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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Abtastsystem für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt, insbesondere auf einem Lenkrad, ein Lenkrad mit einer Hand- oder Körperteilpositionierungserkennung, das ein solches Abtastsystem umfasst, ein Verfahren zum Erkennen einer Hand- oder Körperteilpositionierung durch Bedienen eines solchen Abtastsystems und ein Softwaremodul zum automatischen Ausführen eines solchen Verfahrens.
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Hintergrund der Erfindung
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Auf dem Gebiet von Sensoranwendungen im Kraftfahrzeugbereich ist bekannt, Sensoren für sogenannte Hands Off Detection Systems (HOD, Systeme zur Erkennung, dass keine Handberührung vorliegt) einzusetzen, in denen einer oder mehrere Sensoren Informationen darüber bereitstellen, ob ein Fahrer seine Hände auf einem Lenkrad eines Fahrzeugs platziert hat oder nicht. Diese Informationen können einem automatischen Fahrerassistenzsystem (Automatic Driver Assistance System, ADAS), wie einer automatischen Distanzregelung (Adaptive Cruise Control, ACC), bereitgestellt werden, das, basierend auf dem bereitgestellten Sensorsignal, den Fahrer oder die Fahrerin warnen und ihn oder sie daran erinnern kann, wieder die Kontrolle über das Lenkrad zu übernehmen. Insbesondere können solche HOD-Systeme als Unterstützung verwendet werden, um eine Anforderung der Wiener Konvention zu erfüllen, dass der Fahrer jederzeit die Kontrolle über sein Fahrzeug behalten muss. HOD-Systeme können auch in einem Parkassistenzsystem oder einem ADAS eingesetzt werden, das dafür konfiguriert ist, eine Fahreraktivität bei hoher Geschwindigkeit auszuwerten.
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Es ist ferner bekannt, kapazitive Sensoren in Fahrzeug-HOD-Systemen einzusetzen.
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Zum Beispiel schlägt die
WO 2016/096815 A1 einen planaren flexiblen Träger zur Verwendung in der Lenkradbeheizung und/oder beim Abtasten des Vorliegens der Hand (Hände) des Fahrers auf dem Lenkrad vor. Der planare Träger, der zur Montage an einem Kranz eines Lenkrads ohne Falten eingesetzt werden kann, umfasst einen Abschnitt von planarer flexibler Folie von grob rechteckiger Form mit zwei Längsseiten und zwei lateralen Seiten. Eine Länge B der lateralen Seiten beträgt das 0,96- bis 1 ,00-fache des Umfangs des Kranzes. Eine Anzahl von N Ausschnitten pro Längeneinheit ist auf jeder der Längsseiten vorgesehen, wobei sich die Ausschnitte einer Seite versetzt relativ zu entgegengesetzten Ausschnittabschnitten auf der gegenüberliegenden Seite befinden. Das Bestimmen einer optimalen Form und Größe der Ausschnitte wird beschrieben. Ferner werden ein Wärmeträger, eine Heiz- und/oder Abtastvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.
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Es sind in der Technik kapazitive HOD-Sensorsysteme mit mehreren Zonen bekannt, die eine Vielzahl von getrennten und unabhängigen Abtastzonen entlang des Lenkrads umfassen. Diese kapazitiven HOD-Sensorsysteme sind in der Lage, verschiedene Arten des Haltens des Fahrzeuglenkrads durch den Fahrer zu unterscheiden (eine Hand, zwei Hände, Winkelposition).
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Zum Beispiel beschreibt das europäische Patent
EP 1 292 485 B1 ein Lenkrad für ein Fahrzeug, das einen Lenkkranz, eine Nabe und mindestens eine Speiche, die den Lenkkranz und die Nabe miteinander verbinden, umfasst. Auf dem Lenkkranz sind Sensoren verteilt über den Umfang des Lenkkranzes angeordnet und erstrecken sich über die gesamte Länge des Lenkkranzes. Die Sensoren können zum Betrieb auf einer widerstandsfähigen, kapazitiven oder induktiven Basis konfiguriert sein. Die Sensoren sind in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt, die hintereinander in der Längsrichtung des Lenkkranzes angeordnet sind. Der Abstand zwischen zwei Segmenten eines Sensors zueinander in der Längsrichtung des Lenkkranzes ist kleiner als eine Fingerbreite, wobei die Segmente der Sensoren in der Längsrichtung des Lenkkranzes kürzer als eine Fingerbreite sind. Dadurch können der Daumen und die Finger der Hand zuverlässig voneinander unterschieden werden, und es wird eine hohe räumliche Auflösung erreicht.
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Der Einsatz anderer Sensoren wurde auch für HOD-Anwendungen vorgeschlagen. Die
WO 2019/086388 A1 beschreibt ein System zum Erkennen, ob sich mindestens eine Hand eines Benutzers auf einem Lenkrad befindet. Das System basiert im Allgemeinen auf einer Messung mittels Time Domain Reflectrometry (TDR). Das System umfasst eine Signalleitung, die sich von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt erstreckt und entlang zumindest eines Abschnitts einer Oberfläche des Lenkrads angeordnet ist. Das System schließt ferner eine Erkennungseinheit ein, die an den ersten Punkt gekoppelt ist. Die Erkennungseinheit ist dafür konfiguriert, ein zeitabhängiges Erkennungssignal zu senden, das entlang der Signalleitung wandert, ein reflektiertes Signal zu empfangen, das entlang der Signalleitung wandert, und basierend auf dem reflektierten Signal das Vorliegen einer Hand auf der Oberfläche zu erkennen.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Abtastsystem mit geringer Komplexität für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt, insbesondere auf einem Fahrzeuglenkrad, bereitzustellen, das zumindest in der Lage ist, zwischen Szenarien zu unterscheiden, bei denen mindestens eine Hand oder ein Körperteil das Objekt berührt, keine Hand und kein Körperteil das Lenkrad berührt und mindestens eine Hand das Objekt greift.
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Die Aufgabe wird durch ein System für die Hand- oder Körperteilerkennung auf einem Objekt, insbesondere auf einem Lenkrad, gemäß Anspruch 1, einem Lenkrad mit einer Hand- oder Körperteilpositionierungserkennung nach Anspruch 9 und ein Verfahren zum Erkennen einer Handpositionierung auf einem Objekt, insbesondere auf einem Lenkrad, nach Anspruch 10, erreicht.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Abtastsystem für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt, insbesondere auf einem Kranz eines Lenkrads, gelöst, das mindestens eine elektrisch leitende Signalleitung, eine Signalspannungsquelle und eine Steuer- und Auswerteeinheit umfasst.
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Die mindestens eine elektrisch leitende Signalleitung kann so angeordnet werden, dass sie sich entlang eines Teils einer Oberfläche des Objekts mit einer apriorischen Kenntnis über eine Beziehung zwischen einem Abstand von irgendeinem Abschnitt der mindestens einen Signalleitung von einem Referenzpunkt und Informationen über eine Position auf dem Objekt erstrecken kann.
