EP4612672A1 - Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen bereitstellen einer funktion bei einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen bereitstellen einer funktion bei einem kraftfahrzeug

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Publication number
EP4612672A1
EP4612672A1 EP23794352.7A EP23794352A EP4612672A1 EP 4612672 A1 EP4612672 A1 EP 4612672A1 EP 23794352 A EP23794352 A EP 23794352A EP 4612672 A1 EP4612672 A1 EP 4612672A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motor vehicle
repetition rate
person
ultrasonic
door
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23794352.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Maximilian Poepperl
Niko Moritz Scholz
Niko SOMMER
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.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP4612672A1 publication Critical patent/EP4612672A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G07C2209/63—Comprising locating means for detecting the position of the data carrier, i.e. within the vehicle or within a certain distance from the vehicle

Definitions

  • WO 2021/037052 A1 discloses a method in which, in a first step, ultrasonic sensors are used to detect whether a person is within a predetermined distance from the vehicle. If this is the case, an image is projected onto the ground and a camera is used to detect the person's reaction to the image. If the reaction corresponds to a predefined gesture, the tailgate is opened.
  • Such sensors are used exclusively to open the door.
  • an object of the present invention is to provide an improved method and device for the contactless provision of a function in a motor vehicle, in particular for the contactless opening of a door, in particular a tailgate of a motor vehicle.
  • a method for contactless provision of a function in a motor vehicle comprising the following steps: a) detecting an approach of a person to the motor vehicle; b) detecting a gesture of the person; and c) providing the function depending on the detection according to steps a) and b); wherein for the detection in steps a) and b) an ultrasonic signal is transmitted and received, which in particular has pulses or pulse sequences, and wherein: (i) a signal repetition rate, in particular a repetition rate of the pulses or pulse sequences, of the transmitted ultrasonic signal in step b) is increased compared to step a); and/or (ii) a repetition rate for receiving the ultrasonic signal in step b) is increased compared to step a).
  • the signal repetition rate, in particular the repetition rate of the pulses or pulse sequences, of the transmitted ultrasonic signal in step b) should be increased compared to step a) and/or the repetition rate for receiving the ultrasonic signal, the repetition rate of the listening interval, in step b) should be increased compared to step a).
  • Ultrasonic sensors have an ultrasonic transmitter and a receiver.
  • the data from an ultrasonic sensor can be evaluated at different levels, e.g. with ASICs, central or stand-alone control units.
  • the positions of objects can be determined using the known methods of triangulation or trilateration.
  • the time course of the positions then results in a Direction of movement. If the measuring ranges of several sensors overlap, position and direction can be determined by trilateration.
  • Step a) can be done by determining the approach of a person to the door using runtime measurements from two sensors. An object that is not a person can also approach and does not have to be distinguished from a person in step a).
  • Ultrasonic sensors send out ultrasonic signals with a frequency or pitch of, for example, 40 to 60 kHz and a signal repetition rate with which the ultrasonic signals repeat.
  • Pulses or pulse sequences can be modulated onto this frequency or pitch, as a carrier. For example, a rectangular pulse with a pulse duration of 20 ms can be sent. Several pulses can also be sent one after the other as a pulse sequence.
  • the pitch of the ultrasonic signal i.e. the carrier frequency, can also be changed in a pulse or pulse sequence.
  • the pulses or pulse sequences are sent at regular intervals with a repetition rate and a period, and ultrasonic signals are received with a repetition rate.
  • ultrasonic sensors can send and/or receive ultrasonic signals with a higher or lower repetition rate.
  • the repetition rate is not the carrier frequency of the ultrasonic signal, but the reciprocal of the period of the intervals between the ultrasonic signals, in particular the pulses or pulse sequences, and/or the repetition rate when receiving.
  • the ultrasonic sensor does not send and/or does not receive any ultrasonic signals so that the ultrasonic sensor consumes as little power as possible.
  • the proposed method for contactless provision of a function in a motor vehicle, in particular for contactless opening of a door of a motor vehicle, is often used when the vehicle is switched off.
  • the ultrasonic sensors in step a) should work and/or receive with a low signal repetition rate, in particular repetition rate of the pulses or pulse sequences.
  • the ultrasonic sensors can hereby operate and/or receive in less than 10% of the period T or transmit and/or receive ultrasonic signals or pulses or pulse sequences in less than 5% of period T and do not transmit and/or receive ultrasonic signals or pulses or pulse sequences in the remainder of the period.
  • the signal repetition rate in particular the repetition rate of the pulses or pulse sequences, and/or the repetition rate of reception is increased so that the necessary temporal resolution is provided to recognize such a gesture.
  • State machines or recursive neural networks can be used to recognize the gesture.
  • the signal repetition rate according to (i) and/or (ii) in step a) is between 0.5 and 5 Hz, in particular between 1 and 3 Hz.
  • the repetition rate according to (i) and/or (ii) in step b) is between 10 and 50 Hz, in particular between 20 and 30 Hz.
  • the motor vehicle has at least one ultrasonic sensor which is designed to be used for a parking aid, wherein the ultrasonic signal in step a) and/or b) is transmitted and/or received by means of the at least one ultrasonic sensor.
  • exactly two or at least two ultrasonic sensors are used for transmitting and/or receiving the ultrasonic signal in step a) and/or b).
  • Two ultrasonic sensors with an overlapping detection range allow the direction of an object to be determined in addition to the distance. If you limit yourself to two active ultrasonic sensors, you can minimize energy consumption and retain the function of detecting approach or recognizing the opening gesture.
  • only one ultrasonic sensor is used for step b).
  • a gesture especially an opening gesture
  • the recognition of the gesture can be combined with the lowest possible energy consumption using only one ultrasonic sensor.
  • two sensors with overlapping measuring ranges can alternately emit signals.
  • step a) hypotheses are formed about the movement of a person and if a hypothesis predicts the approach of a person into a defined area with a probability above a predetermined probability, step b) is initiated.
  • Object tracking procedure based on multiple measurement hypotheses A variety of multi-object tracking methods are possible for this purpose, in particular by means of random finite set filters, in particular implementations as so-called probability hypothesis density filters, cardinalized probability hypothesis density filters, multi-Bernoulli filters, such as cardinality balanced multi-Bernoulil filters, generalized labeled multi-Bernoulli filters, labeled multi-Bernoulli filters, Poisson multi-Bernoulli mixture filters, Poisson multi-Bernoulli filters, or their approximations, in which hypotheses about the movement of an object are formed and if a hypothesis predicts the approach of a person with a probability above a predetermined probability, step b) is carried out.
  • probability hypothesis density filters cardinalized probability hypothesis density filters
  • multi-Bernoulli filters such as cardinality balanced multi-Bernoulil filters, generalized labeled multi-Bernoulli filters, labeled multi-Bernoulli filters, Poisson multi-Ber
  • the proposed method for contactless opening of a motor vehicle door enables various gestures.
  • the well-known foot movement in the direction of a bumper of the motor vehicle is possible, as are forward and sideways movements.
  • a step movement forwards and backwards or a step movement to the side and backwards can be distinguished.
  • Other movement patterns and gestures are of course also possible, e.g. arm and/or hand movements.
  • step a) is carried out when or while a smart key belonging to the motor vehicle is in communication with the motor vehicle and the motor vehicle is in the park position.
  • the ultrasonic sensors of the vehicle may be required for other functions such as parking assistance or parking space search while driving. Therefore, it is important for Embodiments of the invention are advantageous if the proposed method for contactless provision of a function in a motor vehicle, in particular for contactless opening of a door, is only used in a motor vehicle in the parking position.
  • the parking position can be determined, for example, by the P position of an automatic transmission, a parking brake that is applied, a vehicle that is switched off with a gear engaged, all of which can also be additionally determined in conjunction with detection of a standstill of the wheels using wheel speed sensors.
  • step a) is started by detecting a person approaching the door.
  • the proposed method can allow the smart key to be inside or outside the vehicle, or only allow the smart key to be outside the vehicle in order to trigger step a). In the first case, for example, a passenger without the smart key can open a door, e.g. a trunk door, while the driver is in the vehicle with his smart key.
  • a person stopping in a target area is detected between steps a) and b).
