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Patent Searching and Data


Title:
DETECTION METHOD FOR ACTUATION GESTURES, AND ASSOCIATED CALIBRATION METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/034768
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting actuation gestures performed by a user to access a vehicle function and for individually calibrating the detection for a user. In the method according to the invention, the signals of at least two sensor arrays are monitored. A first of said sensor arrays is monitored until said first sensor array receives a characteristic signal response s1. Then the second sensor array is monitored until the second sensor array detects a second characteristic signal s2. The time t1 when the first signal s1 is detected in the first sensor array and the time t2 when the second signal s2 is detected in the second sensor array are stored. Finally, additional signal responses are queried. First, the second sensor array is monitored once again until the second sensor array can once again pick up a characteristic signal response s3. An associated time t3 is stored. Finally, the first sensor array is monitored until the first sensor array queries a characteristic signal response s4, and the associated time is also stored as time value t4. In an additional step of the method, the detection times of the characteristic signal responses are subjected to arithmetic operations; in particular, time differences are formed from pairs of time values. An actuation signal is generated in accordance with the determined values.

Inventors:
MUELLER ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/063114
Publication Date:
March 22, 2012
Filing Date:
July 29, 2011
Export Citation:
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Assignee:
HUF ELECTRONICS GMBH (DE)
MUELLER ULRICH (DE)
International Classes:
B60R25/20; B60R25/24; E05F15/20; G07C9/00
Foreign References:
DE102004041709B32005-10-27
DE10106400A12002-08-29
DE102005032402B32006-09-28
DE102006037237A12008-02-14
EP1733937A12006-12-20
DE102008063366A12010-07-01
DE102004041709B32005-10-27
Attorney, Agent or Firm:
ZENZ - PATENT- UND RECHTSANWÄLTE (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Betätigungsabfrage für eine Funktion an einem Kraftfahrzeug mit einer Sensoranordnung, wobei die

Sensoranordnung wenigstens zwei beabstandete

Sensoreinrichtungen zur Erfassung von Annäherungen eines

Körperteils aufweist,

aufweisend die Schritte,

Überwachen der Signale einer ersten Sensoreinrichtung von den Sensoreinrichtungen, bis eine charakteristische erste

Signalantwort sl von der ersten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit tl,

Überwachen der Signale einer zweiten Sensoreinrichtung von den Sensoreinrichtungen, bis eine charakteristische zweite Signalantwort s2 von der zweiten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit t2,

Überwachen der Signale der zweiten Sensoreinrichtung, bis eine charakteristische dritte Signalantwort s3 von der zweiten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit t3,

Überwachen der Signale der ersten Sensoreinrichtung von den Sensoreinrichtungen, bis eine charakteristische vierte Signalantwort s4 von der ersten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit t4,

Ermitteln von wenigstens zwei Zeitdifferenzen, gebildet durch Subtraktion von jeweils zwei verschiedenen der Werte aus tl, t2, t3 und t4,

Auswerten der Zeitdifferenzen und Erzeugen eines

Betätigungssignals in Abhängigkeit von der Auswertung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten die ermittelten Zeitdifferenzen mit

abgespeicherten Vergleichsparametern verglichen werden, wobei ein Betätigungssignal das einen Bedienwunsch anzeigt erzeugt wird, wenn die Zeitdifferenzen um weniger als vorgegebenen Toleranzwerte von den Vergleichsparametern abweichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren abgebrochen und ein negatives Betätigungssignal erzeugt wird, wenn das Verfahren länger als eine vorgegebene Maximaldauer andauert .

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei weitere charakteristische Signale sx mit zugehörigen

Erfassungszeitpunkten tx erfasst werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zusätzlich zu den Zeitdifferenzen auch wenigstens eines der Signale sl, s2, s3, s4 ausgewertet wird, so dass das

Betätigungssignal auch in Abhängigkeit von dieser Auswertung erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein von einem Benutzer mitführbarer ID-Geber abgefragt wird, um eine Autorisierung für den Zugriff auf die angeforderte

Funktion zu verifizieren, wobei die Abfrage des ID-Gebers nach dem Zeitpunkt tl, vorzugsweise vor dem Zeitpunkt t4 erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei in Abhängigkeit von der Verifizierung des ID-Gebers ein dem ID-Geber zugeordnetes Benutzerprofil mit abgespeicherten Vergleichsparametern zur Auswertung der Zeitdifferenzen herangezogen wird.

8. Verfahren zum Kalibrieren einer Sensoranordnung für eine Betätigungsabfrage für eine Funktion an einem

Kraftfahrzeug, wobei die Sensoranordnung wenigstens zwei beabstandete Sensoreinrichtungen zur Erfassung von

Annäherungen eines Körperteils aufweist,

aufweisend die Schritte,

Überwachen der Signale einer ersten Sensoreinrichtung von den Sensoreinrichtungen, bis eine charakteristische erste

Signalantwort sl von der ersten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit tl, Überwachen der Signale einer zweiten Sensoreinrichtung von den Sensoreinrichtungen, bis eine charakteristische zweite Signalantwort s2 von der zweiten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit t2,

Überwachen der Signale der zweiten Sensoreinrichtung, bis eine charakteristische dritte Signalantwort s3 von der zweiten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit t3,

Überwachen der Signale der ersten Sensoreinrichtung von den Sensoreinrichtungen, bis eine charakteristische vierte