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Die Signalspannungsquelle ist betrieblich an jede Signalleitung anschließbar und dafür ausgelegt, ein zeitabhängiges Messsignal zum Lauf entlang der jeweiligen angeschlossenen Signalleitung bereitzustellen.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit ist betrieblich an jede Signalleitung anschließbar und dafür ausgelegt,
- - das Messsignal zu empfangen, nachdem es zumindest teilweise von mindestens einem Abschnitt der Signalleitung, der das Messsignal bereitgestellt worden ist, reflektiert wurde,
- - eine Position oder Positionen auf dem Objekt des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung, der bzw. die das Messsignal zumindest teilweise reflektiert hat bzw. haben, zu bestimmen, und
- - eine Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt basierend auf der bestimmten Position oder den bestimmten Positionen des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung zu bestimmen.
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Der Begriff „Signal“, wie er in der gesamten vorliegenden Anmeldung verwendet wird, versteht sich als elektrisches oder elektromagnetisches Signal. Der Begriff „dafür ausgelegt sein“, wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, versteht sich insbesondere als speziell programmiert, ausgelegt, eingerichtet oder angeordnet. Der Begriff „(elektrisch) verbunden“, wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, ist insbesondere als durch eine galvanische Verbindung oder eine kapazitive oder induktive Kopplung elektrisch verbunden zu verstehen.
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Im Allgemeinen basiert das Abtastsystem für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung gemäß der Erfindung auf der Time Domain Reflectrometry (TDR), und das bereitgestellte zeitabhängige Messsignal, das entlang der jeweiligen angeschlossenen Signalleitung laufen soll, ist für TDR-Messungen geeignet. Die Signalform des zeitabhängigen Messsignals kann von der spezifischen Anwendung abhängen.
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Das bereitgestellte zeitabhängige Messsignal läuft entlang der jeweiligen angeschlossenen Signalleitung und wird zumindest teilweise von einer Stoßstelle bzw. einem Impedanzsprung entlang der Signalleitung reflektiert. Solche Stoßstellen können vorübergehend durch eine Hand oder einen oder mehrere Finger der Hand oder ein Körperteil, die in der Nähe der Signalleitung positioniert sind, erzeugt werden. Die Art der erfassten Stoßstelle oder Stoßstellen wird durch die Art der Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt bestimmt.
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Mit der apriorischen Kenntnis über eine Beziehung zwischen einem Abstand eines beliebigen Abschnitts der mindestens einen Signalleitung von einem Referenzpunkt und Informationen über eine Position auf dem Objekt wird es dem vorgeschlagenen Abtastsystem ermöglicht, Positionen von erkannten Stoßstellen auf dem Objekt zu bestimmen. Diese Informationen können zum Bestimmen von Szenarien einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt genutzt werden, zum Beispiel, dass eine Hand oder zwei Hände ein Objekt, wie ein Lenkrad, berühren oder greifen. Das vorgeschlagene Abtastsystem für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt kann eine geringe Komplexität aufweisen und zumindest in der Lage sein, zwischen Szenarien zu unterscheiden, in denen mindestens eine Hand oder ein Körperteil das Objekt berührt, keine Hand und kein Körperteil das Objekt berührt und mindestens eine Hand das Objekt, wie ein Lenkrad, greift.
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Vorzugsweise ist jede Signalleitung dafür gestaltet, eine vorbestimmte gleichmäßige charakteristische Impedanz aufzuweisen. Auf diese Weise heben sich Stoßstellen, die durch eine Berührung oder ein Greifen des Lenkrads durch die Hand des Bedieners erzeugt werden, besser von allen anderen möglichen Impedanzstörungen ab.
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Vorzugsweise ist das vorgeschlagene Abtastsystem für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt gedacht, das durch ein Kraftfahrzeuglenkrad gebildet ist und Teil eines Lenkrads eines Kraftfahrzeugs bildet. Der Begriff „Kraftfahrzeug“, wie er in dieser Patentanmeldung verwendet wird, versteht sich insbesondere dahingehend, dass er Personenwagen, LKWs, Zugeinheiten und Busse einschließt, obwohl die Anwendung auf andere Fahrzeuge, wie Flugzeuge (Joch) oder Wasserfahrzeuge im Rahmen der Erfindung auch in Betracht gezogen werden. Ferner kann das vorgeschlagene Abtastsystem für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf Lenkvorrichtungen von Baufahrzeugen oder landwirtschaftlichen Fahrzeugen oder dergleichen eingesetzt werden.
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Gemäß der Erfindung umfasst die mindestens eine Signalleitung einen ersten Abschnitt, der so angeordnet werden kann, dass er sich entlang eines Teils einer Oberfläche des Kranzes des Lenkrads erstreckt, die zu einem Bediener des Lenkrads weist, und einen zweiten Abschnitt, der so angeordnet werden kann, dass er sich entlang eines Teils einer Oberfläche des Kranzes des Lenkrads erstreckt, die von dem Bediener des Lenkrads weg weist, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt elektrisch in Reihe geschaltet sind.
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Es sei hier ferner angemerkt, dass die Begriffe „erste(r/s)“, „zweite(r/s)“ usw. in dieser Anmeldung nur zu Unterscheidungszwecken verwendet werden und in keiner Weise eine Reihenfolge oder eine Priorität anzeigen oder vorwegnehmen sollen.
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Bei dieser Konfiguration würde eine Berührung nur einer der Oberflächen des Kranzes des Lenkrads durch eine Hand oder einen anderen Körperteil eine Stoßstelle und dadurch ein reflektiertes Signal nur entweder in dem ersten Abschnitt oder dem zweiten Abschnitt der Signalleitung erzeugen, während eine das Lenkrad greifende Hand des Bedieners zwei Reflexionen des Messsignals, das der Signalleitung an der gleichen Position auf dem Kranz bereitgestellt wird, erzeugen würde. Zwei Reflexionen des Messsignals, das der Signalleitung bereitgestellt wird, die an verschiedenen Positionen auf dem Kranz erkannt werden, können zwei Händen, die das Lenkrad berühren, zugeordnet werden. Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine zuverlässige Unterscheidung zwischen einer Positionierung einer berührenden Hand oder berührenden Händen und einer Positionierung einer greifenden Hand oder greifenden Händen des Bedieners des Lenkrads erfolgen.
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Ferner ist in solchen Ausführungsformen die mindestens eine Signalleitung vorzugsweise als mäanderndes Muster geformt, sodass eine maximale laterale Abmessung zwischen angrenzenden Wendepunkten des mäandernden Musters mehr als 25 % und weniger als 50 % einer Umfangslänge des Querschnitts des Kranzes des Lenkrads beträgt.