  • the target area can be, for example, a zone with a distance of 0.5 to 1 m from the door and about 1 m wide. If the person remains standing in the target area, ie the ultrasonic sensors detect an object in the target area that moves for a minimum time, eg 0.5 s, less than a maximum distance, eg 0.1 m, within the target area, then step b) is initiated.
  • a further ultrasound signal is transmitted and received to detect the stoppage, which in particular has pulses or pulse sequences, and wherein: (i) a signal repetition rate, in particular a repetition rate of the pulses or pulse sequences, of the transmitted further ultrasound signal is increased in comparison to the signal repetition rate, in particular the repetition rate of the pulses or pulse sequences, of the transmitted ultrasound signal in step a); and/or (ii) a repetition rate when receiving the further ultrasound signal is increased in comparison to a repetition rate for receiving the ultrasound signal according to step a).
  • the function according to step c) comprises the contactless opening of a driver's door, a passenger door, a front door, a rear door, a trunk door or tailgate, a front door or front flap, or a door for a power connection or for a fuel filler opening and/or the gesture according to step b) is an opening gesture.
  • the function according to step c) comprises a contactless folding of a mirror or an unfolding of a trailer hitch.
  • the proposed method is preferably used for opening a trunk door or tailgate.
  • the proposed method for contactless opening of a door of a motor vehicle can also be used for opening a driver's door, a passenger door, a front door, a rear door, a front door or front flap, or a door for a power connection or for a fuel filler opening.
  • Trunk stands for "front trunk” and refers to the storage compartment, especially in electric cars, at the front of the vehicle.
  • a device for contactless provision of a function in a motor vehicle comprising: a first detection unit for detecting an approach of a person to the motor vehicle; a second detection unit for detecting a gesture of the person; and a provision unit for providing the function depending on the detection using the first and second detection units.
  • the first and second detection units are set up to transmit and receive a respective ultrasonic signal, which in particular has pulses or pulse sequences.
  • a signal repetition rate, in particular a repetition rate of the pulses or pulse sequences, of the transmitted ultrasonic signal is increased in the second detection unit compared to the first detection unit and/or a repetition rate for receiving the ultrasonic signal is increased in the second detection unit compared to the first detection unit.
  • the units described here can be implemented by hardware and/or software.
  • the units can be implemented on a microprocessor together with associated storage means.
  • the microprocessor together with storage means can be formed, for example, on a central control unit of the motor vehicle.
  • a motor vehicle comprises the device for contactless provision of a function.
  • a motor vehicle comprises a motor vehicle control unit, at least one ultrasonic sensor and at least one actuator for opening a door.
  • a computer program product is proposed which comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method described above.
  • a computer program product such as a computer program means
  • a computer program product is stored in a memory of the motor vehicle control unit, comprising commands which, when the program is executed by a computing unit of the motor vehicle control unit, cause the latter to carry out the proposed method.
  • the computer program product can be divided into modules which are stored and executed in different computers or control units. For example, a pre-evaluation of the data from the ultrasonic sensor can take place in ASICs which are assigned to the ultrasonic sensors, e.g. interference suppression can take place there. The pre-evaluated data is then forwarded for processing in another module which, for example, detects whether and in which direction a person is moving in the measuring range of the ultrasonic sensors. A second module can check whether a person remains standing in the target area for a predefined period of time. A third module can detect whether an opening gesture is made by the person.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a motor vehicle approached by a person
  • Fig. 2 shows a flow chart for methods for contactless opening of a door of a motor vehicle according to an embodiment
  • Fig. 3 shows schematically four examples of pulses or pulse sequences that can be sent by an ultrasonic sensor
  • Fig. 4 shows schematically a device for carrying out the method for contactless opening of a door of a motor vehicle according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a motor vehicle 100 from a bird's eye view, which a person 120 is approaching.
  • a tailgate closes the trunk of the motor vehicle 100 as a trunk door 110.
  • the motor vehicle 100 is equipped in the rear area with six ultrasonic sensors 131 to 136 of a parking assistance system.
  • the respective measuring direction of the ultrasonic sensors 131 to 136 is shown schematically in dotted lines, whereby the limitation does not represent the maximum detection range.
  • the ultrasonic sensors 131 to 136 each have an ultrasonic transmitter and a receiver.
  • the ultrasonic sensors 131 to 136 alternately emit pulses or pulse sequences.
  • the data from the ultrasonic sensors 131 to 136 are evaluated and forwarded at different levels. For example, a sensor-related evaluation for the respective sensor takes place with the help of ASICs.
  • the data from the ultrasonic sensors 131 to 136 are then sent to a central or stand-alone control unit and evaluated there.
  • all ultrasonic sensors 131 to 136 are active and measure with a repetition rate of the pulses or pulse sequences, so that both static and dynamic obstacles are quickly detected and the driver can be warned of the obstacles. If the vehicle 100 is put into the parking position, e.g. by engaging gear P and switching off the engine, the ultrasonic sensors 131 to 136 are switched off.
  • the person 120 carries a smart key 150 with them.
  • This can be a so-called fob (key chain-like door opener, usually with an RFID token) or a card with an RFID chip or can also be implemented via a mobile phone.
  • the ultrasonic sensors 131 to 136 are activated. These send pulses or pulse sequences with a repetition rate of only 2 Hz in order to detect an approach to the trunk door 110.
  • the repetition rate is not the carrier frequency or pitch of the ultrasonic signal, which is between 40 and 50 kHz, but the rate at which pulses or pulse sequences are sent and received.
  • the respective ultrasonic sensor does not send any pulses between these pulses so that no power is consumed.
  • this repetition rate with a half-second interval between the ultrasonic signals would be too low. In the situation of the parked However, this low repetition rate advantageously reduces the energy consumption of the ultrasonic sensors 131 to 136.
  • the repetition rate of 2 Hz is sufficient to detect the movement of the person 120.
  • the person 120 As soon as the person 120 enters the detection range of an ultrasonic sensor 131 to 136, he or she can be recognized as an object.
  • the person 120 is in the range of the measuring directions of the ultrasonic sensors 131 and 132 and moves in the direction of the arrow out of the measuring direction of sensor 131 and into the measuring direction of sensor 133.
  • the position of the person 120 can be determined by trilateration.
  • the time series of the positions shows the approach of the person 120 to the door 110.
  • the method for contactless opening of the trunk door 120 is terminated after a predefined period of time and can be restarted, for example, by a locking process using the smart key 150 or by disconnecting and re-establishing the communication between the smart key 150 and the motor vehicle 100.
  • the target area 140 is a zone with a distance of 0.5 to 1 m from the rear of the vehicle 100 and approximately 1 m wide.
  • the target area 140 is detected by the ultrasonic sensors 133 and 134, so that only these two sensors check whether the person 120 stops in the target area 140. If the person 120 remains in the target area 140 and moves away from the position for a minimum time, e.g. 1 s, by a maximum of 0.1 m, the repetition rate of the ultrasonic sensors 133 and 134 that cover the target area is increased, for example to 25 Hz, to detect an opening gesture.
  • the increase in the repetition rate can also be made when or before detecting whether the person 120 remains in the target area 140.
  • the increase in the repetition rate affects both the transmission and the reception of the same. If the person 120 does not remain in the target area 140, the process is continued after a predefined time with a renewed detection of the approach. If a foot movement from the target area 140 in the direction of the right rear light 160 is defined as the opening gesture, the ultrasonic sensor 134 may be sufficient to detect this opening gesture. Since the opening gesture alone does not decide whether the trunk door 110 is opened, but rather the approach of the person 120 was detected beforehand, the detection of the opening gesture alone can allow more false detections without an increased occurrence of incorrect openings in the overall process.
  • the control unit sends a control command to an actuator 190 to open the trunk door 110.
  • the trunk door 110 is designed as a tailgate and then swings open by spring force after the trunk lock is released.
  • the method can be continued after a predefined time by checking whether the person remains standing in the target area 140.
  • Fig. 2 shows a flow chart for a method for contactless opening of a trunk door 110 of a motor vehicle 100 according to an embodiment.
  • a first step S1 the method for contactless opening of a trunk door 110 of a motor vehicle 100 is activated. It should be impossible for the trunk door 110 to open while driving due to an incorrectly performed method. Furthermore, it should be impossible for an unauthorized person 120 to open the trunk door 110.
