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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Aktivierungshandlung eines Benutzers, insbesondere einer Berührung einer Sensoreinheit durch den Benutzer, um mindestens eine Funktion bei einem Fahrzeug bereitzustellen, insbesondere umfassend ein Betätigen von funktionswesentlichen Teilen des Fahrzeuges. Ferner betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine korrespondierende Sensoreinheit zum Bereitstellen von unterschiedlichen Funktionen bei einem Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung erfindungsgemäße Verwendungen einer korrespondierenden Sensoreinheit.
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Bekannte Sensorvorrichtungen zum Betätigen von funktionswesentlichen Teilen, beispielsweise einer Tür, eines Fahrzeuges weisen zumeist Sensoren auf, die Informationen mit der Umgebung des Fahrzeuges austauschen können. Als Sensoren werden dabei zumeist berührungslose kapazitive Sensoren eingesetzt. Der Betrieb solcher Sensoren erweist sich jedoch als schwierig, da das kapazitive Feld durch äußerliche Verschmutzungen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Staub oder Salz, leicht verzerrt werden kann. Außerdem erfordern kapazitive Sensoren eine relativ aufwendige Steuerung. Zudem sind solche Sensorvorrichtungen zumeist in deren Funktion beschränkt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Zum einen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen einer Aktivierungshandlung eines Benutzers, insbesondere einer Berührung einer Sensoreinheit durch den Benutzer, um mindestens eine Funktion bei einem Fahrzeug bereitzustellen, insbesondere umfassend ein Betätigen von funktionswesentlichen Teilen des Fahrzeuges, bereitzustellen, welche eine verbesserte und erweiterte Funktionsweise sowie einfache Ansteuerung ermöglicht. Zum anderen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt sowie eine korrespondierende Sensoreinheit zum Bereitstellen von unterschiedlichen Funktionen bei einem Fahrzeug bereitzustellen. Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, vorteilhafte Verwendungen einer korrespondierenden Sensoreinheit zur Verfügung zu stellen.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch sämtliche Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruches, durch sämtliche Merkmale des unabhängigen Produktanspruches, durch sämtliche Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruches und durch sämtliche Merkmale des unabhängigen Verwendungsanspruches gelöst. Weitere Merkmale, Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale, Vorteile und Details, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Erfindungsaspekten beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen Erfindungsaspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Die Erfindung stellt bereit: ein Verfahren zum Erfassen einer Aktivierungshandlung eines Benutzers (insbesondere einer berührungsbehafteten Aktivierungshandlung in Form einer Berührung durch den Benutzer, beispielsweise durch seine Hand oder dergleichen, vorzugsweise an einem für eine Berührung zugänglichen Bereich der Sensoreinheit), um mindestens eine Funktion bei einem Fahrzeug bereitzustellen, insbesondere umfassend ein Betätigen (durch den Benutzer) von funktionswesentlichen Teilen des Fahrzeuges (bspw. Entriegeln und/oder Öffnen eines funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges, wie z. B. einer Tür oder einer Klappe, insbesondere einer Tankklappe, einer Ladeklappe und/oder einer Heckklappe), aufweisend:
- - Durchführen einer Messung durch eine Sensoreinheit mithilfe von Radarwellen, insbesondere mithilfe von UWB-Radarwellen, wobei vorzugsweise eine Messung ein Aussenden von Sendeproben (bspw. UWB-Impulsen) und Empfangen von Sendeantworten (bspw. UWB-Antworten) umfassen kann,
- - Verwenden der Messung, um die Aktivierungshandlung des Benutzers an der Sensoreinheit, insbesondere eine Berührung (H2) der Sensoreinheit (100) (gemeint ist an einer zugänglichen Oberfläche der Sensoreinheit), zu erfassen,
- - Erzeugen eines Funktionssignals, in Abhängigkeit von der erfassten Aktivierungshandlung.
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Die Erfindung erkennt dabei, dass die Sensoreinheiten, die Radarwellen, darunter auch UWB-Radarwellen, zur Abstandsmessung verwenden, zunehmend in unterschiedlichen Assistenzsystemen in Fahrzeugen Verwendung finden.
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Die Erfindung erkennt weiter, dass bei der Abstandsmessung mithilfe von Radarwellen, darunter auch UWB-Wellen, sich eine gewisse Blindzone um die Sensoreinheit in einem Nahbereich zu der Sensoreinheit bildet. In der Blindzone ist eine präzise Abstandsmessung oft erschwert bis nicht möglich. Die Blindzone wird zum einen durch eine Verstimmung der Sensoreinheit erklärt, die durch die Auslegung der Sensoreinheit selbst (insbesondere der Streuung zwischen dem Sendeweg und dem Empfangsweg) hervorgerufen werden kann. Die Blindzone wird zum anderen durch Reflektionen von Radarwellen am Einsatzort der Sensoreinheit erklärt, die von umliegenden Bauteilen, insbesondere Fahrzeugteilen, wie z. B. einem Stoßfänger, Türschweller, Fahrzeugrädern usw. stammen können. Beide Effekte können zu einer unbeabsichtigten Leistung im Nahbereich der Sensoreinheit führen, die die Abstandmessung erschwert. Die unerwünschte Leistung im Nahbereich der Sensoreinheit kann ebenfalls als Short-Range-Leckage-Effekt bzw. Kurzstrecken-Leckage-Effekt bezeichnet werden.
