EP1590685A1 - RADARGESTR TZTE SENSIERUNG VON LAGE UND/ODER BEWEGUNG DES K& Ouml;RPERS ODER IM K RPER VON LEBEWESEN - Google Patents

RADARGESTR TZTE SENSIERUNG VON LAGE UND/ODER BEWEGUNG DES K& Ouml;RPERS ODER IM K RPER VON LEBEWESEN

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EP1590685A1
EP1590685A1 EP03776814A EP03776814A EP1590685A1 EP 1590685 A1 EP1590685 A1 EP 1590685A1 EP 03776814 A EP03776814 A EP 03776814A EP 03776814 A EP03776814 A EP 03776814A EP 1590685 A1 EP1590685 A1 EP 1590685A1
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EP
European Patent Office
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signal
living
information
frequency
radar
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03776814A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Oliver Ruoss
Michael Mahler
Juergen Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1590685A1 publication Critical patent/EP1590685A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/18—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state for vehicle drivers or machine operators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  using microwaves or terahertz waves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B83/00—Vehicle locks specially adapted for particular types of wing or vehicle
    • E05B83/16—Locks for luggage compartments, car boot lids or car bonnets
    • E05B83/26—Emergency opening means for persons trapped in the luggage compartment
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/288—Coherent receivers
    • G01S7/2886—Coherent receivers using I/Q processing

Definitions

  • the invention is based on a method for sensing information about the position and / or movements of the body of a living being or a part of the body inside the body.
  • Optical measuring methods with cameras are known in the prior art for detecting the position and movements of the body.
  • image evaluation is difficult and requires a lot of evaluation logic, which increases the costs.
  • no movements inside the body can be pers such as B. determine the heartbeat.
  • Electrocardiography is used to observe such movements inside the body, especially the heart.
  • electrocardiography methods have the disadvantage of not being non-contact, because electrodes have to be attached to the body.
  • infrared measurement methods are also unsuitable for observing the processes inside the body for the purposes mentioned above.
  • the advantage is achieved of detecting the position and / or movements of a body or in a body in a targeted and contactless manner, ie without electrical contact with the body of the living being, and further processing with little effort in terms of material and programming logic, and if necessary to be able to pass it on to a higher-level system.
  • the required transmission power of approx. 1 mW is far below the international limit for personal protection.
  • the method according to the invention can be used in particular in motor vehicles.
  • the present invention is based on the following knowledge about the interaction of the body of a living being with electromagnetic waves from the high-frequency range, in particular the radar frequency range:
  • the body consists of numerous different types of tissue. Each tissue has different electrical properties (ie electrical conductivity, dielectric constant, depth of penetration for electromagnetic fields, etc.). These differences create jumps in the properties at the transition points, the so-called butt joints, which lead to partial reflections of penetrating electromagnetic waves from the high-frequency range.
  • the wave is not only reflected at a (selective) impact point in the heart.
  • the above-mentioned strong reflection at the "blood / tissue" transition applies to all of these locations.
  • the signal strength here depends on the depth of penetration of the tissue types and the depth of measurement.
  • the heartbeat can be characterized by the present invention.
  • the sensor according to the invention not only the pulse frequency but also the “pumping movement” of the heart can be determined and interpreted physiologically.
  • Another strong reflection at the transition from the outer area to the chest is used to measure breathing. This signal is determined using the same method according to the invention. This makes it possible to measure breathing and heartbeat simultaneously using the method according to the invention.
  • movements of the body or parts of the body inside the body can be determined by evaluating the received signal and transmitted signal by determining the Doppler frequency shift between the two signals. This is a simple and sufficiently accurate method for determining body movements.
  • the method according to the invention is preferably designed for radar frequencies in the range between 800 to 5 GHz and in particular for a frequency band of 100 MHz around 2.45 GHz. Electromagnetic waves from this frequency range are particularly well suited for the detection of body movements mainly because of the sufficient depth of penetration into the body. There is also a separate approval not required for frequencies from the ISM band of 100 MHz around 2.45 GHz.
  • the method according to the invention can be further developed in an advantageous manner.
  • Such situations can be, for example, a heart attack, cardiac arrhythmia, or respiratory arrest.
  • the embodiment of the present invention is also advantageous such that the radar field is a pulsed field.
  • the distance d between the body and the transmitting / receiving antenna elements can be monitored from the transit time difference between the transmitted and received signals.
  • This is useful, for example, for controlling the deployment of an airbag.
  • This method can preferably be designed for frequencies in the range between 20 to 120 GHz and in particular in the frequency band of 250 MHz around 24.5 GHz. With such high frequencies, the time difference for determining the distance can be determined very precisely. Furthermore, the radar waves from this frequency range hardly penetrate the body, but are mostly reflected on the surface. As a result, the measured data for the current position and movement of a location on the body surface are particularly precise and clear.
  • the short radar pulses are advantageously generated either by switching on and off via a clock generation circuit that controls a signal switch, or by a signal filter of the clock signal.
  • the received electromagnetic waves are preferably evaluated either according to the sampling principle by selective sampling of the signal or according to the more economical mixer principle, in which a branched-off part of the Transmitted signal (reference signal) is compared with the received signal and the resulting information is analyzed to determine the body movement.
  • An IQ arrangement can be used to avoid evaluation problems when the mixed signal is zeroed.
  • Such a signal evaluation arrangement is characterized in that an additional channel in which the reference signal is out of phase by 90 degrees is used, and the complex amplitude of the mixed signal is determined in the sum of the two signal outputs behind the two paths.
  • the system which contains devices for carrying out the steps according to one of the methods according to the invention, can preferably be attached for monitoring the driver or front passenger or also for determining the presence of a living being in the trunk in a motor vehicle.
  • the information thus obtained can be used in particular for the driver's health monitoring, the control of the deployment of an airbag and for the emergency locking of the trunk.
  • Figure 1 is a block diagram of the structure of a system for sensing according to the inventive method in the embodiment of a continuous wave (CW) radar.