  • the ultrasonic sensors 131 to 136 are required for other purposes depending on the situation, e.g. for parking assistance.
  • step S1 it is therefore checked whether the motor vehicle 100 is in the Parking position.
  • wheel rotation sensors are evaluated and it is checked whether an automatic transmission is in position P and the parking brake is applied.
  • step S2 it is checked whether the motor vehicle 100 should be able to be opened.
  • step S3 it is checked whether a smart key 150 belonging to the motor vehicle 100 is in or near the vehicle in communication with a control unit of the vehicle 100. Only if the motor vehicle is not locked or ready to be opened can it be expected that an authorized person 120 will attempt to open the trunk door 110.
  • the conditions must be met to start the process for contactless opening of the trunk door 110 of the motor vehicle 100 and must remain met during the process. If, for example, the parking brake is released and a gear is engaged, the process is terminated.
  • step S2 it is detected in step S2 whether a person 120 is approaching the trunk door 110.
  • the ultrasonic sensors 131 to 136 send out signals at a repetition rate of 2 Hz. From the data of the ultrasonic sensors 131 to 136, it can then be determined whether a person 120 is approaching the trunk door 110.
  • Whether or not a person 120 approaches the trunk door 110 is formed using a multi-object tracking method, in particular using a random finite set filter, for example, to determine whether the person 120 is approaching. If the hypothesis predicts an approach with a probability greater than a predefined probability, the ultrasonic sensors 133 and 134 are used in a step S3 to check whether the person 120 stops in the target area 140.
  • the ultrasonic sensors 131, 132, 135 and 136 can be deactivated here so that they do not consume any power in step S3.
  • the repetition rate of the pulses or pulse sequences is increased to check whether the person 120 stops in the target area 140 so that a better temporal resolution is provided and, for example, a stop for 0.5 s can be detected. This The increased repetition rate is, for example, between 5 and 10 Hz, preferably between 6 and 9 Hz.
  • the repetition rate of the pulses or pulse sequences of the ultrasonic sensors 133 and 134 is further increased for step S4.
  • the further increased repetition rate is, for example, between 10 and 50 Hz, preferably between 20 and 30 Hz.
  • the ultrasonic sensors 131, 132, 135 and 136 can remain switched off.
  • a predefined opening gesture is detected. For example, it can be detected from the data of the ultrasonic sensors 133 and 134 that the person 120 is moving forwards and backwards in the target area 140.
  • a control signal is sent to an actuator 190 to open the trunk door 110 in step S5.
  • the actuator 190 can be, for example, an electric motor that unlocks and opens a trunk door 120.
  • Fig. 3 shows a schematic of four examples of ultrasonic signals as pulses or pulse sequences that can be sent by an ultrasonic sensor.
  • a rectangular pulse is modulated onto the carrier frequency of the ultrasound, e.g. 50 kHz.
  • the rectangular pulse is re-transmitted after each period T.
  • the repetition rate of the pulses or pulse sequences is the reciprocal of the period.
  • the transmitted pulse has a modulation of the amplitude and is also sent at a repetition rate of 1/T.
  • Fig. 3 c) shows a pulse sequence that is sent at a repetition rate of 1/T.
  • Fig. 3 a shows a pulse sequence that is sent at a repetition rate of 1/T.
  • the carrier frequency is also modulated, but the repetition rate 1/T is the same as in the other examples.
  • the signal proportion of the period is less than 50%, i.e. most of the time no signal is transmitted.
  • the signal portion in the period is even lower, e.g. less than 90%, so that the power consumption of the ultrasonic sensor is reduced.
  • the repetition rate of the pulses or pulse sequences cannot be reduced arbitrarily, since otherwise it would be possible to approach the vehicle between the signals without being detected.
  • the duration of the time period within which an ultrasonic sensor In embodiments, the time between transmitting and receiving signals can be between 20 and 60 ms, in particular between 30 and 50 ms.
  • Fig. 4 schematically shows a device for carrying out the method for contactless opening of a door 110 of a motor vehicle 100 according to an embodiment.
  • ultrasonic sensors 131 to 134 are each provided with an ASIC 200 close to the sensor for preprocessing the sensor data and for sending the sensor data via a data bus 210 to a computer 170, whereby the computer 170 can be part of a motor vehicle control unit.
  • the ultrasonic sensors 131 to 134 measure their measuring range with a pulse or pulse sequence repetition rate of 2 Hz.
  • a first module 171 (here also "first detection unit") of the computer 170 now processes the sensor data in such a way that it detects whether an object, e.g. a person 120, is moving in a direction that corresponds to an approach to a door 110.
  • a second module 172 which detects whether the sensor data indicate that the person 120 is standing still in the target area 140. If such a stopping of the person 120 is detected, the second module 172 (which can also be referred to as the "third detection unit” here) generates control signals that are sent to the ASICs near the sensor via the data bus 210 and that switch off the ultrasonic sensors 131 and 134 and increase the repetition rate of the pulses or pulse sequences of the ultrasonic sensors 132 and 133. A third module 173 is then called up.
  • the third module 173 (also referred to as the "second detection unit” here) detects from the sensor data of the ultrasonic sensors 132 and 133 whether the person 120 in the target area 140 performs a predefined opening gesture, e.g. takes a step to the left and back. If the third module 173 recognizes the predefined opening gesture, a fourth module 174 generates a control command that is transmitted via a control line 180 to an actuator 190 that opens a door 110, and ends the method for contactless opening of a door 110 of a motor vehicle 100.
  • the fourth module 174, the control line 180 and the actuator 190 are collectively referred to as a "provisioning unit" in the present case.
  • the first, second, The third and fourth modules 171, 172, 173 can be designed in particular as an "embedded system", ie as an application-specific combination of hardware and software.
  • an "embedded system” ie as an application-specific combination of hardware and software.

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Abstract

Verfahren zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug mit den Schritten: a) Erkennen (S2) einer Annährung einer Person an das Kraftfahrzeug; b) Erkennen (S4) einer Geste der Person; und c) Bereitstellen (S5) der Funktion in Abhängigkeit des Erkennens gemäß Schritt a) und b); wobei für das Erkennen in Schritt a) und b) jeweils ein Ultraschallsignal ausgesendet und empfangen wird und wobei: (i) eine Signalwiederholrate des ausgesendeten Ultraschallsignals in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht ist; und/oder (ii) eine Wiederholrate zum Empfangen des Ultraschallsignals in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht ist.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BERÜHRUNGSLOSEN BEREITSTELLEN
EINER FUNKTION BEI EINEM KRAFTFAHRZEUG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum berührungslosen Öffnen einer Türe, insbesondere einer Heckklappe, eines Kraftfahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt.
Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen im Einsatz, mit denen eine Person berührungslos die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs öffnen kann. Geläufig sind z.B. Verfahren, bei denen eine Geste, z.B. eine Fußbewegung, ein Tritt in Richtung der Stoßstange, detek- tiert und daraufhin das Öffnen der Heckklappe ausgelöst wird. Zur Detektion der Fußbewegung werden hierzu meist Systeme mit kapazitiven Sensoren, wie z.B. aus der
DE 10 2009 025 212 A1 bekannt, oder mit radarbasierten Sensoren, wie z.B. aus der
DE 10 2016 220 084 A1 bekannt, eingesetzt.
Aus der WO 2021/037052 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einem ersten Schritt mit Hilfe von Ultraschallsensoren detektiert wird, ob eine Person sich innerhalb einer vorbestimmten Distanz zum Fahrzeug befindet. Wenn dies der Fall ist, wird ein Bild auf den Boden projiziert und mit Hilfe einer Kamera eine Reaktion der Person auf das Bild erkannt. Entspricht die Reaktion einer vordefinierten Geste, wird das Öffnen der Heckklappe ausgelöst.
Solche Sensoren dienen ausschließlich dem Öffnen der Türe.
Aus der US 2017/009509 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zunächst eine Annäherungsdetektion durchgeführt wird. Die Annäherungsdetektion wird mit Hilfe eines Smart-Keys durchgeführt. In einem zweiten Schritt wird eine Geste erkannt. Dies kann mit einer Kamera oder mit Hilfe von Infrarot- oder Ultraschallsignalen geschehen. Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum berührungslosen Öffnen einer Türe, insbesondere einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, bereitzustellen.
