Verfahren zum Betreib einer Steuereinrichtung, Steuereinrichtung und Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Steuereinrichtung sowie eine Steuereinrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug.

Steuereinrichtungen sind in modernen Fahrzeugen allgegenwärtig und dienen zur Steuerung und/oder Regelung nahezu aller Funktionen eines Fahrzeugs.

Trotz dem Einsatz von schnellen Mikroprozessoren ist Rechenkapazität in Steuereinrichtungen oft nicht in ausreichender Menge vorhanden bzw. kostspielig.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, den Betrieb einer Steuereinrichtung zu vereinfachen und somit Rechenleistung und Arbeitsspeicher zu sparen.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weiter wird die Aufgabe mit einer Steuereinrichtung gemäß Anspruch 10 sowie durch ein Fahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das Verfahren dient zum Betrieb einer Steuereinrichtung, insbesondere eine Steuereinrichtung zur Feststellung von Lebewesen oder Objekten in einem Bereich. Die Steuereinrichtung weist einen Prozessor und einen Arbeitsspeicher, eine erste Schnittstelle zur Aufnahme von Messwerten und eine zweite Schnittstelle zur Ausgabe eines Ergebnisses auf, wobei das Verfahren, insbesondere eine Auswertung der Messwerte durch die Steuereinrichtung folgende Schritte umfasst: - Bereitstellung eines jeweiligen Messwertes sowie eines Entscheidungswertes an den Arbeitsspeicher, wobei anhand des jeweiligen Entscheidungswertes und des Messwertes mit Hilfe des Prozessors ein Teilergebnis berechnet und das Teilergebnis an den Arbeitsspeicher bereitgestellt wird, wobei der Arbeitsspeicher jeweils zur Aufnahme eines Entscheidungswertes, des jeweiligen Teilergebnisses sowie jeweiligen Messwertes ausgebildet ist;

Wobei für i=1 bis i=N jeweils folgender Schritt erfolgt:

- Berechnen eines weiteren Teilergebnis aus einem weiteren Messwert, dem weiteren Entscheidungswertes und der Teilergebnis aus dem jeweils vorangehenden Schritt Wobei nach i=N Schritten eine Bereitstellung des jeweiligen Teilergebnisses an die Schnittstelle zur Ausgabe des Ergebnisses erfolgt.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren bezeichnet i eine Laufvariable, welche von 1 bis N läuft und bei jedem Schritt um eines erhöht wird.

Der Messwert wird vorteilhaft von einem Sensor bereitgestellt. Das jeweilige i-te Teilergebnis nähert sich vorteilhaft an das entsprechende N-te Teilergebnis an. Darüber hinaus kann aus dem N-ten Teilergebnis eine Wahrscheinlichkeit berechnet werden, wobei die Wahrscheinlichkeit angibt, ob sich beispielhaft ein Lebewesen in dem Bereich befindet.

Der Prozessor ist vorteilhaft als Mikroprozessor ausgebildet, der mit Vorteil über ein Bus-System mit dem Arbeitsspeicher verbunden ist. Alternativ kann der Arbeitsspeicher auch in dem Prozessor integriert sein.

Die jeweilige Schnittstelle kann auch als eine gemeinsame Schnittstelle ausgebildet sein, welche sowohl zur Ausgabe des Ergebnisses als auch zur Aufnahme der Messwerte geeignet ist. Mit Vorteil kann auch eine Mehrzahl von Messwerten und eine Mehrzahl von Entscheidungswerten in dem Arbeitsspeicher hinterlegt werden. Die Erfindung berücksichtigt, dass bei heutigen Auswerte-Routinen eine Vielzahl von Rechenoperationen ausgeführt werden und die hierbei erzeugten oder benötigten Daten einen erheblichen Teil eines Arbeitsspeichers beaufschlagen können. Um den Arbeitsspeicher klein halten zu können, schlägt die Erfindung vor, die jeweilige Berechnung seriell ausführbar zu gestalten und darüber hinaus nicht benötigte Werte nicht mehr „behalten“ (also im Arbeitsspeicher hinterlegen) zu müssen.

Vorteilhaft ist ein Entscheidungswert (ß_i) eine Zahl oder ein Vektor, der mit Hilfe eines lernfähigen Algorithmus bereitstellbar ist. Mit Vorteil dient der Entscheidungswert dazu, den jeweiligen Messwert (x_i), in einen Beitrag zum Ergebnis in Form eines Teilergebnisses zu wandeln, so dass ein Produkt des jeweiligen Messwertes und des jeweiligen Entscheidungswert jeweils ein Teilergebnis ergibt. Die Teilergebnisse liefern demnach einen Beitrag zu dem Ergebnis.