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Auf diese Weise kann der erste Abschnitt der Signalleitung leicht so angeordnet werden, dass er sich über einen größeren Teil der Oberfläche des Kranzes erstreckt, die zu einem Bediener des Lenkrads weist, und der zweite Abschnitt der Signalleitung kann leicht so angeordnet werden, dass er sich über einen größeren Teil der Oberfläche des Kranzes erstreckt, die von dem Bediener des Lenkrads weg weist. Es ist ersichtlich, dass durch das mäandernde Muster der Signalleitung eine Gesamtlänge der Signalleitung, die so angeordnet werden kann, dass sie sich entlang eines Teils einer Oberfläche eines Kranzes des Lenkrads erstreckt, im Vergleich zu einer geraden Form vergrößert werden kann, wodurch eine Anforderung in Bezug auf die zeitliche Auflösung gemindert werden kann. Ferner kann es die Verwendung eines mäandernden Musters erleichtern, einen großen Teil der Oberfläche des Kranzes des Lenkrads zu bedecken, um jegliche „Totzonen“ zu vermeiden, was Bereiche bedeutet, in denen eine Berührung oder sogar ein Greifen einer Hand eines Bedieners des Lenkrads durch das Abtastsystem unentdeckt bleiben könnte.
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Vorzugsweise umfasst das mäandernde Muster halbkreisförmige Wendungen, die durch geradlinige Abschnitte verbunden sind. Auf diese Weise kann eine geeignete Signalleitung mit einer einfachen Gestalt bereitgestellt werden, was einen geringen Herstellungsaufwand bedeutet.
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In bevorzugten Ausführungsformen des Abtastsystems ist mindestens eine Signalleitung als Mikrostreifenleitung oder koplanarer Wellenleiter gestaltet, die jeweils einen flexiblen Dieleketrikumträger umfassen. Mikrostreifenleitungen und koplanare Wellenleiter sind allgemein bekannte Lösungen zur Gestaltung elektrischer Übertragungsleitungen als Signalleitungen mit einer gut definierten gewünschten gleichmäßigen Impedanz. Der flexible Dieleketrikumträger kann es vorteilhafterweise ermöglichen, die Signalleitung auf der Oberfläche des Kranzes des Lenkrads mit geringer Faltenbildung nahezu unbemerkt durch den Bediener des Lenkrads einzubauen.
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Vorzugsweise ist mindestens eine Signalleitung durch mindestens eine Impedanz mit konzentrierten Elementen abgeschlossen, die gleich der charakteristischen Impedanz der Signalleitung ist. Auf diese Weise können Reflexionen des bereitgestellten Messsignals an einem Ende der Signalleitung vermieden werden und überlagern nicht Reflexionen an Stoßstellen, die durch eine Berührung oder ein Greifen des Lenkrads durch die Hand des Bedieners erzeugt werden.
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Das zeitabhängige Messsignal muss kein Impulssignal sein, wie es bei der TDR häufig verwendet wird, sondern kann auch ein kontinuierliches Signal sein. In bevorzugten Ausführungsformen des Abtastsystems ist die Signalspannungsquelle dafür ausgelegt, ein pulsförmiges Signal, ein Frequenz-Wobbelsignal, ein phasenverschobenes abgestimmtes Pseudo-Zufallssignal oder ein Pseudo-Zufallssignal bereitzustellen. Dadurch kann eine Gestaltungsfreiheit zum geeigneten Abdecken eines weiten Bereichs von Anwendungen bereitgestellt werden.
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Bei einer Frequenz-Wobbel-Sinuswelle kann die Steuer- und Auswerteeinheit dafür ausgelegt sein, eine schnelle Fouriertransformierte (FFT) auf das empfangene reflektierte Messsignal anzuwenden. Bei einem phasenverschobenen abgestimmten Pseudo-Zufallssignal oder einem Pseudo-Zufallssignal kann die Steuer- und Auswerteeinheit dafür ausgelegt sein, eine Kreuzkorrelation zwischen dem bereitgestellten Messsignal und dem empfangenen reflektierten Messsignal anzuwenden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Lenkrad mit einer Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung bereitgestellt. Das Lenkrad umfasst eine Ausführungsform des Abtastsystems für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung wie hier offenbart, wobei die mindestens eine elektrisch leitende Signalleitung so angeordnet ist, dass sie sich entlang eines größeren Teils der Oberfläche des Kranzes des Lenkrads erstreckt. Die im Zusammenhang mit der Erkennungsvorrichtung gemäß der Erfindung beschriebenen Vorteile gelten vollumfänglich für das vorgeschlagene Lenkrad.
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Insbesondere ist das vorgeschlagene Lenkrad vorteilhaft im Kraftfahrzeugbereich anwendbar, d. h. zur Verwendung in einem Fahrzeug. Es wird im Rahmen der Erfindung jedoch auch in Betracht gezogen, das vorgeschlagene Lenkrad für Flugzeuge und Wasserfahrzeuge einzusetzen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt, insbesondere auf einem Kranz eines Lenkrads, durch Bedienen eines Abtastsystems bereitgestellt, wobei das Abtastsystem Folgendes umfasst: mindestens eine elektrisch leitende Signalleitung, die so angeordnet ist, dass sie sich entlang eines Teils einer Oberfläche des Objekts mit einer apriorischen Kenntnis über eine Beziehung zwischen einem Abstand von irgendeinem Abschnitt der mindestens einen Signalleitung von einem Referenzpunkt und Informationen über eine Position auf dem Objekt erstreckt, eine Signalspannungsquelle, die betrieblich an jede Signalleitung anschließbar ist, und eine Steuer- und Auswerteeinheit, die betrieblich an jede Signalleitung anschließbar ist.
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Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte:
- - durch Bedienen der Signalspannungsquelle, Bereitstellen eines zeitabhängigen Messsignals für eine Signalleitung, das dazu bestimmt ist, entlang der jeweiligen angeschlossenen Signalleitung zu laufen,
- - Bedienen der Steuer- und Auswerteeinheit zum Empfangen des Messsignals, nachdem es zumindest teilweise von mindestens einem Abschnitt der Signalleitung, der das Messsignal bereitgestellt worden ist, reflektiert wurde,
- - Bedienen der Steuer- und Auswerteeinheit zum Bestimmen einer Position oder von Positionen auf dem Objekt des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung, der bzw. die das Messsignal zumindest teilweise reflektiert hat bzw. haben, und
- - Bedienen der Steuer- und Auswerteeinheit zum Bestimmen einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt basierend auf der bestimmten Position oder den bestimmten Positionen des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung.
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Die im Zusammenhang mit der Erkennungsvorrichtung gemäß der Erfindung beschriebenen Vorteile gelten vollumfänglich für das vorgeschlagene Verfahren.
