eines Fahrzeugkommunikationsbusses 6, mit einer elektronischen Vorrichtung 1 verwendet werden kann. Ein Fahrer 3 eines Fahrzeugs 12 kann auf einem Fahrzeugsitz 4 sitzen, und eine elektronische Vorrichtung 1 kann mit dem Fahrer gekoppelt werden (z.B. kann eine elektronische Vorrichtung 1 in der Hand des Fahrers 3, in einer Tasche der Kleidung des Fahrers oder an einer anderen Stelle gehalten werden, die sich in ausreichender Nähe des Fahrers befindet, um ein elektromagnetisches Feld zwischen dem Fahrer und der elektronischen Vorrichtung zu koppeln). Ein System 13, das zur elektronischen Kopplung einer elektronischen Vorrichtung an ein Netzwerk über elektromagnetische Kopplung in einem PSC™-System (Personal-Seat-Communications) verwendet wird, kann ein kapazitives Sensorkissen 2 enthalten, das in einem Fahrzeugsitz 4 innerhalb eines Fahrzeugs 12 vorgesehen ist. Das Sensorkissen 2 kann zwar auf einem Fahrersitz 4 eines Fahrzeugs vorhanden sein, aber diese Offenbarung ist nicht dazu gedacht, die möglichen Orte, an denen sich ein Sensorkissen befinden kann, einzuschränken. Gemäß alternativen Ausführungsformen dieser Offenbarung könnte ein Sensorkissen daher überall im Fahrzeuginnenraum (d.h. in einem Fahrer- oder Beifahrersitz (d.h. auf einem beliebigen Vordersitz oder Rücksitz), im Fahrzeugboden, in einer Armlehne, im Lenkrad, in einem Getränkehalter oder in einer Fahrzeugdecke oder einem Teil davon) angebracht werden.
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Vor der hier beschriebenen und beanspruchten Offenbarung gab es kein Hardware- oder Software-unterstütztes Verfahren zur Implementierung von Personal-Seat-Communications (PSC™)-Funktionen durch direkte Kommunikation von einer Sendeelektrode direkt auf Mobiltelefone. Tatsächlich wurde bei früheren Bemühungen die Möglichkeit einer solchen direkten Kommunikation ausgelassen. In einem früheren Versuch wurde eine externe Antenne zusammen mit einem elektromagnetischen Signaldetektor und einer Decoder-Baugruppe in einem Fahrzeug installiert. Die Antenne empfing und konfigurierte elektromagnetische Daten, die von einer Sende-Baugruppe empfangen wurden, als Datenstrom zur anschließenden Übertragung über eine USB-Verbindung von der Decoder-Baugruppe zum Telefon.
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Eine direktere Verbindung zwischen dem PSC™ und der elektronischen Vorrichtung eines Benutzers ist wünschenswert, um die Notwendigkeit der oben beschriebenen Antennen-, Detektor-, Decoder- und USB-Verbindung zu beseitigen. In bestimmten nicht einschränkenden Ausführungsformen stützt sich diese Offenbarung zum Teil auf die Nahfeldkommunikation (NFC), um die Datenkopplung im elektromagnetischen Feld für die Übermittlung der erforderlichen Informationen von einem Fahrzeugsystem zu einem anderen herzustellen. NFC-Chipsätze sind in Mobiltelefonen weit entwickelt und eingesetzt worden, wie in zahlreichen Referenzen im Laufe der Jahre diskutiert wurde. Sie haben sich über viele Jahre hinweg weiterentwickelt und werden allgegenwärtig mit Komponenten, welche das NFC-Protokoll unterstützen, in zahlreichen Umgebungen eingesetzt. In jüngerer Zeit wurden im Zusammenhang mit der Stromversorgung NFC-Chipsätze entwickelt, welche die notwendige Kommunikation zum Einrichten einer induktiven drahtlosen Aufladung erleichtern. In diesen Ladeausführungsformen wird NFC als Initiationsprotokoll verwendet, um einen Handshake zwischen der Ladestation und einem geeigneten Mobiltelefon (oder einer ähnlichen elektronischen Vorrichtung) herzustellen und einen Batterieladevorgang einzuleiten. In ähnlicher Weise verwendet eine Ladestation eine induktive Spule mit NFC-Protokoll, um die Anwesenheit eines Telefons zu „erkennen“, eine geeignete Position/Orientierung des Telefons zu bestimmen und, solange die Bedingungen erfüllt sind, die NFC-Elektrode zum induktiven Laden des Telefons zu verwenden. NFC-Chipsätze und das NFC-Protokoll verwenden derzeit mehrere Betriebsmodi und Amplitudenmodulations-Codierungsschemata, je nach verwendetem Betriebsmodus.
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Die oben beschriebenen Systeme und Verfahren zur Kopplung und Steuerung einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs, wie z.B. einer Fahrzeugkabine, erfordern, dass die persönliche Kommunikationsvorrichtung zunächst eine Kopplung mit einem im Fahrzeug installierten festen Kommunikationssystem (z.B. Wi-Fi®, Bluetooth® o.ä.) vornimmt. Nach wie vor besteht in der Fachwelt der persönlichen Kommunikation aus dem Fahrzeuginnenraum heraus ein Bedarf an Vorrichtungen, Systemen und Verfahren, die eine von festen Kommunikationsnetzen im Fahrzeug unabhängige Steuerung der persönlichen Kommunikationsvorrichtungen ermöglichen.
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Ein weiterer Bedarf besteht in der Fachwelt des Fahrzeugbetriebs unter Verwendung persönlicher Kommunikationsvorrichtungen für Vorrichtungen, Verfahren und Systeme, die Folgendes leisten:
- (a) Verwendung eines vorhandenen, gut etablierten Protokolls und Chipsatzes, der für die Nahfeldkommunikation (NFC) konfiguriert ist, um völlig neue Funktionen zur Unterstützung einer allgegenwärtigen Lösung für die Ablenkung von Fahrern durch die Telefonnutzung zu bieten;
- (b) Unterstützung einer optimierten Nutzung des Telefons für einen Fahrer während der autonomen Fahrmodi, einschließlich der Möglichkeit, das Telefon selbst als Warnvorrichtung zu nutzen, um den Übergang zu nicht-autonomen Modi vorzubereiten (z.B. Übergang zum Fahrer bei manueller Steuerung);
- (c) Aufnahme eines separaten E-Feld Body-Area-Network (BAN)-Kommunikationsprotokolls in ein bestehendes Nahbereichsprotokoll für elektromagnetische Felder (wie z.B., aber nicht beschränkt auf NFC) in einem einzigen Chipsatz, in dem das neue E-Feld-Protokoll einen bestehenden, validierten Protokoll/Sicherheits-Hardware/Software-Stack verwenden kann;
- (d)Einschließlich Besetzungssensoren mit bestehenden NFC-Funktionen und einer gemeinsamen Elektrode zur Unterstützung der induktiven Aufladung in Fahrzeugsitzen, wenn diese leer von Insassen sind, wobei die Elektrode auch als Heizelement in einer Heizung als Sensorausführungsform (HAS), einer induktiven NFC-Kommunikationsantenne und einer induktiven Ladeelektrode verwendet werden kann.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein System zur Steuerung eines persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100 in einem Fahrzeug 120 enthält eine erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300, die in einem Fahrzeugsitz 40, 640, 740, 840 positioniert ist, wobei die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung eine Sensorelektrode 310A, 310B, 625A, 625B, 725A, 725B, 825A, 825B in Datenkommunikation mit einer ersten induktiven Spule 325, die als Antenne dient, und eine erste Transceiver-Schaltung 379 umfasst. Eine zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 ist in einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100 positioniert, wobei die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 einen induktiven Transceiver 377, der eine zweite Datenkommunikation mit einer zweiten induktiven Spule 380 herstellt, enthält. Die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 und die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 sind für die Kommunikation über induktive Kopplung 390 konfiguriert, und die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung überträgt Steuerdaten vom Fahrzeugsitz zur zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung.
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In einer Ausführungsform enthält ein System zur Steuerung einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung in einem Fahrzeug eine erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung, die auf einer Komponente innerhalb des Fahrzeugs positioniert ist, wobei die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung einen Besetzungssensor in Datenkommunikation mit einer ersten induktive Spule umfasst, wobei die Komponente innerhalb des Fahrzeugs so konfiguriert ist, dass sie ein Body-Area-Network mit einem Körper im Fahrzeug herstellt; eine zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung, die innerhalb einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung positioniert ist, wobei die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung einen induktiven Transceiver in Datenkommunikation mit einer zweiten induktive Spule umfasst, wobei die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung und die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung zur Kommunikation über induktive Kopplung über das Body-Area-Network konfiguriert sind, und wobei die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung Steuerdaten von der Komponente innerhalb des Fahrzeugs an die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung überträgt.