Mit Vorteil ist das Ergebnis eine Zahl, die angibt, ob der jeweilige Messwert zu einem Sachverhalt passt oder nicht. Mit anderen Worten kann das Ergebnis eine Wahrscheinlichkeit sein, ob ein Lebewesen in einem Bereich detektierbar ist.

Das Ergebnis (als N-tes Teilergebnis) ist vorteilhaft die Summe der Teilergebnisse p_1 bis p_N-1. Das Ergebnis kann beispielhaft durch eine (logistische) Funktion oder eine andere Sigmoidfunktion in die Wahrscheinlichkeit überführt werden.

Das Ergebnis kann angeben, ob anhand der Messwerte ein Sachverhalt vorliegt oder nicht. Beispielhaft können Messwerte eines Sensors erfassen, ob sich ein Objekt oder eine Person in einem Bereich befindet.

Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist die Erfassung, ob sich eine Person, insbesondere ein Kleinkind, in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, vorzugsweise in der Fahrgastzelle eines Automobils, befindet. Mit Vorteil kann festgestellt werden, um welche Art Lebewesen es sich in dem Bereich handelt. Vorteilhaft ist das Ergebnis derart auswertbar, ob sich ein Kleinkind, ein Erwachsener oder ein Haustier mit Hilfe eines Sensors detektiert worden ist.

Ein Messwert wird vorteilhaft von einem Sensor bereitgestellt und ist vorteilhaft ein Messwert zu einem bestimmten Zeitpunkt. Mit Vorteil kann ein Messwert auch ein n- Tupel von einzelnen Messwerten sein. Mit Vorteil kann der Messwert auch eine komplexe Größe wie die Summe über die zeitlichen Änderungen eines Signals entsprechen.

Mit Hilfe der hier beschriebenen Erfindung wird vorteilhaft der Arbeitsspeicher weniger ausgelastet und kann erheblich kleiner ausgelegt werden. Dies spart erheblichen Aufwand und Kosten der Steuereinrichtung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Berechnung eines jeweilig weiteren Teilergebnisses durch eine Multiplikation des Messwertes mit dem jeweiligen Entscheidungswertes, wobei das Produkt mit dem Wert mit der jeweiligen Teilergebnis aus dem vorangehenden Schritt addiert wird. Mit Vorteil ist der jeweilige Entscheidungswert dem jeweiligen Messwert zugeordnet.

Eine Verwendung von Entscheidungswerten ist besonders vorteilhaft zur einfachen Berechnung der jeweiligen Teilergebnissen. Durch die einfache Berechnung wird der Rechenaufwand und damit die Belastung des Prozessors erheblich reduziert, verglichen zu der Berechnung mit Hilfe eines neuronalen Netzwerkes.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Entscheidungswerte (ß_i ; i=1 ,...,N) mit Hilfe eines lernfähigen Algorithmus bestimmt.

Die Entscheidungswerte sind vorteilhaft Werte aus einer Entscheidungsmatrix. Alternativ können die Entscheidungswerte ß_i die Parameter einer Funktion sein, insbesondere einer linearen Funktion:

Die Entscheidungsmatrix dient vorteilhaft zur Berechnung des Ergebnisses aus den Messwerten x_i.

Durch ein Bereitstellen von lediglich ein paar Zahlen/Vektoren an den Arbeitsspeicher und/oder den Prozessor kann die Steuereinrichtung erheblich weniger leistungsfähig ausgestaltet werden bzw. deutlich energiesparender betrieben werden.

Mithin lässt sich mit Hilfe der Erfindung Speicherplatz und Rechenleistung in der Steuereinrichtung reduzieren. Mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens lassen sich in bis zu 99% des Speicherplatzes und ein erheblicher Anteil der Rechenleistung im Vergleich zu herkömmlichen Methoden gemäß dem derzeitigen Stand der Technik einsparen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient das Verfahren zur Auswertung von Messwerten von zumindest einem Sensor, insbesondere einem Ultra-Wide-Band-Sensor.

Der Sensor ist vorteilhaft als UWB-Empfänger und/oder als UWB-Sender ausgebildet. Mit Vorteil dient die Steuereinrichtung zur Auswertung der Ausgabe des UWB-Sen- sors oder einer Mehrzahl von UWB-Sensoren. Mit Vorteil dient das Verfahren zur Erfassung von Personen in einem Bereich.