  • CW continuous wave
  • Fig. 2 is a block diagram of a structure of a variant of the signal evaluation according to the mixer principle as Part of a system according to an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a block diagram of a structure of an extended variant of the signal evaluation according to the mixer principle as part of a system according to an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a block diagram of a structure of a system for sensing according to the inventive method in an embodiment of a pulse radar
  • FIG. 5 shows a block diagram of a structure of a system for sensing according to the inventive method in a further embodiment of a pulse radar
  • FIG. 6 shows a block diagram of a structure of a system for sensing according to the inventive method in a further embodiment of a pulse radar
  • FIG. 7 schematically shows a sensor device with a sensor area for the method according to the invention in a motor vehicle in a lateral cross section;
  • FIG. 1 shows a block diagram of the construction of a system for sensing according to the inventive method in the embodiment of a continuous wave (CW) radar.
  • Continuous wave radar uses not pulsed but continuous electromagnetic waves in the radar frequency range.
  • a high-frequency, continuous useful signal from the GHz range with, for example, a frequency of 2.45 GHz and an average power of approximately 1 mW is passed from a frequency generator 10 of the VCO type to a 3 dB power divider 12.
  • the signal is split into a transmission signal 15 and a reference signal 24 in a ratio of 1: 1.
  • the transmission signal 15 passes via a bandpass filter 14, which filters out all frequencies outside the ISM band (2.45 GHz +/- 50 MHz), to the radar transmission antenna 18. From there, a continuous electromagnetic wave is emitted in the direction of the area of the body part to be observed sent.
  • the transmitting antenna 18 is installed, for example, in the steering wheel of a motor vehicle, the radar wave being aimed at the driver's chest area, see also FIG for example located in the steering wheel.
  • the received signal 22 forwarded by the antenna 20 reaches the signal evaluation device 30, into which the reference signal 24 is also passed.
  • the signal depicting the desired movement information is output at signal output 26 of evaluation device 30 and in forwarded an alarm signal generator 38.
  • an acoustic or visual alarm signal is generated or the information is forwarded to a higher-level system.
  • the signal evaluation device 30 various embodiments are provided for the signal evaluation device 30. Two examples are shown in Figures 2 and 3. Both are based on the mixer principle, in which the received signal 22 and the reference signal 24 are superimposed and, in accordance with the mixer principle, so-called sum or difference signals are generated.
  • FIG. 2 shows the simpler embodiment of such a signal evaluation device 30.
  • the received signal 22 and the reference signal 24 enter the signal mixer 32, in which the signals are correlated.
  • the signal mixer 32 is equipped with a bandpass filter for suppressing the interfering secondary signals - undesired mixed products but also, for example, the 50 Hz interference signal.
  • the resulting mixed signal is passed from the signal mixer to a further bandpass filter 34 with a built-in amplifier, which selectively only passes and amplifies the frequencies required for determining the movement information. These frequencies are the Doppler frequencies and their changes over time in the frequency shift from the received signal to the reference signal.
  • the frequency for the changes in the Doppler frequencies is, for example, in the case of the chest movement caused by breathing at 0.01 to 0.5 Hz and in the range of 0.5 to 3 Hz for the heartbeat.
  • the Doppler frequencies for successful signal evaluation are in the frequency range up to 20Hz. At the signal output 26 these are let through amplified signals to map the desired movement information output.
  • FIG. 3 shows an expanded form of a signal evaluation device 30 based on the mixer principle.
  • This so-called IQ evaluation essentially contains two instead of one signal mixer 32.
  • Both the received signal 22 and the reference signal 24 are each distributed by a 3 dB power divider 29, 31 to the two mixers 32 and 33 in a ratio of 1: 1.
  • the part of the received signal 22 which is passed to the one mixer 33 in the power divider 31 is phase-shifted by 90 degrees.
  • the resulting signal is then generated in each of the two mixers 32 and 33, as described for FIG. 2, and the frequencies required for determining the movement are selected and amplified further via bandpass filters 34 with amplifiers.
  • the signals output at the two signal outputs 26 the complex amplitude of the entire output signal can be used for mapping onto the movement information. This avoids evaluation problems with zeroing of the one mixed signal.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a structure of a system for sensing according to the method according to the invention in an embodiment of a pulse radar. This is a radar system that uses pulsed electromagnetic waves.
  • a high-frequency useful signal with a frequency of, for example, 2.45 GHz is passed from frequency generator 10 of the VCO type to a 3dB power divider 12.
  • the signal is split into a transmission signal 15 and a reference signal 24 in a ratio of 1: 1.
  • the transmission signal 15 continues to a very fast pin-diode switch 16, the transmission signal 15 only in short pulses (1 to 10ns
  • the switch 16 is regulated by means of a control signal that comes from a control signal generator 17.
  • the control signal generator 17 can deliver a pulse with the length of the switching period.
  • the transmission signal pulses 15 are passed from the switch 16 to the radar transmission antenna 18 via a bandpass filter 14, which filters out all frequencies outside the ISM band (2.45 GHz +/- 50 MHz). From there, electromagnetic wave pulses 15 are emitted in the direction of the area of the body site to be observed.
  • the transmission antenna 18 is installed, for example, in the steering wheel of a motor vehicle, the radar shaft being aimed at the driver's chest area.
  • the radar wave pulses reflected at the joints of the body, in particular on the chest surface and on the heart wall, are received by the receiving antenna 20, which is also located in the steering wheel, for example.
  • the pulsed received signal 22 forwarded by the antenna 20 reaches the signal evaluation device 30, into which the reference signal 24 is also directed.
  • the reference signal 24 arriving there is also pulsed, which is done by means of the switch 21.
  • This switch 21 is coupled to the switch 16 in such a way that it is controlled via the same control signal by the control signal generator 17, but with a variable time delay 19.
  • the time delay is carried out by the delay element 19, which, for example, gradually shifts the time for the opening signal back up the jagged sawtooth voltage of the control signal generator 17.
  • the pulses of the reference signal 24 are accordingly delayed compared to those of the transmission signal.
  • a superimposition of the reference pulse 24 and reception pulse 22 in the signal evaluation 30 necessary for the result signal at the signal output 26 is achieved with a time delay of the reference pulse 24 which corresponds to the transit time of the emitted and reflected radar wave.