Signalantwort s4 von der ersten Sensoreinrichtung erfasst wird und Erfassen einer zugehörigen Zeit t4,

Ermitteln von wenigstens zwei Zeitdifferenzen, gebildet durch Subtraktion von jeweils zwei verschiedenen der Werte aus tl, t2, t3 und t4,

Abspeichern der Zeitdifferenzen als Vergleichsparameter für nachfolgende Auswertungen einer Betätigungsanforderung.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren mehrfach durchführbar ist und wobei die in vorhergehenden Durchläufen erzeugten Vergleichsparameter zusammen mit den abgespeicherten Vergleichsparametern aus einem aktuellen Durchlauf zu einem neuen Vergleichsparameter kombiniert werden. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei jedem Durchlauf des Kalibrierverfahrens ein Zähler erhöht wird, welcher für eine mitlaufende Mittelung des neu abzuspeichernden

Vergleichsparameters mit den gemittelten Vergleichsparametern aus vorhergehenden Durchläufen verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei zusätzlich als weitere Vergleichsparameter Kennwerte

wenigstens einer der charakteristischen Signalantworten sl, s2, s3 und s4 gespeichert werden.

Description:
Erfassungsverfahren für Betätigungsgesten und zugehöriges

Kalibrierungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Erfassungsverfahren zur Erfassung von Betätigungsgesten an einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, um von einem Benutzer zum Zugriff auf eine Fahr zeugfunkt ion ausgeübte Betätigungsgesten zu detektieren und die Erfassung individuell auf einen Benutzer zu kalibrieren .

Einrichtungen zur berührungslosen Betätigung von

Kraftfahrzeugfunktionen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 102008063366 eine berührungslos betätigbare Heckklappe. Diese Einrichtung erlaubt es einem

Benutzer, eine Betätigungsgeste im Fußbereich unter dem

Heckstoßfänger auszuführen, um die Heckklappe zu öffnen. Dafür sind bei dieser Einrichtung Kapazitätssensoren vorgesehen, die mit ihrem Erfassungsbereich zur erfassung unterschiedlicher Raumbereiche ausgerichtet sind, und anhand deren Signale eine Betätigungsgeste erfasst wird.

Eine solche berührungslose Betätigung einer Heckklappe ist für den Komfort und die Sicherheit sinnvoll, wenn einer Person aus irgendwelchen Gründen die händische Betätigung einer

Heckklappe nur erschwert möglich ist.

Die Erfassung einer Bewegung kann eine Körperbewegung, zum Beispiel das Ausführen einer angetäuschten Kick-Bewegung, das

Anheben und Schwenken des Beines oder ähnliches erfassen. Es ist jedoch zu vermeiden, dass auch Betätigungen dann erkannt und eine Funktion ausgelöst wird, wenn gar nicht gezielt eine entsprechende Betätigungsgeste ausgeführt wurde. Dies kann beispielsweise durch in den Erfassungsbereich gelangende Objekte (Bälle, Haustiere oder ähnliches) geschehen.

Aus der DE 102004041709 ist eine Einrichtung zur

berührungslosen Betätigung einer Heckklappe bekannt, wobei vorgeschlagen wird, zwei Sensoranordnungen mit getrennten

Defekt ionsbereichen zu verwenden. Hierzu kann beispielsweise ein Ultraschall-Abstandserfassungssystem als eine der

Sensoreinrichtungen ein verwendet werden, welches ohnehin am Kraftfahrzeug für Abstandsmessungen vorgesehen ist.

Die vorhandenen Erfassungssysteme sind jedoch bezüglich des Benutzers oft zu unspezifisch und weisen nicht die gewünschte Erfassungsgenauigkeit auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Auswerteverfahren für berührungslos betätigte Sensoranordnungen zur Verfügung zu stellen, welches die Erkennungsgenauigkeit erhöht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den

Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum

Kalibrieren einer Sensoranordnung mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 8.

Erfindungsgemäß werden bei dem Verfahren die Signale von wenigstens zwei Sensoranordnungen überwacht. Diese können beispielsweise kapazitive Sensoranordnungen, wie in der

vorstehend genannten Druckschrift sein. Eine erste der

Sensoranordnungen wird überwacht, bis von dieser eine

charakteristische Signalantwort sl empfangen wird bzw. bis diese detektiert wird. Diese erste charakteristische Signalantwort ist eine Bedingung für das übrige Verfahren und kann auch als

Trigger für das gesamte Verfahren dienen.

Nachfolgend wird die zweite Sensoranordnung überwacht, bis dort ein zweites charakteristisches Signal s2 detektiert wird. Als charakteristisches Signal ist in diesem Zusammenhang jedes Signal zu verstehen, welches mit hoher Verlässlichkeit die

Lageänderung eines Körpers im Erfassungsbereich des Sensors anzeigt. Insbesondere kann ein signifikanter Anstieg oder Abfall eines Signals zu erfassen sein. Im Falle einer kapazitiven

Erfassung wäre dies der Anstieg oder Abfall des Kapazitätswertes bzw. eines Ladungszustandes. Die entsprechenden

Erfassungsverfahren und Signalantworten sind aus der Technik, z.B. den oben genannten Dokumenten bekannt.