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Bei einer Annäherung (des Benutzers oder eines Körperteils vom Benutzer, wie z.B. die Hand, zur Ausübung der Aktivierungshandlung) in der Blindzone (im Nahbereich der Sensoreinheit) kommt es (scheinbar) zu einer Verstimmung der Anbindung der Antenne, sodass nicht mehr die volle Leistung abgestrahlt werden kann und vielmehr ein Teil der Leistung am Fußpunkt der Antenne reflektiert wird und somit als Signal auf der vom Fußpunkt der Antenne der zum Empfänger zugewandten Seite anliegt.
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Die erfindungsgemäße Idee liegt dabei darin, die Messungen mithilfe von Radarwellen, insbesondere in der Blindzone, die normalerweise bei der Abstandsmessung vernachlässigt werden, auf eine vorteilhafte Weise zum Erfassen einer Aktivierungshandlung eines Benutzers, insbesondere einer Berührung der Sensoreinheit durch den Benutzer, zu nutzen. Die Messungen in der Blindzone können zwar keine präzise Abstandsmessung mithilfe von Radarwellen, wie z. B. UWB-Radarwellen, ermöglichen. Sie können aber eine zuverlässige Erfassung einer Aktivierungshandlung eines Benutzers, insbesondere in Form einer Berührung der Sensoreinheit durch den Benutzer, bereitstellen. Bei einer Annäherung im Nahbereich der Sensoreinheit zeigen die Messungen eine charakteristische Schwingung im Sensorsignal, bis der Benutzer die Sensoreinheit berührt. Wenn der Benutzer die Sensoreinheit berührt, klingt die charakteristische Schwingung relativ abrupt ab. An diesem charakteristischen Verlauf im Sensorsignal kann die Berührung der Sensoreinheit zuverlässig erfasst werden. Wenn der Benutzer die Berührung vollendet und sich von der Sensoreinheit wieder entfernt, zeigen die Messungen im Sensorsignal nochmals eine deutliche Schwingung in dem elektrischen Signal. Auch diese Schwingung kann zur Erkennung/Bestätigung der Berührung der Sensoreinheit herangezogen werden.
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Die Erfindung schlägt vor, die Funktionalität der Sensoreinheit, insbesondere der UWB-Sensoreinheit, im Sinne der vorliegenden Offenbarung um das Erfassen einer Aktivierungshandlung eines Benutzers, insbesondere in Form einer Berührung der Sensoreinheit, zu erweitern.
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Vor einer Aktivierungshandlung in Form einer Berührung der Sensoreinheit kann eine Annäherung an die Sensoreinheit erfasst werden. Nach einer Annäherung an die Sensoreinheit kann eine Aktivierungshandlung in Form einer Berührung erfasst werden. Nach dem Erfassen einer Aktivierungshandlung in Form einer Berührung der Sensoreinheit kann eine Wegbewegung von der Sensoreinheit erfasst werden, um bspw. Einen Öffnungsweg für ein bewegliches Teil des Fahrzeuges freizugeben.
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Bei einer Sensoreinheit im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann insbesondere eine UWB-Sensoreinheit verstanden werden. Die Sensoreinheit, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann zum Durchführen einer Detektion (d. h. einer Erfassung einer Anwesenheit, eines Abstandes und/oder einer Position und/oder eines Bewegungsmusters eines Benutzers, bspw. Eines Körperteils, wie z. B. eines Fußes oder einer Hand, des Benutzers) ausgeführt sein.
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Das Erfassen einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Berührung der Sensoreinheit, eines Benutzers kann vorzugsweise ein Teil der Detektion sein.
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Zudem kann die Sensoreinheit, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, im Sinne der vorliegenden Offenbarung zum Durchführen einer Kommunikation (d. h. einer Datenübertragung, bspw. Einer Identifikationscodeübertragung) mit einem benutzerseitigen Mobilgerät ausgeführt sein.
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Die Sensoreinheit, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann das Funktionssignal als ein Ergebnis der Erfassung erzeugen und vorzugsweise an ein fahrzeugseitiges Steuergerät übermitteln. In Abhängigkeit von dem Funktionssignal kann das fahrzeugseitige Steuergerät eine korrespondierende Funktion beim Fahrzeug veranlassen, um bspw. Das bewegliche Teil zu betätigen (bspw. Zu entriegeln und/oder zu öffnen).