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Die Steuerdaten von der Komponente im Inneren des Fahrzeugs werden direkt an mindestens einen Steuerkreis in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung übertragen. Ein System gemäß dieser Offenbarung umfasst ferner die Steuerschaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung, die mindestens eines der folgenden Elemente aufweist: ein Betriebssystem, eine Ladeschaltung, eine Energieschaltung, eine Kommunikationsanzeigeschaltung und eine Kommunikationstransceiverschaltung. Die Komponente im Fahrzeug kann ein Fahrzeugsitz sein, und der Körper im Fahrzeug kann ein menschlicher Körper sein, der auf dem Fahrzeugsitz positioniert ist, so dass der Fahrzeugsitz und der menschliche Körper ein Personal-Seat-Communications-System bilden, das für die Kommunikation mit der zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung über das Body-Area-Network konfiguriert ist. Der Besetzungssensor ist ein erster elektrischer Feldsensor, wobei der induktive Transceiver in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung liegt in Datenform vor. Die induktive Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung wird gemäß einem Personal E-Field Seat Communications-Protokoll hergestellt. Die erste und die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltungen umfassen entsprechende Chipsätze, die mindestens einen Personal-Seat-Communications-Systemdetektor, einen induktiven Kommunikationsdaten-Demodulator und einen Sicherheits- und Verarbeitungsprotokoll-Stack in Kommunikation mit einem entsprechenden computergestützten Speicher und einem entsprechenden Prozessor aufweisen. Die induktive Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung wird über ein elektrisches Feld hergestellt, das ein mit den Steuerdaten kodiertes Trägersignal umfasst, wobei ein kodiertes Signal über die induktive Kopplung mit einer Übertragungsfrequenz von weniger als oder gleich 21 MHz übertragen wird. Das kodierte Signal wird über die induktive Kopplung mit einer Übertragungsfrequenz übertragen, die kleiner oder gleich etwa dem 1,5-fachen der Frequenz des Trägersignals ist. Die Trägerfrequenz kann in einer nichtbegrenzenden Ausführung 13,6 MHz betragen.
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In einer anderen Ausführungsform enthält ein System zur Steuerung einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung in einem Fahrzeug eine erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung, die innerhalb eines Fahrzeugsitzes angeordnet ist, wobei die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung einen elektrischen Feldsensor in Datenkommunikation mit einer ersten induktiven Spule und einer ersten Transceiver-Schaltung enthält. Eine zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung ist innerhalb einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung positioniert, wobei die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung einen induktiven Transceiver umfasst, der eine zweite Datenkommunikation mit einer zweiten induktiven Spule herstellt. Die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung und die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung sind zur Kommunikation über induktive Kopplung konfiguriert, wobei die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung Steuerdaten vom Fahrzeugsitz an die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung überträgt.
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Ein System kann einen Fahrzeug-Transceiver in einem Fahrzeug-Armaturenbrett enthalten, der Fahrzeugbetriebs-Daten an der ersten Transceiver-Schaltung im Fahrzeugsitz und/oder an der zweiten Transceiver-Schaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung überträgt. Das System kann eine Sitz-Steuereinheit mit einem computergestützten Speicher und einem Computerprozessor, auf dem ein Kommunikations-Software-Stack läuft, und eine persönliches Vorrichtungs-Steuereinheit mit einem zusätzlichen computergestützten Speicher und einem zweiten Computerprozessor, auf dem ein entsprechender Kommunikations-Software-Stack läuft, umfassen. Der elektrische Feldsensor kann ein Insassenklassifizierungs-Sensor sein, der Sitz-Insassendaten an die Sitz-Steuereinheit überträgt. Der Fahrzeug-Transceiver überträgt Fahrzeugbetriebs-Daten an die Sitz-Steuereinheit, und der Computerprozessor in der Sitz-Steuereinheit moduliert ein induktives Signal von der ersten induktive Spule mit Steuerdaten, die von den Sitz-Insassendaten und den Fahrzeugbetriebs-Daten abgeleitet sind, und überträgt ein codiertes induktives Signal über die induktive Kopplung an die persönliche Vorrichtung-Steuereinheit.
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In einem System gemäß dieser Offenbarung demoduliert die persönlichen Vorrichtungs-Steuereinheit das kodierte induktive Signal und initiiert eine Funktion aus dem entsprechenden Kommunikations-Software-Stack. Die Funktion initiiert ein Energieladeprotokoll über die induktive Kopplung, wenn die Sitz-Insassendaten anzeigen, dass der Fahrzeugsitz leer ist. Die Funktion löst über die induktive Kopplung ein persönliches Kommunikationsvorrichtungs-Betriebsprotokoll aus, wenn die Sitz-Insassendaten anzeigen, dass der Fahrzeugsitz besetzt ist. Der Fahrzeugsitz ist der Fahrersitz im Fahrzeug. Bei einigen Ausführungsformen wird der Fahrzeugsitz von einem menschlichen Körper besetzt, wodurch ein Body-Area-Network aufgebaut wird, das den menschlichen Körper, die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung und die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung umfasst, und wobei die induktive Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung über das Body-Area-Network aufgebaut wird. Die Fahrzeugbetriebs-Daten können Daten zum autonomen Fahrmodus enthalten. Der elektrische Feldsensor im Fahrzeugsitz ist zur Verwendung als mindestens eines von einem Heizelement, einer induktiven Kommunikationsantenne in Verbindung mit einem separaten Insassenklassifizierungs-Sensor im Fahrzeugsitz und einer induktiven Ladeelektrode zum Aufladen der persönlichen Kommunikationsvorrichtung im Fahrzeug konfiguriert.
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In anderen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Steuern einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung, die innerhalb eines Fahrzeugs positioniert ist, die Verwendung einer computergestützten Sitz-Steuereinheit, um eine induktive Kommunikation mit Steuerdaten zu kodieren; die Verwendung einer computergestützten persönlichen Vorrichtungs-Steuereinheit, um mindestens eine computergestützte Funktion gemäß den Steuerdaten auszulösen; und die Kommunikation der Steuerdaten in einer kodierten induktiven Kommunikation, die über eine induktive Kopplung zwischen einer ersten Nahfeld-Kommunikationsschaltung im Fahrzeugsitz und einer zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung übertragen wird.
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Die Verfahren umfassen ferner das Ableiten von Fahrzeugsitz-Insassendaten von einem Insassenklassifizierungs-Sensor im Fahrzeugsitz; die Berechnung der Steuerdaten mit den Fahrzeugsitz-Insassendaten mit der computergestützten Sitz-Steuereinheit. Andere Ausführungsformen umfassen die Verwendung eines elektrischen Feldsensors, der in dem Fahrzeugsitz positioniert ist, um entweder einen menschlichen Körper, der den Sitz besetzt, oder die persönliche Kommunikationsvorrichtung, die auf dem Fahrzeugsitz ohne den menschlichen Körper darin positioniert ist, zu erfassen; das Ableiten der Steuerdaten aus einem Detektionssignal, das von dem elektrischen Feldsensor übertragen wird; das Einleiten einer Ladefunktion auf die Steuerdaten hin, welche die Erfassung der persönlichen Kommunikationsvorrichtung, die auf dem Fahrzeugsitz ohne den menschlichen Körper in dem Fahrzeugsitz positioniert ist, anzeigen, unter Verwendung der computergestützten persönlichen Vorrichtungs-Steuereinheit, wobei die Ladefunktion es einer Energieschaltung in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung ermöglicht, über die induktive Kopplung eine Energieladekommunikation zu empfangen.
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Mindestens eine Ausführungsform dieser Offenbarung zeigt ein Verfahren, umfassend die Verwendung eines elektrischen Feldsensors, der in dem Fahrzeugsitz positioniert ist, um entweder einen menschlichen Körper, welcher den Sitz besetzt, oder die persönliche Kommunikationsvorrichtung, die ohne dem menschlichen Körper darin auf dem Fahrzeugsitz positioniert ist, zu erkennen; den Empfang eines Detektionssignals von dem elektrischen Feldsensor und von Fahrzeugbetriebs-Daten, die von einem Fahrzeug-Transceiver innerhalb des Fahrzeugs übertragen werden, an der computergestützten Sitz-Steuereinheit; Ableiten der Steuerdaten aus dem vom elektrischen Feldsensor gesendeten Detektionssignal, das anzeigt, dass ein menschlicher Körper den Fahrzeugsitz besetzt, und den empfangenen Fahrzeugbetriebs-Daten; und Verwenden der computergestützten persönlichen Vorrichtungs-Steuereinheit, um die folgenden computergestützten Schritte durchzuführen: (i) Bestätigen der induktiven Kommunikationsübertragung mit der ersten Nahfeld-Kommunikationsschaltung im Fahrzeugsitz; (ii) Feststellen, dass die Steuerdaten mit einem Code für den besetzten Fahrzeugsitz, einem Code für den Motorbetriebszustand und einem Code für die Übertragungszusage codiert worden sind; und (iii) Auslösen einer vorprogrammierten Funktion in der persönlichen Kommunikationsvorrichtung gemäß mindestens einem der Codes.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische „STAND DER TECHNIK“-Ansicht einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung, die in einem Fahrzeug verwendet wird, das mit einer Besetzungssensorelektrode ausgestattet ist und mit dem Hauptkommunikationssystem des Fahrzeugs kommuniziert.
- 2 ist eine schematische Darstellung einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung, die in einem Fahrzeug verwendet und durch induktive Kopplung mit einer Personal-Seat-Communications-Schaltung über ein Body-Area-Network innerhalb des Fahrzeugs gesteuert wird.
- 3 ist eine schematische Darstellung der jeweiligen induktiv gekoppelten Transceiver-Schaltungen in jeweils einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung und einer Personal-Seat-Com m u nications-Schaltung.
- 4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für einen Transceiver-Chip mit integrierter Schaltung gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
- 5 ist ein Häufigkeits-Betrags-Diagramm von Trägerfrequenzen, die gemäß dieser Offenbarung verwendet werden.
- 6A ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes mit einer induktiven Transceiver-Schaltung und zugehörigen Sensoren, wie hier beschrieben wird.
- 6B ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugsitzes mit einer induktiven Transceiver-Schaltung und zugehörigen Sensoren, wie hier beschrieben wird.
- 7A ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes mit einer induktiven Transceiver-Schaltung und zugehörigen Sensoren mit einem menschlichen Körper in Kontakt mit einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung, wie hier beschrieben wird.