Die Zeitpunkte der Erfassung sowohl des ersten Signals sl in der ersten Sensoranordnung tl als auch des zweiten Signals s2 in der zweiten Sensoranordnung t2 werden erfasst und gespeichert. Schließlich werden weitere Signalantworten abgefragt. Zunächst wird die zweite Sensoranordnung erneut überwacht, bis sich dort wiederum eine charakteristische Signalantwort s3 abgreifen lässt. Eine zugehörige Zeit t3 wird gespeichert.

Schließlich wird die erste Sensoranordnung überwacht, bis dort eine charakteristische Signalantwort s4 abgefragt wird, auch dieser Zeitpunkt wird als Zeitwert t4 gespeichert.

Die Ansteuerung und Erfassung der einzelnen Signalantworten erfolgt je nach verwendetem Sensor in einer sensorspezifischen Weise, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Wesentlich ist die weitere Interpretation und Verarbeitung der Signale.

Dieses Verfahren nutzt erfindungsgemäß aus, dass wenigstens zwei Sensoranordnung zeitlich abgefragt werden, wobei eine der Sensoranordnungen, in Formulierung des Anspruchs die erste

Sensoranordnung, aufgrund ihrer Anordnung und Ausrichtung am Kraftfahrzeug eine Zustandsänderung durch eine Betätigungsgeste als erste erfasst. Diese Sensoranordnung kann beispielsweise in Richtung des rückwärtigen Bereichs des Kraftfahrzeugs orientiert sein, während die zweite Sensoranordnung eher in dem Bereich unterhalb des Kraftfahrzeuges orientiert ist und dort

Zustandsänderungen erfasst. Es ist zwangsläufig so, dass der Benutzer bzw. dessen die Geste ausführendes Körperteil, zuerst in den Erfassungsbereich der ersten Sensoranordnung gelangt, die entsprechend auch die weiteren Verfahrensschritte bedingt.

Wird die Betätigungsgeste korrekt ausgeführt, gelangt der Benutzer bzw. der bedienende Körperteil auch in den

Erfassungsbereich des zweiten Sensors, und löst dort die

charakteristische zweite Signalantwort zum Zeitpunkt t2 aus.

Ist die Geste in einer Richtung vollständig ausgeführt, bewegt der Benutzer sich in seiner Ausgangsstellung zurück, wobei der Bedienkörperteil, welcher zur Ausführung der

Benutzungsgeste bewegt wurde, aus dem Erfassungsbereich der zweiten Sensoranordnung herausgelangt, was zu einer

charakteristischen Signalantwort s3 zu einem Zeitpunkt t3 führt. Schließlich erfasst auch die erste Sensoranordnung die Rückkehr des Benutzers in seine Ausgangsstellung und gibt die

Signalantwort s4 zum Zeitpunkt t4 aus. Wesentlich ist, dass die zeitlich Abfolge der Ereignisse in Abstimmung mit der räumlichen Anordnung der Sensoranordnung am Kraftfahrzeug mit getrennten Sensoreinrichtungen erfolgt.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die

Erfassungszeiten der charakteristischen Signalantworten

arithmetischen Operationen unterworfen, insbesondere werden Zeitdifferenzen aus Zeit-Wertepaaren gebildet. Auf diese Weise kann auf das Vorliegen einer Betätigungsgeste zurückgeschlossen werden. Dazu können die Verhältnisse der Zeitdifferenzen

ermittelt werden (beispielweise Verhältnis der Zeitdifferenzen für eine Vorwärtsbewegung und eine Rückwärtsbewegung) und diese Verhältnisse einer Plausibilitätsprüfung unterzogen werden.

Außerdem kann geprüft werden ob die zugehörigen Zeitdifferenzen der charakteristischen Signale innerhalb von Toleranzbereichen um solche Zeitdifferenzen liegen, die für eine gezielte

Benutzungsgeste realistisch sind. Diese Zeitdifferenzen können als Vergleichsparameter gespeichert sein.

Im Gegensatz zu bekannten Verfahren wird bei diesem

Verfahren also der höchst individuelle zeitliche Bestandteil der Sensorinformationen berücksichtigt, um die Erkennungsgenauigkeit zu erhöhen. Es wird nicht nur geprüft, ob die Signalfolge der Sensoren am Fahrzeug in der plausiblen Abfolge detektiert wird, sondern auch die genaue zeitliche Abfolge wird ausgewertet.

Erfindungsgemäß werden mindestens vier verschiedene Zeitwerte ausgewertet - es können jedoch auch mehr Zeitwerte erfasst und berücksichtigt werden.

Da die Zeiten und Vergleichsparameter auf ein Individuum anpassbar sind, kann erfindungsgemäß der Tatsache Rechnung getragen werden, dass unterschiedliche Benutzer eine

Betätigungsgeste unterschiedlich ausführen werden. Ältere

Menschen werden beispielsweise ein anderes Bewegungsprofil aufweisen als jüngere Menschen. Bei den bestehenden

Einrichtungen ist eine entsprechende Anpassung des Verfahrens jedoch regelmäßig nicht möglich. Erfindungsgemäß kann jedoch durch Änderung der Vergleichsparameter eine individuell

angepasste Auswertung erzielt werden.

Als Sensoranordnung kommen grundsätzlich sämtliche

Erfassungssensoren für zeitabhängige Lageveränderungen von Körpern im Raum in Frage. Beispielsweise können die etablierten kapazitiven Sensoren an Kraftfahrzeugen verwendet werden, diese weisen einen geringen Stromverbrauch auf und sind robust und belastbar .