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„UWB“ steht für die Ultra-Breitband-Technologie. Die UWB-Sensoreinheit kann einen UWB-Sendeempfänger, bspw. In Form eines UWB-Front-End-Moduls, aufweisen. Die UWB-Sensoreinheit kann aber auch einen UWB-Sender und einen separaten UWB-Empfänger aufweisen.
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Die Sensoreinheit, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, kann eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung aufweisen, die bspw. Einen Mikrocontroller zur Verarbeitung nutzen kann. Die Verarbeitungsvorrichtung kann den UWB-Sendeempfänger (oder den UWB-Sender und den UWB-Empfänger) ansteuern, um eine Messung durchzuführen, insbesondere um ein Aussenden von Sendeproben (bspw. UWB-Impulsen) und ein Empfangen von Sendeantworten (bspw. UWB-Antworten) durchzuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann elektrische Signale bei der Messung verarbeiten. Das Funktionssignal kann einen Funktionscode umfassen, um eine korrespondierende Funktion beim Fahrzeug zu triggern.
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Ein Ergebnis einer Detektion kann wenigstens eine Information darüber umfassen, ob sich ein Benutzer in der Nähe der Sensoreinheit befindet. Ein Ergebnis einer Detektion kann wenigstens eine Information darüber umfassen, in welchem Abstand sich der Benutzer zu der Sensoreinheit befindet. Ein Ergebnis einer Detektion kann wenigstens eine Information darüber umfassen, an welcher Position sich der Benutzer gegenüber der Sensoreinheit befindet. Ferner kann ein Ergebnis einer Detektion wenigstens eine Information darüber umfassen, ob sich der Benutzer der Sensoreinheit nähert, sich bewegt und/oder sich auf eine besondere Weise bewegt.
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Ein Ergebnis einer Kommunikation zwischen der UWB-Sensoreinheit und dem benutzerseitigen Mobilgerät kann wenigstens eine Information über den Benutzer, z. B. eine Authentifizierungsinformation, umfassen, um sicherzustellen, dass nur ein berechtigter Benutzer eine korrespondierende Funktion beim Fahrzeug triggern kann.
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Die Sensoreinheit, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, kann die Information über den Benutzer, z. B. eine Authentifizierungsinformation, die Ergebnisse der Detektion (insbesondere über eine Aktivierungshandlung eines Benutzers, vorzugsweise eine Berührung der Sensoreinheit) und/oder das Funktionssignal für eine korrespondierende Funktion beim Fahrzeug an das fahrzeugseitige Steuergerät übertragen.
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Ein UWB-Impuls kann bspw. Als ein Teil einer Sinusschwingung von einer begrenzten Dauer von wenigen Nanosekunden oder sogar Pikosekunden abgebildet werden, der einer breiten Spektrallinie von mindestens 5 GHz, insbesondere von 7,5 GHz, bis über 8,8 GHz entspricht.
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Ein Signal für die Detektion kann z. B. eine Abfolge von UWB-Impulsen sein, die bspw. Mit Zeitstempeln versehen werden können und die Taps für Taps abgetastet werden können, um eine Laufzeitmessung durchzuführen. Aufgrund der extrem kurzen UWB-Impulse kann eine hohe Auflösung von wenigen Millimetern bis sogar Mikrometern bei der Detektion, insbesondere bei einer Abstandsmessung, erzielt werden.
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Ein Signal für die Kommunikation kann z. B. eine Abfolge von UWB-Impulsen sein, die phasenmoduliert sind, um eine digitale Funkübertragung durchzuführen. Aufgrund der extrem kurzen UWB-Impulse kann eine hohe Übertragungsrate von 480 bis 1320 Mbit/s bei der Kommunikation erzielt werden.
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Die UWB-Sensoreinheit im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann mindestens eine Leiterplatte aufweisen, wobei insbesondere auf der Leiterplatte mindestens eines von den folgenden Elementen angeordnet sein kann:
- - eine UWB-Antenne zum Durchführen einer Kommunikation und/oder einer Detektion, wobei in Abhängigkeit von der Kommunikation und/oder der Detektion unterschiedliche Betätigungsfunktionen (wie z. B.: Öffnen, Schließen, Entriegeln, Verriegeln) zum Betätigen des beweglichen Teils aktivierbar sind,
- - ein, insbesondere elektronischer, UWB-Sendeempfänger zum Aussenden und/oder Empfangen von elektrischen Signalen von der UWB-Antenne, die für die Kommunikation und/oder die Detektion spezifisch sind,
- - eine, insbesondere elektronische, Verarbeitungsvorrichtung zur Ansteuerung des UWB-Sendeempfängers, um die Kommunikation und/oder die Detektion durch die UWB-Antenne durchzuführen, und/oder
- - eine, insbesondere elektronische, Schnittstelle zum Übermitteln des Funktionssignals an ein fahrzeugseitiges Steuergerät.