  • the value of this delay is transmitted from the delay element 19 to the evaluation device 30 and used as information for the distance d (see FIG. 7) between the body or body part and the transmitting or receiving antenna 18, 20.
  • the signal evaluation with regard to the body movements takes place, for example, according to the methods described for FIG. 2 or 3.
  • the result at the signal output 26 is forwarded to a higher-level system 39 for further processing, such as a medical evaluation, by wireless data transmission.
  • FIGS. 5 and 6 Another equally suitable signal evaluation method is the sampling principle illustrated with FIGS. 5 and 6, in which the received signal 22 is scanned in sampling clock steps.
  • a high-frequency useful signal with a frequency of, for example, 24.5 GHz is used by a frequency generator 10 for the sensor design frequency. Pulsed with the help of the switch 16 and filtered by the bandpass filter 14, the transmission signal 15 is emitted by the antenna 18 as a radar wave pulse and the part reflected at the joints is received with the reception antenna 20. Switch 16 is controlled by a control signal generated in control signal generator 17.
  • the clock for this signal is a clock generator 23, such as one for high frequencies commercially available clock.
  • control pulse generator 25 for sampling is also regulated by the signal of the control signal generator 17.
  • a variable time delay is built into this control by an interposed delay element 19 in order to compensate for the delay compensation of the radar wave.
  • the value of the delay is transmitted to the sampler 35 to determine the distance d (see FIG. 7) of the body to the antenna elements 18 and 20. (Since the received signal is continuously sampled, the signal is practically converted A / D.
  • the transit time can be calculated by comparing the received signal with the transmitted signal and thus determining the time difference.
  • the sampler 35 which samples the received signal 22, is controlled with the control pulse 27 then generated in the sampling control pulse generator 25.
  • the resulting sampling data are then output for the information analysis at the signal output 26 of the sampler 35.
  • the clock signal of the clock generator 23 of the sampling pulse controller 25 is used as the basis for the transmission pulse 15.
  • a pulse generator 13 which can be, for example, a diode, from which the corresponding part of its Fourier spectrum broadened by the shortness of the pulse is then transmitted as a transmission pulse 15 in the downstream bandpass filter 14.
  • the ISM band can be used for the radar pulse frequencies.
  • the frequency band around 24.5 GHz, which is ten times higher, can also be used for more precise distance measurements.
  • FIG. 7 schematically shows a sensor device 40 with a sensor area for the method according to the invention in a motor vehicle in a lateral cross section.
  • the sensor device 40 is fastened at a point in the permitted angular range 42 in front of the chest section 44 of the driver 46.
  • a suitable position within the angular range 42 which is open at approximately 30 degrees, would be in the steering wheel 48, for example.
  • the electromagnetic wave can be directed at the heart 50 and / or the measuring range 52 of the breathing movement.
  • the distance d between the person 46 and the sensor 40 is also measured. Its radiation pattern has an opening angle 43 of up to 45 degrees.
  • control and evaluation elements for the sensor 40 can be located at another location in the motor vehicle, for example in the center console.
  • FIG. 8 schematically shows a sensor device 40 for the method according to the invention in the trunk 62 of a motor vehicle 60 in a lateral cross section.
  • the sensor 40 is attached under the trunk roof 64 in such a way that the observation area at the radiation opening angle 43 covers the main part of the trunk 62. This makes it possible to determine whether there is a living being there. This can be used for the automatic opening of the. Flap can be used in an accident.
  • a radar-based sensor 40 for determining heartbeat and respiratory rate can be used to great advantage in the following tasks or systems in a motor vehicle:
  • Presence detection By (seat-related) measurement of the heartbeat, a distinction can be made between a person present and an object. the. Such a system can support airbag deployment. Unnecessary airbag deployment in the event of an accident greatly increases repair costs.
  • the airbag control can also be improved by different heartbeat frequencies in children and adults. Children have a higher pulse than adults. However, other parameters such as e.g. Weight and / or size can also be used.
  • Driver monitoring for driver condition monitoring, the heartbeat and breathing with the system according to the invention are physiological parameters that are easy to measure and are highly informative. The possible uses for such a system are shown by the increasing numbers of accidents due to heart attacks or circulatory failure when driving a motor vehicle.
  • the heartbeat could also provide information about the driver's level of alertness (attention, resilience).
  • the pulse rate of a relaxed person is significantly lower than that of a person who is under stress.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sensierung von Informationen über Lage und/oder Bewegungen des Körpers eines Lebewesens oder eines Körperteils im Körperinneren, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren enthält die Schritte: Senden (18) eines elektromagnetischen Signals (15), das erfindungsgemäss Frequenzen im Radarbereich aufweist, auf einen vorgegebenen Körperbereich eines Lebewesens, Empfangen (20) eines aus dem Körperbereich reflektierten elektromagnetischen Signals (22), Auswerten (30) des eingefangenen Empfangssignals (22) hinsichtlich Laufzeit- und/oder Frequenzunterschied zum Sendesignal (15) zur Feststellung der Informationen. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können die Atmung und der Herzschlag sowie die Lage des Körpers eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges berührungslos während der Fahrt überwacht werden.

Description

Radargestützte Sensierung von Lage und/oder Bewegung des Körpers oder im Körper von Lebewesen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Sensierung von Informationen über Lage und/oder Bewegungen des Körpers eines Lebewesens oder eines Körperteils im Körperinneren.
Für Verfahren zur Erfassung solcher Informationen besteht neben der Medizintechnik insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie ein großes Interesse. So sind Unaufmerksamkeit, Einschlafen am Steuer sowie die Belastung des Herzens durch Stresssituationen immer wieder Ursachen von Unfällen mit tödlichem Ausgang. Daher wird mit verschiedenen Ansätzen versucht, physiologische Messparameter wie Herzschlag, Atmung und Lage des Körpers zu erfassen. Diese Parameter werden ausgewertet und je nach Ergebnisse können Warnsignale erzeugt werden. Diese Informationen können zur Charakterisierung des Fahrerzustandes oder beispielsweise auch als Daten zum Steuern des Auslösens eines Airbags herangezogen werden.