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Erfassung von

Bewegungsgesten die Folge der ermittelten Zeitdifferenzen mit im System des Kraftfahrzeugs abgespeicherten Vergleichsparametern verglichen. Zusätzliche Toleranzwerte, um welche Abweichungen um die Werte akzeptiert werden können ebenfalls im System des Kraftfahrzeuges abgespeichert sein. Diese systemseitige

Abspeicherung von Vergleichsparametern erlaubt eine Anpassung der Erfassung und Detektion über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeuges. Wenn die systemseitig abgespeicherten

Vergleichsparameter verändert werden, kann damit die

Erfassungsgenauigkeit für ein geändertes Benutzerprofil

optimiert werden. Außerdem können Vergleichsparametergruppen für unterschiedliche Benutzer abgespeichert werden, die dann

benutzerabhängig abgerufen werden. Wird z.B. ein Benutzer durch einen persönlichen ID-Geber identifiziert, so kann der zu dem Benutzer gehörende Parametersat z zum Vergleich der erfassten Zeitdifferenzen herangezogen werden.

Außerdem können angepasste oder benutzerabhängige

Toleranzwerte für den Vergleich der Zeitdifferenzen herangezogen werden. Auf diese Weise kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass z.B. ältere Benutzer eine höhere Schwankung der Zeitprofile bei der Ausführung einer Bewegungsgeste aufweisen und daher eine tolerantere Erfassung benötigen. Außerdem kann, je nach Benutzerwunsch, die Toleranz verringert werden, um tatsächlich eine weiter reduzierte Fehlerkennung zu erreichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das

Verfahren zur Erfassung der Bewegungsgeste abgebrochen, falls seit Einleitung des Verfahrens eine vorgegebene Maximaldauer überschritten wird. Die Einleitung des Erfassungsverfahrens kann einerseits durch eine gezielte Betätigung des Benutzers

eingeleitet werden oder durch eine Detektion einer Signalantwort in dem ersten Erfassungssensor. Dafür wird üblicherweise

derjenige Sensor herangezogen, welcher den sich vom Fahrzeug am weitesten erstreckenden Erfassungsraum aufweist. Das

Überschreiten der vorgegebenen Maximaldauer stellt sicher, dass nicht eine zufällige Folge von ungezielten Signalantworten eine Betätigung auslösen kann. Als vorgegebene Maximaldauer wird dafür üblicherweise für den Vollzug der Bewegungsgeste,

gerechnet von der ersten Erfassung durch einen ersten Sensor ein Zeitfenster von einigen Sekunden, z.B. 3 bis 10 Sekunden

vorgesehen. Eine Reduzierung der Maximaldauer verringert

wiederum die Anzahl von Fehlerkennungen, erhöht jedoch

andererseits die Anforderungen an den Benutzer.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden aus den zeitlichen Signalantworten der Sensoren weitere

charakteristische Signale sx mit zugehörigen

Erfassungszeitpunkten tx erfasst. Diese weiteren

charakteristischen Signale können zwischen den vorstehend genannten Signalen sl, s2, s3 und s4 liegen, oder zeitlich vor oder nach diesen Signalen liegen. Als weitere charakteristische Signale kommen beispielsweise das Signal/Rauschverhältnis der Sensorantworten sowie Maximal- und Minimalwerte in Frage. Auch diese weiteren charakteristischen Signale können zusätzlich zu den Zeitdifferenzen ausgewertet werden, um die

Erkennungsgenauigkeit der Bewegungsgeste weiter zu erhöhen. Wird beispielsweise ein bestimmtes Signal/Rauschverhältnis

unterschritten, so kann dies auf eine starke Beeinträchtigung der Sensoren z.B. durch äußere Einflüsse zurückgeführt werden, und eine positive Bestätigungsantworterzeugung wird unterbunden. Diese Berücksichtigung von weiteren Signalantworten erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Erkennungsverfahrens weiter.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn neben den Zeitdifferenzen auch wenigstens eines der Signale sl, s2, s3, s4 selbst

ausgewertet wird und die Betätigung auch in Abhängigkeit von dieser Auswertung erkannt wird. Die charakteristischen Signale, zu welchen die erfindungsgemäß genannten Zeitpunkte erfasst werden, sind Signalmuster, insbesondere Signalveränderungen, die auf eine signifikante Veränderung im Defektionsbereich der jeweiligen Sensoranordnung zurückschließen lassen. Im Falle von kapazitiven Sensoren wird beispielsweise eine starke Kapazitätsänderung erfasst, sobald sich ein Körperteil eines Benutzers in dem Erfassungsbereich bewegt, nähert oder allgemein dort seine Lage bezüglich der Sensoranordnung verändert.

Erfindungsgemäß kann es zwar ausreichen, nur die

Zeitdifferenzen zwischen der Erfassung dieser Signale für die Generierung des Betätigungssignals heranzuziehen, eine

zusätzliche Auswertung wenigstens eines dieser Signale erhöht jedoch die Erkennungsgenauigkeit. Dazu kann ein einzelnes Signal in seinen absoluten Werten, z.B. ein Signalanstieg oder

Signalabfall eines der Signale berücksichtigt werden, es können jedoch auch Verknüpfungen zwischen den charakteristischen

Signalen gebildet werden, beispielsweise durch eine

Verhältnisbildung der Signalstärken der unterschiedlichen

Sensorantworten. Diese Werte können neben den Zeitdifferenzen einer Auswertung zugeführt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein von einem Benutzer mitführbarer ID-Geber abgefragt, um eine Autorisierung für den Zugriff auf die angeforderte Funktion zu verifizieren, wobei die Abfrage des ID-Gebers nach dem Zeitpunkt tl und vorzugsweise vor dem Zeitpunkt t4 erfolgt.