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Vorteilhafterweise kann die UWB-Sensoreinheit als eine, insbesondere kombinierte, einzeln handhabbare und/oder zusammenhängende, Moduleinheit, vorzugsweise Multifunktionseinheit, bevorzugt in Form einer Hardwareeinheit, zum Bereitstellen von unterschiedlichen Funktionen bei einem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.
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Somit können mithilfe der Erfindung mehrere wesentliche Vorteile erreicht werden. Die Funktionen beim Fahrzeug, insbesondere umfassend die Betätigung von beweglichen Teilen, können sicher, zuverlässig und bequem ausgeführt werden. Eine einfache Montage und Steuerung der Sensoreinheit kann gewährleistet werden. Die Ressourcen innerhalb der Sensoreinheit und des Fahrzeuges können auf eine vorteilhafte Weise ausgenutzt werden und eine Sensoreinheit mit einer erweiterten Fiktionalität kann bereitgestellt werden.
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Wie oben bereits erwähnt, kann die Messung durch eine Sensoreinheit mithilfe von UWB-Radarwellen durchgeführt werden. Mithilfe von UWB-Radarwellen können extrem breite Frequenzbereiche mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz oder von mindestens 20 % des arithmetischen Mittelwertes von unterer und oberer Grenzfrequenz des genutzten Frequenzbandes (der Radarwellen) durchgeführt werden, wobei insbesondere der Frequenzbereich zwischen 30 MHz bis 10,6 GHz, bevorzugt zwischen 3,0 GHz bis 10,6 GHz liegen kann. Mithilfe von UWB-Radarwellen können extrem kurze UWB-Impulse erzeugt werden, die eine präzise Abstandsmessung ermöglichen können. Aufgrund der extrem kurzen UWB-Impulse kann ebenfalls eine hohe Übertragungsrate bei einer digitalen Funkübertragung ermöglicht werden.
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Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Messung zum Durchführen einer Detektion des Benutzers, insbesondere einer Anwesenheit, eines Abstandes und/oder einer Position des Benutzers, in einem Betriebsbereich der Sensoreinheit, verwendet wird. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Messung zum Durchführen einer Detektion mindestens eines Bewegungsmusters von zumindest einem Körperteil, bspw. Einer Hand oder eines Beins, des Benutzers in einem Betriebsbereich der Sensoreinheit verwendet wird. Der Betriebsbereich der Sensoreinheit kann vorteilhafterweise durch eine Aktivzone der Sensoreinheit für eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen gebildet werden. Vorzugsweise kann der Betriebsbereich der Sensoreinheit ab einem bestimmten Abstand von bspw. 1cm, 2cm, 5cm, 10 cm oder 15 cm, von der Sensoreinheit gebildet werden. Grundsätzlich ist es denkbar, dass sich ein Betriebsbereich der Sensoreinheit an den Nahbereich der Sensoreinheit anschließt und/oder mit diesem überlappt. Auf diese Weise kann eine aufgelöste Detektion, bspw. Zwecks Abstandsmessung, mit der Auflösung von wenigen Millimetern bis sogar Mikrometern erzielt werden, bspw. Mithilfe einer Laufzeitmessung der UWB-Impulse. Eine Detektion, bspw. Zwecks Bewegungsmustererkennung, kann eine oder mehrere UWB-Sensoreinheiten vorsehen, um die 2D- oder 3D-Auflösung bereitzustellen. Mithilfe von einer oder mehreren UWB-Sensoreinheiten können außerdem komplizierte Bewegungen hoch aufgelöst detektiert und analysiert werden.
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Zudem kann es vorgesehen sein, dass die Aktivierungshandlung des Benutzers an der Sensoreinheit, insbesondere eine Berührung der Sensoreinheit, in einem Nahbereich zu der Sensoreinheit erfasst wird. Der Nahbereich der Sensoreinheit kann vorteilhafterweise durch eine Blindzone der Sensoreinheit gebildet werden, in der eine Abstandmessung und/oder eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen, bspw. UWB-Radar-Pulsen, zwischen der Sensoreinheit und außenliegenden Objekten, bspw. Durch Kurzstrecken-Leckage-Effekte, erschwert ist. Vorzugsweise kann der Nahbereich der Sensoreinheit in einem Abstand von unterhalb 15 cm, insbesondere unter 10 cm, vorzugsweise unter 5 cm, bevorzugt unter 2 cm, besonders bevorzugt unter 1 cm, zu der Sensoreinheit gebildet werden. Auf diese Weise kann der ganze effektive Bereich um die Sensoreinheit herum auf eine vorteilhafte Weise genutzt werden, um erweiterte Funktionen bereitzustellen. Insbesondere der normalerweise nicht genutzte Nahbereich der Sensoreinheit kann für ein Erfassen einer Aktivierungshandlung des Benutzers, insbesondere einer Berührung der Sensoreinheit genutzt werden. Somit kann die Sensoreinheit herkömmliche Sensoreinheiten, wie z. B. kapazitive Sensoreinheiten, für eine Berührungserfassung auf eine vorteilhafte Weise ersetzen, um nicht nur eine Detektion einer Anwesenheit, eines Abstandes und/oder einer Position des Benutzers sondern auch einer Berührung durch den Benutzer durchzuführen. Die Sensoreinheit kann somit auf eine besonders vorteilhafte Weise zum Betätigen von beweglichen Teilen des Fahrzeuges verwendet werden. Weiterhin kann die Sensoreinheit eine Identifikationsüberprüfung durchführen. Die Sensoreinheit kann somit auf eine besonders vorteilhafte Weise einen Teil eines Keyless-Go-Systems oder eines Keyless-Entry-Systems des Fahrzeuges bilden.