Demgemäß wird ein Verfahren zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Erkennen einer Annährung einer Person an das Kraftfahrzeug; b) Erkennen einer Geste der Person; und c) Bereitstellen der Funktion in Abhängigkeit des Erkennens gemäß Schritt a) und b); wobei für das Erkennen in Schritt a) und b) jeweils ein Ultraschallsignal ausgesendet und empfangen wird, welches insbesondere Pulse oder Pulssequenzen aufweist, und wobei: (i) eine Signalwiederholrate, insbesondere eine Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, des ausgesendeten Ultraschallsignals in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht ist; und/oder (ii) eine Wiederholrate zum Empfangen des Ultraschallsignals in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht ist.
Um den Stromverbrauch beim ausgeschalteten Fahrzeug gering zu halten und dennoch eine zuverlässige Gestenerkennung zu erreichen, soll die Signalwiederholrate, insbesondere die Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, des ausgesendeten Ultraschallsignals in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht sein und/oder die Wiederholrate zum Empfangen des Ultraschallsignals, die Wiederholrate des Lauschintervalls, in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht sein.
Die Erkennung einer Annäherung eines Objektes an einen Ultraschallsensor ist mit bekannten Methoden über die Laufzeitmessung des Ultraschallsignals möglich. Ultraschallsensoren verfügen über einen Ultraschallsender und einen -empfänger. Die Daten eines Ultraschallsensors können auf verschiedenen Ebenen, z.B. mit ASICs, Zentral- oder Stand-Alone- Steuergeräten, ausgewertet werden. Mit zwei Ultraschallsensoren mit überlappendem Messbereich können Positionen von Objekten durch die bekannten Methoden der Triangulation oder Trilateration bestimmt werden. Aus dem Zeitverlauf der Positionen ergibt sich dann eine Bewegungsrichtung. Überlappen sich Messbereiche von mehreren Sensoren, so kann eine Positions- und Richtungsbestimmung durch Trilateration erfolgen. Schritt a) kann durch eine Bestimmung der Annäherung einer Person an die Türe mit Hilfe von Laufzeitmessungen von zwei Sensoren erfolgen. Ein Objekt, das keine Person ist, kann sich ebenfalls annähern und muss in Schritt a) nicht von einer Person unterschieden werden.
Ultraschallsensoren senden Ultraschallsignale mit einer Frequenz oder Tonhöhe von beispielsweise 40 bis 60 kHz und einer Signalwiederholrate mit der sich die Ultraschallsignale wiederholen aus. Auf diese Frequenz oder Tonhöhe, als Träger, können Pulse oder Pulssequenzen aufmoduliert sein. Z.B. kann ein Rechteckpuls mit einer Pulsdauer von 20 ms gesendet werden. Es können auch mehrere Pulse hintereinander als Pulssequenz gesendet werden. Es kann in einem Puls oder einer Pulssequenz auch zusätzlich die Tonhöhe des Ultraschallsignals geändert werden, also die Trägerfrequenz. Für Ultraschallmessungen werden die Pulse oder Pulssequenzen in regelmäßigen Abständen mit einer Wiederholrate und einer Periode gesendet und es werden mit einer Wiederholrate Ultraschallsignale empfangen. Abhängig von einer benötigten zeitlichen Auflösung können Ultraschallsensoren Ultraschallsignale mit einer höheren oder niedrigeren Wiederholrate aussenden und/oder empfangen. Die Wiederholrate ist hierbei nicht die Trägerfrequenz des Ultraschallsignals, sondern der Kehrwert der Periode der Abstände der Ultraschallsignale, insbesondere der Pulse oder Pulssequenzen, und/oder die Wiederholrate beim Empfangen.
Zwischen diesen Ultraschallsignalen, insbesondere Pulsen oder Pulssequenzen, sendet der Ultraschallsensor keine Ultraschallsignale und/oder empfängt nicht , damit durch den Ultraschallsensor möglichst wenig Strom verbraucht wird. Häufig wird das vorgeschlagene Verfahren zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum berührungslosen Öffnen einer Türe eines Kraftfahrzeugs, bei einem ausgeschalteten Fahrzeug zum Einsatz kommen. Um den Stromverbrauch beim ausgeschalteten Fahrzeug gering zu halten, sollen die Ultraschallsensoren im Schritt a) mit einer geringen Signalwiederholrate, insbesondere Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, arbeiten und/oder empfangen. Die Ultraschallsensoren können hierbei in weniger als 10 % der Periode T oder in weniger als 5 % der Periode T Ultraschallsignale bzw. Pulse oder Pulssequenzen aussenden und/oder empfangen und senden im Rest der Periode keine Ultraschallsignale bzw. Pulse oder Pulssequenzen und/oderempfangen nicht.
Zur Erkennung einer Geste, insbesondere einer Öffnungsgeste, in Schritt b) wird die Signalwiederholrate, insbesondere die Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, und/oder die Wiederholrate des Empfangens erhöht, damit die notwendige zeitliche Auflösung zur Erkennung einer solchen Geste bereitgestellt wird. Für die Erkennung der Geste können State Machines oder auch Recursive Neural Networks eingesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Signalwiederholrate gemäß (i) und/oder (ii) in Schritt a) zwischen 0,5 und 5 Hz, insbesondere zwischen 1 und 3 Hz.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Wiederholrate gemäß (i) und/oder (ii) in Schritt b) zwischen 10 und 50 Hz, insbesondere zwischen 20 und 30 Hz.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Kraftfahrzeug zumindest einen Ultraschallsensor auf, welcher dazu eingerichtet ist, für eine Einparkhilfe verwendet zu werden, wobei das Ultraschallsignal in Schritt a) und/oder b) mithilfe des zumindest einen Ultraschallsensors ausgesendet und/oder empfangen wird.
Die meisten modernen Fahrzeuge haben Ultraschallsensoren bereits für eine Einparkhilfe. Kann man diese Sensoren für das berührungslose Bereitstellen einer Funktion, insbesondere das Öffnen des Kofferraums, nutzen, so fallen keine zusätzlichen Kosten für Sensoren an. Häufig haben Fahrzeuge z.B. zwischen drei und sechs Ultraschallsensoren im Bereich des Hecks für die Einparkhilfe.
Gemäß einer Ausführungsform werden für das Aussenden und/oder Empfangen des Ultraschallsignals in Schritt a) und/oder b) genau zwei oder zumindest zwei Ultraschallsensoren verwendet. Zwei Ultraschallsensoren mit überlappendem Detektionsbereich erlauben es, neben einer Entfernung auch eine Richtung eines Objektes zu bestimmen. Beschränkt man sich auf zwei aktive Ultraschallsensoren, so kann der Energieverbrauch minimiert und die Funktion der Annäherungsdetektion oder Erkennung der Öffnungsgeste erhalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird für Schritt b) lediglich ein Ultraschallsensor verwendet.
Wird eine Geste, insbesondere eine Öffnungsgeste, geeignet gewählt, so kann die Erkennung der Geste mit einem möglichst geringen Energieverbrauch durch lediglich einen Ultraschallsensor verbunden werden.
Gemäß einer Ausführungsform senden zumindest zwei Ultraschallsensoren abwechselnd Ultraschallsignale.
Zur weiteren Verringerung des Energieverbrauchs von zwei Ultraschallsensoren können zwei Sensoren mit überlappendem Messbereich abwechselnd Signale aussenden. Es ist allerdings auch möglich, den Erfassungsbereich für das Erkennen der Annäherung der Person in Schritt a) zu vergrößern, indem mehr als zwei Ultraschallsensoren verwendet werden und den Energieverbrauch dennoch gering zu halten, indem diese Ultraschallsensoren abwechselnd Signale aussenden.
Gemäß einer Ausführungsform werden in Schritt a) Hypothesen über die Bewegung einer Person gebildet und wenn eine Hypothese die Annäherung einer Person in einen definierten Bereich mit einer Wahrscheinlichkeit oberhalb einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit prognostiziert, wird Schritt b) eingeleitet.