Die Kopplung des Verfahrens mit einer Abfrage des ID-Gebers stellt sicher, dass nur autorisierte Personen Zugriff auf die betätigte Funktion erhalten. Erfolgt die Abfrage nach dem

Zeitpunkt tl, so kann die Sensorantwort der ersten

Sensoranordnung zum Wecken des Systems zur ID-Geber-Abfrage verwendet werden. Diese Abfrage findet üblicherweise über eine drahtlose Kommunikation mit dem Steuersystem des Kraftfahrzeugs statt. Die Abfrage vor dem Zeitpunkt t4 stellt sicher, dass es zu keiner spürbaren Verzögerung kommt, da die Abfrage des ID- Gebers nicht erst nach Prüfung der Bediengeste erfolgt.

Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von der Verifizierung des ID-Gebers ein dem ID-Geber zugeordnetes Benutzerprofil mit abgespeicherten Vergleichsparametern zur Auswertung der

Zeitdifferenzen herangezogen. Je nachdem, welcher Benutzer und zugehöriger ID-Geber erfasst wird, kann auf unterschiedliche Parametersät ze zugegriffen werden, die fahrzeugseitig gespeichert sind. Dies reduziert die Fehlerkennungen und erhöht die Sicherheit der Detektion.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Kalibrieren einer

Sensoranordnung so ausgeführt, dass auf Anforderung des

Benutzers die Sensoranordnung in einem Kalibriermodus versetzt wird. Der Benutzer kann dann Betätigungsgesten ausführen, um das System auf seine individuellen Bewegungsabläufe zu trainieren. Das Versetzen in den Kalibrierungszustand kann durch

entsprechende Schaltanordnungen am Kraftfahrzeug oder durch einen Auslöser am vom Benutzer mitgeführten ID-Geber bzw.

Fahrzeugschlüssel erfolgen. Kraftfahrzeugseitig werden dann wiederum die charakteristischen Signalantworten erfasst, die zugehörigen Zeiten jedoch nicht ausgewertet, sondern als

zukünftige Vergleichsparameter herangezogen. Ein Benutzer bringt dementsprechend die Sensoranordnung in einem

kalibrierungssensitiven Zustand, führt die Betätigungsgeste aus und quittiert danach, dass es sich um eine für ihn

repräsentative Geste handelt. Die zugehörigen Signalzeiten tl, t2, t3, t4 werden verwendet, um Vergleichsparameter für

zukünftige Auswertungen zu generieren. Dies kann auch über eine Mittelung über zahlreiche Trainingsvorgänge erfolgen. Je

nachdem, wie stark die zeitlichen Werte beim Training durch ein und dieselbe Person abweichen, kann auch der Toleranzbereich für die zukünftigen Erfassungen erweitert oder verengt werden. Dies kann beispielsweise unter Berechnung einer Standardabweichung und der Streubreite erfolgen.

Wesentlich ist, dass die charakteristische zeitliche Abfolge der Signalwerte in zukünftigen Auswerteverfahren berücksichtigt ist, wodurch die Erkennungsgenauigkeit und Sicherheit deutlich erhöht wird. Die Sensoranordnung braucht nicht länger auf ein allgemeines tolerantes Erkennungsprofil ausgelegt werden, sondern kann demgegenüber deutlich selektiver, aber auch genauer auf den konkreten Benutzer angepasst werden.

Bei dem Verfahren zur Kalibrierung der Erfassungseinrichtung ist es vorteilhaft, wenn ein Benutzer das Kalibrierungsverfahren mehrfach durchführt und die in den vorhergehenden Durchläufen erzeugten Vergleichsparameter zusammen mit dem aktuellen

Durchlauf ermittelten Vergleichsparametern zu neuen

Vergleichsparametern kombiniert werden. Wird das Verfahren zur Kalibrierung mehrfach durchgeführt, kann sowohl eine gleitende Mittelwertbildung erfolgen, als auch eine Erfassung der

Schwankungsbreite der jeweiligen Zeitdifferenzen um diese

Mittelwerte. Das Verfahren ist in diesem Fall auch in seiner Toleranz anpassbar, da die Mittelwerte in Abhängigkeit von den tatsächlich ausgeführten Bewegungsabläufen mit unterschiedlichen Toleranzbereichen versehen werden, die systemseitig gespeichert werden .