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Zum einem kann es vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit in einem ersten Modus dazu verwendet wird, eine Detektion, eine Gestikerkennung, einer Überwachung, des Benutzers in einem Betriebsbereich der Sensoreinheit durchzuführen, vorzugsweise durch eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen, insbesondere UWB-Radar-Pulsen. Die Sensoreinheit kann somit für eine Abstandsmessung dienen.
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Zum anderen kann es vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit in einem ersten Modus dazu verwendet wird, die Aktivierungshandlung des Benutzers an der Sensoreinheit, insbesondere in Form einer Berührung der Sensoreinheit, in einem Nahbereich zu der Sensoreinheit zu erfassen, vorzugsweise durch eine Auswertung von Messungen. Die Sensoreinheit kann somit für eine Berührungserfassung dienen.
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Außerdem kann die Sensoreinheit in einem zweiten Modus dazu verwendet werden, eine Kommunikation mit einem benutzerseitigen Mobilgerät durchzuführen, insbesondere mithilfe einer digitalen Funkübertragung, vorzugsweise einer UWB-Kommunikation, bevorzugt mithilfe einer Pulsphasenmodulation von UWB-Radar-Pulsen, um insbesondere eine Information, insbesondere eine Authentifizierungsinformation eines Benutzers, von einem benutzerseitigen Mobilgerät abzufragen, zu empfangen und/oder zu verifizieren. Mithilfe von einer solchen Sensoreinheit können sog. Man-in-the-Middle-Angriffe nahezu eliminiert werden.
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Vorteilhafterweise kann die Messung dazu verwendet werden, eine Annäherung zu der Sensoreinheit und/oder eine Berührung der Sensoreinheit zu erfassen, um einen Öffnungsbefehl des funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges, bspw. Einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges, zu erzeugen. Auf diese Weise kann die Sensoreinheit einen Teil eines Keyless-Go-Systems oder eines Keyless-Entry-Systems des Fahrzeuges bereitstellen.
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Des Weiteren kann es von Vorteil sein, dass die Messung dazu verwendet wird, eine Wegbewegung von der Sensoreinheit zu erfassen, um einen Öffnungsbefehl des funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges, bspw. Einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges, freizugeben. Auf diese Weise kann ein Stoßschutz bereitgestellt werden, sodass die Öffnung des funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges, bspw. Einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges nur dann durchgeführt wird, wenn der Benutzer nach einer Berührung der Sensoreinheit sich wieder ausreichend von dem funktionswesentlichen Teil des Fahrzeuges bewegt hat.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Erfassung der Aktivierungshandlung des Benutzers an der Sensoreinheit, insbesondere einer Berührung der Sensoreinheit, dazu verwendet wird, um mindestens eines von den folgenden Fahrzeugassistenzsystemen zu unterstützen, wie insbesondere:
- - Innenraumüberwachung,
- - Außenraumüberwachung,
- - Annäherungssensorik,
- - Berührungssensorik,
- - berührungslose und/oder berührungsbehaftete Betätigung,
- - Zugangskontrolle,
- - Erkennung eines Öffnungsbefehls oder Schließbefehls,
- - Sicherheitssystem, und/oder
- - Hinderniserfassung.
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Auf diese Weise können vorteilhafte Fahrzeugfunktionen mithilfe der Sensoreinheit auf eine verbesserte Weise bereitgestellt werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Erfassung der Aktivierungshandlung des Benutzers an der Sensoreinheit, insbesondere einer Berührung der Sensoreinheit, dazu verwendet wird, um mindestens eine von den folgenden Funktionen bei einem Fahrzeug bereitzustellen, wie insbesondere:
- - Betätigen von funktionswesentlichen Teilen des Fahrzeuges, insbesondere Türen, Klappen, bspw. Heckklappen, Tankklappen, Steckerklappen, Griffe, Spiegel, Dachelemente, Betätigungselemente oder Ähnliches,
- - Gerätesteuerung, und/oder
- - Betätigungserfassung, insbesondere Berührungserfassung, (bspw. anstellen von Drucksensoren, induktiven Sensoren und/oder kapazitiven Sensoren).
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Auf diese Weise können vorteilhafte Fahrzeugfunktionen mithilfe der Sensoreinheit auf eine verbesserte Weise bereitgestellt werden.