Eine solche Hypothesenbildung kann z.B. mit dem aus der WO 2020/007487 A1 bekannten
Verfahren zur Objektverfolgung auf Grundlage von mehreren Messhypothesen durchgeführt werden. Es sind hierzu eine Vielzahl von Multi-Object-Tracking-Verfahren bei denen, insbesondere mittels Random Finite Set Filter, insbesondere Realisierungen als sogenannte Probability Hypothesis Density Filter, Cardinalized Probability Hypothesis Density Filter, MultiBernoulli Filter, wie etwa Cardinality Balanced Multi-Bernoulil Filter, Generalized Labeled Multi-Bernoulli Filter, Labeled Multi-Bernoulli Filter, Poisson Multi-Bernoulli Mixture Filter, Poisson Multi-Bernoulli Filter, oder deren Approximationen Hypothesen über die Bewegung eines Objekts gebildet werden und wenn eine Hypothese die Annäherung einer Person mit einer Wahrscheinlichkeit oberhalb einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit prognostiziert, Schritt b) durchgeführt wird, möglich. Eine solche Hypothesenbildung ermöglicht eine hohe Erkennungsrate des Öffnungswunsches und eine niedrige Anzahl von fehlerhaften Öffnungen, da bereits im Schritt a) eine hohe Wahrscheinlichkeit erzeugt werden kann, dass sich eine Person zielgerichtet auf die Türe zubewegt und diese daher voraussichtlich auch öffnen will, was dann in den Schritten b) und c) bestätigt wird.
Das vorgeschlagene Verfahren zum berührungslosen Öffnen einer Türe eines Kraftfahrzeugs ermöglicht verschiedene Gesten. Die bekannte Fußbewegung in Richtung einer Stoßstange des Kraftfahrzeugs ist ebenso möglich wie Vorwärts- und Seitwärtsbewegungen. Z.B. kann bei einer Verwendung von mindestens zwei Ultraschallsensoren in Schritt b) eine Schrittbewegung nach vorne und zurück oder eine Schrittbewegung zur Seite und zurück unterschieden werden. Weitere Bewegungsmuster und Gesten sind selbstverständlich ebenfalls möglich, z.B. auch Arm- und/oder Handbewegungen
Gemäß einer Ausführungsform wird der Schritt a) durchgeführt, wenn oder während ein zum Kraftfahrzeug gehörender Smart-Key in Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug steht und das Kraftfahrzeug sich in Parkposition befindet.
Das Öffnen der Türe des Fahrzeugs, z.B., während des Fahrens, soll ausgeschlossen werden. Zudem können die Ultraschallsensoren des Kraftfahrzeugs beim Fahren für andere Funktionen wie eine Einparkhilfe oder Parklückensuche benötigt werden. Daher ist es für Ausführungsformen der Erfindung vorteilhaft, wenn das vorgeschlagene Verfahren zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum berührungslosen Öffnen einer Türe, nur bei einem Kraftfahrzeug in Parkposition Anwendung findet. Die Parkposition kann z.B. durch die Stellung P eines Automatikgetriebes, eine festgestellte Parkbremse, ein ausgeschaltetes Fahrzeug mit eingelegtem Gang, alles auch zusätzlich in Verbindung mit Detektion eines Stillstandes der Räder mit Hilfe von Raddrehzahlsensoren, bestimmt werden. Zudem sollen unberechtigte Personen die Türe des Kraftfahrzeugs weder absichtlich noch unbeabsichtigt öffnen können. Die Gefahr des Öffnens durch Unberechtigte kann verringert werden, wenn sich ein Smart-Key in Kommunikation mit einer Steuereinheit des Fahrzeugs befindet. Smart-Key umfasst hierbei eine Vielzahl von Fahrzeugzugangskontrollen, wie Funkschlüssel, RFID-Karten und RFID-Transponder in Schlüsseln, aber auch Mobilfunkgeräte, die als Schlüssel für das Kraftfahrzeug dienen können. Wenn durch einen solchen Smart-Key eine Berechtigung zum Öffnen der Türe vorliegt, wird Schritt a) mit dem Detektieren einer Annäherung einer Person an die Türe gestartet. Das vorgeschlagene Verfahren kann hierbei in Ausführungsformen zulassen, dass der Smart-Key innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs ist, oder auch nur zulassen, dass der Smart-Key außerhalb des Fahrzeugs ist, um Schritt a) auszulösen. Im ersten Fall kann z.B. auch ein Beifahrer ohne den Smart-Key eine Türe, z.B. eine Kofferraumtüre öffnen, während der Fahrer sich mit seinem Smart-Key im Fahrzeug befindet.
Es können jeweils Maximalzeiten für die Schritte a), b) definiert werden, nach denen bei nicht erfolgter Annäherung oder keiner Öffnungsgeste auf den Vorgängerschritt zurückgegangen wird oder das vorgeschlagene Verfahren abgebrochen wird. Ein Neustart des vorgeschlagenen Verfahrens kann dann z.B. durch einen Schließvorgang ausgelöst werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird zwischen Schritt a) und b) ein Stehenbleiben der Person in einem Zielbereich erkannt.
Nachdem in Schritt a) die Annäherung der Person an eine Türe erkannt wurde, wird in einem weiteren Schritt, bevor Schritt b) ausgeführt wird, erkannt, ob die Person in dem Zielbereich stehen bleibt. Der Zielbereich kann z.B. eine Zone mit einem Abstand von 0,5 bis 1 m von der Türe entfernt und etwa 1 m Breite sein. Bleibt die Person im Zielbereich stehen, d.h. die Ultraschallsensoren erkennen ein Objekt im Zielbereich, das sich für eine Mindestzeit, z.B. 0,5 s, weniger als eine Maximalentfernung, z.B. 0,1 m, innerhalb des Zielbereichs bewegt, dann wird Schritt b) eingeleitet.
Gemäß einer Ausführungsform wird für das Erkennen des Stehenbleibens ein weiteres Ultraschallsignal ausgesendet und empfangen, welches insbesondere Pulse oder Pulssequenzen aufweist, und wobei: (i) eine Signalwiederholrate, insbesondere eine Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, des ausgesendeten weiteren Ultraschallsignals im Vergleich zu der Signalwiederholrate, insbesondere der Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, des ausgesendeten Ultraschallsignals in Schritt a) erhöht ist; und/oder (ii) eine Wiederholrate beim Empfangen des weiteren Ultraschallsignals im Vergleich zu einer Wiederholrate zum Empfangen des Ultraschallsignals gemäß Schritt a) erhöht ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Funktion gemäß Schritt c) das berührungslose Öffnen einer Fahrertüre, einer Beifahrertüre, einer Vordertüre, einer Hintertüre, einer Kofferraumtüre oder Heckklappe, einer Frunktüre oder Frunkklappe, oder einer Türe für einen Stromanschluss oder für eine Kraftstoffeinfüllöffnung auf und/oder die Geste gemäß Schritt b) ist eine Öffnungsgeste.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Funktion gemäß Schritt c) ein berührungsloses Anklappen eines Spiegels oder ein Ausklappen einer Anhängerkupplung auf.
Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Verfahren für das Öffnen einer Kofferraumtüre oder Heckklappe eingesetzt. Das vorgeschlagene Verfahren zum berührungslosen Öffnen einer Türe eines Kraftfahrzeugs kann jedoch auch zum Öffnen einer Fahrertür, einer Beifahrertüre, einer Vordertüre, einer Hintertüre, einer Frunktüre oder Frunkklappe, oder einer Türe für einen Stromanschluss oder für eine Kraftstoffeinfüllöffnung verwendet werden. Trunk" steht für "front trunk" und meint das Staufach, v.a. bei Elektroautos, am Fahrzeugbug.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend: eine erste Erkennungs-Einheit zum Erkennen einer Annährung einer Person an das Kraftfahrzeug; eine zweite Erkennungs-Einheit zum Erkennen einer Geste der Person; und eine Bereitstell-Einheit zum Bereitstellen der Funktion in Abhängigkeit des Erkennens mithilfe der ersten und zweiten Erkennungs-Einheit. Die erste und zweite Erkennungs-Einheit sind zum Aussenden und Empfangen eines jeweiligen Ultraschallsignals eingerichtet, welches insbesondere Pulse oder Pulssequenzen aufweist. Eine Signalwiederholrate, insbesondere eine Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, des ausgesendeten Ultraschallsignals ist bei der zweiten Erkennungs-Einheit im Vergleich zu der ersten Erkennungs-Einheit erhöht und/oder eine Wiederholrate zum Empfangen des Ultraschallsignals ist bei der zweiten Erkennungs-Einheit im Vergleich zu der ersten Erkennungs- Einheit erhöht.