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In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens enthält der Schritt des Bestimmens einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt das Bestimmen einer Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Positionierung durch einfache Berührung, falls nur eine Position der Signalleitung, die das Messsignal auf dem Kranz zumindest teilweise reflektiert hat, bestimmt worden ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens enthält der Schritt des Bestimmens einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt, falls mindestens zwei Positionen der Signalleitung, die das Messsignal auf dem Objekt zumindest teilweise reflektiert haben, bestimmt worden sind:
- - Vergleichen einer ersten bestimmten Position auf dem Objekt eines ersten Abschnitts der Signalleitung, der das Messsignal zumindest teilweise reflektiert, mit einer zweiten bestimmten Position auf dem Objekt eines zweiten Abschnitts der Signalleitung, der das Messsignal zumindest teilweise reflektiert,
- - Bestimmen einer Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu Berührungspositionierungen, falls sich die erste bestimmte Position mindestens durch einen vorbestimmten Differenzschwellenwert von der zweiten bestimmten Position unterscheidet,
- - Bestimmen einer Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Positionierung einer greifenden Hand, falls sich die erste bestimmte Position von der zweiten bestimmten Position durch weniger als den vorbestimmten Differenzschwellenwert unterscheidet, und
- - Ausführen der vorstehenden Schritte für alle möglichen Paarungen von bestimmten Positionen auf dem Objekt.
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Auf diese Weise kann eine Hand- oder Körperteilpositionierung anhand eines empfangenen reflektierten Messsignals, das mindestens zwei Reflexionen enthält, dahingehend zuverlässig unterschieden werden, dass sie entweder zu Berührungspositionierungen oder Positionierungen einer greifenden Hand äquivalent ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens kann eine verfeinerte Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt erhalten werden. In diesen Ausführungsformen enthält der Schritt des Bestimmens einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt ferner:
- - Vergleichen einer Amplitude eines reflektierten und empfangenen Messsignals mit einem vorbestimmten Amplitudenschwellenwert, der davon abhängt, dass die bestimmte Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Berührungspositionierung oder einer Positionierung einer greifenden Hand ist,
- - Bestimmen einer verfeinerten Hand- oder Körperteilpositionierung, die äquivalent zu einer starken Berührungspositionierung ist, falls die bestimmte Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu mindestens einer Positionierung durch einfache Berührung ist und falls die Amplitude größer als der vorbestimmte Amplitudenschwellenwert für eine Berührungspositionierung ist, und
- - Bestimmen einer verfeinerten Hand- oder Körperteilpositionierung, die äquivalent zu einer starken greifenden Positionierung ist, falls die bestimmte Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Positionierung einer greifenden Hand ist und falls die Amplitude größer als der vorbestimmte Amplitudenschwellenwert für eine Positionierung einer greifenden Hand ist.
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Eine weitere verfeinerte Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt kann in bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens erhalten werden, in denen der Schritt des Bestimmens einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt ferner Folgendes enthält:
- - Vergleichen einer Signalbreite eines reflektierten und empfangenen Messsignals mit einem vorbestimmten Signalbreiten-Schwellenwert,
- - Bestimmen einer verfeinerten Hand- oder Körperteilpositionierung, die äquivalent zu einer Berührungspositionierung von mehreren Fingern ist, falls die bestimmte Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu mindestens einer Positionierung durch einfache Berührung ist und falls die Signalbreite größer als der vorbestimmte Signalbreiten-Schwellenwert ist,
- - Bestimmen einer verfeinerten Hand- oder Körperteilpositionierung, die äquivalent zu einer kompletten Positionierung einer greifenden Hand ist, falls die bestimmte Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Positionierung einer greifenden Hand ist und falls die Signalbreite größer als der vorbestimmte Signalbreiten-Schwellenwert ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens, wobei das Objekt von einem Kranz eines Lenkrads gebildet ist, enthält der Schritt des Bestimmens einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt ferner das Bestimmen einer Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Knie-Fahrpositionierung, falls die bestimmte Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu mindestens einer Positionierung durch einfache Berührung ist und falls bestimmt wurde, dass die Position der Signalleitung, die das Messsignal auf dem Kranz zumindest teilweise reflektiert hat, sich an einer untersten Position des Kranzes in der aktuellen Position des Lenkrads befindet. Dies kann eine Erkennung eines missbräuchlichen Zustands, in dem der Fahrer versucht, das Fahrzeug mit den Knien zu lenken, ermöglichen.
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In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens, wobei das Objekt durch einen Kranz eines Lenkrads gebildet ist, enthält der Schritt des Bestimmens einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem Objekt ferner das Bestimmen einer Manipulationssituation, falls mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- - mehr als vier Positionen auf dem Objekt von Abschnitten der Signalleitung, die zumindest teilweise das Messsignal reflektieren, sind bestimmt worden, und
- - eine Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Positionierung durch einfache Berührung ist für mindestens einen vorbestimmten Zeitraum bestimmt worden.
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Durch Erkennen einer Erfüllung der ersten Bedingung kann einem Manipulationszustand erkannt werden, in dem eine andere Person als der Fahrer auch den Kranz des Lenkrads berührt oder sogar greift. Durch Erkennen einer Erfüllung der zweiten Bedingung kann ein Manipulationszustand erkannt werden, in dem der Kranz des Lenkrads auf unzulässige Weise fixiert ist.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Softwaremodul zur Steuerung eines automatischen Ausführens von Schritten einer Ausführungsform des hier offenbarten Verfahrens vorgesehen.
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Die auszuführenden Verfahrensschritte werden in einen Programmcode des Softwaremoduls umgewandelt, wobei der Programmcode in einer digitalen Speichereinheit des Abtastsystems für die Handpositionierungserkennung auf einem Lenkrad implementierbar und von einer Prozessoreinheit des Abtastsystems ausführbar ist. Vorzugsweise kann die digitale Speichereinheit und/oder Prozessoreinheit eine digitale Speichereinheit und/oder eine Verarbeitungseinheit der Steuer- und Auswerteeinheit des Abtastsystems sein. Die Prozessoreinheit kann, alternativ oder ergänzend, eine andere Prozessoreinheit sein, die insbesondere so zugeordnet ist, dass sie mindestens einige der Verfahrensschritte ausführt.
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Das Softwaremodul kann eine robuste und zuverlässige Ausführung des Verfahrens ermöglichen und eine schnelle Modifikation von Verfahrensschritten gestatten.
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Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen offensichtlich und durch diese erklärt.