- 7B ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugsitzes mit einer induktiven Transceiver-Schaltung und zugehörigen Sensoren mit einem menschlichen Körper in Kontakt mit einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung, wie hier beschrieben wird.
- 8A ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes mit einer induktiven Transceiver-Schaltung und zugehörigen Sensoren mit einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung im Fahrzeugsitz, wie hier beschrieben wird.
- 8B ist eine Draufsicht-Schemazeichnung eines Fahrzeugsitzes mit einer induktiven Transceiver-Schaltung und zugehörigen Sensoren mit einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung im Fahrzeugsitz, wie hier beschrieben wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die Offenbarung nicht einschränken.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ein System und Verfahren ein Kommunikationsparadigma, bei dem das Kommunikationsmedium durch den menschlichen Körper 30 hergestellt wird, zwischen einem Body-Area-Network (BAN) 270 und einer elektronischen Vorrichtung 100, hier auch als persönliches Kommunikationsvorrichtung 100 bezeichnet, identifizieren und etablieren. Die im Fahrzeug installierte Elektronik kann so positioniert werden, dass die Elektronik sich in ausreichender Nähe zum menschlichen Körper befindet, so dass der menschliche Körper dazu dienen kann, Kommunikationssignale durch ihn hindurch und zur elektronischen Vorrichtung 100 zu übertragen.
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Ein hierin vorgeschlagenes System kann die physische Anwesenheit eines Insassen (z.B. Sitzplatz im Fahrzeug) mit einem Standort der elektronischen Vorrichtung (z.B. in der Hand oder Tasche eines Benutzers gehalten) verbinden. Ein solches System kann eine Einweg- oder Zweiweg-Kommunikation zwischen dem Body-Area-Network 270, einschließlich der im Fahrzeug installierten Elektronik 120, und der persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100 ermöglichen. Diese Kommunikationen laufen durch einen Insassen 30, um Steuer-/Kommunikationsparameter der persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100 sowie die Aktivierung der Softwareanwendung auf der Grundlage einer bestimmten Position und/oder anderer Parameter in Bezug auf das Fahrzeug 120, den Insassen 30 und die persönliche Kommunikationsvorrichtung 100 festzulegen.
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Unter Bezugnahme auf die 1 - 8 und gemäß den verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung kann eine Sensorelektrode, die als Sensorkissen 20 konfiguriert sein kann, in der Lage sein, die Anwesenheit einer Person oder Besetzung eines Objekts zu erkennen, die bzw. das sich an einem bestimmten Ort befindet. Darüber hinaus kann das Sensorkissen 20 so konfiguriert werden, dass es verschiedene Merkmale eines Objekts, wie z.B. seine Position auf einem Sitz 40, erkennt. Das Sensorkissen 20 kann auch konfiguriert werden, um das Objekt zu unterscheiden oder zu kategorisieren (z.B. Person 30, Babysitz, Einkaufstasche usw.) und andere Merkmale des Objekts zu erkennen (z.B. Statur, Position, Gewicht, Beladung usw.). Darüber hinaus kann das Sensorkissen 20 als Komponente eines anderen Systems, z. B. eines Insassenerkennungs- oder Klassifizierungssystems, bereitgestellt werden.
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Unter Bezugnahme auf die 1 - 8 und entsprechend den verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung kann ein System, wie in 2 dargestellt ist, auch so konfiguriert werden, dass ein Signal 170 an einen Leiter in der Sensorfläche 20 und durch eine Person 30, die sich an einem bestimmten Ort befindet, übertragen wird. Wenn das System zur Insassenerfassung verwendet wird, kann eine Erfassungsschaltung zur Signalerzeugung vorgesehen werden. Alternativ kann eine separate Steuereinheit 65 einschließlich eines Signalgenerators vorgesehen werden. Der Signalgenerator liefert ein Signal, z.B. ein sinusförmiges elektrisches Strom- oder Spannungssignal, an eine Elektrode 20 im Sitz, auf dem Boden, an der Fahrzeugdecke oder an einer anderen Stelle in der Nähe der Person 30, die den Sitz besetzt. Zum Beispiel kann das übertragene Signal 170 eine bestimmte Frequenz und Leistung haben, und die Frequenz des übertragenen Signals 170 kann so konfiguriert werden, dass es über die elektrische Feldkopplung 390 durch die Person 30 umverteilt werden kann, wenn sich die Person an einem bestimmten Ort befindet. Ein solches Signal kann so konfiguriert werden, dass es nicht stark genug ist, um durch die Luft, die eine an einem bestimmten Ort positionierte Person umgibt, übertragen zu werden, aber das Signal wird insbesondere auf das Body-Area-Network (d.h. insbesondere durch den menschlichen Körper des Insassen 30) gerichtet und vorwiegend dort angewendet.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, kann das Sensorkissen 20 ein Signal 170 übertragen, das so konfiguriert werden kann, dass es über eine elektrische Feldkopplung durch den Fahrer 30, der auf dem Sitz 40 sitzt, umverteilt wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann ein Sensorkissen im Boden oder auf dem Dach oder der Decke eines Fahrzeugs angeordnet und so konfiguriert werden, dass es ein Signal an eine Person über oder unter einem Sensorkissen 20 überträgt. Das übertragene Signal 170 kann so konfiguriert werden, dass es über eine elektrische Feldkopplung durch die Person 30 weiterverteilt wird.
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Das Sensorkissen
20 kann auch elektronisch gekoppelt werden, um eine Elektronik zu unterstützen, die so konfiguriert werden kann, dass sie den Grad der Kopplung des elektrischen Feldes zwischen dem Sensorkissen
20 und Objekten in der Umgebung des Sensorkissens misst. Gemäß einer beispielhaften Ausführung in
2 kann die Unterstützungselektronik ihrerseits elektronisch mit einem Fahrzeugkommunikationsbus
65 gekoppelt werden. Die Unterstützungselektronik kann z.B. mindestens eine integrierte Schaltung, diskrete elektronische Komponenten, eine Leiterplatte oder einen Mikroprozessor enthalten. Das Sensorkissen
20 kann Teil eines kapazitiven Sensor-Subsystems sein, das mit dem System verwendet wird, das dem
U.S. Pat. Nr. 6.392.542 und der veröffentlichten
U.S.-Patentanmeldung Nr. 2007/0200721 (beide durch Verweis hierin aufgenommen) offenbart wird.
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Wie in 2 gezeigt ist, und gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen dieser Offenbarung, kann eine elektronische Vorrichtung 100 so konfiguriert werden, dass sie das übertragene Signal 170 erkennt, wenn das Signal 170 durch eine Person übertragen wird und die elektronische Vorrichtung 100 an die Person gekoppelt ist. Gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform kann eine elektronische Vorrichtung 100 so konfiguriert werden, dass sie das übertragene Signal 170 erkennt, wenn die elektronische Vorrichtung 100 an einem bestimmten Ort, wie z.B. dem Fahrersitz eines Fahrzeugs, positioniert wird. Die Erfassung des Signals kann mit Hilfe einer Abstimmschaltung erfolgen, der sich in der elektronischen Vorrichtung befindet. Beispielhafte Abstimmschaltungen sind z.B. in der in den USA veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 2011/0117863 offenbart. Die vorstehende veröffentlichte Patentanmeldung ist durch Verweis hierin aufgenommen. Eine elektronische Vorrichtung 100 kann auch Hardware und/oder Software enthalten, um die Kopplung der elektronischen Vorrichtung an ein festes Kommunikationsnetz zu erleichtern oder zu steuern.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das übertragene Signal 170 so konfiguriert werden, dass es bestimmte Informationen, wie digitale oder analoge Informationen, trägt, die dazu dienen, es von anderen Signalen zu unterscheiden. Ferner kann die Leistung des übertragenen Signals 170 so konfiguriert werden, dass sie stark genug ist, um durch eine Person 30, die an ein elektrisches Feld und/oder ein Magnetfeld gekoppelt ist, das um die Signalelektrode 20 herum erzeugt wird, übertragen zu werden, aber nicht ausreicht, um außerhalb des Körpers der Person übertragen zu werden. Daher kann in einer Ausführung eine elektronische Vorrichtung 100 so konfiguriert werden, dass sie das Signal 170 nur dann erfasst, wenn die Person gleichzeitig an die elektronische Vorrichtung 100 und das elektrische Feld 390 gekoppelt ist. Wenn die elektronische Vorrichtung das Signal 170 detektiert, kann sie das Signal auf der Grundlage der im Signal enthaltenen Informationen unterscheiden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ein festes Kommunikationsnetzwerk 6 in einem Fahrzeug 120, das mit einem drahtlosen Kommunikationssystem (wie z.B. Wi-Fi® oder Bluetooth®) kommuniziert, einen Paarungsprozess einleiten, um eine Verbindung mit der Personal-Seat-Communications (PSC™)-Schaltung 280 herzustellen. