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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um durch eine Bewegung eines Objektes (beispielsweise die Bewegung eines Fußes) ein Schließelement eines Fahrzeugs zu betätigen.
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Bei einem Einsatz von mittels Gestik gesteuerten Sensoren zum Öffnen und Schließen von Türen und Klappen eines Fahrzeugs werden Bewegungen von Objekten (beispielsweise Händen oder Füßen) ausgewertet. Dabei werden nach dem Stand der Technik die Türen und Klappen nur betätigt, wenn die Bewegung des entsprechenden Objektes von einem Auswertealgorithmus als gültig bewertet wird. Wird die entsprechende Bewegung nicht als gültig bewertet, wird die entsprechende Tür oder Klappe nicht betätigt, auch wenn die Bewegung von einer für das Fahrzeug berechtigten Person ausgeführt wird.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, das Öffnen und Schließen von Türen und Klappen eines Fahrzeugs durch Gesten zu erleichtern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Betätigung eines Schließelements eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 3 gelöst.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur automatischen Betätigung eines Schließelements (z. B. einer Tür oder einer Klappe) eines Fahrzeugs bereitgestellt. Mit deren Hilfe wird eine Bewegung eines Objektes (beispielsweise einer Hand oder eines Fußes, aber auch eines Stocks) in einem bestimmten Umgebungsbereich des Fahrzeugs erfasst. Die erfasste Bewegung wird mit mindestens einem vorgegebenen Bewegungsprofil verglichen, wobei das Schließelement automatisch betätigt wird, wenn die erfasste Bewegung dem mindestens einen Bewegungsprofil entspricht. Wenn die erfasste Bewegung nicht dem mindestens einen vorgegebenen Bewegungsprofil entspricht, wird ausgehend von der erfassten Bewegung ein weiteres vorgegebenes Bewegungsprofil erzeugt.
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Mit anderen Worten wird die erfasste Bewegung mit einem oder mit mehreren vorgegebenen Bewegungsprofilen verglichen. Wenn die erfasste Bewegung einem dieser vorgegebenen Bewegungsprofile entspricht, wird das Schließelement automatisch betätigt. Wenn die erfasste Bewegung keinem dieser vorgegebenen Bewegungsprofile entspricht, wird die erfasste Bewegung in ein weiteres Bewegungsprofil umgesetzt und abgespeichert. Wird anschließend eine weitere Bewegung innerhalb einer parametrierbaren Zeitspanne erfasst, welche diesem weiteren Bewegungsprofil entspricht, wird das Schließelement des Fahrzeugs automatisch betätigt.
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Dadurch passt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung selbstlernend und adaptiv an die Benutzer des Fahrzeugs an, wodurch die Anzahl der ungültigen Betätigungsversuche gesenkt und die Akzeptanz der entsprechenden Funktion des automatischen Betätigens des Schließelements gesteigert wird. Die vorliegende Erfindung weist dadurch eine Erlernbarkeit der Bewegung des Objektes (z. B. einer Kickbewegung) auf, ohne dass Handbücher gelesen oder Systemeinstellungen vorgenommen werden müssen. Darüber hinaus kann sich die erfindungsgemäße Vorrichtung an die Form, Größe, Materialeigenschaften (z. B. Farbe) u. s. w. des Objektes anpassen, so dass die Bewegung eines Frauenfußes, eines Herrenfußes oder eines Krückstocks ohne Probleme erfasst wird.
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Dabei wird das weitere Bewegungsprofil insbesondere nur dann als vorgegebenes Bewegungsprofil abgespeichert, wenn direkt nach dem Erfassen der Bewegung, welche zur Erzeugung dieses weiteren Bewegungsprofil führte, eine weitere Bewegung erfasst wird, welche in gewissen Toleranzgrenzen diesem weiteren Bewegungsprofil entspricht.
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Damit wird sichergestellt, dass vorgegebene Bewegungsprofile nicht auch dann neu erzeugt werden, wenn der berechtigte Benutzer des Fahrzeugs nur zufällig eine nicht seinem Bewegungsprofil entsprechende Bewegung ausgeführt hat, z. B. da der Benutzer nur an dem Schließelement vorbei läuft.