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Es soll herausgestrichen werden, dass die Merkmale und Maße, die in der vorstehenden Beschreibung individuell detailliert angegeben sind, miteinander auf jede technisch bedeutende Weise kombiniert werden können und weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Die Beschreibung kennzeichnet und spezifiziert die Erfindung insbesondere in Verbindung mit den Figuren.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung, wobei:
- 1 schematisch ein Abtastsystem gemäß der Erfindung für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt, das durch einen Kranz eines Lenkrads gebildet ist, in einem eingebauten Zustand veranschaulicht,
- 2 schematisch die elektrisch leitende Signalleitung des Abtastsystems gemäß 1 veranschaulicht,
- 3 schematisch das Abtastsystem gemäß 1 in einem Szenarium veranschaulicht, in dem zwei Hände das Lenkrad berühren (doppelte Berührungspositionierung),
- 4 ein schematisches Diagramm von reflektierten Messsignalen ist, die von dem Abtastsystem gemäß 1 empfangen wurden, in dem Szenarium gemäß 3,
- 5 schematisch das Abtastsystem gemäß 1 in einem Szenarium veranschaulicht, in dem eine Hand das Lenkrad greift (Positionierung einer greifenden Hand),
- 6 ein schematisches Diagramm von reflektierten Messsignalen ist, die von dem Abtastsystem gemäß 1 empfangen wurden, in dem Szenarium gemäß 5,
- 7 schematisch das Abtastsystem gemäß 1 in einem Szenarium veranschaulicht, in dem zwei Hände das Lenkrad greifen (Positionierung einer greifenden Hand),
- 8 ein schematisches Diagramm von reflektierten Messsignalen ist, die von dem Abtastsystem gemäß 1 empfangen wurden, in dem Szenarium gemäß 7,
- 9 schematisch das Abtastsystem gemäß 1 in einem Szenarium veranschaulicht, in dem eine Hand das Lenkrad berührt und eine Hand das Lenkrad greift (gemischte Handpositionierung),
- 10 ein schematisches Diagramm von reflektierten Messsignalen ist, die von dem Abtastsystem gemäß 1 empfangen wurden, in dem Szenarium gemäß 9,
- 11 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen einer Handpositionierung auf einem Lenkrad durch Bedienen des Abtastsystems gemäß 1 ist, und
- 12 bis 14 mögliche Schritte des Verfahrens gemäß 11 zeigen.
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In den verschiedenen Figuren sind die gleichen Teile stets mit den gleichen Bezugssymbolen bzw. Bezugszeichen versehen. Somit werden sie normalerweise nur einmal beschrieben.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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1 veranschaulicht schematisch ein Abtastsystem 10 gemäß der Erfindung für die Erkennung einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf einem Objekt, das durch einen Kranz 40 eines Lenkrads 38 gebildet ist, in einem eingebauten Zustand. Der Klarheit halber ist nur der Kranz 40 oder der Lenkkranz des Lenkrads 38 gezeigt, der ferner mindestens eine Speiche umfasst, die den Kranz 40 mit einer Lenksäule über eine Nabe auf an sich bekannte Weise verbindet. Das Lenkrad 38 kann in einem Fahrzeug eingesetzt werden, das als Personenwagen gestaltet ist, es kann jedoch auch in einem Flugzeug oder einem Wasserfahrzeug eingesetzt werden.
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Das Abtastsystem 10 umfasst eine elektrisch leitende Signalleitung 12, eine Signalspannungsquelle 26 und eine Steuer- und Auswerteeinheit 28.
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Die Signalleitung 12 des Abtastsystems 10 ist schematisch in 2 veranschaulicht. Die Signalleitung 12 kann als mäanderndes Muster geformt sein, das eine Vielzahl von halbkreisförmigen Wendungen umfasst, die durch geradlinige Abschnitte verbunden sind. Die Signalleitung 12 kann als koplanarer Wellenleiter mit einer elektrisch leitenden mittleren Leitung und zwei elektrisch leitenden Rückführleitungen gestaltet sein, die auf eine gleich beabstandete Weise auf beiden Seiten der mittleren Leitung angeordnet sind. Die mittlere Leitung und die Rückführleitungen können an einem flexiblen Dielektrikumträger 14, wie einer polymeren Folie, zum Beispiel durch Anwenden eines Siebdruckverfahrens, angebracht sein. Auf diese Weise ist die Signalleitung 12 dafür gestaltet, eine vorbestimmte gleichmäßige charakteristische Impedanz aufzuweisen, die durch Variieren der Geometrie und der relativen Positionen der mittleren Leitung und der Rückführleitungen, wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist, ausgelegt werden kann.
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Der flexible Dieleketrikumträger 14 kann mit einer elektrisch leitenden Massefläche hinterlegt werden, die als zusätzliche Rückführleitung des koplanaren Wellenleiters dient.
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Die Signalleitung 12 kann wie in 2 gezeigt ein offenes Ende haben, sie kann jedoch auch durch eine konzentrierte Impedanz abgeschlossen sein, die gleich der charakteristischen Impedanz ist, um Reflexionen an ihrem Ende zu vermeiden. Im Fall mit dem offenen Ende ist eine Totalreflexion zu erwarten, die als Zeitreferenzmarke verwendet werden kann.
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Eine maximale Abmessung zwischen angrenzenden Wendepunkten 16 des mäandernden Musters der Signalleitung 12 ist an eine Umfangslänge eines Querschnitts des Kranzes 40 des Lenkrads 38 angepasst, sodass eine maximale laterale Abmessung zwischen angrenzenden Wendepunkten 16 des mäandernden Musters mehr als 25 % und weniger als 50 % einer Umfangslänge des Querschnitts des Kranzes 40 des Lenkrads 38 beträgt und bei dieser speziellen Ausführungsform etwa 30 % der Umfangslänge betragen kann.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist die elektrisch leitende Signalleitung 12 so angeordnet, dass sie sich über einen größeren Teil einer Oberfläche des Kranzes 40 des Lenkrads 38 erstreckt. Die Signalleitung 12 umfasst einen ersten Abschnitt 18, der so angeordnet ist, dass er sich entlang eines größeren Teils einer Oberfläche 20 des Kranzes 40 des Lenkrads 38 erstreckt, die zu einem Bediener des Lenkrads 38 weist, d. h. normalerweise zum Fahrer des Fahrzeugs. Die Signalleitung 12 umfasst ferner einen zweiten Abschnitt 22, der so angeordnet ist, dass er sich entlang eines größeren Teils einer Oberfläche 24 des Kranzes 40 des Lenkrads 38 erstreckt, die von dem Bediener des Lenkrads 38 weg weist. Der erste Abschnitt 18 und der zweite Abschnitt 22 der Signalleitung 12 sind ohne Stoßstelle elektrisch in Reihe geschaltet.
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Die Signalleitung 12 ist auf der Oberfläche des Kranzes 40 des Lenkrads 38 mit einer apriorischen Kenntnis über eine Beziehung zwischen einem Abstand von jeglichem Abschnitt der Signalleitung 12 von einem Referenzpunkt und Informationen über eine Position auf dem Kranz 40 eingebaut und angeordnet. Jeder Punkt der Signalleitung 12 kann als Referenzpunkt gewählt werden. Eine Position eines jeden Abschnitts der Signalleitung 12 auf dem Kranz 40 kann durch Spezifizieren der Oberfläche, d. h. entweder die Oberfläche 20, die zum Bediener weist, oder die Oberfläche 24, die vom Bediener weg weist, und durch Spezifizieren eines Mittelwinkels in Bezug auf eine Winkelposition von Null definiert werden.
