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