Die vorliegend beschriebenen Einheiten, beispielsweise die erste und/oder zweite Erkennungs-Einheit oder Bereitstell-Einheit, können durch Hardware und/oder Software implementiert sein. Beispielsweise können die Einheiten auf einem Mikroprozessor samt zugeordneten Speichermitteln implementiert sein. Der Mikroprozessor samt Speichermitteln kann beispielsweise auf einem zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Kraftfahrzeug die Vorrichtung zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion.
In einer Ausführungsform umfasst ein Kraftfahrzeug ein Kraftfahrzeugsteuergerät, mindestens einen Ultraschallsensor und mindestens einen Aktor zum Öffnen einer Türe. Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
In einer Ausführungsform ist in einem Speicher des Kraftfahrzugsteuergeräts ein Computerprogrammprodukt abgelegt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Recheneinheit des Kraftfahrzeugsteuergeräts dieses veranlassen, das vorgeschlagene Verfahren auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann dabei in Module aufgeteilt sein, die in verschiedenen Computern oder Steuergeräten gespeichert und ausgeführt werden. Z.B. kann in ASICs, die den Ultraschallsensoren zugeordnet sind eine Vorauswertung der Daten des Ultraschallsensors erfolgen, z.B. kann dort eine Störunterdrückung stattfinden. Die vorausgewerteten Daten werden dann zur Verarbeitung in einem weiteren Modul weitergeleitet, das z.B. detektiert, ob und in welche Richtung sich eine Person im Messbereich der Ultraschallsensoren bewegt. Ein zweites Modul kann prüfen, ob eine Person im Zielbereich für eine vordefinierte Zeitspanne stehen bleibt. Ein Drittes Modul kann erkennen, ob eine Öffnungsgeste durch die Person vorgenommen wird.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend und umgekehrt ebenfalls die Merkmale des Verfahrens für die Vorrichtung. Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, an das sich eine Person annähert;
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm für Verfahren zum berührungslosen Öffnen einer Türe eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt schematisch vier Beispiele von Pulsen oder Pulsfolgen, die von einem Ultraschallsensor gesendet werden können; und
Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum berührungslosen Öffnen einer Türe eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 100 aus der Vogelperspektive, an das sich eine Person 120 annähert. Eine Heckklappe verschließt den Kofferraum des Kraftfahrzeugs 100 als Kofferraumtüre 110. Das Kraftfahrzeug 100 ist im Heckbereich mit sechs Ultraschallsensoren 131 bis 136 eines Parkassistenzsystems ausgestattet. Gepunktet ist schematisch die jeweilig Messrichtung der Ultraschallsensoren 131 bis 136 dargestellt, wobei die Begrenzung nicht den maximalen Detektionsbereich darstellt. Die Ultraschallsensoren 131 bis 136 verfügen insbesondere jeweils über einen Ultraschallsender und einen -empfänger. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 131 bis 136 abwechselnd Pulse oder Pulssequenzen aussenden. Die Daten der Ultraschallsensoren 131 bis 136 werden auf verschiedenen Ebenen ausgewertet und weitergeleitet. Z.B. findet eine sensornahe Auswertung für den jeweiligen Sensor mit Hilfe von ASICs statt. Die Daten der Ultraschallsensoren 131 bis 136 werden dann an ein Zentral- oder Stand-Alone-Steuergerät gesendet und dort ausgewertet.
Fährt das Kraftfahrzeug 100 rückwärts, so sind alle Ultraschallsensoren 131 bis 136 aktiv und messen mit einer Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen, sodass sowohl statische als auch dynamische Hindernisse schnell erkannt werden und der Fahrer vor den Hindernissen gewarnt werden kann. Wird das Fahrzeug 100 in Parkposition gebracht, z.B. durch Einlegen der Gangstufe P und Ausschalten des Motors, so werden die Ultraschallsensoren 131 bis 136 abgeschaltet.
Eine Person 120 nähert sich nun dem Kraftfahrzeug 100. Die Person 120 trägt einen Smart- Key 150 bei sich. Dies kann ein sogenannter Fob (schlüsselanhängerähnlicher Türöffner in der Regel aufweisend einen RFID Token) sein oder eine Karte mit RFID-Chip oder auch über ein Mobiltelefon realisiert werden. Durch das Einbringen des Smart-Keys 150 in den Empfangsbereich des Kraftfahrzeugs 100 werden die Ultraschallsensoren 131 bis 136 aktiviert. Diese senden Pulse oder Pulssequenzen mit einer Wiederholrate von lediglich 2 Hz, um eine Annäherung an die Kofferraumtüre 110 zu erkennen. Die Wiederholrate ist nicht die Trägerfrequenz oder Tonhöhe des Ultraschallsignals, die zwischen 40 und 50 kHz liegt, sondern die, mit der Pulse oder Pulssequenzen ausgesendet und empfangen werden. Zwischen diesen Pulsen sendet der jeweilige Ultraschallsensor keine Pulse, damit kein Strom verbraucht wird. Für ein Parkassistenzsystem wäre diese Wiederholrate mit einer halben Sekunde Abstand zwischen den Ultraschallsignalen zu niedrig. In der Situation des abgestellten Fahrzeugs reduziert diese niedrige Wiederholrate jedoch vorteilhaft den Energieverbrauch der Ultraschallsensoren 131 bis 136. Die Wiederholrate von 2 Hz ist ausreichend, um die Bewegung der Person 120 zu detektieren.
Sobald die Person 120 in den Detektionsbereich eines Ultraschallsensors 131 bis 136 eindringt, kann sie als Objekt erkannt werden. In Fig. 1 befindet sich die Person 120 im Bereich der Messrichtungen der Ultraschallsensoren 131 und 132 und bewegt sich in Pfeilrichtung aus der Messrichtung von Sensor 131 heraus und in die Messrichtung von Sensor 133 hinein. Die Position der Person 120 kann durch eine Trilateration bestimmt werden. Aus der Zeitreihe der Positionen ergibt sich die Annäherung der Person 120 an die Türe 110.
Wird keine Annäherung der Person 120 in Richtung der Kofferraumtüre 110 erkannt, so wird das Verfahren zum berührungslosen Öffnen der Kofferraumtüre 120 nach einer vordefinierten Zeitspanne beendet und kann z.B. durch einen Schließvorgang durch den Smart-Key 150 oder ein Trennen und erneutes Aufbauen der Kommunikation zwischen dem Smart-Key 150 und dem Kraftfahrzeug 100 neu gestartet werden.
Wird erkannt, dass die Person 120 sich der Kofferraumtüre 110 nähert, so wird geprüft, ob sie im Zielbereich 140 stehen bleibt. Der Zielbereich 140 ist eine Zone mit einem Abstand von 0,5 bis 1 m von Heck des Fahrzeugs 100 entfernt und etwa 1 m Breite. Der Zielbereich 140 wird durch die Ultraschallsensoren 133 und 134 erfasst, sodass ausschließlich diese beiden Sensoren prüfen, ob die Person 120 im Zielbereich 140 stehen bleibt. Bleibt die Person 120 im Zielbereich 140 stehen, und bewegt sich für eine Mindestzeit, z.B. 1 s, maximal um 0,1 m von der Position weg, so wird für die Erkennung einer Öffnungsgeste die Wiederholrate der Ultraschallsensoren 133 und 134, die den Zielbereich abdecken, erhöht, beispielsweise auf 25 Hz. Die Erhöhung der Wiederholrate kann auch bereits beim oder vor dem Erkennen, ob die Person 120 im Zielbereich 140 stehen bleibt, vorgenommen werden. Die Erhöhung der Wiederholrate betrifft sowohl das Aussenden also auch das Empfangen desselben. Bleibt die Person 120 nicht im Zielbereich 140 stehen, so wird nach einer vordefinierten Zeit das Verfahren mit einer erneuten Erkennung der Annäherung fortgesetzt. Ist als Öffnungsgeste eine Fußbewegung aus dem Zielbereich 140 in Richtung des rechten Rücklichts 160 definiert, so kann der Ultraschallsensor 134 ausreichen, um diese Öffnungsgeste zu erkennen. Da nicht die Öffnungsgeste allein entscheidet, ob die Kofferraumtüre 110 geöffnet wird, sondern vorher die Annäherung der Person 120 erkannt wurde, kann die Erkennung der Öffnungsgeste für sich allein mehr falsche Erkennungen zulassen, ohne dass es im Gesamtverfahren zu einem gehäuften Auftreten von Fehlöffnungen kommt.