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Die Signalspannungsquelle 26 ist betrieblich an die Signalleitung 12 anschließbar und dafür ausgelegt, ein zeitabhängiges Messsignal zum Lauf entlang der angeschlossenen Signalleitung 12 bereitzustellen. Bei dieser Ausführungsform ist die Signalspannungsquelle 26 als integraler Bestandteil der Steuer- und Auswerteeinheit 28 gestaltet und hat dasselbe Gehäuse für eine verbesserte Signalverarbeitung und -steuerung durch die Steuer- und Auswerteeinheit 28. In anderen Ausführungsformen kann die Signalspannungsquelle 26 als separate Einheit mit geeigneten Signal- und Steuerleitungen zu der Signalleitung 12 und der Steuer- und Auswerteeinheit 28 gestaltet sein.
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In dieser spezifischen Ausführungsform ist die Signalspannungsquelle 26 zur Bereitstellung von impulsförmigen Signalen gestaltet, aber in anderen Ausführungsformen kann die Signalspannungsquelle zur Bereitstellung eines Frequenz-Wobbelsignals, eines phasenverschobenen abgestimmten Pseudo-Zufallssignals oder eines Pseudo-Zufallssignals konfiguriert sein.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit 28 ist betrieblich mit der Signalleitung 12 sowie mit der Signalspannungsquelle 26 verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinheit 28 kann einen Mikrocontroller aufweisen, der eine digitale Datenspeichereinheit 32, eine Prozessoreinheit 30 mit Datenzugriff auf die digitale Datenspeichereinheit 32 und eine Steuerschnittstelle 34 aufweist. Wie nachstehend erläutert wird, ist die Steuer- und Auswerteeinheit 28 dafür ausgelegt, das Messsignal zu empfangen, nachdem es zumindest teilweise von mindestens einem Abschnitt der Signalleitung 12 reflektiert worden ist, der das Messsignal bereitgestellt worden ist, um eine Position oder Positionen auf dem Kranz 40 des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung 12 zu bestimmen, die zumindest teilweise das Messsignal reflektieren, und um eine Handpositionierung auf dem Lenkrad 38 basierend auf der bestimmten Position oder den bestimmten Positionen des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung 12 zu bestimmen.
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Nachstehend wird eine Ausführungsform des Verfahrens zum Erkennen einer Hand- oder Körperteilpositionierung auf dem durch den Kranz 40 des Lenkrads 38 gebildeten Objekt durch Bedienen des Abtastsystems 10 gemäß 1 mit Bezug auf die 1 und 3 bis 10 und auf 11, welches ein Flussdiagramm des Verfahrens bereitstellt, beschrieben. Als Vorbereitung zum Bedienen des Abtastsystems 10 versteht sich, dass sich alle betroffenen Einheiten und Vorrichtungen in einem betriebsbereiten Zustand befinden und wie in 1 veranschaulicht konfiguriert sind.
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Um in der Lage zu sein, das Verfahren automatisch auszuführen, weist die Steuer- und Auswerteeinheit 28 ein Softwaremodul 36 auf. Die auszuführenden Verfahrensschritte werden in einen Programmcode des Softwaremoduls 36 umgewandelt. Der Programmcode ist in der digitalen Datenspeichereinheit 32 der Steuer- und Auswerteeinheit 28 implementiert und von der Prozessoreinheit 30 der Steuer- und Auswerteeinheit 28 ausführbar. Alternativ kann das Softwaremodul 36 auch in einer anderen Steuereinheit des Fahrzeugs angeordnet und von dieser ausführbar sein, und es würden eingerichtete Datenkommunikationsmittel zwischen der Steuer- und Auswerteeinheit 28 und der Fahrzeugsteuereinheit zum Ermöglichen einer gegenseitigen Datenübertragung verwendet.
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Mit Bezug auf die 1 und 11 wird in einem ersten Schritt 50 des Verfahrens durch Bedienen der Signalspannungsquelle 26 der Signalleitung 12 ein zeitabhängiges Messsignal bereitgestellt. Das Messsignal soll entlang der angeschlossenen Signalleitung 12 laufen. Ohne eine Handpositionierung auf dem Lenkrad 38 und bei einer Signalleitung 12, die mit einer konzentrierten Impedanz abgeschlossen ist, wird keinerlei Reflexion erwartet. Das Bereitstellen des zeitabhängigen Messsignals kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit 28 gesteuert werden. In anderen Ausführungsformen kann die Bereitstellung des zeitabhängigen Messsignals als Auslösesignal für die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zum Beginnen der Ausführung der folgenden Schritte verwendet werden.
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In einem weiteren Schritt 52 des Verfahrens wird die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zum Empfangen des Messsignals bedient, nachdem es zumindest teilweise von mindestens einem Abschnitt der Signalleitung 12 (auch als empfangenes reflektiertes Messsignal bezeichnet) reflektiert wurde.
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In einem nächsten Schritt 54 wird die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zum Bestimmen einer Position oder von Positionen auf dem Kranz 40 des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung 12, der bzw. die das Messsignal zumindest teilweise reflektiert hat bzw. haben, bedient. Dies wird unter Verwendung der apriorischen Kenntnis über die Beziehung zwischen einem Abstand von irgendeinem Abschnitt der Signalleitung 12 von dem Referenzpunkt und Informationen über eine Position auf dem Kranz 40 erhalten.
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In weiteren Schritten wird dann die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zum Bestimmen einer Handpositionierung auf dem Lenkrad 38 basierend auf der bestimmten Position oder den bestimmten Positionen des Abschnitts oder der Abschnitte der Signalleitung 12 bedient.
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Falls nur eine Position auf dem Kranz 40 des Abschnitts der Signalleitung 12, der das Messsignal teilweise reflektiert hat, bestimmt worden ist, bestimmt die Steuer- und Auswerteeinheit 28 eine Handpositionierung äquivalent zu einer Positionierung einer einzelnen Berührung in einem Schritt 56.
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3 veranschaulicht schematisch das Abtastsystem 10 in einem Szenarium, in dem zwei Hände 42 das Lenkrad 38 berühren (doppelte Berührungspositionierung), wobei eine Hand 42 die Oberfläche 20 des Kranzes 40 berührt, die zum Bediener weist, und die andere Hand 42 die Oberfläche 24 des Kranzes 40 berührt, die von dem Bediener weg weist.