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk, das eine feste Übertragungsinfrastruktur, wie z.B. einen Fahrzeug-Hauptdatenbus, enthält, kontinuierlich ein drahtloses Signal an eine Umgebung übertragen, um in einem drahtlosen Protokoll mit einem drahtlosen Transceiver verbunden zu werden, der mit der Steuerschaltung 300 des Personal-Seat-Communications-Systems 280 verbunden ist. Alternativ dazu kann das drahtlose Fahrzeugnetzwerk ein drahtloses Signal an die Umgebung übertragen, wenn eine Person innerhalb eines bestimmten Ortes erkannt wird (z.B. kann ein bestimmter Ort in der Nähe einer Sensorelektrode 20 liegen, die ein induktives elektromagnetisches Signal überträgt). Das vom drahtlosen Fahrzeugnetzwerk übertragene drahtlose Signal kann ein Autorisierungs- oder Identifizierungsverfahren verwenden, um eine sichere Verbindung mit einer elektronischen Vorrichtung herzustellen. Während einige Beispiele beschrieben wurden, in denen ein Netzwerk automatisch eine Verbindung mit der elektronischen Vorrichtung 100 herstellen kann, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass das Netzwerk und die elektronische Vorrichtung 100, die hier offenbart wird, entsprechend anderen beispielhaften Ausführungsformen eine Vielzahl von Verfahren durchführen können, um automatisch oder manuell eine Datenverbindung herzustellen.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird nun eine alternative beispielhafte Ausführungsform für ein System gezeigt, welches eine elektrische Feldkopplung verwenden kann, um die Personal-Seat-Communications-(PSC™)-Schaltung 280 automatisch mit einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100 mit Transceiver-Schaltung 377 zu verbinden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in 3 - 4 gezeigt ist, kann eine elektronische Vorrichtung 100 ein Kommunikationsmodul 321 und eine abgestimmten Schaltung 380, 381 enthalten, die mit der Transceiver-Schaltung 377 verbunden ist. Das Kommunikationsmodul 321 der elektronischen Vorrichtung 100 kann mehrere Untermodule enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie Signale, einschließlich drahtloser digitaler oder analoger Signale, erkennen, filtern, modulieren oder demodulieren. Das Kommunikationsmodul kann neben anderen Komponenten auch einen digitalen Signalprozessor enthalten. Eine abgestimmte Schaltung mit einer elektromagnetischen Antenne 380 in Gestalt einer Induktivität oder Spule und einem Kondensator 381 kann als Teil einer zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 an eine Komponente einer elektronischen Vorrichtung 100, wie z.B. eine Leiterplatte, ein Substrat oder sogar ein Außengehäuse, gekoppelt werden. Die abgestimmte Schaltung kann so konfiguriert werden, dass sie ein Signal 170 mit einer induktiven Kopplungsfrequenz erkennt, wenn die Vorrichtung mit dem Körper einer Person (z.B. Finger, Hand, Haut oder in der Nähe einer Tasche, eines Hüftgürtels usw.) in Kontakt oder in der Nähe des Körpers ist. Beim Empfang des Signals 170 kann die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 in Datenkommunikation mit der Hauptsteuerschaltungshardware 319 und einem zugehörigen Betriebssystem 311 der elektronischen Vorrichtung stehen. Die Verarbeitungskapazitäten der elektronischen Vorrichtung stehen daher in ausreichender Datenkommunikation mit dem Signal 170, um Daten von der Sensorelektrode 20 zur Steuerung von Peripheriesystemen in der elektronischen Vorrichtung, wie z.B. einer Anzeige 318 oder einem Stromkreis 312, der optional ein Ladeprotokoll über die zugehörige Software 314 aktiviert, zu verwenden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Offenbarung kann ein Verfahren zur elektronischen Kopplung einer elektronischen Vorrichtung an ein Personal-Seat-Communication-(PSC)-Netz 280 ein kodiertes induktives Signal von einer Sensorelektrode 20 an eine Person 30 übertragen, die sich an einem bestimmten Ort befindet und an die elektronische Vorrichtung 100 gekoppelt ist (oder zumindest in der Nähe derselben ist). Auf der Grundlage der Erfassung des elektromagnetischen Signals 170 (d.h. des von der Elektrode 20 übertragenen E-Feldes) an der elektronischen Vorrichtung 100 kann die elektronische Vorrichtung 100 elektronisch mit der Sensorelektrode 20 und/oder einem induktiven Transceiver 379 einer ersten Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 gekoppelt werden. In einem solchen Verfahren kann das Signal so konfiguriert werden, dass es durch eine Person 30 über eine elektrische Feldkopplung 390 neu verteilt wird. Ferner muss in einigen Ausführungsformen die elektronische Vorrichtung 100 möglicherweise in direktem Kontakt mit der Person 30 stehen, die als menschliches Übertragungsmedium dient, um das Signal zu erfassen.
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Ein Sensorkissen 20 und die unterstützende Elektronik können mit der Hard- und Software, die einer elektronischen Vorrichtung 100 hinzugefügt wurde, zusammenarbeiten, um den Standort und den Besitz der Vorrichtung zu erkennen. Wenn eine elektronische Vorrichtung 1000 an einem bestimmten Ort detektiert wird, kann diese Information gemäß einer beispielhaften Ausführungsform z.B. dazu verwendet werden, die Verwendung einer elektronischen Vorrichtung, die sich im Besitz des Fahrers befindet, während des Betriebs des Fahrzeugs zu deaktivieren. In ähnlicher Weise kann ein System so konfiguriert werden, dass es eine elektronische Vorrichtung 100 erkennt und steuert, die sich auf einem unbesetzten Sitz befindet (wenn z.B. ein Fahrer ein Mobiltelefon auf einen leeren Beifahrersitz legt, kann ein von der zugehörigen Software 314 gesteuerter induktiver Ladevorgang beginnen).
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Gemäß alternativen Ausführungsformen dieser Offenbarung kann ein Sensorkissen oder eine Sensorelektrode 20 in verschiedene andere Fahrzeugbereiche eingebaut werden. Beispielsweise kann eine Sensorelektrode in einen Becherhalter, eine Telefonbuchse, ein Fahrzeugdach oder eine Fahrzeugdecke oder eine andere Stelle eingebettet sein, in deren Nähe eine elektronische Vorrichtung platziert werden kann. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann eine Sensorelektrode in einem Beifahrersitz angeordnet und so konfiguriert sein, dass sie nicht nur ein Signal mit einer kapazitiv gekoppelten Frequenz für ein erstes System (z.B. ein Insassenklassifizierungssystem), sondern auch ein induktives Signal innerhalb des elektromagnetischen Spektrums erzeugt. Für die induktive Signalkopplung kann eine elektronische Vorrichtung 100 das übertragene Signal über elektrische Feldkopplung erfassen, wenn die elektronische Vorrichtung 100 auf dem Sitz platziert ist oder wenn die elektronische Vorrichtung 100 sich andernfalls in ausreichender Nähe des übertragenen Signals 170 befindet. Wenn die elektronische Vorrichtung 100 das übertragene Signal 170 detektiert, kann verschiedene Hard- oder Software der elektronischen Vorrichtung 100 ihren Betrieb automatisch steuern, während das Fahrzeug in Bewegung ist. Außerdem kann die Hard- oder Software der elektronischen Vorrichtung 100 die Vorrichtung elektronisch mit einem festen Kommunikationsnetzwerk, wie z.B. einem Hauptfahrzeug-Kommunikationsbus 6, koppeln oder „paaren“ und die Verwendung von Freisprechtechnik bei der Bedienung des Fahrzeugs und des Fahrzeugzubehörs ermöglichen.
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Gemäß alternativen Ausführungsformen dieser Offenbarung kann ein System zur elektronischen Kopplung einer elektronischen Vorrichtung und eines festen Kommunikationsnetzes über ein PSC™ an einer Vielzahl von Orten eingesetzt werden, darunter Fahrzeugen des persönlichen und öffentlichen Verkehrs, Wohnungen, Schulen, Geschäftsstandorten und anderen Orten. Es ist von Vorteil, dass es für die speziellen Personal-Seat-Communications-(PSC™)-Systeme, die zur elektronischen Kopplung einer elektronischen Vorrichtung 100 mit einem festen Kommunikationsnetz verwendet werden, mehrere personalisierte und auswählbare Kommunikationsmodi geben kann, die auf dem physischen Standort einer elektronischen Vorrichtung 100 basieren. Die elektronische Vorrichtung 100 kann so konfiguriert werden, dass sie innerhalb des PSC™-Systems arbeitet, und kann personalisierte, auswählbare Kommunikationsmodi umfassen, die auf dem physischen Standort der elektronischen Vorrichtung 100 und dem Medium des menschlichen Körpers 30 basieren (z.B. einen Autofahrermodus, einen PKW-Passagiermodus, einen Bus-Modus, einen Flugzeug-Modus, einen Zug-Modus, einen Theater-Modus usw.), bei denen die Merkmale des autonomen Netzes je nach Modus eingestellt werden (z.B. Handyklingeln im Kino deaktiviert; Freisprecheinrichtung im Fahrersitz des Autos aktiviert; Musik-/Videowiedergabe im Bus aktiviert, Infotainmentsystem in der Rückenlehne eines Flugzeugsitzes aktiviert usw.).
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Vorteilhafterweise kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung ein System ein einzelnes festes Kommunikationsnetz, wie z.B. eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human-Machine-Interface, HMI), durch eine spezifische menschliche Note anpassbar sein kann, indem eine Benutzerschnittstelle für mehrere proximale Insassen unterschiedlich funktionieren kann. Mit anderen Worten, eine HMI kann zwischen einer Person, die sich an einem bestimmten Ort befindet, und einer Person, die sich an einem anderen Ort befindet, unterscheiden. Beispielsweise kann eine HMI in Form eines am Armaturenbrett montierten Touchscreens in einem Fahrzeug so konfiguriert werden, dass sie in einer ersten Weise für einen Fahrer des Fahrzeugs und in einer zweiten Weise für einen Passagier des Fahrzeugs funktioniert.