Wird die Bewegung des Fußes der Person 120 aus dem Zielbereich 140 in Richtung des rechten Rücklichts 160 aus den Daten des Ultraschallsensors 134 als Öffnungsgeste erkannt, so sendet das Steuergerät einen Steuerbefehl an einen Aktor 190 zur Öffnung der Kofferraumtüre 1 10. In Fig. 1 ist die Kofferraumtüre 1 10 als Heckklappe ausgeführt und schwingt dann nach Lösen des Kofferraumschlosses durch Federkraft auf.
Wird keine Öffnungsgeste der Person 120 erkannt, so kann das Verfahren nach einer vordefinierten Zeit mit der Prüfung des Stehenbleibens im Zielbereich 140 fortgesetzt werden.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum berührungslosen Öffnen einer Kofferraumtüre 110 eines Kraftfahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In einem ersten Schritt S1 wird das Verfahren zum berührungslosen Öffnen einer Kofferraumtüre 110 eines Kraftfahrzeugs 100 aktiviert. Es soll ausgeschlossen sein, dass sich durch ein fehlerhaft durchgeführtes Verfahren die Kofferraumtüre 110 während des Fahrens öffnet. Weiterhin soll ausgeschlossen werden, dass eine unberechtigte Person 120 die Kofferraumtüre 1 10 öffnet. Zudem werden die Ultraschallsensoren 131 bis 136 je nach Situation für andere Zwecke, z.B. für die Einparkhilfe benötigt.
Für die Aktivierung des Verfahrens zum berührungslosen Öffnen der Kofferraumtüre 110 des Kraftfahrzeugs 100 werden daher Bedingungen festgelegt, die erfüllt sein müssen, damit das Verfahren ablaufen kann. In Schritt S1 wird daher überprüft, ob das Kraftfahrzeug 100 in der Parkposition steht. Hierfür werden Raddrehsensoren ausgewertet und es wird geprüft, ob sich ein Automatikgetriebe in der Stellung P befindet und die Feststellbremse angezogen ist. Weiterhin wird überprüft, ob sich das Kraftfahrzeug 100 öffnen lassen soll. Hierzu wird geprüft, ob sich ein zum Kraftfahrzeug 100 gehörender Smart-Key 150 im oder in der Umgebung des Fahrzeugs in Kommunikation mit einer Steuereinheit des Fahrzeugs 100 befindet. Nur wenn das Kraftfahrzeug nicht verschlossen oder öffnungsbereit ist, ist zu erwarten, dass eine berechtigte Person 120 versucht, die Kofferraumtüre 110 zu öffnen. Die Bedingungen müssen zum Start des Verfahrens zum berührungslosen Öffnen der Kofferraumtüre 110 des Kraftfahrzeugs 100 erfüllt sein und während des Verfahrens erfüllt bleiben. Wird z.B. die Feststellbremse gelöst und ein Gang eingelegt, so wird das Verfahren beendet.
Sind die Bedingungen für das Verfahren zum berührungslosen Öffnen der Kofferraumtüre 110 des Kraftfahrzeugs 100 erfüllt, so wird in Schritt S2 erkannt, ob sich eine Person 120 an die Kofferraumtüre 110 annähert. Hierzu senden die Ultraschallsensoren 131 bis 136 in einer Wiederholrate von 2 Hz Signale aus. Aus den Daten der Ultraschallsensoren 131 bis 136 kann dann ermittelt werden, ob sich eine Person 120 der Kofferraumtüre 110 annähert.
Durch Verwendung aller sechs Ultraschallsensoren 131 bis 136 kann hierbei ein großer Bereich für die Erkennung der Annäherung abgedeckt werden.
Ob oder ob nicht sich eine Person 120 der Kofferraumtüre 110 annähert, wird beispielsweise mittels eines Multi-Object-Tracking-Verfahrens, insbesondere mittels eines Random Finite Set Filter, eine Hypothese über die Bewegung der Person 120 gebildet. Wird gemäß der Hypothese eine Annäherung mit einer Wahrscheinlichkeit größer einer vordefinierten Wahrscheinlichkeit prognostiziert, wird in einem Schritt S3 mit den Ultraschallsensoren 133 und 134 geprüft, ob die Person 120 im Zielbereich 140 stehen bleibt. Die Ultraschallsensoren 131 , 132, 135 und 136 können hierbei deaktiviert werden, sodass diese keinen Strom im Schritt S3 verbrauchen. Die Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen wird für die Prüfung, ob die Person 120 im Zielbereich 140 stehen bleibt, erhöht, sodass eine bessere zeitliche Auflösung gegeben ist und z.B. ein Stehenbleiben für 0,5 s erkannt werden kann. Diese erhöhte Wiederholrate beträgt beispielsweise zwischen 5 und 10 Hz, bevorzugt zwischen 6 und 9 Hz.
Ist das Stehenbleiben der Person 120 in S3 erkannt worden, so wird für den Schritt S4 die Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen der Ultraschallsensoren 133 und 134 weiter erhöht. Die weiter erhöhte Wiederholrate beträgt beispielsweise zwischen 10 und 50 Hz, bevorzugt zwischen 20 und 30 Hz. Die Ultraschallsensoren 131 , 132, 135 und 136 können weiterhin abgeschaltet bleiben. In S4 wird eine vordefinierte Öffnungsgeste erkannt. Z.B. kann aus den Daten der Ultraschallsensoren 133 und 134 erkannt werden, dass sich die Person 120 im Zielbereich 140 nach vorne und zurück bewegt.
Wird im Schritt S4 eine vordefinierte Öffnungsgeste erkannt, so wird im Schritt S5 ein Steuersignal an einen Aktor 190 zum Öffnen der Kofferraumtüre 1 10 gesendet. Der Aktor 190 kann z.B. ein Elektromotor sein, der eine Kofferraumtüre 120 entriegelt und öffnet.