Dabei kann so vorgegangen werden, dass bestehende Parameter durch den Benutzer zurückzusetzen sind, so dass er, z.B. als neuer Besitzer des Kraftfahrzeuges, eine gänzlich neuen

Anlernvorgang bzw. eine Kalibrierung durchführen kann.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass für die Berechnung der neuen Parameter ein mit den Werten gleitendes Verfahren herangezogen wird, welches jeweils eine begrenzte zurückliegende Anzahl von Werten berücksichtigt, während die vor dieser Anzahl liegenden Werte aus der Auswertung herausfallen. Beispielsweise kann ein gleitender Mittelwert über eine gewisse Anzahl von Durchgängen, beispielsweise zehn Durchgänge gebildet werden, und auch diese Anzahl von Durchgängen wird bei der Ermittlung der Toleranzbereiche berücksichtigt. Hat also ein Benutzer zehn Anlerndurchläufe absolviert, so kann er sicher sein, dass vorhergehende Kalibrierungsabläufe in der Auswertung zukünftig keine Berücksichtigung mehr finden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei jedem

Durchlauf des Kalibrierverfahrens ein zugehöriger Zähler erhöht, welcher für eine mitlaufende Mittelung, also einen gleitenden oder gewichteten Mittelwert der abzuspeichernden

Vergleichsparameter herangezogen wird. Auf diese Weise kann auch über eine größere Anzahl von Lernvorgängen die Mittelung

erfolgen, wobei die Erkennungsgenauigkeit immer weiter

verfeinert wird. In diesem Fall ist jedoch darauf zu achten, dass möglichst eine Durchmischung verschiedener Benutzerprofile verhindert wird, um die Erkennungsgenauigkeit nicht unnötig zu reduzieren. Wie vorstehend bereits erläutert, kann zu diesem Zweck systemseitig eine Speicherung von zugehörigen

Vergleichsparametern und Daten in mehreren Benutzerprofilen erfolgen.

Auch können weitere Vergleichsparameter neben den zeitlichen Differenzen abgespeichert werden, wie oben bereits bezüglich der charakteristischen Signalantworten erläutert. Werden

beispielsweise beim Anlernvorgang zusätzlich zu den

Differenzwerten auch beispielsweise die Verhältnisse der

Signalantworten der verschiedenen Sensoren gespeichert und bei späteren Erkennungsvorgängen herangezogen, erhöht dies die

Genauigkeit des Verfahrens. Auf diese Weise kann neben dem zeitlichen Profil, was höchst individuell für jeden Benutzer ist, auch Form und Masse des jeweiligen Bedienkörperteile in die Auswertung einfließen, da diese die absoluten Signalantworten beeinflussen. Diese Auswertung kann auch gewichtet erfolgen.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert .

Figur 1A zeigt in schematischer Weise die Anordnung einer

Sensoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens ;

Figur 1B zeigt die schematische Anordnung aus Figur 1A in einer anderen Ansicht;

Figur 2A zeigt den Ablauf eines Anlernvorgangs in Gestalt eines Programmablaufplans ;

Figur 2B und Figur 2C erläutern die in Figur 2A gezeigten Unterroutinen;

Figur 3 zeigt schematisch die Ermittlung der Zeiten und Zeitdifferenzen gemäß der Erfindung;

In Figur 1A ist das Heck eines Fahrzeugs 1 gezeigt. Im Bereich des Heckstossfängers ist eine Sensorelektrode 2 angebracht. Unterhalb der Sensorelektrode 2 ist eine weitere Sensorelektrode 3 angeordnet. Die Sensorelektroden 2 und 3 sind je- weils mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 verbunden. Eine Fahrzeugsteuereinheit 4 ist an beliebigem anderem Ort im Fahrzeug angeordnet (siehe Figur 1B) . Die Elektroden werden über die zugehörige

Steuer-/Auswerteeinrichtung 5 aufgeladen und die

Kapazitätsänderung der Elektroden bei Annäherung eines Körpers, z.B. eines Bedienerkörperteils, kann durch Ladungsauswertung erfasst werden. Dieses Prinzip eines kapazitiven Sensors ist im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik bekannt.

Die Sensorelektrodenanordnung 3 verläuft in diesem Beispiel im Wesentlichen parallel zu der Elektrode 2.

Bei einem Bedienwunsch kann ein hinter dem Fahrzeug stehen- der Bediener bspw. seinen Unterschenkel in einer Schwenkbewegung unter den Stoßfänger bewegen. Diese Bewegung und Annäherung wird sowohl durch die Elektrodenanordnung 2 erfasst, als auch durch die Sensorelektrode 3, da die Kapazitätsänderung wiederholt abgefragt und die Veränderung der Kapazität ausgewertet wird.

Diesbezüglich wird auch auf die bereits eingangs genannte

Druckschrift DE102008063366 verwiesen.

Ein tatsächliches Öffnungskommando wird nur von der zentralen Steuereinrichtung 4 generiert. Dieser Steuereinrichtung 4 liefert die Steuer-/Auswerteeinrichtung 5 ein entsprechendes Bediensignal, das unter Verwendung eines neuronalen Netzes erzeugt wird. Ob tatsächliche eine Öffnung ausgelöst wird, bestimmt die Steuereinrichtung 4 in Abhängigkeit von diesem Signal und weiteren Parametern (Stillstand des Fahrzeugs etc.) .

Figur 2A zeigt den Ablauf eines Trainingsvorgangs für das erfindungsgemäße Verfahren. Zunächst wird bei Schritt 10 der Trainingsvorgang getriggert, dies kann beispielsweise durch Betätigung einer zugehörigen Taste am ID-Geber des Benutzers erfolgen. Der Benutzer drückt eine Taste oder Tastenkombination an seinem ID-Geber bzw. Kraftfahrzeugschlüssel, um dem Fahrzeug zu signalisieren, dass nun ein Trainingsvorgang für die

Sensoranordnung starten soll.