Durch die Auswertung von Messwerten eines (oder mehrerer) UWB-Sensoren kann vorteilhaft die ansonsten sehr aufwendige Auswertung auf eine Ressourcen-scho- nende Art und Weise erfolgen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden nach der Berechnung des weitere Teilergebnisses der jeweilige Messwert und der jeweilige Entscheidungswert aus dem Arbeitsspeicher oder aus einem Cache des Prozessors , insbesondere aus den vorangehenden (Rechen-) Schritten, gelöscht. Optional kann auch das jeweilig nicht mehr benötigte Teilergebnis nach Berechnung des weiteren Teilergebnisses aus dem Arbeitsspeicher gelöscht werden

Durch die Löschung der nicht mehr benötigten Werte aus dem Arbeitsspeicher kann der benötigte Bereich des Arbeitsspeichers für das hier beschriebene Verfahren erheblich reduziert werden. Mit Vorteil kann durch das hier vorgestellte Verfahren eine Reduktion des notwenigen Speicherbereiches des Arbeitsspeichers auf ein Hundertstel verringert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinrichtung einen weiteren Speicher auf, wobei bei dem jeweiligen Schritt der jeweilige Entscheidungswert aus einem weiteren Speicher an den Arbeitsspeicher bereitgestellt wird. Die Bereitstellung der Entscheidungswerte erfolgt entweder direkt von dem weiteren Speicher an den Arbeitsspeicher mit Hilfe des Prozessors, der vorteilhaft die den jeweiligen Schritt notwendigen Messwerte und/oder Entscheidungswerte an den Arbeitsspeicher bereitstellt.

Der weitere Speicher ist vorteilhaft als nicht-flüchtiger Speicher wie einer Hard-Disk oder einem ROM-Baustein ausgebildet. Der weitere Speicher dient vorteilhaft zum Hinterlegen der Entscheidungswerte sowie optional als Puffer-Speicher für die Messwerte. Vorteilhaft ist der weitere Speicher als ROM-Speicher ausgebildet. Der weitere Speicher kann entweder in der Steuereinheit integriert sein oder über eine Schnittstelle mit der Steuereinheit verbunden sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der jeweilige Entscheidungswert ß_i (i=1 ,...N) in Form einer Entscheidungsmatrix oder eines sogenannten Entscheidungsvektors in dem weiteren Speicher hinterlegt. Die Entscheidungsmatrix ist mit Vorteil von einem lernfähigen Algorithmus bereitgestellt worden. Mit Vorteil kann eine besonders einfache Form der Entscheidungsmatrix aus als ein Entscheidungsvektor ß = ß ₁ , ... ß _N ~), ß _t e IR ausgebildet sein, insofern sich beispielhaft die Entscheidungsmatrix diagonalisieren lässt. Mit Vorteil kann mit Hilfe des Verfahrens auf Grundlage des jeweiligen Entscheidungswertes eine Auswertung der Messwerte erfolgen, ohne dass bisher dafür notwendigen Ressourcen notwendig sind.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Berechnung derart, dass in einem Schritt eine Mehrzahl von Messwerten und eine Mehrzahl von Entscheidungswerten an den Arbeitsspeicher bereitgestellt werden und entsprechend ein (weiteres) Teilergebnis für die entsprechende Mehrzahl von Messwerten sowie Entscheidungswerten bereitgestellt wird.

Mit Vorteil kann ein solches Teilergebnis durch eine Summenbildung der jeweiligen Produkte des jeweiligen Messwertes x_i und des entsprechenden Entscheidungswertes ß_i berechnet werden.

Mit anderen Worten erfolgt eine Berechnung eines Teilergebnisses wie folgt:

Durch die eine Berechnung eines solchen Teilergebnisses wird die Rechenzeit erheblich reduziert, weil eine Überführung des jeweiligen Teilergebnisses in einen Speicher nicht für jedes i=1 bis N (oder k=1 ,...,i) einzeln erfolgen muss. Mit Vorteil haben sich für k Werte von 3 bis 10, insbesondere 4 bis 7, bevorzugt i = 5, ergeben. Darüber hinaus kann - je nach Ausgestaltung der Prozessors - die Schritte parallel mit Hilfe eines Prozessors mit mehreren Kernen ausgeführt werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mit Hilfe der Steuereinrichtung eine Präsenz oder eine Position eines Lebewesens in einem Bereich, insbesondere in der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, bestimmt.