Im Stand der Technik sind zum Erfassen von Lage und Bewegungen des Körpers optische Messmethoden mit Kameras bekannt. Jedoch ist die Bildauswertung schwierig und erfordert viel Auswertelogik, wodurch die Kosten erhöht werden. Auch lassen sich damit keine Bewegungen im Innern des Kör- pers wie z. B. der Herzschlag feststellen.
Für die Beobachtung solcher körperinneren Bewegungen insbesondere des Herzens wird die Elektrokardiographie angewandt. Die Verfahren der Elektrokardiographie haben jedoch den Nachteil, nicht berührungslos zu sein, denn an dem Körper müssen dabei Elektroden angebracht werden.
Auch Infrarotmessverfahren sind wegen ihrer Ungenauigkeit und mangelnden Auflösung für die Beobachtung der Abläufe im Körperinneren für die oben genannten Zwecke ungeeignet.
Eine insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik gewünschte beeinträchtigungsfreie, hinreichend störungsarme Messmethode der Lage und/oder Bewegungen des Körpers vor allem auch im Körperinneren ist für den Einsatz außerhalb von Testbedingungen bisher nicht gefunden worden.
Vorteile der Erfindung
Mit den Maßnahmen der unabhängigen Ansprüche wird der Vorteil erzielt, die Lage und/oder Bewegungen eines Körpers oder in einem Körper gezielt und kontaktlos, d.h., ohne elektrischen Kontakt zum Körper des Lebewesens, erfassen und mit geringem Aufwand an Material und Programmierlogik weiterverarbeiten, und gegebenenfalls an übergeordnete System weitergeben zu können. Dabei liegt die benötigte Sendeleistung mit ca. 1 mW weit unter dem internationalen Grenzwert für den Personenschutz. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich insbesondere in Kraftfahrzeugen verwenden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der im Folgenden ausgeführten Erkenntnis über die Wechselwirkung vom Körper eines Lebewesens mit elektromagnetischen Wellen aus dem Hochfrequenzbereich, insbesondere dem Radarfrequenzbereich: Der Körper besteht aus zahlreichen verschiedenen Gewebearten. Jedes Gewebe besitzt andere elektrische Eigenschaften (d.h. elektrische Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante, Eindringtiefe für elektromagnetische Felder, usw.). Durch diese Unterschiede entstehen an den Übergangsstellen, den sogenannten Stoßstellen, Sprünge in den Eigenschaften, die zut teilweisen Reflexionen eindringender elektromagnetischer Wellen aus dem Hochfrequenzbereich führen.
Besonders gut lassen sich diese Reflexionen für die Messung des Herzschlags und der Atmung ausnutzen. Die Gewebeunterschiede zwischen den Schichten über dem Herz (Fett/Muskel und Muskel/Knochen,..) sind klein, so dass dort kaum Reflexionen der elektromagnetischen Wellen stattfinden. Eine starke Reflexion erhält man hingegen beim Auftreffen der Welle am Herzen, denn hier ist der Unterschied, nämlich zwischen Blut und Herzgewebe, besonders groß. Durch diese starke Reflexion ist man in der Lage, die Position dieser Stoßstelle über der Zeit zu bestimmen. Die zeitliche Lage- und Formveränderung des Herzens im Brustkorb erzeugt eine Dopplerverschiebung der reflektierten elektromagnetischen Welle, mit Hilfe derer der Herzschlag gemessen werden kann.
Durch den anatomischen Aufbau wird die Welle aber nicht nur an einer (punktuellen) Stoßstelle im Herz reflektiert. Es finden Reflexionen an verschiedenen Bereichen des Herzens (z.B. an den Herzklappen) statt, weil das Herz ein stark durchblutetes und mit Blut durchflossenes Organ ist. Die oben erwähnte starke Reflexion beim Übergang „Blut/Gewebe" gilt für alle diese Stellen. Die Signalstärke ist hier aber abhängig von der Eindringtiefe der Gewebearten und der Messtiefe.
Je nach Position der Sende-/Empfangsantennenelemente bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich andere Ein- dringtiefen bis zum Herzen. Diese Abstände beeinflussen die Signalqualität und Signalform. Die Signalform wird durch die Stoßstelle vorgeben, weil jeder Punkt im Herzen einen anderen räumlichen Bewegungsablauf besitzt.
Der Herzschlag kann mit der vorliegenden Erfindung charakterisiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Sensor kann dabei nicht nur die Pulsfrequenz sondern auch die „Pumpbewegung" des Herzens bestimmt und physiologisch interpretiert werden.
Für die Messung der Atmung wird eine weitere starke Reflexion am Übergang Außenbereich/Brustkorb ausgenutzt. Dieses Signal wird nach derselben erfindungsgemäßen Methode ermittelt. Dadurch ist es möglich, Atmung und Herzschlag mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig zu messen.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung angegeben.
In vorteilhafter, erfindungsgemäßer Weise lassen sich Bewegungen des Körper oder der Körperteile im Innern des Körpers durch die Auswertung des Empfangssignals und Sendesignals über die Feststellung der Dopplerfrequenzverschiebung zwischen beiden Signalen ermitteln. Dieses ist eine einfache und hinreichend genaue Methode zur Bestimmung der Körperbewegungen.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren auf Radarfrequenzen im Bereich zwischen 800 bis 5 GHz und insbesondere auf ein Frequenzband von 100 MHz um 2,45 GHz herum ausgelegt. Elektromagnetische Wellen aus diesem Frequenzbereich sind vor allem wegen der ausreichenden Eindringtiefe ins Körperinnere zur Detektion von Körperbewegungen besonders gut geeignet. Des Weiteren ist eine gesonderte Zulassung bei Frequenzen aus dem ISM-Band von 100 MHz um 2,45 GHz herum nicht erforderlich.
Mit einem alarm-dienenden Signal, dann wenn die ausgewerteten physiologischen Messdaten auf eine lebensbedrohende Ausnahmesituation hinweisen, kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise weitergebildet werden. Solche Situationen können beispielsweise ein Herzinfarkt, Herzrhythmusstörungen oder ein Atemstillstand sein.