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Darüber hinaus sollte das weitere Bewegungsprofil einem vorbestimmten Default-Profil ähnlich sein, um als vorgegebenes Bewegungsprofil abgespeichert zu werden. Damit wird sichergestellt, dass die vorgegebenen Bewegungsprofile einem bestimmten Muster (nämlich dem Default-Profil) entsprechen.
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Die Bewegung des Objekts kann dabei mit einem, besser mit mehreren Sensoren des Fahrzeugs erfasst werden. Dabei wird ein zeitlicher Verlauf einer Ausgabe dieses mindestens einen Sensors erfasst und mit den vorgegebenen Bewegungsprofilen verglichen. Die erfasste Bewegung des Objektes entspricht einem vorgegebenen Bewegungsprofil, wenn der zeitliche Verlauf der Sensorausgabe innerhalb von Toleranzgrenzen einer entsprechenden Definition eines zeitlichen Verlaufs dieses Bewegungsprofils entspricht. Dabei kann die Definition des zeitlichen Verlaufs des Bewegungsprofils beispielsweise aus einer Hüllkurve bestehen, in welcher der zeitliche Verlauf der Sensorausgabe zu liegen hat, damit die erfasste Bewegung diesem Bewegungsprofil entspricht. Diese Hüllkurve kann z. B. durch bestimmte Merkmale eines Default-Signalverlaufs definiert werden, wobei diese Merkmale jeweils einen vorbestimmten Wertebereich definieren.
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Als Sensor kann dabei ein optischer Sensor, ein kapazitiver Sensor, ein thermischer Sensor, ein Infrarot-Sensor, ein Ultraschall-Sensor oder auch eine Kamera eingesetzt werden. Auch eine Kombination von Sensoren verschiedener Typen ist denkbar.
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Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Anzahl der vorgegebenen Bewegungsprofile begrenzt (beispielsweise kann die Anzahl der Bewegungsprofile der Anzahl der Sitze des Fahrzeugs entsprechen). Dabei wird für jedes Bewegungsprofil die entsprechende Anzahl von erfassten Bewegungen des Objektes gezählt, welche diesem Bewegungsprofil entsprechen. Wird nun ein weiteres Bewegungsprofil erfasst, welches keinem der aktuell gespeicherten vorgegebenen Bewegungsprofile entspricht, wird dasjenige vorgegebene Bewegungsprofil durch das weitere Bewegungsprofil ersetzt, dessen jeweilige Anzahl am kleinsten ist.
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Dadurch wird vorteilhafterweise jeweils das am seltensten benutzte (angesprochene) vorgegebene Bewegungsprofil durch das weitere Bewegungsprofil ersetzt.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine weitere Vorrichtung zur automatischen Betätigung eines Schließelements eines Fahrzeugs bereitgestellt, mit deren Hilfe eine Bewegung eines Objektes in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs mit einem oder mit mehreren Sensoren erfasst wird. Gemäß dieser weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Schließelement automatisch betätigt, wenn der zeitliche Verlauf einer Ausgabe des mindestens einen Sensors innerhalb von Toleranzgrenzen einem zeitlichen Verlauf mindestens eines vorgegebenen Bewegungsprofils entspricht.
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Indem der zeitliche Verlauf der Ausgabe eines Sensors oder der zeitliche Verlauf der Ausgaben mehrerer Sensoren dahingehend überprüft werden, ob sie einem durch das vorgegebene Bewegungsprofil definierten zeitlichen Verlauf entsprechen, können bestimmte Eigenarten der mittels des mindestens einen Sensors erfassten Bewegung viel besser abgebildet und damit gegenüber den vorgegebenen Bewegungsprofilen überprüft werden, als es nach dem Stand der Technik der Fall ist, bei welchem nur überprüft wird, ob bestimmte Sensoren anschlagen.
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Es hat sich dabei insbesondere als sinnvoll erwiesen, dass jedes vorgegebene Bewegungsprofil eine erste Bewegung des Objektes in eine vorbestimmte Richtung und eine zweite Bewegung des Objektes in eine dieser vorbestimmten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung umfasst. Mit anderen Worten beschreibt jedes vorgegebene Bewegungsprofil einen Bewegungsverlauf mit mindestens einem Richtungswechsel.