Mit Vorteilhaft dient das Verfahren oder die Steuereinrichtung zur Feststellung, ob ein Kleinkind oder ein Haustier, z.B. ein Hund, in einem Automobil „vergessen“ worden ist. Unter einem Lebewesen kann mithin ein Kleinkind oder ein Haustier verstanden werden. Vorteilhaft kann der Bereich auch die Rücksitzbank eines Automobils sein.

Eine solche sogenannte „Child-Presence-Detection” kann mit Hilfe der Erfindung besonders einfach und Ressourcen-schonend ausgeführt werden.

Beschreibung der Steuereinrichtung

Die Steuereinrichtung weist einen Prozessor und einen Arbeitsspeicher sowie optional einen weiteren Speicher, sowie weiter eine erste Schnittstelle zur Aufnahme von Messwerten und einer zweiten Schnittstelle zur Ausgabe eines Ergebnisses auf, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet ist, ein Verfahren nach gemäß der vorstehenden Beschreibung auszuführen.

Mit Vorteil ist die Steuereinrichtung besonders einfach aufgebaut und insbesondere aufgrund des geringen Speicherbedarf kostengünstig bereitstellbar.

Mit Vorteil erfolgt der Einsatz einer solchen Steuereinrichtung in einem Fahrzeug. Insbesondere in Fahrzeug-eigenen Steuereinrichtungen ist der Arbeitsspeicher aufgrund von Kostengründen sowie aufgrund der Betriebssicherheit knapp bemessen. Demnach ist der Einsatz einer Steuereinheit für ein Fahrzeug für den vorstehend genannten Einsatzzweck besonders gut geeignet.

Mit Vorteil ist das Fahrzeug mit einer solchen Steuereinheit als Automobil oder als Schienenfahrzeug ausgebildet. Mit Vorteil werden das Fahrzeug mit der Steuereinrichtung zum Personentransport verwendet. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine beispielhafte Steuereinrichtung sowie

Fig. 2 ein mögliches Verfahrensschema.

Fig. 1 zeigt eine bespielhafte Steuereinrichtung SE: Die Steuereinrichtung SE umfasst einen Prozessor 1 , einen Arbeitsspeicher 3, sowie einen weiteren Speicher 5. Weiter umfasst die Steuereinrichtung SE eine Schnittstelle 7 zur Aufnahme von Messwerten x_i sowie eine Schnittstelle 9 zur Ausgabe eines Ergebnisses E.

Der weitere Speicher 5 umfasst einen Bereich, in dem die Entscheidungswerten ß_1 bis ß_N umfasst. Die Entscheidungswerte ß_i sind vorteilhaft in Form einer Entscheidungsmatrix in dem weiteren Speicher 5 hinterlegt. Der weitere Speicher 5 ist vorteilhaft als nicht-flüchtiger Speicher, z.B. einem ROM-Baustein, ausgebildet.

Die Entscheidungswerte ß_i sind vorteilhaft mit Hilfe eines lernfähigen Algorithmus bereitgestellt worden und vorteilhaft mit Hilfe einer der Schnittstellen 7, 9 für den weiteren Speicher 5 oder einem Arbeitsspeicher 3 bereitgestellt.

Die Steuereinrichtung SE ist dazu ausgebildet und eingerichtet, aus den jeweiligen Messwerten x_i mit Hilfe der Entscheidungswerte ß_i jeweils Teilergebnisse p_i zu berechnen. Durch eine Addition der Teilergebnisse p_i kann das Ergebnis E berechnet werden. Hierzu ist dienen insbesondere der Prozessor 1 und der Arbeitsspeicher 3. Die Steuereinrichtung SE führt hierzu folgende Schritte durch:

- in einem ersten Schritt wird ein erster Messwert x_1 dem Prozessor 1 bereitgestellt.

Die Bereitstellung des ersten Messwertes x_1 erfolgt entweder direkt von der Schnittstelle 7 oder von dem Arbeitsspeicher 3. Weiter wird ein erster Entscheidungswert ß_1 dem Prozessor 1 bereitgestellt. Der jeweilige Entscheidungswert ß_i ist hierbei vorzugsweise in dem weiteren Speicher 5 hinterlegt und wird vorteilhaft von dem weiteren Speicher 5 an den Arbeitsspeicher 3 und/oder an den Prozessor 1 ;

- in einem zweiten Teil des ersten Schritt i (Schritte werden hier mit i nummeriert) multipliziert der Prozessor 1 den ersten Entscheidungswert ß_1 mit dem ersten Messwert x_1 . Das Ergebnis der Multiplikation ist ein Teilergebnis p_i, wobei das jeweilige Teilergebnis pj wird an den Arbeitsspeicher 3 bereitgestellt und dort hinterlegt wird.