Ebenfalls vorteilhaft ist die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung derart, dass das Radarfeld ein gepulstes Feld ist. Dadurch lässt sich aus dem Laufzeitunterschied von Sende- und Empfangssignal der Abstand d zwischen Körper und Sende-/Empfangsantennenelementen überwachen. Dieses ist zum Beispiel für die Steuerung der Auslösung eines Airbags von Nutzen. Bevorzugt kann dieses Verfahren für Frequenzen aus dem Bereich zwischen 20 bis 120 GHz und insbesondere aus dem Frequenzband von 250 MHz um 24,5 GHz herum ausgelegt sein. Mit solchen hohen Frequenzen lässt sich der Zeitunterschied zur Abstandsbestimmung sehr genau bestimmen. Des Weiteren dringen die Radarwellen aus diesem Frequenzbereich kaum in den Körper ein, sondern werden zum größten Teil an der Oberfläche reflektiert. Dadurch sind die gemessenen Daten für die momentane Position und Bewegung einer Stelle an der Körperoberfläche besonders genau und deutlich.
Die kurzen Radarpulse werden in vorteilhafter Weise entweder durch ein An- und Abschalten über eine einen Signalschalter ansteuernde Takterzeugungsschaltung oder durch einen Signalfilter des Taktsignals erzeugt.
Die Auswertung der empfangenen elektromagnetischen Wellen erfolgt bevorzugt entweder nach dem Samplingprinzip durch punktuelles Abtasten des Signals oder nach dem kostengünstigeren Mischerprinzip, bei dem ein abgezweigter Teil des Sendesignals (Referenzsignal) mit dem Empfangssignal verglichen wird und die daraus resultierende Information zur Ermittlung der Körperbewegung analysiert wird. Zur Vermeidung von Auswerteproblemen bei Nullstellen des Mischsignals kann eine IQ-Anordnung verwendet werden. Eine solche Signalauswerteanordnung ist dadurch charakterisiert, dass ein weiterer Kanal, bei dem das Referenzsignal um 90 Grad phasenverschoben ist, verwendet wird, und dadurch in der Summe der beiden Signalausgänge hinter den beiden Pfaden die komplexe Amplitude des Mischsignals ermittelt wird.
Das System, das Einrichtungen enthält zur Durchführung der Schritte nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren, kann bevorzugt zur Überwachung des Fahrers oder Beifahrers oder auch zur Feststellung der Anwesenheit eines Lebewesens im Kofferraum in einem Kraftfahrzeug angebracht sein. Die damit gewonnenen Informationen können insbesondere für die Gesundheitsüberwachung des Fahrers, die Steuerung der Auslösung eines Airbags sowie für die Notverriegelung des Kofferraums verwendet werden.
Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Systems zur Sensierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Ausführungsform eines Continuous-Wave- (CW) Radars;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer Variante der Signalauswertung nach dem Mischerprinzip als Bestandteil eines Systems nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer erweiterten Variante der Signalauswertung nach dem Mischerprinzip als Bestandteil eines Systems nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Systems zur Sensierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Ausführungsform eines Impulsradars;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Systems zur Sensierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer weiteren Ausführungsform eines Impulsradars;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Systems zur Sensierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer weiteren Ausführungsform eines Impulsradars;
Fig. 7 schematisch eine Sensorvorrichtung mit Sensorbereich für das erfindungsgemäße Verfahren in einem Kraftfahrzeug im seitlichen Querschnitt;
Fig. 8 schematisch eine Sensorvorrichtung mit Sensorbereich für das erfindungsgemäße Verfahren im Kofferraum eines Kraftfahrzeugs im seitlichen Querschnitt . Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
In Figur 1 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Systems zur Sensierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Ausführungsform eines Continuous-Wave (CW) -Radars dargestellt. Bei einem Continuous-Wave-Radar werden nicht gepulste, sondern kontinuierliche elektromagnetische Wellen im Radarfrequenzbereich verwendet.
Ein hochfrequentes, kontinuierliches Nutzsignal aus dem GHz-Bereich mit beispielsweise einer Frequenz von 2,45 GHz und einer Durchschnittsleistung von ca. 1 mW wird vom einem Frequenzgenerator 10 des Typs VCO zu einem 3dB Leistungsteiler 12 geleitet. Dabei wird das Signal in ein Sendesignal 15 und in ein Referenzsignal 24- im Verhältnis 1:1 aufgespaltet. Das Sendesignal 15 gelangt weiter über einen Bandpassfilter 14, der alle Frequenzen außerhalb des ISM- Bandes (2,45 GHz +/- 50 MHz) herausfiltert, zur Radarsendeantenne 18. Von dort wird eine kontinuierliche elektromagnetische Welle in Richtung des Bereichs der zu beobachtenden Körperstelle ausgesandt. Die Sendeantenne 18 ist beispielsweise im Lenkrad eines Kraftfahrzeugs eingebaut, wobei die Radarwelle auf den Brustbereich des Fahrers gerichtet ist, s. a. Figur 7. Die an den Stoßstellen des Körpers insbesondere an der Brustoberfläche und an der Herzwand reflektierten Radarwellen werden von der Empfangsantenne 20, die sich zum Beispiel auch im Lenkrad befindet, aufgefangen. Das von der Antenne 20 weitergeleitete Empfangssignal 22 gelangt in die Signalauswertevorrichtung 30, in die e- benfalls das Referenzsignal 24 geleitet wird. Am Signalausgang 26 der Auswertevorrichtung 30 wird das die gewünschte Bewegungsinformation abbildende Signal ausgegeben und in einen Alarmsignalgenerator 38 weitergeleitet. In diesem wird dann, falls der Herzschlagschlag eine bestimmte Frequenz über- oder unterschreitet oder der Herzrhythmus eine außergewöhnliche Veränderung aufweist, ein akustisches oder optisches Alarmsignal erzeugt oder die Information an ein übergeordnetes System weitergeleitet.