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Indem jedes vorgegebene Bewegungsprofil zumindest einen Richtungswechsel aufweist, wird eine Fehlbetätigung des Schließelements des Fahrzeugs, z. B. durch eine zufällige Bewegung in nur einer Richtung, vorteilhafterweise vermieden.
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Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Erfassungsbereich, in welchem die Bewegung erfasst wird, dem Benutzer angezeigt oder signalisiert, wenn mehrfach eine Bewegung erfasst wird, welche nicht dem mindestens einen vorgegebenen Bewegungsprofil entspricht.
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Durch die Anzeige des Erfassungsbereichs wird vorteilhafterweise vermieden, dass der Benutzer die Bewegung des Objektes (auch nur teilweise) außerhalb dieses Erfassungsbereiches ausführt.
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Vorteilhafterweise wird die Bewegung des Objektes in dem Umgebungsbereich des Fahrzeugs nur dann erfasst, wenn gleichzeitig ein dem Fahrzeug zugeordneter Fahrzeugschlüssel oder ID-Geber in diesem Umgebungsbereich erfasst wird.
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Dadurch werden vorteilhafterweise die entsprechenden Sensoren des Fahrzeugs nur dann mit Energie versorgt, wenn von dem Fahrzeug in dem entsprechenden Umgebungsbereich des Schließelements ein berechtigter Benutzer erfasst wird. Um allerdings eine Suche nach dem Fahrzeugschlüssel oder ID-Geber in dem Umgebungsbereich zu aktivieren, ist es meist üblich, zumindest einen die Bewegung des Objektes erfassenden Sensor ständig zu aktivieren. In diesem Fall werden die weiteren zur vollständigen Erfassung der Bewegung notwendigen Sensoren dann nur bei Bedarf aktiviert, wenn also z. B. der mindestens eine Sensor anspricht.
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Das Schließelement des Fahrzeugs ist insbesondere eine Tür oder eine Klappe (z. B. eine Heckklappe) des Fahrzeugs. Die Betätigung des Schließelements entspricht insbesondere einem öffnen des Schließelements, wenn das Schließelement geschlossen ist und einem Schließen des Schließelements, wenn das Schließelement geöffnet ist. Natürlich ist es auch denkbar, dass bei der Erfassung einer einem vorgegebenen Bewegungsprofil entsprechenden Bewegung des Objektes nicht nur ein, sondern mehrere Schließelemente des Fahrzeugs (beispielsweise alle Türen auf einer Seite des Fahrzeugs) betätigt werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Betätigung eines Schließelements eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung einen Mechanismus zur Betätigung des Schließelements, ein Steuergerät, einen Speicher und mindestens einen Sensor. Das Steuergerät erfasst mittels des mindestens einen Sensors eine Bewegung eines Objektes in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs. Das Steuergerät steuert den Mechanismus zur Betätigung des Schließelements dann an, wenn das Steuergerät erkennt, dass die erfasste Bewegung einem in dem Steuergerät gespeicherten Bewegungsprofil entspricht. Dabei können in dem Speicher ein oder mehrere Bewegungsprofile gespeichert sein. Erkennt das Steuergerät nicht, dass die erfasste Bewegung einem in dem Steuergerät gespeicherten Bewegungsprofil entspricht, erzeugt das Steuergerät ausgehend von der erfassten Bewegung ein weiteres Bewegungsprofil und speichert dieses in dem Speicher ab.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine weitere Vorrichtung zur Betätigung eines Schließelements eines Fahrzeugs bereitgestellt. Auch die weitere Vorrichtung umfasst einen Mechanismus zur Betätigung des Schließelements, ein Steuergerät, einen Speicher und mindestens einen Sensor. Mit Hilfe des mindestens einen Sensors erfasst das Steuergerät eine Bewegung eines Objektes in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs. Das Steuergerät steuert den Mechanismus zur Betätigung des Schließelements an, wenn das Steuergerät erkennt, dass ein zeitlicher Verlauf einer Ausgabe des mindestens einen Sensors innerhalb von Toleranzgrenzen einer entsprechenden Definition eines zeitlichen Verlaufs eines oder mehrerer in dem Speicher gespeicherten Bewegungsprofile entspricht.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug von hinten dargestellt, wobei ein Erfassungsbereich von Sensoren einem Benutzer kenntlich gemacht ist.
