VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ERKENNUNG EINER POSITIONSVERÄNDERUNG VON FAHRZEUGINSASSEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung einer Positionsveränderung von Fahrzeuginsassen auf einem Fahrzeugsitz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Bedienung einer solchen Vorrichtung. Die Erkennung einer Positionsveränderung kann beispielsweise für Airbageinstel- lungen im Fahrzeug hilfreich sein.

Aus der Druckschrift DE 10 2005 057 806 Al ist eine Insassenerfassungsvorrichtung bekannt, die mit einer Antenne in der Kopfstütze und einer Elektrode im Sitz arbeitet, um die Kopf- position eines Fahrzeuginsassen auf einem Fahrzeugsitz zu de- tektieren. Nach der Erkennung der Kopfposition findet eine automatische Kopfstützenverstellung statt. Es findet eine Absolutwertmessung der Kapazität statt, aus der eine Relativbewegung des Kopfes eines Fahrzeuginsassen ermittelt wird.

Die Druckschrift DE 103 46 625 Al beschreibt eine Vorrichtung, die die Auszugslänge eines Haltegurts analysiert und daraus die Bewegung einer Person, die auf einem Fahrzeugsitz von diesem Haltegurt gehalten wird, ermittelt.

Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass lediglich nach vorn gerichtete Positionsveränderungen eines Fahrzeuginsassen auf einem Fahrzeugsitz detektiert werden können. Eine laterale Positionsveränderung des Insassen beispielswei- se durch Hinüberlehnen auf die Beifahrerseite wird nicht registriert .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Out-Of-Position (OOP) -Position in allen Richtungen, d. h. sowohl beim Vorbeugen als auch beim seitlichen Hinüberlehnen beispielsweise des Fahrers auf die Beifahrerseite detektiert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die beanspruchte Vorrichtung zur Positionserkennung von Fahrzeuginsassen weist mindestens eine im Fahrzeugsitz angeordnete Elektrode zum Senden eines Signals und mindestens eine weitere Elektrode zum Empfangen dieses Signals auf, wodurch eine Signalübertragung zwischen den Elektroden gegeben ist. Die Vorrichtung weist mindestens zwei Empfangselektroden auf, wobei durch Differenzmessungen eines Signals der ersten Empfangselektrode zu einem Signal der zweiten Empfangselektrode eine Positionsveränderung des Fahrzeuginsassen detektierbar ist. Durch Differenzmessungen kann festgestellt werden, wie die Position des Fahrers in Bezug auf die erste und die zweite Empfangselektrode ist und eine Veränderung der Position detektiert werden.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.

Durch eine Anordnung von mindestens zwei Elektroden zum Empfangen des Signals in den Wangen der Sitzflächen kann jede beliebige Bewegungsrichtung detektiert werden. Die Wangen bieten sich vorteilhaft an, da durch die seitliche Anordnung der Elektroden am Sitz, nicht nur vertikale, sondern auch laterale Positionsveränderungen eines Fahrzeuginsassen aufgenommen werden können. Weitere vorteilhafte Anordnungen der Elektroden sind in den Sitzlehnen und/oder an weiteren Stel- len des Fahrzeugsitzes, vorzugsweise im näheren Bereich des Insassen möglich.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind im Fahrzeugsitz vier Empfangselektroden angeordnet. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung von jeweils zwei Empfangselektroden auf jeder Seite der Rückenlehne, dabei ist jeweils eine Elektrode oben und eine unten rechts sowie jeweils eine Elektrode oben und eine unten links angeordnet. Durch die Verteilung an den Seiten des Sitzes ist eine Detektion einer OOP-Position in allen Richtungen, d. h. sowohl nach vorn als auch seitlich sowie eine Kombination aus vorn und seitlich möglich.

Die Detektion jeder beliebigen Bewegungsrichtung hat den Vorteil, dass sowohl die Airbagansteuerung je nach Position des Fahrzeuginsassen reguliert werden kann, als auch die Informa- tionen auf einem Dual-View-Display, welches sich im seitlichen Sichtbereich des Fahrers beispielsweise in der Mitte des Cockpits befindet, angepasst werden können.

Erfindungsgemäß erlaubt die Größe der Referenzsignalpegel Rückschlüsse auf die Stärke der Ein- und Auskopplung von Signalen in die oder aus den, auf dem Sitz sitzenden Fahrzeuginsassen. Die Elektroden sind typischerweise direkt in oder an dem jeweiligen Sitz angebracht, vorzugsweise in der Sitzfläche des Sitzes und in den Sitzwangen. Damit ist ein besonders zuverlässiges Ein- oder Auskoppeln der Signale möglich, da die Fahrzeuginsassenposition auf Grund der Nähe zu den Elektroden unmittelbar bei Veränderung der Position detektiert werden kann.