Für die Signalauswertevorrichtung 30 sind erfindungsgemäß verschiedene Ausführungsformen vorgesehen. Zwei Beispiele sind in Figur 2 und 3 dargestellt. Beide basieren auf dem Mischerprinzip, bei dem das Empfangssignal 22 und das Referenzsignal 24 überlagert und -entsprechend dem Mischerprinzip- sogenannte Summen- bzw. Differenzsignale erzeugt werden.
Figur 2 zeigt die einfachere Ausführung einer solchen Signalauswertevorrichtung 30. Dabei gelangen das Empfangssignal 22 und das Referenzsignal 24 in den Signalmischer 32, in dem die Signale korreliert werden. Der Signalmischer 32 ist mit einem Bandpassfilter zur Unterdrückung der störenden Nebensignale -unerwünschte Mischprodukte aber auch wie beispielsweise das 50 Hz Störsignal-ausgestattet . Von dem Signalmischer wird das resultierende Mischsignal zu einem weiteren Bandpassfilter 34 mit eingebautem Verstärker geleitet, der selektiv nur die für die Ermittlung der Bewegungsinformationen benötigten Frequenzen hindurchlässt und verstärkt. Diese Frequenzen sind die Dopplerfrequenzen und ihre zeitlichen Änderungen bei der Frequenzverschiebung von Empfangssignal zum Referenzsignal. Die Frequenz für die Änderungen der Dopplerfrequenzen liegt beispielsweise bei der durch die Atmung erfolgten Bewegung des Brustkorbs bei 0,01 bis 0,5 Hz und beim Herzschlag im Bereich von 0,5 bis 3 Hz. Die Dopplerfrequenzen zur erfolgreichen Signalauswertung selbst hingegen liegen im Frequenzbereich bis 20Hz. Am Signalausgang 26 werden diese so durchgelassenen und verstärkten Signale zur Abbildung der gewünschten Bewegungsinformation ausgegeben.
In Figur 3 ist eine erweiterte Form einer Signalauswertungsvorrichtung 30 nach dem Mischerprinzip dargestellt. Diese so genannte IQ-Auswertung enthält im Wesentlichen zwei statt einem Signalmischer 32. Es wird sowohl das Empfangssignal 22 als auch das Referenzsignal 24 jeweils durch einen 3dB Leistungsteiler 29, 31 im Verhältnis 1:1 auf die beiden Mischer 32 und 33 verteilt. Zusätzlich wird dabei der an den einen Mischer 33 geleitete Teil des Empfangssignals 22 im Leistungsteiler 31 um 90 Grad phasenverschoben. Jeweils in den beiden Mischern 32 und 33 wird dann wie zu Figur 2 beschrieben das resultierende Signal erzeugt und weiter über Bandpassfilter 34 mit Verstärker die für die Bestimmung der Bewegung erforderlichen Frequenzen selektiert und verstärkt. Mit den an den beiden Signalausgängen 26 ausgegebenen Signalen kann die komplexe Amplitude des gesamten Ausgangssignals für die Abbildung auf die Bewegungsinformationen verwendet werden. Dadurch werden Auswerteproblemen bei Nullstellen des einen Mischsignals vermieden.
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Systems zur Sensierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Ausführungsform eines Impulsradars. Dieses ist ein Radarsystem, bei dem gepulste elektromagnetische Wellen verwendet werden.
Ein hochfrequentes Nutzsignal mit einer Frequenz von beispielsweise 2,45 GHz wird vom Frequenzgenerator 10 des Typs VCO zu einem 3dB Leistungsteiler 12 geleitet. Dabei wird das Signal in ein Sendesignal 15 und in ein Referenzsignal 24 im Verhältnis 1:1 aufgespaltet. Das Sendesignal 15 gelangt weiter zu einem sehr schnellen Pin-Dioden-Schalter 16, der das Sendesignal 15 nur in kurzen Pulsen (1 bis 10ns
Pulslänge) hindurchlässt .
Der Schalter 16 wird mittels eines Steuersignals, das von einem Steuersignalerzeuger 17 kommt, geregelt. Beispielsweise kann der Steuersignalerzeuger 17 einen Impuls mit der Länge der Schaltdauer liefern.
Die Sendesignalpulse 15 werden vom Schalter 16 über einen Bandpassfilter 14, der alle Frequenzen außerhalb des ISM- -Bandes (2,45 GHz +/- 50 MHz) herausfiltert, zur Radarsendeantenne 18 geleitet. Von dort werden elektromagnetische Wellenpulse 15 in Richtung des Bereichs der zu beobachtenden Körperstelle ausgesandt. Die Sendeantenne 18 ist beispielsweise im Lenkrad eines Kraftfahrzeugs eingebaut, wobei die Radarwelle auf den Brustbereich des Fahrers gerichtet ist.
Die an den Stoßstellen des Körpers insbesondere an der Brustoberfläche und an der Herzwand reflektierten Radarwellenpulse werden von der Empfangsantenne 20, die sich zum Beispiel auch im Lenkrad befindet, aufgefangen. Das von der Antenne 20 weitergeleitete, gepulste Empfangssignal 22 gelangt in die Signalauswertevorrichtung 30, in die ebenfalls das Referenzsignal 24 geleitet wird. Das dort eintreffende Referenzsignal 24 ist ebenfalls gepulst, was mittels des Schalters 21 erfolgt.
Dieser Schalter 21 ist mit dem Schalter 16 derart gekoppelt, dass er über dasselbe Steuersignal vom Steuersignalerzeuger 17, jedoch mit einer variablen Zeitverzögerung 19 belegt, angesteuert wird.
Die Zeitverzögerung führt das Delayelement 19 aus, das zum Beispiel den Zeitpunkt für das Öffnungssignal den Zacken der Sägezahnspannung des Steuersignalerzeugers 17 herauffahrend Stück für Stück nach hinten verschiebt. Die Pulse des Referenzsignals 24 sind dadurch gegenüber denen des Sendesignals entsprechend verspätet.