In Schritt 20 wird fahrzeugseitig überprüft, ob sich ein autorisierter ID-Geber im Erfassungsbereich des Kraftfahrzeuges befindet, dabei kann auch eine Entfernungsermittlung und

diesbezügliche Plausibilitätskontrolle erfolgen. Nur ein

Benutzer, der sich in einem vorgegebenen Umkreis um das Fahrzeug aufhält, soll den Trainingsvorgang starten dürfen. Verläuft die Autorisierungsprüfung in Schritt 20 positiv, wird in Schritt 30 ein Zeitgeber zurückgesetzt und gestartet. In Schritt 40 wird die Unterroutine zur Überwachung des ersten kapazitiven Sensors eingeleitet. Eine Erläuterung der

Überwachungsunterroutinen ist in Figur 2B dargestellt. Der zeitliche Signalverlauf des ersten kapazitiven Sensors wird überwacht und eine charakteristische Signalveränderung

ermittelt. Diese charakteristische Signalveränderung ist beim kapazitiven Sensor durch eine signifikante Veränderung des Sensorwertes, z.B. durch einen starken Anstieg oder Abfall gegeben (siehe Erläuterungen zu Figur 3) . Dabei werden

kurzzeitige Signalspitzen ignoriert. Während der Überwachung wird wiederholt geprüft, ob der zuvor gestartete Timer TS mittlerweile eine Timeout-Grenze tO überschritten hat. Ist dies der Fall, wird das Verfahren abgebrochen. Ansonsten wird die Überwachung des Sensors weitergeführt, bis eine

charakteristische Signalveränderung erfasst wurde. Zur Erfassung der charakteristischen Signalantwort können die bereits bisher bei kapazitiven Sensoren angewandten Erfassungsverfahren

eingesetzt werden.

Sobald die charakteristische Signalveränderung des ersten kapazitiven Sensors erfasst wurde, wird bei Schritt 50 der zugehörige erste Zeitwert tl gespeichert. Bei den Schritten 60 und 70 wird das Verfahren in analoger Weise für den zweiten kapazitiven Sensor durchgeführt.

Wie in Figur la und lb ersichtlich, weisen die kapazitiven Sensoren 2, 3 verschiedene Anordnungen und unterschiedliche Erfassungsbereiche auf. Ein ordnungsgemäß durchgeführter

Trainingsvorgang wird zwangsläufig zunächst zu einem

charakteristischen Signal im ersten kapazitiven Sensor 2 und dann im zweiten kapazitiven Sensor 3 führen. Dies ergibt sich aufgrund der Tatsache, dass die Bewegung in der vorgesehenen Weise durch einen Benutzer zunächst durch den Erfassungsbereich des ersten kapazitiven Sensors 2, und dann des zweiten

kapazitiven Sensors 3 führt. Die Bewegung bei eines von hinten unter das Fahrzeug ausgeführten Bewegung wird immer erst von dem ersten und dann von dem zweiten Sensor erfasst. Diese Abfolge ist auch in dem erfindungsgemäße

Erfassungsverfahren und Trainingsverfahren wiedergegeben und enthält damit implizit eine Plausibilitätsüberprüfung der richtigen Abfolge des Bewegungsablaufs.

Zu der charakteristischen Signalveränderung des zweiten kapazitiven Sensors wird in Schritt 70 wiederum ein zweiter Zeitwert t2 gespeichert, wobei während der Überwachung

wiederholt die Überschreitung einer maximal zulässigen

Zeitvorgabe geprüft wird und das Verfahren ggf. abgebrochen wird.

In den Schritten 80 und 90 erfolgt wiederum die Überwachung des zweiten kapazitiven Sensors 3, diesmal jedoch in Erwartung einer anderen charakteristischen Signalveränderung, nämlich einer solchen, die auf ein Herausbewegen eines Bedienkörperteils aus dem Erfassungsbereich des zweiten kapazitiven Sensors hinweist. Die Überwachung des ersten und zweiten kapazitiven Sensors in den Schritten 40 und 50 bzw. 60 und 70 zielt auf die Detektion eines sich in den Erfassungsbereich bewegenden

Körperteils. Die Detektion in den Schritten 80 und 90 sowie 100 und 110 geschieht in Erwartung eines Herausbewegens des

Bedienkörperteils aus dem Erfassungsbereich. Daher werden die charakteristischen Signalveränderungen auch dementsprechend ausgewertet und unpassende Signalantworten verworfen. Auch darin liegt wiederum eine implizite Plausibilitätskontrolle, da wiederholt auch der zeitliche Ablauf durch Überwachung des

Überschreitens der Time Out-Bedingung geprüft wird. Es ist an dieser Stelle klar, dass unter charakteristischer Signalantwort für jeden Sensor eine gänzlich andere Signalantwort verstanden werden kann.

Ist bis zur Speicherung des vierten Zeitwertes im Schritt

110 zu der charakteristischen Signalantwort des ersten

kapazitiven Sensors in Schritt 100 noch kein Timeout

aufgetreten, werden in Schritt 120 die Berechnung der

Zeitdifferenzen und die Speicherung der Zeitdifferenzen

vorgenommen. Das zugehörige Verfahren ist beispielhaft in Figur 2C dargestellt. Verschiedene Zeitdifferenzen, welche

charakteristisch für den Bewegungsablauf sind, werden ermittelt. Die aus dem aktuellen Durchlauf ermittelten Zeitdifferenzen werden mit den bereits im System vorhandenen Zeitdifferenzen gewichtet, um Mittelwerte zu bilden und Schwankungsbreiten aus dem aktuellen Trainingsvorgang und historischen Zeitdifferenzen aus vorhergehenden Trainingsvorgängen zusammenzufassen.