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4 ist ein schematisches Diagramm von reflektierten Messsignalen 44, die von dem Abtastsystem 10 gemäß 1 empfangen worden sind, in dem Szenarium gemäß 3. Die Ordinate des Diagramms bezieht sich auf eine Signalamplitude und die Abszesse des Diagramms bezieht sich auf eine Umfangsposition auf dem Kranz 40, ausgehend von dem Referenzpunkt zu einem Abschnitt der Signalleitung 12, wie durch die Steuer- und Auswerteeinheit 28 bestimmt ist.
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Anhand des empfangenen reflektierten Messsignals 44 wurden zwei Positionen der Signalleitung 12 auf dem Kranz 40, die das Messsignal teilweise reflektiert haben, bestimmt. In einem Schritt 60 des Verfahrens vergleicht die Steuer- und Auswerteeinheit 28 die erste bestimmte Position auf dem Kranz 40 des ersten bestimmten Abschnitts der Signalleitung 12, der das Messsignal teilweise reflektiert, mit der zweiten bestimmten Position auf dem Kranz 40 des zweiten Abschnitts der Signalleitung 12, der das Messsignal teilweise reflektiert.
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Wie aus 4 deutlich wird, unterscheiden sich die zwei bestimmten Positionen. Insbesondere unterscheiden sie sich um einen Betrag, der größer als ein vorbestimmter Differenzschwellenwert Δ ist. Für dieses Ergebnis des Schrittes 60 des Vergleichens bestimmt die Steuer- und Auswerteeinheit 28 eine Handpositionierung äquivalent zu Berührungspositionierungen in einem anderen Schritt 62.
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Alle hier erwähnten vorbestimmten Werte, Schwellenwerte und Bedingungen können in der digitalen Datenspeichereinheit 32 der Steuer- und Auswerteeinheit 28 vorliegen und ohne weiteres von der Prozessoreinheit 30 der Steuer- und Auswerteeinheit 28 abgerufen werden.
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5 veranschaulicht schematisch das Abtastsystem 10 gemäß 1 in einem Szenarium, in dem eine Hand 42 das Lenkrad ergreift 38 (Positionierung einer greifenden Hand), Erneut wurden zwei Positionen der Signalleitung 12 auf dem Kranz 40, die das Messsignal teilweise reflektiert haben, anhand des empfangenen reflektierten Messsignals 44 bestimmt (6). Im Gegensatz zu dem empfangenen reflektierten Messsignal 44 in 4 passen die zwei bestimmten Positionen innerhalb des vorbestimmten Differenzschwellenwertes Δ zueinander. Für dieses Ergebnis des Schrittes 60 des Vergleichens bestimmt die Steuer- und Auswerteeinheit 28 in einem anderen Schritt 64 eine Handpositionierung äquivalent zu einer Positionierung einer greifenden Hand.
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7 veranschaulicht schematisch das Abtastsystem 10 gemäß 1 in einem Szenarium, in dem zwei Hände 42 das Lenkrad 38 greifen (Positionierung einer greifenden Hand). 8 ist ein schematisches Diagramm von reflektierten Messsignalen 44, die von dem Abtastsystem 10 gemäß 1 empfangen wurden, in dem Szenarium gemäß 7.
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Anhand des empfangenen reflektierten Messsignals 44 wurden vier Positionen auf dem Kranz 40 der Signalleitung 12, die das Messsignal teilweise reflektiert haben, bestimmt. Wie vorstehend beschrieben, wählt in einem Schritt 58 des Verfahrens die Steuer- und Auswerteeinheit 28 eine Paarung einer ersten bestimmten Position und einer zweiten bestimmten Position aus, vergleicht in einem Schritt 60 die erste bestimmte Position auf dem Kranz 40 eines ersten Abschnitts der Signalleitung 12, der das Messsignal teilweise reflektiert, mit der zweiten bestimmten Position auf dem Kranz 40 eines zweiten Abschnitts der Signalleitung 12, der das Messsignal teilweise reflektiert, und bestimmt eine Handpositionierung basierend auf einem Ergebnis des Schrittes 60 des Vergleichens. Der Schritt 60 des Vergleichens wird für alle möglichen Paarungen unter den vier bestimmten Positionen auf dem Kranz 40 ausgeführt. Falls zwei bestimmte Positionen innerhalb des vorbestimmten Differenzschwellenwertes Δ zueinander passen, bestimmt 64 die Steuer- und Auswerteeinheit 28 eine Handpositionierung äquivalent zu einer Positionierung einer greifenden Hand für die Paarung der betreffenden Positionen. Dies ist bei zwei Paarungen von bestimmten Positionen der Fall, und die Steuer- und Auswerteeinheit 28 bestimmt 64 eine Handpositionierung äquivalent zu einer greifenden Positionierung durch zwei Hände 42.
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9 veranschaulicht schematisch das Abtastsystem 10 gemäß 1 in einem Szenarium, in dem eine Hand 42 das Lenkrad 38 berührt und eine Hand 42 das Lenkrad greift, d. h. eine gemischte Handpositionierung. 10 ist ein schematisches Diagramm von reflektierten Messsignalen 44, die von dem Abtastsystem 10 gemäß 1 empfangen wurden, in dem Szenarium gemäß 9.
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Anhand des empfangenen reflektierten Messsignals 44 wurden drei Positionen auf dem Kranz der Signalleitung 12, die das Messsignal teilweise reflektiert haben, bestimmt. Wie vorstehend beschrieben, wählt in einem Schritt 58 des Verfahrens die Steuer- und Auswerteschaltung 28 eine Paarung einer ersten bestimmten Position und einer zweiten bestimmten Position und in einem Schritt 60 des Verfahrens vergleicht die Steuer- und Auswerteschaltung 28 die erste bestimmte Position auf dem Kranz 40 eines ersten Abschnitts der Signalleitung 12, der das Messsignal teilweise reflektiert, mit einer zweiten bestimmten Position auf dem Kranz 40 eines zweiten Abschnitts der Signalleitung 12, der das Messsignal teilweise reflektiert, und bestimmt eine Handpositionierung basierend auf einem Ergebnis des Schrittes 60 des Vergleichens. Der Schritt 60 des Vergleichens wird für alle möglichen Paarungen unter den drei bestimmten Positionen auf dem Kranz 40 ausgeführt.
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Wie aus 10 deutlich wird, passen zwei der drei bestimmten Positionen innerhalb des vorbestimmten Differenzschwellenwertes Δ zueinander. Für diese betreffenden Positionen bestimmt 64 die Steuer- und Auswerteeinheit 28 eine Handpositionierung äquivalent zu einer Positionierung einer greifenden Hand. Die dritte der drei Positionen unterscheidet sich von jeder der anderen beiden Positionen um einen Betrag, der größer als der vorbestimmte Differenzschwellenwert Δ ist. Für dieses Ergebnis des Schrittes 60 des Vergleichens bestimmt 62 die Steuer- und Auswerteeinheit 28 eine Handpositionierung äquivalent zu einer Berührungspositionierung für die dritte Position.