Fig. 3 zeigt schematisch vier Beispiele von Ultraschallsignalen als Pulse oder Pulsfolgen, die von einem Ultraschallsensor gesendet werden können. In Fig. 3 a) ist der Trägerfrequenz des Ultraschalls, z.B. 50 kHz, ein Rechteckimpuls aufmoduliert. Der Rechteckimpuls wird jeweils nach einer Periode T erneut ausgesendet. Die Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen ergibt sich als Kehrwert der Periode. In Fig. 3 b) weist der gesendete Puls eine Modulation der Amplitude auf und wird ebenfalls mit der Wiederholrate 1/T gesendet. In Fig. 3 c) ist eine Pulsfolge dargestellt, die mit der Wiederholrate 1/T gesendet wird. In Fig. 3 d) wird neben der Amplitude des Pulses auch die Trägerfrequenz moduliert, die Wiederholrate 1/T ist jedoch dieselbe, wie in den anderen Beispielen. In allen vier Beispielen beträgt der Signalanteil an der Periode unter 50 %, d.h. die meiste Zeit wird kein Signal ausgesendet. Für das vorgeschlagene Verfahren ist es vorteilhaft, wenn der Signalanteil in der Periode noch geringer ist, damit der Stromverbrauch des Ultraschallsensors reduziert ist, z.B. kleiner 90 %. Die Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen kann jedoch nicht beliebig reduziert werden, da sonst zwischen den Signalen eine Annäherung an das Kraftfahrzeug möglich wäre, ohne erkannt zu werden. Die Dauer der Zeitspanne, innerhalb derer ein Ultraschallsensor Signale aussendet und empfängt, kann in Ausführungsformen zwischen 20 und 60 ms, insbesondere zwischen 30 und 50 ms, liegen.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum berührungslosen Öffnen einer Türe 110 eines Kraftfahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Vier Ultraschallsensoren 131 bis 134 sind jeweils mit einem sensornahen ASIC 200 zur Vorverarbeitung der Sensordaten und zum Senden der Sensordaten über einen Datenbus 210 an einen Computer 170 versehen, wobei der Computer 170 Teil eines Kraftfahrzeugsteuergeräts sein kann. Die Ultraschallsensoren 131 bis 134 vermessen ihren Messbereich mit einer Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen von 2 Hz. Ein erstes Modul 171 (vorliegend auch "erste Erkennungs-Einheit") des Computers 170 verarbeitet die Sensordaten nun so, dass es erkennt, ob sich ein Objekt, z.B. eine Person 120 in eine Richtung bewegt, die einer Annäherung an eine Türe 110 entspricht. Wird eine solche Annäherung erkannt, so wird ein zweites Modul 172 aufgerufen, das erkennt, ob sich aus den Sensordaten ein Stehenbleiben der Person 120 im Zielbereich 140 ergibt. Wird ein solches Stehenbleiben der Person 120 erkannt, so erzeugt das zweite Modul 172 (die vorliegend auch als "dritte Erkennungs-Einheit" bezeichnet werden kann) Steuersignale, die über den Datenbus 210 an die sensornahen ASICs gesendet werden, und die die Ultraschallsensoren 131 und 134 abschalten sowie die Wiederholrate der Pulse oder Pulssequenzen der Ultraschallsensoren 132 und 133 erhöhen. Weiter wird ein drittes Modul 173 aufgerufen. Das dritte Modul 173 (vorliegend auch "zweite Erkennungs-Einheit") erkennt aus den Sensordaten der Ultraschallsensoren 132 und 133, ob die Person 120 im Zielbereich 140 eine vordefinierte Öff- nungsgeste ausführt, z.B. einen Schritt nach links und zurück macht. Wenn das dritte Modul 173 die vordefinierte Öffnungsgeste erkennt, dann erzeugt ein viertes Modul 174 einen Steuerbefehl, der über eine Steuerleitung 180 an einen Aktor 190 übermittelt wird, der eine Türe 110 öffnet, und beendet das Verfahren zum berührungslosen Öffnen einer Türe 110 eines Kraftfahrzeugs 100. Das vierte Modul 174, die Steuerleitung 180 sowie der Aktor 190 werden vorliegend gemeinschaftlich auch als "Bereitstell-Einheit" bezeichnet. Das erste, zweite, dritte und vierte Modul 171 , 172, 173 können insbesondere als ein "Embedded System", d.h. als eine anwendungsspezifische Kombination aus Hard- und Software, ausgebildet sein. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Kraftfahrzeug
110 Kofferraumtüre
120 Person
131 bis 136 Ultraschallsensoren
140 Zielbereich
150 Sm art- Key
160 rechtes Rücklicht
170 Computer
171 erstes Modul
172 zweites Modul
173 drittes Modul
174 viertes Modul
180 Steuerleitung
190 Aktor
200 Sensornaher ASIC
210 Datenbus

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug (100) mit den Schritten: a) Erkennen (S2) einer Annährung einer Person (120) an das Kraftfahrzeug (100); b) Erkennen (S4) einer Geste der Person (120); und c) Bereitstellen (S5) der Funktion in Abhängigkeit des Erkennens gemäß Schritt a) und b); wobei für das Erkennen in Schritt a) und b) jeweils ein Ultraschallsignal ausgesendet und empfangen wird , wobei:
(i) eine Signalwiederholrate des ausgesendeten Ultraschallsignals in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht ist; und/oder
(ii) eine Wiederholrate zum Empfangen des Ultraschallsignals in Schritt b) im Vergleich zu Schritt a) erhöht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Wiederholrate gemäß (i) und/oder (ii) in Schritt a) zwischen 0,5 und 5 Hz, insbesondere zwischen 1 und 3 Hz beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wiederholrate gemäß (i) und/oder (ii) in Schritt b) zwischen 6 und 20 Hz, insbesondere zwischen 7 und 13 Hz beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (100) zumindest einen Ultraschallsensor (131 - 136) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, für eine Einparkhilfe verwendet zu werden, wobei das Ultraschallsignal in Schritt a) und/oder b) mithilfe des zumindest einen Ultraschallsensors (131 - 136) ausgesendet und/oder empfangen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für das Aussenden und/oder Empfangen des Ultraschallsignals in Schritt a) und/oder b) genau zwei oder zumindest zwei Ultraschallsensoren (131 - 136) verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei Ultraschallsensoren (131 - 136) abwechselnd Ultraschallsignale senden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) mit einem Multi-Object-Tracking-Verfahren, insbesondere mittels Random Finite Set Filter, insbesondere Realisierungen als sogenannte Probability Hypothesis Density Filter, Cardinalized Probability Hypothesis Density Filter, Multi-Bernoulli Filter, wie etwa Cardinality Balanced Multi- Bernoulil Filter, Generalized Labeled Multi-Bernoulli Filter, Labeled Multi-Bernoulli Filter, Poisson Multi-Bernoulli Mixture Filter, Poisson Multi-Bernoulli Filter, oder deren Approximationen Hypothesen über die Bewegung eines Objekts gebildet werden und, wenn eine Hypothese die Annäherung einer Person (120) mit einer Wahrscheinlichkeit oberhalb einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit prognostiziert, Schritt b) durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geste in Schritt b) eine Armbewegung, eine Fußbewegung in Richtung einer Stoßstange des Kraftfahrzeugs (100), eine Schrittbewegung nach vorne und zurück oder eine Schrittbewegung zur Seite und zurück umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt a) durchgeführt wird, wenn oder während ein zum Kraftfahrzeug (100) gehörender Smart-Key (150) in Kommunikation mit dem Kraftfahrzeug (100) steht und das Kraftfahrzeug (100) sich in Parkposition befindet.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen Schritt a) und b) ein Stehenbleiben (S3) der Person (120) in einem Zielbereich (140) erkannt wird.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei für das Erkennen des Stehenbleibens (S3) ein weiteres Ultraschallsignal ausgesendet und empfangen wird, welches Pulse oder Pulssequenzen aufweist, und wobei:
(i) eine Signalwiederholrate des ausgesendeten weiteren Ultraschallsignals im Vergleich zu der Signalwiederholrate des ausgesendeten Ultraschallsignals in Schritt a) erhöht ist; und/oder
(ii) eine Wiederholrate zum Empfangen des weiteren Ultraschallsignals im Vergleich zu der Wiederholrate zum Empfangen des Ultraschallsignals gemäß Schritt a) erhöht ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funktion gemäß Schritt c) ein berührungsloses Öffnen einer Fahrertüre, einer Beifahrertüre, einer Vordertüre, einer Hintertüre, einer Kofferraumtüre oder Heckklappe, einer Frunktüre oder Frunkklappe, oder einer Türe für einen Stromanschluss oder für eine Kraftstoffeinfüllöffnung aufweist und/oder die Geste gemäß Schritt b) eine Öffnungsgeste ist.
13. Vorrichtung zum berührungslosen Bereitstellen einer Funktion bei einem Kraftfahrzeug (100), aufweisend: eine erste Erkennungs-Einheit (171 ) zum Erkennen einer Annährung einer Person (120) an das Kraftfahrzeug (100); eine zweite Erkennungs-Einheit (173) zum Erkennen einer Geste der Person (120); und eine Bereitstell-Einheit (174, 180, 190) zum Bereitstellen der Funktion in Abhängigkeit des Erkennens mithilfe der ersten und zweiten Erkennungs-Einheit; wobei die erste und zweite Erkennungs-Einheit zum Aussenden und Empfangen eines jeweiligen Ultraschallsignals eingerichtet sind, welches Pulse oder Pulssequenzen aufweist, und wobei:
(i) eine Frequenz der Pulse oder Pulssequenzen des ausgesendeten Ultraschallsignals bei der zweiten Erkennungs-Einheit im Vergleich zu der ersten Erkennungs-Einheit erhöht ist; und/oder (ii) eine Frequenz zum Abtasten des Ultraschallsignals beim Empfang desselben bei der zweiten Erkennungs-Einheit im Vergleich zu der ersten Erkennungs-Einheit erhöht ist.
14. Kraftfahrzeug (100) mit einer Vorrichtung nach Anspruch 13.
15. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer (170) diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12 auszuführen.
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