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Des Weiteren stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren durchzuführen, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts können die gleichen Vorteile erreicht werden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
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Darüber hinaus stellt die Erringung eine Sensoreinheit zum Bereitstellen von unterschiedlichen Funktionen bei einem Fahrzeug bereit, aufweisend: eine Steuereinheit, die speziell dazu ausgeführt ist, ein Verfahren durchzuführen, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Mithilfe der erfindungsgemäßen Sensoreinheit können die gleichen Vorteile erreicht werden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
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Vorteilhafterweise kann die Sensoreinheit zum Durchführen der Messung mindestens eine oder mehrere UWB-Sensoreinheiten aufweisen. Mithilfe von mehreren UWB-Sensoreinheiten können komplizierte 2D- und/oder 3D-Bewegungen hochaufgelöst detektiert und analysiert werden.
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Vorzugsweise kann die mindestens eine UWB-Sensoreinheit in Form einer modularen, einzeln handhabbaren Moduleinheit (bspw. als ein einzelner Knoten bzw. Satellit) ausgeführt sein. Die mindestens eine UWB-Sensoreinheit kann somit als eine einzige zusammenhängende Hardwareeinheit mit allen nötigen Sensorfunktionen (Kommunikation und Detektion), Verarbeitungs- und Ansteuerungskomponenten sowie einer Schnittstelle zum fahrzeugseitigen Steuergerät bereitgestellt werden, um unterschiedliche Fahrzeugfunktionen für ein entsprechendes Fahrzeugassistenzsystem bereitzustellen.
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Wie oben bereits erwähnt, kann die Sensoreinheit zum Durchführen einer Messung mithilfe von UWB-Radarwellen ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft kann die Steuereinheit dazu ausgeführt sein, die Aktivierungshandlung des Benutzers an der Sensoreinheit, umfassend eine Annäherung zu der Sensoreinheit, darauffolgend eine Berührung der Sensoreinheit und vorzugsweise weiterhin eine Wegbewegung von der Sensoreinheit, mithilfe von UWB-Radarwellen zu erfassen. Dabei kann die Steuereinheit den normalerweise für eine Abstandsmessung ungenutzten Nahbereich an der Sensoreinheit verwenden, um die Aktivierungshandlung des Benutzers, insbesondere in Form einer Berührung der Sensoreinheit, zu erfassen. Auf diese Weise kann die Sensoreinheit ihre Funktionen bei der Detektion erweitern, sodass zusätzlich zu der Abstandsmessung auch eine Berührungserfassung mithilfe einer und derselben Sensoreinheit durchgeführt werden kann. Somit kann die Sensoreinheit die herkömmlichen Berührungssensoren, wie z. B. die kapazitiven Sensoren und/oder Drucksensoren, ersetzen. Insbesondere bei Zugangsberechtigungssystemen für das Fahrzeug kann dies von Vorteil sein, weil solche Sensoreinheiten, die mithilfe von UWB-Radarwellen sensieren können, erweiterte Funktionalität aufweisen, insbesondere umfassend eine Abstandsmessung, eine Berührungserfassung und eine Berechtigungsabfrage, vorzugsweise mit nur einer Sensoreinheit.
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Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit dazu ausgeführt sein, ein Funktionssignal in Abhängigkeit von der erfassten Aktivierungshandlung, insbesondere in Form einer Berührung, zu erzeugen und insbesondere an ein fahrzeugseitiges Steuergerät zu übermitteln. Somit kann die Steuereinheit dazu dienen, die Fahrzeugfunktionen zu erweitern.
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Zum einem kann die Sensoreinheit in einem ersten Modus dazu ausgeführt sein, eine Detektion, eine Gestikerkennung, einer Überwachung, des Benutzers in einem Betriebsbereich der Sensoreinheit durchzuführen, vorzugsweise durch eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen, wobei insbesondere der Betriebsbereich der Sensoreinheit durch eine Aktivzone bzw. einen Normalbetriebsbereich der Sensoreinheit für eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen gebildet wird, wobei vorzugsweise der Betriebsbereich der Sensoreinheit ab einem bestimmten Abstand von bspw. 1 cm, 2cm, 5cm, 10 cm oder 15 cm von der Sensoreinheit gebildet wird. Die Sensoreinheit kann somit für eine Abstandsmessung dienen.
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Zum anderen kann die Sensoreinheit in einem ersten Modus dazu ausgeführt sein, die Aktivierungshandlung des Benutzers an der Sensoreinheit, insbesondere eine Berührung der Sensoreinheit, in einem Nahbereich zu der Sensoreinheit zu erfassen, vorzugsweise durch eine Auswertung von Messungen, wobei insbesondere der Nahbereich der Sensoreinheit durch eine Blindzone der Sensoreinheit, in der eine Abstandsmessung und/oder eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen, bspw. UWB-Radar-Pulsen, erschwert ist, wobei vorzugsweise der Nahbereich der Sensoreinheit in einem Abstand von unter 15 cm, insbesondere unter 10 cm, vorzugsweise 5 cm, bevorzugt 2 cm, besonders bevorzugt 1 cm, zu der Sensoreinheit bereitgestellt ist. Auf diese Weise können die Möglichkeiten der Sensoreinheit bei der Detektion erheblich erweitert werden, da der ansonsten ungenutzte Nahbereich zu der Sensoreinheit auf eine vorteilhafte Weise für erweiterte Funktionen, darunter insbesondere Berührungserfassung, genutzt wird. Die Sensoreinheit kann somit für eine Berührungserfassung dienen.