- In jeweils folgenden Schritten (i=2, ... ,N) wird das Teilergebnis p_i aus dem vorangehenden Schritt mit dem Produkt des jeweilig weiteren Entscheidungswert ß_i+ 1 mit dem jeweils weiteren Messwert x_i+1 addiert. So wird eine jeweils ein weiteres Teilergebnis p_i+1 ermittelt.

Dieser Schritt wird für die i = 2 bis N durchgeführt, wobei sich die Anzahl der N an der Anzahl der bereitstehenden Messwerte x_i oder der jeweils bereitstehenden Entscheidungswerten ß_i bestimmt.

In einem letzten Schritt wird der zuletzt berechnetes Teilergebnis p_N mit Vorteil in eine Wahrscheinlichkeit, beispielhaft durch einsetzen in eine logistische Funktion, umgewandelt und/oder das bisherige Teilergebnis p_N als Ergebnis E an die zweite Schnittstelle 9 bereitgestellt.

Mit Vorteil wird nach Berechnung des jeweiligen (weiteren) Teilergebnisses p_i+1 die von der vorangehenden Berechnung im Arbeitsspeicher befindlichen Werte p_1 , x_i und ß_i des jeweiligen Schrittes i gelöscht. Demnach sind bei den jeweiligen Berechnungen lediglich drei Werte, der jeweilige Messwert x_i, der jeweilige Entscheidungswert ß_i sowie das jeweilige Teilergebnis pj (und optional das weitere Teilergebnis p_i+1 ) in dem Arbeitsspeicher 3 hinterlegt. So kann der Arbeitsspeicher 3 besonders klein und preisgünstig gewählt werden Fig. 2 zeigt ein mögliches Verfahrensschema. Gezeigt ist die Berechnung, wobei jeweils einem Messwert x_i ein Teilergebnis p_i zugeordnet wird, wobei für alle i = 1 ,...N gilt: p_i+1 = pj + (ß_i * xj). Die letzte Teilergebnis p_N (für i=N) entspricht dem Ergebnis p_N = E. Mit Vorteil kann das letzte Ergebnis mit Hilfe einer logistischen Funktion in eine Wahrscheinlichkeit gewandelt werden.

In einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung ist der jeweilige Messwert x_i ein Messwert eines Sensors, insbesondere eines UWB-Sensors. Mit Vorteil wird jeweils ein einem Schritt i ein Messwert x_i sowie ein entsprechender Entwicklungswert ß_i in den Arbeitsspeicher 3 oder in den Prozessor 1 überführt.

Die hier gezeigte Ausführung zeigt ein besonders einfaches Verfahren zum Betrieb einer Steuereinrichtung SE, insbesondere zur Feststellung von Kleinkindern in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreib einer Steuereinrichtung SE, eine hierzu ausgebildete Steuereinrichtung SE sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung SE. Das Verfahren dient zur Auswertung von Messwerten x_i, wobei die Messwerte x_i Messkurven eines UWB-Sensors sein können. Die Auswertung dient vorteilhaft zur Ermittlung, ob ein Lebewesen sich in einem Bereich wie einer Fahrgastzelle befindet. Das Verfahren umfasst Schritte i, die vorteilhaft nacheinander ausführbar sind und bei dem jeweiligen Schritt i der jeweilige Messwert x_i mit einem Entscheidungswert ß_i verknüpft, insbesondere multipliziert, und mit einem Teilergebnis p_i aus einem vorangehenden Schritt i addiert. Der vorstehend beschrieben Schritt i erfolgt vorteilhaft N-mal nacheinander. Optional wird aus dem letzten Teilergebnis p_N eine Wahrscheinlichkeit für den zu ermittelten Sachverhalt, wie der Wahrscheinlichkeit, ob sich ein Lebewesen in dem Bereich befindet. Mit Vorteil werden nach dem jeweiligen Schritt die nicht mehr benötigten Daten aus einem Arbeitsspeicher mit Hilfe eines Prozessors gelöscht, so dass der benötigte Bereich des Arbeitsspeichers für die Durchführung des Verfahrens besonders gering ist.