Eine für das Ergebnissignal am Signalausgang 26 notwendige Überlagerung von Referenzpuls 24 und Empfangspuls 22 in der Signalauswertung 30 wird bei einer Zeitverzögerung des Referenzpulses 24, die der Laufzeit der ausgesendeten und reflektierten Radarwelle entspricht, erreicht. Der Wert dieser Verzögerung wird von dem Delayelement 19 an die Auswertevorrichtung 30 übermittelt und als Information für den Abstand d (siehe Figur 7) zwischen dem Körper oder Körperteil und der Sende- bzw. Empfangsantenne 18, 20 verwendet. Die Signalauswertung bezüglich der Körperbewegungen erfolgt beispielsweise nach den zu Figur 2 oder 3 beschriebenen Methoden. Das Ergebnis am Signalausgang 26 wird per schnurloser Datenübertragung an ein übergeordnetes System 39 zur Weiterverarbeitung wie zum Beispiel eine medizinischen Auswertung weitergeleitet.
Eine andere ebenso geeignete Signalauswertungsmethode ist das mit den Figur 5 und 6 illustrierte Samplingprinzip, bei dem das Empfangssignal 22 in Sampletaktschritten abgerastert wird.
In der in Figur 5 dargestellten Variante wird für die Sen- designalfrequenz ein hochfrequentes Nutzsignal mit einer Frequenz von beispielsweise 24,5 GHz von einem Frequenzgenerator 10 verwendet. Gepulst mit Hilfe des Schalters 16 und gefiltert durch den Bandpassfilter 14 wird das Sendesignal 15 von der Antenne 18 als Radarwellenpuls ausgesandt und der an den Stoßstellen reflektierte Teil mit der Empfangsantenne 20 empfangen. Die Steuerung des Schalters 16 erfolgt durch ein im Steuersignalerzeuger 17 generiertes Steuersignal. Der Taktgeber für dieses Signal ist ein Takterzeuger 23, wie beispielsweise eine für hohe Frequenzen kommerziell erhältliche Clock.
Des Weiteren wird von dem Signal des Steuersignalerzeugers 17 neben dem Schalter 16 auch die Steuerpulserzeugung 25 für das Sampling geregelt. Jedoch ist in diese Steuerung durch ein zwischengeschaltetes Delayelement 19 eine variierende Zeitverzögerung eingebaut, um den Laufzeitausgleich der Radarwelle auszugleichen. Der Wert der Verzögerung wird zur Bestimmung des Abstands d (siehe Fig.7) des Körpers zu den Antennenelementen 18 und 20 an den Sampler 35 übermittelt. (Da das Empfangssignal dauerhaft abtastet wird, wird das Signal praktisch schon A/D gewandelt. Die Laufzeit kann berechnet werden, indem das Empfangssignal mit dem Sendesignal verglichen und so der Zeitunterschied ermittelt wird.
Mit dem dann im Samplingsteuerpulserzeuger 25 generierten Steuerpuls 27 wird der das Empfangssignal 22 abtastende Sampler 35 gesteuert. Die resultierenden Samplingdaten werden danach für die Informationsanalyse am Signalausgang 26 des Samplers 35 ausgegeben.
In der in Figur 6 dargestellten Alternative wird anstelle eines separaten, hochfrequenten Nutzsignals als Basis für den Sendepuls 15 das Taktsignal des Takterzeugers 23 der Samplingpulssteuerung 25 verwendet. Mit diesem Taktsignal werden mittels eines Impulserzeugers 13, der beispielsweise eine Diode sein kann, kurze Pulse erzeugt, aus denen dann im nachgeschalteten Bandpassfilter 14 der entsprechende Teil ihres durch die Kürze des Pulses verbreiterten Fou- rierspektrums als Sendeimpuls 15 hindurchgelassen wird. So kann zum Beispiel das ISM-Band für die Radarpulsfrequenzen verwendet werden. Für genauere Abstandsmessungen kann auch das zehnmal höher angesiedelte Frequenzband um 24.5 GHz benutzt werden. In Figur 7 ist schematisch eine Sensorvorrichtung 40 mit Sensorbereich für das erfindungsgemäße Verfahren in einem Kraftfahrzeug im seitlichen Querschnitt dargestellt. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 40 ist an einer Stelle in dem erlaubten Winkelbereich 42 vor dem Brustabschnitt 44 des Fahrers 46 befestigt. Eine geeignete Position innerhalb des mit ca. 30 Grad geöffneten Winkelbereichs 42 wäre zum Beispiel im Lenkrad 48. Dabei kann die elektromagnetische Welle auf das Herz 50 und/oder den Messbereich 52 der Atmungsbewegung gerichtet sein. Neben dem Herzschlag und der Atembewegung wird auch der Abstand d zwischen der Person 46 und dem Sensor 40 gemessen. Seine Abstrahlcharakteristik hat dabei einen Öffnungswinkel 43 von bis zu 45 Grad.
Die Steuerungs- und Auswertelemente für den Sensor 40 können sich an einem anderen Ort im Kraftfahrzeug befinden, wie beispielsweise in der Mittelkonsole.
In Figur 8 ist schematisch eine Sensorvorrichtung 40 für das erfindungsgemäße Verfahren im Kofferraum 62 eines Kraftfahrzeugs 60 im seitlichen Querschnitt dargestellt. Der Sensor 40 ist dabei unter dem Kofferraumdach 64 derart angebracht, dass der Beobachtungsbereich im Abstrahlöff- nungswinkel 43 den Hauptteil des Kofferraums 62 abdeckt. Dadurch kann festgestellt werden, ob sich dort ein Lebewesen befindet. Dieses kann für die automatische Öffnung der . Klappe bei einem Unfall genutzt werden.
Ein Radar-basierter Sensor 40 zur Bestimmung von Herzschlag und Atemfrequenz kann mit hohem Nutzen bei den nachfolgenden Aufgaben bzw. Systemen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden:
• Personenanwesenheitserkennung: Durch (sitzbezogene) Messung des Herzschlags kann zwischen einer anwesenden Person und einem Gegenstand unterschieden wer- den. Ein solches System kann die Airbagauslösung unterstützen. Ein unnötiges Airbagauslösen bei einem Unfall erhöht die Reparaturkosten stark.