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Zusammen betrachtet kann die Sensoreinheit durch die Abstandsmessung und die Berührungserfassung in einem ersten Modus auf eine vorteilhafte Weise dazu dienen, um verbesserte Betätigungssysteme bei einem Fahrzeug bereitzustellen.
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Außerdem kann die Sensoreinheit in einem zweiten Modus dazu ausgeführt sein, eine Kommunikation mit einem benutzerseitigen Mobilgerät durchzuführen, insbesondere mithilfe einer digitalen Funkübertragung, vorzugsweise mithilfe einer Pulsphasenmodulation, um insbesondere eine Information, insbesondere eine Authentifizierungsinformation eines Benutzers, von einem benutzerseitigen Mobilgerät abzufragen, zu empfangen und/oder zu verifizieren (sog. Berechtigungsabfrage).
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Zusammen betrachtet kann die Sensoreinheit in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus auf eine vorteilhafte Weise dazu dienen, um Zugangsberechtigungssysteme bei einem Fahrzeug bereitzustellen.
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Vorteilhafterweise kann die Sensoreinheit in einem ersten Modus dazu ausgeführt sein, eine Annäherung zu der Sensoreinheit und eine Berührung der Sensoreinheit zu erfassen, um einen Öffnungsbefehl des funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges, bspw. einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges, zu erzeugen. Auf diese Weise kann die Funktionalität eines Berührungssensors bereitgestellt werden.
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Sicherheitshalber kann die Sensoreinheit in einem ersten Modus dazu ausgeführt sein, eine Wegbewegung von der Sensoreinheit zu erfassen, um einen Öffnungsbefehl des funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges, bspw. einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges, freizugeben. Auf diese Weise kann die Funktionalität eines Stoßschutzes und/oder eines Objektschutzes bei einer Betätigung des funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges bereitgestellt werden.
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Ferner kann die Sensoreinheit dazu ausgeführt sein, um mindestens eines von den folgenden Fahrzeugassistenzsystemen zu unterstützen, wie insbesondere:
- - Innenraumüberwachung,
- - Außenraumüberwachung,
- - Annäherungssensorik,
- - Berührungssensorik,
- - berührungslose und/oder berührungsbehaftete Betätigung,
- - Zugangskontrolle,
- - Erkennung eines Öffnungsbefehls oder Schließbefehls,
- - Sicherheitssystem, und/oder
- - Hinderniserfassung.
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Weiterhin kann die Sensoreinheit dazu ausgeführt sein, um mindestens eine von den folgenden Funktionen bei einem Fahrzeug bereitzustellen, wie insbesondere:
- - Betätigen von funktionswesentlichen Teilen des Fahrzeuges, insbesondere Türen, Klappen, bspw. Heckklappen, Tankklappen, Steckerklappen, Griffe, Spiegel, Dachelemente, Betätigungselemente oder Ähnliches,
- - Gerätesteuerung, und/oder
- - Betätigungserfassung, insbesondere Berührungserfassung, (bspw. anstellen von Drucksensoren, induktiven Sensoren und/oder kapazitiven Sensoren).
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Vorteilhafte Verwendungen einer Sensoreinheit, welche wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, können zum Erfassen einer Aktivierungshandlung, insbesondere einer Berührung der Sensoreinheit, an einer B-Säule, einem Griff, einem Emblem, einer Klappe, einem Spiegel, einem Dachelement, einem Betätigungselement usw. an einem Fahrzeug bereitgestellt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigt:
- 1 eine beispielhafte Darstellung eines Betätigungssystems im Sinne der Erfindung in einer Seitenansicht auf ein Fahrzeug,
- 2 eine beispielhafte Darstellung eines Betätigungssystems im Sinne der Erfindung in einer Draufsicht auf ein Fahrzeug, und
- 3 eine beispielhafte Darstellung einer Erfassung einer Aktivierungshandlung eines Benutzers, insbesondere in einem Nahbereich einer Sensoreinheit.