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Diese Offenbarung basiert zum Teil auf der Implementierung eines Protokolls Personal-Seat-Communication (PSC) über ein elektrisches Feld innerhalb einer induktiv geladenen Region. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen unterstützen einen Nahfeldkommunikations-(NFC)-Chipsatz in entsprechenden Bereichen eines Fahrzeugs 120 und in einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100. Ein solcher Chipsatz kann dann zur Unterstützung von Sicherheitsanwendungen eingesetzt werden, einschließlich der Verringerung der Ablenkung des Fahrers durch die Benutzung von Mobiltelefonen zu ungünstigen Zeiten, der Verbesserung der Sicherheit der fahrzeugbasierten drahtlosen Netzwerkkommunikation auf der Grundlage der Besetzungserkennungs-Sensorelektrode 20 und der Kommunikation über ein sekundäres Body-Area-Network (BAN) zwischen dem Sitzsensor und NFC-fähigen Vorrichtungen, die vom Insassen gehalten/besessen werden. Alternativ könnte, wie in 4 dargestellt ist, die E-Feld-Sensor-Funktion direkt in einen NFC-Chipsatz integriert werden, der das PSC-E-Feld-Kommunikationsprotokoll unterstützt.
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Diese Offenbarung umfasst, innerhalb einer nicht einschränkenden Ausführungsform, die Implementierung einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung (d.h. eine elektronischen Vorrichtung 100), wie z.B. eines Mobiltelefons, in Kommunikation mit einer Quelle induktiv geladener und modulierter Datensignale (d.h. einer Sensorelektrode 20). Die Kommunikation zwischen diesen Komponenten kann als Teil eines anderen Fahrzeugsteuerungsvorgangs erfolgen, so dass die Komponenten im Fahrzeug mit E-Feld-Funktionalität zwei Zwecken dienen. In einem Telefon oder einer anderen persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100 umfasst diese Offenbarung die Verwendung vorhandener Vorrichtungen, die wahrscheinlich in einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung vorhanden sind, wie z.B. NFC-Transceiver 377, eine abgestimmten Schaltung für Zwei-Wege-E-Feld-Kommunikation (d.h. eine Antenne 380 und einen Kondensator 381) und andere Komponenten, die es einer elektronischen Vorrichtung 100 ermöglichen, mit Resonanzerkennung eines Nahfeld-Kommunikationsträgers 510 als Teil eines standardisierten „Hörer/Polling“-Verfahrens zu arbeiten.
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Für eine erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300, die innerhalb eines Fahrzeugs 120 für induktive E-Feld-Kommunikation mit einer zweiten Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 positioniert ist, enthält das System NFC-Chipsätze, die in beiden Schaltungen entsprechende E-Feld-Transceiver 377, 379 enthalten. Ein Kommunikationssystem, das die Datenübertragung zwischen der jeweiligen Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300, 375 ermöglicht, kann dann einen bereits im Fahrzeug platzierten Besetzungssensor als induktiv abtastende Elektrode 20 verwenden. Eine Peripherieschaltung um die Sensorelektrode 20 kann der Sensorelektrode 20 NFC-Funktionalität verleihen und den menschlichen Körper als Übertragungsmedium für die Datenkommunikation zwischen einem Personal-Seat-Communications-(PSC™)-Netzwerk und einer elektronischen Vorrichtung 100, die an die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 angeschlossen ist, nutzen. Dieselbe Vorrichtung kann auch verwendet werden, um der elektronischen Vorrichtung 100 eine induktive Ladefunktionalität zu verleihen, wenn sich die elektronische Vorrichtung (z.B. eine beliebige NFC-fähiges elektronische Vorrichtung oder eine persönliche Kommunikationsvorrichtung wie ein Laptop) innerhalb der Reichweite des induktiven Signals befindet, das von der Sensorelektrode 20 ausgeht.
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Ein elektronisches Vorrichtung 100, wie in dieser Offenbarung dargelegt ist, enthält typischerweise induktive Ladeausstattung in seinem Stromkreis und erfüllt die etablierten NFC-Näherungs-/Antennenpositionsanforderungen für „sicheres“ Laden. In diesem Sinne kann z.B. eine erster Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 in einer Vielzahl von möglichen Positionen in das Fahrzeug 120 eingebaut werden und kann einen Menschen 30 von einer persönlichen Kommunikationsvorrichtung 100 unterscheiden und unterscheiden, ob sich einer oder beide auf dem Weg eines induktiven Signals befinden, das von der ersten Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 ausgeht. Im Beispiel von 3 enthält die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 eine entsprechend abgestimmte Schaltung zur Übertragung eines induktiven Signals von einer Antenne 325 in Form einer Spule oder Induktivität, die mit einem Kondensator 383 verbunden ist. Eine abgestimmte Schaltung in der ersten Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 kann kodierte Informationen von einer Sensorelektrode 20 empfangen und ein induziertes Signal von der Antenne/Spule 325 liefern, das durch ein Ausgabesignal von der Sensorelektrode 20 moduliert wird. Wenn z.B. die elektronische Vorrichtung 100 in einem Fahrzeugsitz 40 in Abwesenheit eines menschlichen Insassen 30 positioniert wird, sendet die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 ein induktives Signal von einer Sensorelektrode 20 aus, das nur dann zum Laden der Batterie ausreicht, wenn sich kein Mensch im Sitz befindet (z.B. erkennt die NFC-Schaltung im Sitzsensor die Anwesenheit eines Telefons, stellt fest, dass das Telefon eine gültige Platzierung zum Laden aufweist und dass induktives Laden für das Telefon in der aktuellen Position möglich ist). Diese Ausführungsformen laden das Telefon auf, solange die Bedingungen erfüllt sind (z.B. wenn das Telefon nicht abgehoben/bewegt wird). In dieser Ausführungsform verwendet die erste Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 den E-Feld-Sensor 310, um ein induktives Ladesignal mit einer Frequenz und Amplitude zu übertragen, die ausreichen, um eine Batterie in der elektronischen Vorrichtung 100 zu laden. Wie in 4 dargestellt ist, kann es sich bei dem E-Feld-Sensor 310, welcher das Ladesignal überträgt, um die oben beschriebene Sensorelektrode 20 handeln, die Teil eines anderen Fahrzeugsteuersystems ist (z.B. einer der Sensoren, der in einem Insassenklassifizierungssystem doppelten Zwecken dient), oder der E-Feld-Sensor kann eine Komponente 360 auf einem gesamten Nahfeld-Kommunikations-Transceiver-Chip sein.
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Diese Offenbarung beschreibt Implementierungen von Nahfeldkommunikationssystemen, die mit kodierten induktiven Signalen implementiert werden und sowohl einem Fahrzeug 120 als auch elektronische Vorrichtungen 100, die im Fahrzeug positioniert oder verwendet werden, neue Funktionen verleihen. 5 zeigt, wie das induktive Signal, das entweder in einem Energielade- oder einem Datenkommunikationskontext verwendet wird, auf die Resonanzträgerfrequenzen 502, 510, 523 und die entsprechenden Bandbreiten für zahlreiche Anwendungen zugeschnitten sein kann. Im Zusammenhang mit der Kommunikation mit einer elektronischen Vorrichtung 100, die in einem Fahrzeug 120 positioniert ist, können die hier beschriebenen Ausführungsformen vorhandene NFC-Chip- und Antennen-Konfigurationen verwenden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ermöglichen die hier beschriebenen Systeme die Resonanzerkennung des E-Feldträgers und „Zuhör/Polling“-Prozesse, um eine ordnungsgemäße Übertragung zu gewährleisten, die uni- oder bidirektionale Kommunikation sein kann. Bei Ausführungsformen, die das Konzept der Nutzung vorhandener Elektroden und Sensoren zur Übertragung eines induktiven Signals durch das Fahrzeug und/oder durch ein Medium des menschlichen Körpers beinhalten, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung so konfigurierbar, dass sie mit vorhandenen NFC-Chipsätzen und Besetzungssensoren, die bereits in Fahrzeugen positioniert sind, verwendet werden können.
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Beispielanwendungen, welche die hier beschriebenen Konzepte ermöglichen würden, basieren auf einem einzigen Fahrer im Fahrzeug. Der Fahrer steigt in das Fahrzeug ein und positioniert seinen Körper zwischen einer Sitzlehne 640A, 740A und einem Fahrzeugsitz 640B, 740B. Das hierin beschriebene und beanspruchte Verfahren läuft wie folgt ab:
- a. Ein Fahrer, z.B. ein menschlicher Insasse 30, steigt durch eine Fahrzeugtür ein und positioniert seinen Körper zwischen einer Fahrzeugsitzlehne 640A, 740A und einer Fahrzeugsitzunterseite 640B, 740B, so dass ein E-Feld-Sensor 625A, 625B, 725A, 725B einen menschlichen Insassen 30 erkennt und klassifiziert. Es kann mehr als ein E-Feld-Sensor vorhanden sein und in verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung verwendet werden.
- b. Das Personal-Seat-Communications-(PSC™)-System ist so konfiguriert, dass es ein induktives Signal überträgt, das mit einem „Fahrer im Sitz, Motor aus“-Code codiert ist, und sendet das induktive Signal 170 durch den Fahrer und über ein Body-Area-Network (BAN), wie oben beschrieben. Der Fahrer oder der menschliche Insasse 30 kann entweder eine elektronische Vorrichtung 100, wie z.B. ein Mobiltelefon, direkt berühren und/oder in der Hand halten. Der Code enthält einen „fahrzeug-/sitzplatzspezifischen Token“, welcher es der elektronischen Vorrichtung 100 ermöglicht, Bluetooth® und/oder Wi-Fi® im Fahrzeug zu „paaren“ und den Benutzer oder Insassen 30 als „Fahrer“ zu identifizieren.