• Personenklassifizierung: Durch unterschiedliche Frequenzen des Herzschlags bei Kindern bzw. Erwachsenen kann die Airbagsteuerung ebenfalls verbessert werden. Kinder haben einen höheren Puls als Erwachsene. Für eine eindeutige Klassifizierung sollten aber noch andere Parameter wie z.B. Gewicht und/oder Größe mitverwendet werden.
• Fahrermonitoring: Für eine Fahrerzustandsüberwachung sind der Herzschlag und die Atmung mit dem erfindungsgemäßen System gut zu messende physiologische Parameter mit hoher Aussagekraft. Die Einsatzmöglichkeit für ein solches System zeigen die steigenden Zahlen der Unfälle durch Herzanfälle oder Kreislaufversagen beim Kraftfahrzeugfahren. Auch könnte der Herzschlag mit eine Aussage über den Wachheits- grad (Aufmerksamkeit, Belastbarkeit) des Fahrers geben. Bei einer entspannten Person ist die Pulsfrequenz deutlich geringer als bei einer Person, die unter Anstrengung steht.
• Langzeitüberwachung: Dieser Punkt scheint zunächst keine Kraftfahrzeug-spezifische Anwendung zu sein. Aus medizinischen Gesichtspunkten ist es aber von hohem Nutzen, den Fahrer über einen längeren Zeitraum in einer realen Stresssituation zu überwachen. Diese Werte könnten dann später von einem Arzt ausgewertet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im wesentlichen frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Sensierung von Informationen über Lage und/oder Bewegungen des Körpers (46) eines Lebewesens o- der eines Körperteils (50; 52) im Körperinneren enthaltend die Schritte:
a) Senden (18) eines elektromagnetischen Signals (15) auf einen vorgegebenen Körperbereich (44) des Lebewesens, b) Empfangen (20) eines aus dem Körperbereich reflektierten elektromagnetischen Signals (22), c) Auswerten (30) des eingefangenen Empfangssignals (22) hinsichtlich Laufzeit- und/oder Frequenzunterschied zum Sendesignal (15) zur Feststellung der Informationen, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenzen im Hochfrequenzbereich, insbesondere im Radarbereich verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sensierung der Informationen über Bewegungen des Körpers (46) eines Lebewesens oder eines Körperteils (50; 52) im Körperinneren der Schritt der Auswertung des Empfangssignals (22) über die Feststellung der Doppler- frequenzverschiebung zum Sendesignal (15) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zur Sensierung von Herzschlag und/oder Atmung des Lebewesen eine Radarfrequenz bevorzugt im Bereich zwischen 800 MHz und 6 GHz, und bevorzugt ein Frequenzband von 100 MHz um 2,45 GHz herum verwendet wird, und die Frequenzverschiebung auf Informationen, die die Herzbewegung und/oder Brustbewegung charakterisieren, abgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, enthaltend den Schritt,
Generieren (38) eines einem Alarm dienenden Signals, wenn die ausgewerteten Informationen von Herz- und/ oder Brustbewegung auf eine lebensbedrohende Ausnahmesituation hinweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Signalauswertung (30) nach dem Mischerprinzip arbeitet.
6. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei ein weiterer Mischer (33) in der Signalauswertung (30) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, enthaltend den Schritt, ein gepulstes Sendesignal (15) zu erzeugen (13; 16) .
8. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Information aus der Auswertung von Laufzeitunterschieden zwischen Sende- (15) und Empfangssignal (22) den Abstand d zwischen Körper (46) oder Körperteil (50; 52) und Sende/Empfangsantennenelementen (18, 20) enthält.
9. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei zur Sensierung der Lage des Körpers (46) des Lebewesen eine Radarfrequenz bevorzugt im Bereich zwischen 20 und 120 GHz, und bevorzugt ein Frequenzband von 250 MHz um 24,5 GHz herum verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Pulse (15) durch An- und Ausschalten über eine Signalschalter (16) ansteuernde Takterzeugungsschaltung (23, 17) erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Pulse (15) durch signalfilternde Halbleiterbauelemente (13) erzeugt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Signalauswertung (30; 35) - insbesondere des gepulsten - elektromagnetischen Empfangssignals (22) nach dem Samplingprinzip arbeitet.
13. System zur Sensierung von Informationen über Lage und/oder Bewegungen des Körpers (46) eines Lebewesens o- der eines Körperteils (50; 52) im Körperinneren, enthaltend Einrichtungen zur Durchführung der Schritte des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.
14. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder des Systems nach Anspruch 13 zur Überwachung einer Person (46) in einem Kraftfahrzeug (60), wobei die Einrichtungen (40) zum Senden und Empfangen der Signale (15; 22) am Lenkrad (48) oder in dessen unmittelbaren
Nähe angebracht sind, und die Abstrahlcharakteristik der Sendeantennenelemente (18) einen Öffnungswinkel (43) von unter 40 Grad, bevorzugt von 20 bis 30 Grad, besitzt.
15. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder des Systems nach Anspruch 13 zur Feststellung der Anwesenheit und/oder Überwachung eines Lebewesens in einem Kofferraum (62) eines Kraftfahrzeugs (60), bei dem die Einrichtungen des Systems zur Sensierung in dem Kraftfahrzeug (60) angebracht sind.
16. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder des Systems nach Anspruch 13 für einen der folgenden Zwecke: a) Personenanwesenheitserkennnung, b) Personenklassifizierung, c) Fahrermonitoring oder d) Langzeitüberwachung, wobei die ausgewerteten Informationen über Lage und/oder Bewegungen des Körpers (46) eines Lebewesens oder eines Körperteils (50; 52) im Körperinneren an ein übergeordnetes System (39) zur Weiterverarbeitung darin weitergeleitet werden.
EP03776814A 2002-12-19 2003-10-23 RADARGESTR TZTE SENSIERUNG VON LAGE UND/ODER BEWEGUNG DES K& Ouml;RPERS ODER IM K RPER VON LEBEWESEN Withdrawn EP1590685A1 (de)

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