Durch Differenzmessungen des Signals beispielsweise von einer Elektrode der linken Sitzwange zur Referenzelektrode und des Signals einer Elektrode der rechte Sitzwange zur Referenzelektrode lässt sich bestimmen, ob und wie stark sich der Insasse zur einen oder anderen Seite lehnt, das heißt, die Position lateral verändert wird. Unter Einbeziehung des Signals von der einen oder mehreren Elektroden in den Sitzwangen lassen sich Rückschlüsse daraufhin ableiten, ob und wie stark sich der Insasse nach vorn lehnt. Auch eine Kombination einer lateralen mit einer nach vorn gerichteten Richtungsänderung kann durch die Anordnung von vier Empfangselektroden im Sitz detektiert werden. Erfindungsgemäß lassen sich durch die Nutzung einer oder mehrerer Signale oder Differenzmessungen OOP-Positionen detek- tieren. Daraus können Rückschlüsse gezogen werden, ob sich der Insasse beispielsweise einer Airbagvorrichtung nähert.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Airbagregulie- rung auf die jeweilige Position des Fahrzeuginsassen ange- passt werden. Ist die Person beispielsweise vorgelehnt und befindet sich so in einer OOP-Position nahe der Airbagvor- richtung, kann die Schusskraft, mit der der Airbag ausgelöst wird, reduziert oder die Airbagauslösung ganz unterdrückt werden. Dies kann ein mögliches Verletzungsrisiko durch den Aufprall des Airbags auf den Fahrzeuginsassen verringern.

Eine weitere Variante zur Erfindungsausführung ist gegeben, wenn sich im Fahrzeug ein Dual-View-Display befindet, welches einen separaten Sichtwinkelbereich jeweils für einen Fahrer und einen Beifahrer aufweist. Es können je nach Position der Insassen für den Fahrer erlaubte Informationen und Interakti- onen in seinem Sichtbereich und diverse Informationen und Interaktionen im Sichtbereich für den Beifahrer dargestellt werden. Wird nun ein Hinüberlehnen beispielsweise des Fahrers hin zum Beifahrer erkannt, so lässt sich dann der im Beifahrerkanal dargestellte Inhalt anpassen, beispielsweise ein- schränken oder ganz abschalten. So können für den Fahrer erlaubte Informationen und Interaktionen in seinem Sichtbereich und entsprechende Informationen und Interaktionen im Sichtbereich des Beifahrers dargestellt werden.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Erkennung der Aufmerksamkeit des Fahrers, da Personen bei Müdigkeit dazu tendieren, Kopf und Schulter nach vorn fallen zu lassen. Durch eine Detektion dieses Zustandes kann beispielsweise die Ausgabe eines Signals (visuell, akustisch oder auch Vibration) hervorgerufen werden, wodurch der Fahrer die Position erkennen und korrigieren kann oder andere Maßnahmen eingeleitet werden können, wie beispielsweise eine Straffung des Gurtes oder eine Begrenzung der Motorleistung. Dies ist beispielsweise im Pre-Crash Fall vorteilhaft, um so Unfälle zu vermeiden .

In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind Sende- und Empfangselektroden zum Senden bzw. Empfangen der Signale mit einer für die verschiedenen Signale identischen HF-Trägerfrequenz eingerichtet. Die Signalauswertung erfolgt über einen Demultiplexer . Dabei werden die HF-Intensitäten der einzelnen Signale analysiert und als HF-Pegel ausgegeben. Mittels Bewertung der Signalpegel kann die Sitzposition bestimmt werden. Zur Auswertung ist es auch durchaus möglich, für jede Elektrode einen HF-Empfänger (Verstärker und Decoder) zu nehmen und zentral von einem MikroController auszuwerten. Ein Analog Multiplexer stellt jedoch die günstigste Lösung dar.

Die Vorrichtung zur Positionserkennung von Fahrzeuginsassen soll nun anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht, Frontansicht und Draufsicht der Elektrodenanordnung in einem Fahrzeugsitz;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Messung und Auswertung der HF-Pegel;

Fig. 3a-c eine schematische Darstellung der Erkennung der Sitzposition mittels Bewertung des HF-Pegels; eine nach vorne gerichtete Positionsveränderung;

Fig. 3d-e eine zur Seite gerichtete Positionsveränderung.

Fig. 1 besteht aus drei Einzelfiguren. In der linken Figur ist eine seitliche Ansicht eines Fahrzeugsitzes 3 mit Kopf- stütze 10, Rückenlehne 6 und einem nach vorn gebeugten Fahrzeuginsassen 11 zu sehen. Weiterhin sind Empfangselektroden 2 in der Rückenlehne 6 und eine Sendeelektrode 1 zum Senden ei- nes Signals im Sitzbereich 4 erkennbar. Die Elektroden sind Hauptbestandteil der Vorrichtung zur Erkennung einer Positionsveränderung von Fahrzeuginsassen 11. Die Pfeile zwischen Sitz 4 und Rückenlehne 6 zeigen schematisch einen Signalfluss zwischen der Sendeelektrode 1 und den Empfangselektroden 2 durch den Fahrzeuginsassen 11.