- c. In diesem fortgesetzten Beispiel, das diese Offenbarung nicht einschränkt, enthält die elektronische Vorrichtung 100 NFC-(Near-Field-Communication)-Hardware und -Software, die PSC™-fähig ist, um den „Fahrer auf dem Sitz, Motor aus“-Code mit „Paarungscodes“ zu erkennen und zu entschlüsseln. Die elektronische Vorrichtung 100 initiiert dann entsprechende „Auto-Pairing“-Prozesse direkt sowohl mit dem PSC™ über ein Body-Area-Network (BAN) als auch separat mit einem festen Kommunikationsnetzwerk, wie z.B. einem drahtlosen Fahrzeugnetzwerk, unter Verwendung mindestens eines „Pairing-Codes“, der cybersicher und zeitlich begrenzt sein kann, um Hacking/Spoofing von fahrerlosen Vorrichtungen zu minimieren.
- d. Im Zusammenhang mit dem festen Kommunikationssystem empfängt das Fahrzeug-Wi-Fi® die Paarungsanforderung und sendet eine Empfangsbestätigung über das drahtlose Netzwerk an die elektronische Vorrichtung 100. Optional zeigt die elektronische Vorrichtung 100, 700 dem Fahrer die Kopplungsbestätigungsanforderung an, und der Fahrer akzeptiert die Kopplung oder lehnt sie ab.
- e. Eine ähnliche Paarung ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen der elektronischen Vorrichtung 100, 700 und einer ersten Nahfeld-Kommunikationsschaltung 300 im Fahrzeug, wie z.B. der Sensorelektrode 20, die Teil eines Insassenklassifizierungs-Systems in einer Fahrzeugsitzlehne 640A, 740A, einer Fahrzeugsitzunterseite 640B, 740B oder an einer der anderen oben genannten Stellen für die Sensorelektroden ist. Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, kann die Sensorelektrode mehr als eine im Fahrzeug positionierte Sensorelektrode 625A, 625B, 725A, 725B umfassen. Die Ausgabesignale dieser Elektroden können in Serien- oder Parallelschaltung gesammelt und verarbeitet werden, um nicht nur die Anwesenheit eines Fahrzeuginsassen, sondern auch andere Positionsinformationen über den menschlichen Körper im Fahrzeug zu bestätigen.
- e. Der Fahrer setzt das Fahrzeug auf „Fahren“. Das PSC™ sendet den Code „Fahrer auf dem Sitz, Motor an, Fahrzeug im Fahrbetrieb“ an eines oder beide der elektronischen Vorrichtungen 100 und/oder an ein festes Kommunikationsnetz im Fahrzeug.
- f. Wenn der Fahrer eine elektronische Vorrichtung berührt, empfängt und dekodiert die NFC-Schaltung der Vorrichtung (d.h. die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375), der PSC™fähig ist, das induktive PSC™-Signal 170 von der Sensorelektrode 20, 625A, 625B, 725A, 725B und kann die elektronische Vorrichtung 100 während der Fahrt in den Modus „Den Fahrer nicht ablenken“ versetzen. Das drahtlose Fahrzeugnetzwerk kann auch einen „Den Fahrer nicht ablenken“-Code an andere Fahrzeugkomponenten senden, während der Fahrer auf dem Sitz sitzt, um Redundanz zu gewährleisten. Die elektronische Vorrichtung 100 und ein „Infotainment“-System des Fahrzeugs sind für optimale Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) konfiguriert, während sich das Fahrzeug im „Fahr“-Modus befindet, solange der Fahrer auf dem Sitz bleibt und der E-Feld-Sensor den Fahrer darin erkennt. In einigen nicht einschränkenden Ausführungsformen erlaubt, wenn ein menschlicher Insasse die elektronische Vorrichtung 100 berührt, während die Codes anzeigen, dass sich das Fahrzeug im „Fahr-Modus“ befindet, die Verbindung zwischen der elektronischen Vorrichtung 100 und dem drahtlosen Netzwerk des Fahrzeugs möglicherweise nur eine „Sprachaktivierung“ der elektronischen Vorrichtung 100 durch das Infotainment-System des Fahrzeugs. Die PSC™-Codes, die über das BAN an der elektronischen Vorrichtung empfangen werden, können bei Bedarf ferner verwendet werden, um die Sicherheit zu erhöhen oder Informationen über den Fahrzeugzustand an die elektronische Vorrichtung 100 zu senden.
- g. Der Fahrer platziert Telefon auf dem Beifahrersitz.
- h. Die Sensorelektrode 20 (d.h. der E-Feld-Sensor 825B innerhalb des Sitzes) erkennt die elektronische Vorrichtung 100, 800 als Nicht-Besetzungsgegenstand und die zweite Nahfeld-Kommunikationsschaltung 375 (PSC™ aktiviert) in der elektronischen Vorrichtung 100, 800 und auf der Sitzunterseite 840B kann einen sicheren NFC-Datenaustausch (13 Mhz-Kanal), einen redundanten PSC-Datenaustausch oder einen Ladungssignalaustausch initiieren.
- i. Die elektronische Vorrichtung kann Informationen mit dem Fahrzeug über NFC über das PSC™ und/oder das Standard-Fahrzeugfunknetz austauschen. Wenn die Bedingungen für das induktive Laden verifiziert sind (z.B. kein Insasse auf dem Sitz, die elektronische Vorrichtung 100, 800 ist für das induktive Laden aktiviert, und die geometrischen Bedingungen sind erfüllt), kann die elektronische Vorrichtung 100, 800 laden. Die elektronische Vorrichtung 100 empfängt durchgehend ein PSC™-Signal, das mindestens einen „Passagier im Sitz“-Code, ein „Fahrzeug beim Fahren“-Code und/oder einen „kein Passagier im Sitz“-Code anzeigt. Die Software der elektronischen Vorrichtung erlaubt es der elektronischen Vorrichtung, im Modus „keine Ablenkung für den Fahrer“ oder im Lademodus zu bleiben, wie es für einen sicheren Betrieb erforderlich ist.
- j. Der Fahrer hebt die elektronische Vorrichtung von einem leeren Beifahrersitz unten 840B auf, und wenn die Bedingungen für das Aufladen der Vorrichtung und das NFC-Netz beendet sind, empfängt die elektronische Vorrichtung einen aktualisierten PSC™-Code (z.B. Fahrer auf dem Sitz, Fahrzeug im Fahrmodus) und behält gegebenenfalls einen Modus „keine Ablenkung für den Fahrer“ bei.
- k. Der Fahrer versetzt das Fahrzeug in den „autonomen Fahrmodus“. Wenn alle Bedingungen erfüllt sind und dieser Modus erreicht ist, sendet das System den PSC™-Code, der anzeigt, dass der Fahrer auf dem Sitz sitzt und das autonome Fahren aktiv ist.
- l. Bei Empfang anderer Bedingungen, wie z.B. wenn sich das Fahrzeug im Parkmodus oder autonomen Fahrmodus befindet, empfängt die elektronische Vorrichtung 100 entsprechende PSC™-Codes, so dass die elektronische Vorrichtung in der Hand des Fahrers gehalten werden kann und alle Telefonfunktionen vom Fahrer aktiviert werden können. Der Zustand wird aufrechterhalten, bis ein Übergang zum manuellen Fahren erforderlich ist.
- m. Fahrzeugautomationssysteme können den Fahrer auffordern, sich nach einer Zeit des autonomen Fahrens darauf vorzubereiten, die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen. Die Personal-Seat-Communications PSC™ und/oder ein drahtloser Netzwerkcode („Endautomatisierung“) wird von der elektronischen Vorrichtung empfangen. Wenn der Fahrer die elektronische Vorrichtung während Zeiten autonomen Fahrens benutzt, zeigt die Anzeige der elektronischen Vorrichtung die Notwendigkeit an, wieder auf manuelles Fahren umzuschalten. Die elektronische Vorrichtung und die HMI des Fahrzeugs gehen wieder in den Modus „keine Ablenkung für den Fahrer“ über.
- n. Das Fahrzeug erreicht den Zielort und der Fahrer (und andere mögliche Insassen auf dem Fahrzeugsitz) verlässt das Fahrzeug. Der E-Feld-Sensor erkennt den Insassen nicht mehr und beendet den drahtlosen Netzwerkzugang. Einzigartige drahtlose Zugriffstoken für Fahrer und/oder Fahrgäste werden zurückgesetzt, wodurch Anti-Spoofing/Hacking-Sicherheit gewährleistet wird.
- o. Telefone und/oder elektrische Vorrichtungen, die auf den Sitzen verbleiben, können auf der Grundlage der Erkennung des E-Feld-Sensors, des Zustands des NFC-Netzes, des Zustands der Fahrzeugbatterie und der Dauer dieser Zustände aufgeladen werden.
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Vorteilhafterweise wird ein Fachmann annehmen, dass ein System so konfiguriert werden kann, dass es bei der elektronischen Kopplung mit einer elektronischen Vorrichtung erhöhte Sicherheit bietet, indem sie sich auf die Besetzung oder den physischen Besitz einer bestimmten Vorrichtung verlässt. Darüber hinaus kann zusätzliche Sicherheit zusätzlich zu anderen Einschränkungen geboten werden, wie z.B. die Forderung nach einem Passwort, einer Verschlüsselung und anderen Einschränkungen der drahtlosen Konnektivität.
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Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „gekoppelt“ die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Komponenten (elektrisch, mechanisch oder elektromagnetisch) miteinander. Eine solche Verbindung kann stationärer Natur oder beweglicher Natur sein. Eine solche Verbindung kann erreicht werden, wenn die beiden Komponenten (elektrisch oder mechanisch) und alle zusätzlichen Zwischenelemente miteinander oder mit den beiden Komponenten oder den beiden Komponenten und jedem zusätzlichen Element als ein einheitlicher Körper integral definiert sind. Solche Verbindungen können dauerhafter Art sein oder alternativ dazu entfernbar oder lösbar sein.