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In 2 sind Signalverläufe von drei Sensoren bei der Erfassung einer Bewegung eines Objektes, welche einem vorgegebenen Bewegungsprofil entspricht, dargestellt.
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In 3 sind bestimmte Charakteristika eines Signalverlaufs eines Sensors dargestellt.
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In 4 sind Signalverläufe von drei Sensoren bei der Erfassung einer Bewegung eines Objektes, welches keinem vorgegebenen Bewegungsprofil entspricht, dargestellt.
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5 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 mit einer Heckklappe 1 dargestellt. Ein Benutzer des Fahrzeugs 10 kann die Heckklappe 1 öffnen, indem er hinter dem Fahrzeug 10 stehend eine Kickbewegung mit seinem Fuß in Richtung des Nummernschildes 2 des Fahrzeugs 10 ausführt.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung zur Betätigung der Heckklappe 1 erfolgt mit Hilfe folgender Schritte.
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Schritt 1:
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Mittels Sensoren (in 1 nicht dargestellt) wird die Fußbewegung erfasst und in ein Bewegungsprofil (Signalverläufe) umgewandelt.
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Schritt 2:
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Dieses Bewegungsprofil wird mit abgespeicherten Bewegungsprofilen (darunter ein Default-Bewegungsprofil) verglichen. Entspricht das Bewegungsprofil bzw. die erfasste Fußbewegung einem der abgespeicherten Bewegungsprofile, wird die Heckklappe 1 geöffnet und der Ablauf endet.
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Schritt 3:
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Entspricht das Bewegungsprofil keinem der abgespeicherten Bewegungsprofile wird das aktuell erfasste Bewegungsprofil temporär abgespeichert, sofern es zumindest eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Default-Bewegungsprofil aufweist, und auf die Erfassung einer erneuten Fußbewegung gewartet. Sollte innerhalb einer vorbestimmten Zeit keine erneute Fußbewegung erfasst werden, wird das temporär abgespeicherte Bewegungsprofil gelöscht.
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Schritt 4:
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Erfolgt innerhalb der vorbestimmten Zeit eine erneute Fußbewegung, wird diese Fußbewegung von den Sensoren erfasst und abhängig von der erfassten Fußbewegung ein neues Bewegungsprofil angelegt. Dieses neue Bewegungsprofil wird mit dem temporär abgespeicherten Bewegungsprofil verglichen. Stimmt das neue Bewegungsprofil innerhalb von Toleranzgrenzen mit dem temporär abgespeicherten Bewegungsprofil überein, wird zum einen die Heckklappe 1 geöffnet und zum anderen das temporär abgespeicherte Bewegungsprofil dauerhaft abgespeichert. Der Ablauf endet. Stimmt das neue Bewegungsprofil nicht mit dem temporär abgespeicherten Bewegungsprofil überein, wird ein Lichtbalken 3 auf dem Kennzeichen 2 für eine bestimmte Zeitspanne projiziert, wird das temporär abgespeicherte Bewegungsprofil gelöscht und der Ablauf wird bei Schritt 2 fortgesetzt.
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Sollten alle Speicherplätze zur dauerhaften Abspeicherung des temporär abgespeicherten Bewegungsprofils belegt sein, wird dasjenige Bewegungsprofil gelöscht, welches innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne am wenigsten oft benutzt wurde bzw. am wenigsten oft der jeweils erfassten Fußbewegung entsprach. Dazu weist jedes abgespeicherte Bewegungsprofil einen Zähler auf, welcher jeweils hoch gezählt wird, wenn das entsprechende Bewegungsprofil der erfassten Fußbewegung entspricht. Das Default-Bewegungsprofil wird dabei niemals gelöscht (und besitzt daher auch keinen Zähler).
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In 2 sind drei Signalverläufe 11–13 dargestellt, welche von optischen Sensoren bei einer als korrekt eingestuften Fußbewegung erfasst werden. Während auf der x-Achse die Zeit t dargestellt ist, repräsentiert die y-Achse die Einheit mV, was für alle drei 2–4 gilt. Die Stärke der Ausgabe der Sensoren ist damit proportional zum Reflektionsgrad eines sich annähernden Objektes, so dass die auf der y-Achse dargestellten Werte einer Intensität der vom Fuß reflektierten Strahlung entsprechen. Die Stärke der Ausgabe der Sensoren kann dabei den Abstand des entsprechenden Objektes (des Fußes) von dem jeweiligen Sensor repräsentieren; dies muss aber erfindungsgemäß nicht der Fall sein.