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Bei allen Handpositionierungen, die für die Szenarien bestimmt wurden, wie in den 3, 5, 7 und 9 gezeigt, kann die Steuer- und Auswerteeinheit 28 mögliche Schritte ausführen, um verfeinerte Handpositionierungen zu bestimmen.
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Für die in den 5 und 7 gezeigten Szenarien und die in dem Szenarium von 9 bestimmten Positionierung einer greifenden Hand kann der Schritt des Bestimmens einer Handpositionierung auf dem Lenkrad ferner beinhalten, die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zu bedienen, um eine Amplitude des empfangenen reflektierten Messsignals 44 mit einem vorbestimmten Amplitudenschwellenwert für eine Positionierung einer greifenden Hand zu vergleichen. Eine verfeinerte Handpositionierung, die zu einer starken Greifpositionierung äquivalent ist, wird durch die Steuer- und Auswerteeinheit 28 bestimmt, falls die Amplitude größer als der vorbestimmte Amplitudenschwellenwert für eine Positionierung einer greifenden Hand ist, ansonsten wird eine standardmäßige Positionierung einer greifenden Hand bestimmt.
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Auch gegebenenfalls kann der Schritt des Bestimmens einer Handpositionierung auf dem Lenkrad ferner beinhalten, die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zu bedienen, um eine Signalbreite des empfangenen reflektierten Messsignals 44 mit einem vorbestimmten Signalbreiten-schwellenwert zu vergleichen. Eine verfeinerte Handpositionierung, die zu einer vollständigen Positionierung einer greifenden Hand äquivalent ist, wird durch die Steuer- und Auswerteeinheit 28 bestimmt, sofern die Signalbreite größer als der vorbestimmte Signalbreiten-Schwellenwert ist, ansonsten wird eine standardmäßige Positionierung einer greifenden Hand bestimmt.
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Für das in 3 gezeigte Szenarium und die in dem Szenarium von 9 gezeigte Berührungspositionierung kann der Schritt des Bestimmens einer Handpositionierung auf dem Lenkrad 38 ferner beinhalten, die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zu bedienen, um eine Amplitude des empfangenen reflektierten Messsignals 44 mit einem vorbestimmten Amplitudenschwellenwert für eine Berührungspositionierung zu vergleichen. Eine verfeinerte Handpositionierung, die zu einer Berührungspositionierung von mehreren Fingern äquivalent ist, wird durch die Steuer- und Auswerteeinheit 28 bestimmt, falls die Amplitude größer als der vorbestimmte Amplitudenschwellenwert für eine Berührungspositionierung ist, ansonsten wird eine standardmäßige Berührungspositionierung bestimmt.
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Auch gegebenenfalls kann der Schritt des Bestimmens einer Handpositionierung auf dem Lenkrad 38 ferner beinhalten, die Steuer- und Auswerteeinheit 28 zu bedienen, um eine Signalbreite des empfangenen reflektierten Messsignals 44 mit einem vorbestimmten Signalbreiten-Schwellenwert zu vergleichen. Eine verfeinerte Handpositionierung, die zu einer Berührungspositionierung von mehreren Fingern äquivalent ist, wird durch die Steuer- und Auswerteeinheit 28 bestimmt, falls die Signalbreite größer als der vorbestimmte Signalbreiten-Schwellenwert ist, ansonsten wird eine standardmäßige Berührungspositionierung bestimmt.
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Die 12 und 13 veranschaulichen weitere mögliche Schritte des Verfahrens, die die Erkennung eines Missbrauchs während Fahrsituationen ermöglichen können. Als ein weiterer möglicher Schritt des Verfahrens (12) kann eine Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Knie-Fahrpositionierung bestimmt werden 66, falls die bestimmte Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu mindestens einer Positionierung durch einfache Berührung ist, und falls bestimmt wurde, dass die Position der Signalleitung 12, die das Messsignal auf dem Kranz 40 zumindest teilweise reflektiert hat, sich in der aktuellen Position des Lenkrads 38 an einer untersten Position des Kranzes 40 befindet.
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Als noch weiterer möglicher Schritt des Verfahrens (13) enthält der Schritt des Bestimmens 56, 62, 64 einer Hand- oder Körperteilpositionierung das Bestimmen einer Manipulationssituation 68, falls mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- - mehr als vier Positionen auf dem Objekt von Abschnitten der Signalleitung 12, die zumindest teilweise reflektieren, sind bestimmt worden, und
- - eine Hand- oder Körperteilpositionierung äquivalent zu einer Positionierung durch einfache Berührung ist für mindestens einen vorbestimmten Zeitraum T bestimmt worden.
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Während die Erfindung im Einzelnen in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, sind eine solche Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen; die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
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Andere Varianten der offenbarten Ausführungsformen können von den Fachleuten bei der Ausführung der beanspruchten Erfindung, durch Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und die unbestimmten Artikel „ein“, „eine“ oder „einer“ schließen keine Mehrheit aus, was eine Menge von mindestens zwei ausdrücken soll. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in sich voneinander unterscheidenden Unteransprüchen aufgeführt sind, weist nicht darauf hin, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt werden kann. Keines der Bezugszeichen in den Ansprüchen soll als den Schutzbereich einschränkend ausgelegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abtastsystem
- 12
- Signalleitung
- 14
- flexibler Dieleketrikumträger
- 16
- Wendepunkt
- 18
- erster Abschnitt
- 20
- Oberfläche
- 22
- zweiter Abschnitt
- 24
- Oberfläche
- 26
- Signalspannungsquelle
- 28
- Steuer- und Auswerteeinheit
- 30
- Prozessoreinheit
- 32
- digitale Datenspeichereinheit
- 34
- Steuerschnittstelle
- 36
- Softwaremodul
- 38
- Lenkrad
- 40
- Kranz
- 42
- Hand
- 44
- reflektiertes Messsignal
- Δ
- vorbestimmter Differenzschwellenwert
- T
- vorbestimmte Zeitdauer
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Bezugszeichenliste
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- 50
- Bereitstellen eines Messsignals für die Signalleitung
- 52
- Empfangen des reflektierten Messsignals
- 54
- Bestimmen einer Position (von Positionen) auf dem Kranz von (einem) Abschnitt(en) der Signalleitung, die das Messsignal reflektiert hat
- 56
- Bestimmen einer einzelnen Berührungspositionierung
- 58
- Auswählen einer Paarung von zwei bestimmten Positionen
- 60
- Vergleichen bestimmter Positionen auf dem Kranz
- 62
- Bestimmen einer Berührungspositionierung
- 64
- Bestimmen einer Positionierung einer greifenden Hand
- 66
- Bestimmen einer Knie-Fahrpositionierung
- 68
- Bestimmen einer Manipulationssituation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2016096815 A1 [0004]
- EP 1292485 B1 [0006]
- WO 2019086388 A1 [0007]