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Die vorliegende Offenbarung wurde unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, jedoch werden Fachleute erkennen, dass Änderungen in Gestalt und Details vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang des offenbarten Gegenstandes abzuweichen. Obwohl zum Beispiel verschiedene beispielhafte Ausführungsformen so beschrieben worden sein mögen, dass sie ein oder mehrere Merkmale enthalten, die einen oder mehrere Vorteile bieten, wird erwogen, dass die beschriebenen Merkmale in den beschriebenen beispielhaften Ausführungen oder in anderen alternativen Ausführungsformen miteinander ausgetauscht oder alternativ miteinander kombiniert werden können. Da die Technologie der vorliegenden Offenbarung relativ komplex ist, sind nicht alle Änderungen in der Technologie vorhersehbar. Die vorliegende Offenbarung, die mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, soll offensichtlich so breit wie möglich angelegt sein. Wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, umfassen die beispielhaften Ausführungsformen, in denen ein einzelnes bestimmtes Element vorgetragen wird, zum Beispiel auch eine Vielzahl von solchen bestimmten Elementen.
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Zu den beispielhaften Ausführungsformen können Programmprodukte gehören, die computer- oder maschinenlesbare Datenträger umfassen, auf denen maschinenausführbare Anweisungen oder Datenstrukturen gespeichert sind oder auf denen maschinenausführbare Anweisungen oder Datenstrukturen gespeichert sind. Zum Beispiel kann die Sensorelektrode computergesteuert sein. Beispielhafte Ausführungsformen, die in den Verfahren der Figuren veranschaulicht werden, können durch Programmprodukte gesteuert werden, die computer- oder maschinenlesbare Medien zum Tragen oder Speichern von maschinenausführbaren Befehlen oder Datenstrukturen darauf umfassen. Solche computer- oder maschinenlesbaren Medien können alle verfügbaren Medien sein, auf die ein Allzweck- oder Spezialcomputer oder eine andere Maschine mit einem Prozessor zugreifen kann. Beispielsweise können solche computer- oder maschinenlesbaren Medien RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM oder andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder jedes andere Medium umfassen, das zum Tragen oder Speichern des gewünschten Programmcodes in Form von maschinenausführbaren Befehlen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf das von einem Computer für allgemeine oder spezielle Zwecke oder einer anderen Maschine mit Prozessor zugegriffen werden kann. Kombinationen des Vorgenannten fallen ebenfalls in den Anwendungsbereich von computer- oder maschinenlesbaren Medien. Computer- oder maschinenausführbare Befehle umfassen z.B. Befehle und Daten, die einen Computer für allgemeine Zwecke, einen Computer für besondere Zwecke oder eine Maschine mit einem Prozessor für besondere Zwecke veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Funktionsgruppe auszuführen. Software-Implementierungen der vorliegenden Offenbarung könnten mit Standard-Programmiertechniken mit regelbasierter Logik und anderer Logik durchgeführt werden, um die verschiedenen Verbindungsschritte, Verarbeitungsschritte, Vergleichsschritte und Entscheidungsschritte durchzuführen.
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Es ist auch wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente des Systems, wie sie in den bevorzugten und anderen beispielhaften Ausführungsformen gezeigt werden, nur beispielhaft ist. Obwohl in dieser Offenbarung nur eine bestimmte Anzahl von Ausführungsformen detailliert beschrieben worden ist, werden diejenigen, die diese Offenbarung durchsehen, bereitwillig verstehen, dass viele Modifikationen möglich sind (z.B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des vorgetragenen Gegenstandes abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als integral geformt dargestellt sind, aus mehreren Teilen aufgebaut sein oder Elemente, die als mehrere Teile dargestellt sind, können integral geformt sein, die Funktionsweise der Baugruppen kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungselemente oder andere Elemente des Systems können variiert werden, die Art oder Anzahl der Einstell- oder Befestigungspositionen, die zwischen den Elementen vorgesehen sind, kann variiert werden. Es ist zu beachten, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden können, die eine ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bieten. Dementsprechend sollen alle derartigen Änderungen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung einbezogen werden. Die Reihenfolge oder Abfolge von Prozess- oder Verfahrensschritten kann je nach alternativen Ausführungsformen variiert oder neu angeordnet werden. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können bei der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der bevorzugten und anderen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist des vorliegenden Gegenstandes abzuweichen.
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Offenbart sind Komponenten, die zur Durchführung der offenbarten Verfahren und Systeme verwendet werden können. Diese und andere Komponenten werden hier offenbart, und es wird davon ausgegangen, dass, wenn Kombinationen, Untermengen, Interaktionen, Gruppen usw. dieser Komponenten offenbart werden, dass, auch wenn der spezifische Bezug jeder verschiedenen individuellen und kollektiven Kombination und deren Permutation nicht explizit offenbart werden darf, jede dieser Komponenten für alle Verfahren und Systeme spezifisch betrachtet und beschrieben wird. Dies gilt für alle Aspekte dieser Anmeldung, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Schritte in offenbarten Verfahren. Wenn es also eine Vielzahl von zusätzlichen Schritten gibt, die durchgeführt werden können, wird davon ausgegangen, dass jeder dieser zusätzlichen Schritte mit jeder spezifischen Ausführungsform oder Kombination von Ausführungsformen der offenbarten Verfahren durchgeführt werden kann.
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Wie von einem Fachmann angenommen wird, können die Verfahren und Systeme die Form einer reinen Hardware-Variante, einer reinen Software-Variante oder einer Kombination von Software- und Hardware-Aspekten haben. Darüber hinaus können die Verfahren und Systeme die Form eines Computerprogrammprodukts auf einem computerlesbaren Speichermedium mit computerlesbaren Programmbefehlen (z.B. Computersoftware) auf dem Speichermedium annehmen. Insbesondere können die vorliegenden Verfahren und Systeme die Form von webimplementierter Computersoftware annehmen. Jedes geeignete computerlesbare Speichermedium kann verwendet werden, einschließlich Festplatten, CD-ROMs, optischer Speichervorrichtungen oder magnetischer Speichervorrichtungen.
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Ausführungsformen der Verfahren und Systeme werden hier mit Bezug auf Blockdiagramme und Flussdiagrammdarstellungen von Verfahren, Systemen, Vorrichtungen und Computerprogrammprodukten beschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass jeder Block des Blockdiagramms und der Flussdiagrammdarstellung durch Computerprogrammanweisungen implementiert werden kann. Diese Computerprogrammbefehle können auf einen Allzweckcomputer, einen Spezialcomputer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung geladen sein, um eine Maschine derart zu erzeugen, dass die Befehle, die auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, ein Mittel zur Implementierung der im Block oder in den Blöcken des Flussdiagramms angegebenen Funktionen schaffen.
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Diese Computerprogrammbefehle können auch in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden, der einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung anweisen kann, in einer bestimmten Weise zu funktionieren, so dass die in dem computerlesbaren Speicher gespeicherten Befehle einen Fertigungsgegenstand erzeugen, der computerlesbare Befehle zur Implementierung der in dem Ablaufdiagrammblock oder den Ablaufdiagrammblöcken spezifizierten Funktion enthält. Die Computerprogrammbefehle können auch auf einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung geladen werden, um zu bewirken, dass eine Reihe von Betriebsschritten auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt wird, um einen computerimplementierten Prozess zu erzeugen, so dass die Befehle, die auf dem Computer oder einer anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführt werden, Schritte zum Implementieren der in dem Flussdiagrammblock oder den Flussdiagrammblöcken spezifizierten Funktionen bereitstellen.
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Dementsprechend unterstützen Blöcke des Blockdiagramms und der Flussdiagrammdarstellung Kombinationen von Mitteln zur Ausführung der angegebenen Funktionen, Kombinationen von Schritten zur Ausführung der angegebenen Funktionen und Programmanweisungsmittel zur Ausführung der angegebenen Funktionen. Es wird auch davon ausgegangen, dass jeder Block des Blockdiagramms und der Flussdiagrammdarstellung sowie Kombinationen von Blöcken des Blockdiagramms und der Flussdiagrammdarstellung durch Hardware-basierte Computersysteme für spezielle Zwecke implementiert werden kann, welche die spezifizierten Funktionen oder Schritte oder Kombinationen von Hardware für spezielle Zwecke und Computerbefehlen ausführen.
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Die Figuren geben einen Überblick über eine Ausführungsform eines computerlesbaren Mediums zur Verwendung mit den hier offenbarten Verfahren. Die Ergebnisse können an ein Gateway (einen Ferncomputer über das Internet oder Satellit) im Format einer grafischen Benutzeroberfläche geliefert werden. Das beschriebene System kann mit einem Algorithmus, wie den hier offenbarten, verwendet werden.