Die Anordnung der Empfangselektroden 2 zum Empfangen des von der Sendeelektrode 1 ausgesandten Signals in dem Fahrzeugsitz 3 ist in frontaler Ansicht in der mittleren Figur von Fig. 1 gezeigt. Die Empfangselektroden A, B, C und D sind in der Nähe der Seiten der Rückenlehne 6 angebracht, wobei jeweils zwei Elektroden 2 im oberen Bereich, zwei im unteren Bereich jeweils links- und rechtsseitig angebracht sind. Die rechte Figur ist eine Draufsicht auf die Sitzfläche 4 des Fahrzeugsitzes 4, in welchem mittig die Sendeelektrode 1 platziert ist. Somit ist ein Signalfluss durch einen, sich auf dem Sitz 4 befindenden Fahrzeuginsassen 11 gewährleistet.

Ausgesandte Signale der Sendeelektrode 1 werden von den Empfangselektroden A-D 2 in der Rückenlehne 6 empfangen und ausgewertet. Dies ist gezeigt in Fig. 2. Durch das dargestellte Vorlehnen des Fahrzeuginsassen 11 empfangen die Elektroden 2 unterschiedliche Signalstärken, die als HF-Pegel 9 darge- stellt unterschiedliche Höhen aufweisen.

Eine Positionsveränderung des Fahrzeuginsassen 11 wird durch Differenzmessungen eines Signals der ersten Empfangselektrode 2 zu einem Signal der zweiten Empfangselektrode 2 detektiert. Dabei sind im Fahrzeugsitz 3 vier Empfangselektroden A-D 2 angeordnet. Eine Anordnung der Empfangselektroden 2 in den Wangen der Sitzfläche 4 und/oder Sitzlehnen und/oder an weiteren Stellen des Fahrzeugsitzes 3 ist ebenfalls möglich.

Die empfangenen Signale werden über einen Demultiplexer 7 und eine Auswerteeinheit 8 in HF-Pegel 9 umgewandelt und können in einer Anzeigeeinheit dargestellt zur Anschaulichkeit wer- den. So hat der Fahrzeuginsasse 11 mit Blick auf die HF-Pegel 9 jederzeit die Möglichkeit, seine Sitzposition zu optimieren. Dieser Pegel 9 wird für jede einzelne Empfangselektrode 2 erstellt und ist abhängig von der Sitzposition des Insassen 11. Beispiele für unterschiedliche HF-Pegel 9 und somit unterschiedliche Sitzpositionen sind in Fig. 3 a bis gezeigt und werden nachstehend erläutert. Pfeile in den Fign. 3 b bis e deuten hier die Richtung der Bewegung des Fahrzeuginsassen 11 an.

Durch Auswertung des Signals oder der Kombination mehrerer Signale und/oder Differenzmessungen wird die Positionsveränderung eines Fahrzeuginsassen 11 von der Rückenlehne 6 des Sitzes 3 nach vorn, zur Seite oder eine Kombination der bei- den Bewegungsrichtungen detektiert.

Fig. 3a zeigt eine Sitzposition eines Fahrzeuginsassen 11, wobei der Rücken an die Rückenlehne 6 gelehnt ist und der Kopf die Kopfstütze 10 berührt. Im HF-Pegelschema 9 ist für alle Empfangselektroden 2 ein Maximum der Intensität zu sehen .

Fig. 3b zeigt ein Vorbeugen des Fahrzeuginsassen 11. Die Elektroden 2 im oberen Bereich des Sitzes 3 zeigen einen Ab- fall des HF-Pegels 9. Aus diesem Pegelabfall ist zu schließen, dass der Fahrzeuginsasse 11 diese Position verlassen hat. Rutscht der Insasse 11 gar gänzlich von der Rückenlehne 6 ab (Fig. 3c), ist ein Abfall aller HF-Pegel 9 zu erkennen.

Durch die Auswertung der HF-Pegel 9 kann das System nun der Sitzposition entsprechende Vorgänge wie das Abschalten des Airbags oder eine Regulation der Schusskraft des Airbags ausführen .

Die Fign. 3d und 3e zeigen eine laterale Positionsveränderung. Dabei kann der Insasse 11 sich beispielsweise in aufrechter Haltung zu einer Seite lehnen (Fig. 3d) oder nach einem Vorbeugen die Position seitlich verändern (Fig. 3e) , um sich beispielsweise in den Beifahrerbereich zu lehnen. Mögliche Reaktionen hierauf sind, dass die Anzeigen auf einem Dual-View-Display geändert werden oder die Airbagauslösung angepasst wird.