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Zur Erfassung der Fußbewegung existieren bei der dargestellten Ausführungsform drei LEDs, welche entlang der Breitenrichtung des Fahrzeugs 10 unterhalb der Heckklappe 1 (z. B. im Heckdiffusor) angeordnet sind. Das von diesen drei LEDs abgestrahlte Licht wird von dem sich bewegenden Objekt (Fuß) reflektiert und von einer Fotodiode (Teil des Sensors) empfangen. In der 2 (und auch in den 3 und 4) entspricht der Signalverlauf 11 der Intensität der vom Fuß reflektierten Strahlung der linken LED, der Signalverlauf 12 der Intensität der vom Fuß reflektierten Strahlung der mittleren LED und der Signalverlauf 13 der Intensität der vom Fuß reflektierten Strahlung der rechten LED. Man erkennt, dass die Maxima der drei Signalverläufe 11–13 in 2 nahezu zum selben Zeitpunkt auftreten, was ein Kriterium dafür ist, dass es sich bei der entsprechenden Fußbewegung um eine als gültig erachtete Bewegung handelt.
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In 3 sind bestimmte Merkmale eines Signalverlaufs 12 über der Zeit t dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 5 ist der Anstiegsstart gekennzeichnet, welchem ein erster Anstiegspunkt 6 und ein zweiter Anstiegspunkt 7 folgen. Die Steigung der durch den ersten Anstiegspunkt 6 und den zweiten Anstiegspunkt 7 definierten Gerade ist ebenfalls ein Merkmal des Signalverlaufs 12. Weitere Merkmale des Signalverlaufs 12 sind das Maximum 4 des Signalverlaufs 12 und die so genannte Kickzeit 8, welche zwischen dem Anstiegsstart 5 und dem Ende des Kicks 21 verstreicht. Die Differenz bzw. der Höhenunterschied 9 zwischen dem y-Wert des Anstiegstarts 5 und des Ende des Kicks 21 gibt an, an welcher Stelle sich der Fuß zu Beginn des Kicks und am Ende des Kicks auffällt.
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Durch eine entsprechende Festlegung dieser Merkmale wird eine Anzahl von gültigen Bewegungen des Objektes (in diesem Fall des Fußes) als eine Art Hüllkurve in einem Speicher abgelegt. Diese Hüllkurve entspricht dabei dem Default-Bewegungsprofil, welches den optimalen und vorgegebenen Bewegungsablauf des Objektes als möglichen Signalverlauf innerhalb bestimmter Parametergrenzen definiert.
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In 4 sind die drei Signalverläufe 11–13 für den Fall dargestellt, dass eine Person hinten an der Heckklappe 1 vorbei läuft. Mit anderen Worten repräsentieren die Signalverläufe 11–13 in 4 kein gültiges Bewegungsprofil. Man erkennt dies am besten an der zeitlichen Lage 31–33 der Maxima der Signalverläufe 11–13, da der zeitliche Abstand 22 dieser Maxima wesentlich größer als bei den Signalverläufen 11–13 in 2 ist.
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In 5 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 und mit einer Heckklappe 1 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 umfasst neben einem Steuergerät 15 einen Mechanismus 14 zur Betätigung (d. h. zum Öffnen und zum Schließen) der Heckklappe 1, einen Speicher 16 zur Speicherung von vorgegebenen Bewegungsprofilen und einen oder mehrere Sensoren 17. Wenn das Steuergerät 15 einen für das Fahrzeug 10 berechtigten ID-Geber 30 in der Nähe der Heckklappe 1 erfasst, aktiviert es den oder die Sensoren 17, um gültige Fußbewegungen zur Betätigung der Heckklappe 1 zu erfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009017404 A1 [0002]
- DE 102006044112 A1 [0002]
- DE 102004055982 A1 [0002]
- DE 10106400 B4 [0002]
- DE 102007051543 A1 [0002]