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Wie aus den Figuren zu entnehmen ist, kann der Computer in dieser Implementierung eine Verarbeitungseinheit enthalten, die mit anderen Elementen kommuniziert. Das computerlesbare Medium kann auch eine Ausgabevorrichtung und eine Eingabevorrichtung zum Empfangen und Anzeigen von Daten enthalten. Bei dieser Anzeigevorrichtung/Eingabevorrichtung kann es sich z.B. um eine Tastatur oder ein Anzeigevorrichtung handeln, die in Kombination mit einem Monitor verwendet wird. Das Computersystem kann ferner mindestens eine Speichervorrichtung, wie z.B. ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein CD-Rom-Laufwerk, eine SD-Platte, ein optisches Plattenlaufwerk oder ähnliches zum Speichern von Informationen auf verschiedenen computerlesbaren Medien, wie z.B. einer Festplatte, einer austauschbaren Magnetplatte oder einer CD-ROM-Platte, enthalten. Jede dieser Speichervorrichtungen kann über eine geeignete Schnittstelle an den Systembus angeschlossen werden, wie es von einem gewöhnlichen Fachmann angenommen wird. Die Speichervorrichtungen und die zugehörigen computerlesbaren Medien können nichtflüchtige Speicher bieten. Es ist wichtig zu beachten, dass der oben beschriebene Computer durch jede andere Art von Computer ersetzt werden kann. Zu diesen Medien gehören z.B. Magnetkassetten, Flash-Speicherkarten und digitale Videodisks.
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Eine weitere Ausführungsform des Systems kann eine Netzwerk-Schnittstellen-Steuerung sein. Ein Fachmann wird es anzunehmen wissen, dass die hier offenbarten Systeme und Verfahren über ein Gateway implementiert werden können, das eine universell einsetzbare Computervorrichtung in Form einer Rechenanlage oder eines Computers umfasst.
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Eine oder mehrere von mehreren möglichen Arten von Busstrukturen können ebenfalls verwendet werden, einschließlich eines Speicherbusses oder Speichercontrollers, eines Peripheriebusses, eines beschleunigten Grafikanschlusses und eines Prozessors oder lokalen Busses, der eine beliebige aus einer Vielzahl von Busarchitekturen verwendet. Solche Architekturen können zum Beispiel einen Industry-Standard-Architecture-(ISA)-Bus, einen Micro-Channel-Architecture-(MCA)-Bus, einen Enhanced-ISA-(EISA)-Bus, einen Video-Electronics-Standards-Association-(VESA)-Bus, einen Accelerated-Graphics-Port-(AGP)-Bus und einen Peripheral-Component-Interconnects-(PCI)-Bus, einen PCI-Express-Bus, einen Personal Computer-Memory-Card-Industry-Association-(PCMCIA)-Bus, einen Universal-Serial-Bus-(USB)-Bus und ähnliches umfassen. Der Bus und alle in dieser Beschreibung spezifizierten Busse können auch über eine drahtgebundene oder drahtlose Netzwerkverbindung implementiert werden, und jedes der Subsysteme, einschließlich des Prozessors, einer Massenspeichervorrichtung, eines Betriebssystems, einer Netzwerkschnittstellensteuerung, einer Eingabe-/Ausgabeschnittstelle und einer Anzeigevorrichtung, kann in einem oder mehreren entfernt liegenden Computervorrichtungen an physisch getrennten Orten enthalten sein, die durch Busse dieser Form verbunden sind, wodurch ein vollständig verteiltes System implementiert wird.
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Der Computer umfasst in der Regel eine Vielzahl von computerlesbaren Medien. Beispielhafte lesbare Medien können alle verfügbaren Medien sein, auf welche der Computer zugreifen kann und die z.B. sowohl flüchtige als auch nicht flüchtige Medien, entfernbare und nicht entfernbare Medien umfassen ohne hierauf einschränkt zu sein. Der Systemspeicher umfasst computerlesbare Medien in Form eines flüchtigen Speichers, wie z.B. Random-Access-Memory (RAM), und/oder eines nichtflüchtigen Speichers, wie z.B. Read-Only-Memory (ROM).
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In einem anderen Aspekt kann der Computer auch andere entfernbare/nicht entfernbare, flüchtige/nicht-flüchtige Computerspeichermedien umfassen. So kann ein Massenspeicher beispielsweise eine Festplatte, eine herausnehmbare Magnetplatte, eine herausnehmbare optische Platte, Magnetkassetten oder andere magnetische Speichervorrichtungen, Flash-Speicherkarten, CD-ROMs, Digital-Versatile-Disks (DVD) oder andere optische Speicher, Random-Access-Memories (RAM), Read-Only-Memories (ROM), Electrically-Erasable-Programmable-Read-Only-Memories (EEPROM) und dergleichen sein und ist nicht darauf beschränkt.
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Optional können beliebig viele Programmmodule auf der Massenspeichervorrichtung gespeichert sein, darunter z.B. ein Betriebssystem und Rechensoftware. Das Betriebssystem und die Rechensoftware (oder eine Kombination davon) können jeweils Elemente der Programmier- und der Rechensoftware enthalten. Daten können auch auf der Massenspeichervorrichtung gespeichert werden. Daten können auch in einer oder mehreren in der Technik bekannten Datenbanken gespeichert werden. Beispiele für solche Datenbanken sind DB2™, MICROSOFT ™ ACCESS, MICROSOFT ™ SQL Server, ORACLE ™, mySQL, PostgreSQL und ähnliche. Die Datenbanken können zentralisiert oder über mehrere Systeme verteilt sein.
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In einem anderen Aspekt kann der Benutzer über eine Eingabevorrichtung Befehle und Informationen in den Computer 102 eingeben. Beispiele für solche Eingabevorrichtungen sind unter anderem eine Tastatur, eine Anzeigevorrichtung (z.B, eine „Maus“), ein Mikrofon, ein Joystick, ein Scanner, taktile Eingabevorrichtungen wie Handschuhe und andere Körperbedeckungen und dergleichen sein. Diese und andere Eingabevorrichtungen können über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die mit der Netzwerk-Schnittstellen-Steuerung gekoppelt ist, mit der Verarbeitungseinheit verbunden werden, können aber auch über andere Schnittstellen- und Busstrukturen, wie z.B. einen Parallelport, einen Game Port, einen IEEE 1394 Port (auch als Firewire-Port bekannt), einen seriellen Port oder einen Universal Serial Bus (USB), angeschlossen werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann eine Anzeigevorrichtung auch über eine Schnittstelle, wie z.B. einen Anzeigeadapter, an den Systembus angeschlossen werden. Es wird erwogen, dass der Computer über mehr als einen Anzeigeadapter und der Computer über mehr als eine Anzeigevorrichtung verfügen kann. Eine Anzeigevorrichtung kann zum Beispiel ein Monitor, ein LCD (Liquid Crystal Display) oder ein Projektor sein. Zusätzlich zur Anzeigevorrichtung können andere periphere Ausgabevorrichtungen, Komponenten wie Lautsprecher und einen Drucker umfassen, die über die Ein-/Ausgabeschnittstelle an den Computer angeschlossen werden können. Jeder Schritt und/oder jedes Ergebnis der Verfahren kann in beliebiger Form auf einer Ausgabevorrichtung ausgegeben werden. Bei dieser Ausgabe kann es sich um jede Form der visuellen Darstellung handeln, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Text, Grafik, Animation, Audio, taktile Darstellung und dergleichen.
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Der Computer kann in einer vernetzten Umgebung arbeiten. Zum Beispiel kann ein entfernt liegender Computer ein Personal-Computer, ein tragbarer Computer, ein Server, ein Router, ein Netzwerkcomputer, eine Peer-Vorrichtung, ein Sensorknoten oder ein anderer gemeinsamer Netzwerkknoten usw. sein. Logische Verbindungen zwischen dem Computer und eine entfernt liegende Computer-Vorrichtung können über ein Local-Area-Network (LAN), ein General-Wide-Area-Network (WAN) oder jede andere Form eines Netzwerks hergestellt werden. Solche Netzwerkverbindungen können über einen Netzwerkadapter erfolgen. Ein Netzwerkadapter kann sowohl in drahtgebundenen als auch in drahtlosen Umgebungen implementiert werden. Solche Netzwerkumgebungen sind konventionell und alltäglich in Büros, unternehmensweiten Computernetzwerken, Intranets und anderen Netzwerken wie dem Internet.
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Jede der offenbarten Verfahren kann durch computerlesbare Anweisungen durchgeführt werden, die auf computerlesbaren Medien vorgesehen sind. Computerlesbare Medien können alle verfügbaren Medien sein, auf die ein Computer zugreifen kann. Als Beispiel und nicht als Einschränkung gedacht, können computerlesbare Medien „Computerspeichermedien“ und „Kommunikationsmedien“ umfassen. „Computerspeichermedien“ umfassen flüchtige und nicht flüchtige, austauschbare und nicht austauschbare Medien, die in beliebigen Verfahren oder Technologien zur Speicherung von Informationen wie computerlesbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten implementiert sind. Beispielhafte Computerspeichermedien umfassen unter anderem RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder andere Speichertechnologien, CD-ROMs, Digital Versatile Disks (DVD) oder andere optische Speicher, Magnetkassetten, Magnetbänder, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder jedes andere Medium, das zur Speicherung der gewünschten Informationen verwendet werden kann und auf das ein Computer zugreifen kann.
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Die hier beschriebenen Verfahren und Systeme können Techniken der Künstlichen Intelligenz wie maschinelles Lernen und iteratives Lernen einsetzen. Beispiele für solche Techniken sind unter anderem Expertensysteme, fallbasiertes Denken, Bayes'sche Netze, verhaltensbasierte Kl, neuronale Netze, Fuzzy-Systeme, evolutionäre Berechnungen (z.B. genetische Algorithmen), Schwarmintelligenz (z.B. Ameisen-Algorithmen) und hybride intelligente Systeme (z.B. Expertenschlußregeln, die durch ein neuronales Netz erzeugt werden, oder Produktionsregeln aus statistischem Lernen).
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Die Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens, des Systems und des Computerprogrammprodukts werden in den nachfolgenden Ansprüchen weiter ausgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62649566 [0001]
- US 6392542 [0035]
- US 2007/0200721 [0035]