Anschließend werden die neuen gewichteten Mittelwerte und

Schwankungsbreiten als Vergleichsparameter für zukünftige

Auswertungsverfahren gespeichert .

Figur 3 zeigt beispielhaft anhand zweier Signalverläufe der beiden Sensoranordnungen 2, 3 den zeitlichen Verlauf und die Ermittlung der zugehörigen Zeiten und Zeitdifferenzen. Die beiden Sensoranordnungen sind weiterhin kapazitive

Sensoranordnungen (siehe Fig. 1A, 1B) , die auf das Hereinbewegen oder Herausbewegen eines Bedienerkörperteils in dem

Erfassungsbereich oder aus dem Erfassungsbereich mit

Signalveränderungen reagieren. Diese Signalveränderungen sind durch die Signalveränderungen sl, s2, s3 und s4 dargestellt. Zu den entsprechenden Signalveränderungen korrespondieren die

Zeitpunkte tl, t2, t3 und t4. Der Zeitpunkt tO gibt den

Startpunkt des Erfassungsverfahrens bzw. Trainingsverfahrens wieder. Die dargestellten Zeitpfeile dl, d2, d3 und d4 geben ausgewählte Zeitdifferenzen zwischen den Erfassungszeitpunkten wieder .

In diesem dargestellten Beispiel ist es ersichtlich, dass der obere Signalverlauf zu der ersten Sensoranordnung 2 gehört, und zum Zeitpunkt sl das Bein des Benutzers in Richtung des Fahrzeuges bewegt wird, wodurch eine Signalveränderung, hier ein Signalabfall, im Sensor 2 verursacht wird. Das Bedienkörperteil, also insbesondere der Unterschenkel und Fuß des Benutzers bewegt sich durch den Erfassungsbereich des ersten Sensors 2 und erreicht bei Signalantwort s2 zum Zeitpunkt t2 den

Erfassungsbereich des zweiten Sensors 3. Nach einem Stoppen der Bewegung und beim Zurückbewegen des Fußes gelangt dieser bei Zeitpunkt t3 und Signal s3 wieder aus dem Erfassungsbereich der zweiten Sensoranordnung 3 und zum Zeitpunkt t4 auch wieder aus dem Erfassungsbereich des ersten Sensors 2, was sich im Signal s4 äußert. Als charakteristische Signale sl, s2, s3 oder s4 werden in diesem Beispiel signifikante Signalveränderungen ausgewertet, es können jedoch grundsätzlich auch Absolutwertvergleiche oder sonstige Erfassungskriterien herangezogen werden.

Die Auswertung eines Betätigungsvorgangs bei alltäglicher

Betätigung verläuft in weiten Teilen ähnlich zu dem in den

Figuren 2A, 2B und 2C gezeigten Kalibrierverfahren. Dieses

Auswerteverfahren wird in Figur 4 dargestellt. Die Unterroutine zur Überwachung der Sensoren wurde oben in Bezug auf Figur 2B erläutert .

Der wesentliche Unterschied zu dem Kalibrierungsverfahren besteht darin, dass statt der Speicherung von Zeitdifferenzen nunmehr ein Vergleich von Zeitdifferenzen und sonstigen

Parametern in Schritt 220 durchgeführt wird. Dabei greift das Kraftfahrzeug auf Werte zurück, die in den Trainingsvorgängen ermittelt und abgespeichert wurden.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen

möglich. Insbesondere sind verschiedene Arten von

Sensoranordnungen für die Auswertung einsetzbar. Die Erfindung ist keineswegs auf den Einsatz von kapazitiven Sensoren

beschränkt. Außerdem können kapazitive Sensoren mit anderen Sensoranordnungen kombiniert werden, wie beispielsweise der Einbeziehung der rückwärtigen Ultraschallsensoren für

Parkvorgänge. Außerdem kann das Verfahren mit dem Einsatz anderer, ohnehin bereits vorhandener Sensoren kombiniert werden. Beispielsweise ist es möglich, eine Rückfahrkamera einzusetzen, um zu überprüfen, ob tatsächlich ein Benutzer im relevanten Bereich zugegen ist, wenn ein Trainingsvorgang eingeleitet wird. Nur wenn die Rückfahrkamera einen geeigneten Körper im

Erfassungsbereich detektiert, kann das Trainingsverfahren ausgeführt werden. Außerdem ist die Erfindung keineswegs auf die Verwendung von zwei Sensoren beschränkt, vielmehr können auch weitere Sensoren eingesetzt werden, was die

Defektionsgenauigkeit des Verfahrens weiter erhöht. Wesentlich ist, dass der zeitliche Ablauf der Bewegungsgeste und nicht die reine Signalveränderung durch die Bewegungsgeste in die

Auswertung einfließt. Da der zeitliche Ablauf äußerst individuell für jeden Benutzer ist, wird damit die

Erkennungsgenauigkeit einer entsprechenden Sensoranordnung erhöht .