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Die 1 bis 3 dienen zum Erklären eines Verfahrens im Sinne der Erfindung, welches zum Erfassen einer Aktivierungshandlung H eines Benutzers B (insbesondere einer berührungsbehafteten Aktivierungshandlung in Form einer Berührung der Sensoreinheit an einer zugänglichen Oberfläche der Sensoreinheit) entwickelt wurde Das Erfassen einer Aktivierungshandlung H eines Benutzers B, insbesondere einer Berührung H2 der Sensoreinheit 100, dient vorteilhafterweise dazu, um mindestens eine Funktion F bei einem Fahrzeug 200 bereitzustellen. Eine vorteilhafte Funktion F bei einem Fahrzeug 200 kann insbesondere ein Betätigen von funktionswesentlichen Teilen 202 des Fahrzeuges 200 sein, bspw. Entriegeln und/oder Öffnen eines funktionswesentlichen Teils des Fahrzeuges, wie z. B. einer Tür (vgl. 1) oder einer Klappe, insbesondere einer Tankklappe, einer Ladeklappe und/oder einer Heckklappe (vgl. 2).
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Das Verfahren weist folgende Schritte/Aktionen auf:
- - Durchführen einer Messung M durch eine Sensoreinheit 100 mithilfe von Radarwellen, insbesondere mithilfe von UWB-Radarwellen,
wobei vorzugsweise eine Messung ein Aussenden von Sendeproben (bspw. UWB-Impulsen) und ein Empfangen von Sendeantworten (bspw. UWB-Antworten) umfassen kann, - - Verwenden der Messung M, um die Aktivierungshandlung H des Benutzers B an der Sensoreinheit 100, insbesondere eine Berührung H2 der Sensoreinheit 100, zu erfassen,
- - Erzeugen eines Funktionssignals FS, in Abhängigkeit von der erfassten Aktivierungshandlung H.
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Die Erfindung erkennt dabei, dass bei Messungen M mithilfe von Radarwellen, darunter auch UWB-Wellen, die bspw. zur Abstandsmessung durchgeführt werden, sich eine gewisse Blindzone um die Sensoreinheit 100 herum bildet. Die Blindzone der Sensoreinheit 100 liegt in einem Nahbereich A1 zu der Sensoreinheit 100 (vgl. 1 und 3). In der Blindzone ist eine präzise Abstandsmessung mithilfe von Radarwellen, darunter auch UWB-Wellen, oft erschwert bis nicht möglich.
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Die Blindzone im Nahbereich A1 zu der Sensoreinheit 100 wird bspw. durch eine Verstimmung der Sensoreinheit 100 bzw. durch die Auslegung der Sensoreinheit 100 selbst erklärt, die insbesondere durch Streuung zwischen dem Sendeweg und dem Empfangsweg innerhalb einer Antenneneinheit hervorgerufen werden kann.
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Die Blindzone wird andererseits durch Begebenheiten am Einsatzort der Sensoreinheit 100 erklärt, die insbesondere durch Reflektionen von Radarwellen von umliegenden Bauteilen, bspw. Fahrzeugteilen, wie z. B. einem Stoßfänger, Türschweller, Fahrzeugrädern usw. hervorgerufen werden können.
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Beide Effekte können zu einer unbeabsichtigten Leistung im Nahbereich der Sensoreinheit 100 führen, die die Abstandmessung erschwert. Die unerwünschte Leistung im Nahbereich der Sensoreinheit 100 kann ebenfalls als Short-Range-Leckage-Effekt bzw. Kurzstrecken-Leckage-Effekt bezeichnet werden.
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Die erfindungsgemäße Idee liegt dabei darin, die Messungen M mithilfe von Radarwellen, darunter auch UWB-Wellen, insbesondere in der Blindzone der Sensoreinheit 100, die normalerweise vernachlässigt werden, auf eine vorteilhafte Weise zum Erfassen einer Aktivierungshandlung H eines Benutzers B zu nutzen.
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Wie es die 3 verdeutlicht, kann in einem Nahbereich A1 an die Sensoreinheit 100 zunächst eine Annäherung H1 an die Sensoreinheit 100 erfasst werden. Aufgrund der Annäherung H1 an die Sensoreinheit 100 in diesem Nahbereich A1 zeigen die Messungen M charakteristische Schwingungen im Sensorsignal. Anschließend an diese charakteristischen Schwingungen kann unmittelbar an der Sensoreinheit 100 eine berührungsbehaftete Aktivierungshandlung in Form einer Berührung H2 erkannt werden. Nach einer Erfassung einer Berührung H2 kann weiterhin eine Wegbewegung H3 von der Sensoreinheit 100 sensiert werden, die ebenfalls charakteristische Schwingungen im Sensorsignal zeigt. Das Erfassen einer Wegbewegung H3 kann dazu verwendet werden, um bspw. einen Öffnungsweg für ein bewegliches Teil des Fahrzeuges freizugeben.
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Die Messungen M in der Blindzone können zwar keine präzise Abstandsmessung mithilfe von Radarwellen, darunter auch UWB-Radarwellen, ermöglichen. Sie können aber auf eine vorteilhafte Weise für eine Erfassung einer Aktivierungshandlung H eines Benutzers B, insbesondere in Form einer Berührung H2 der Sensoreinheit 100, dienen.
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Die 3 zeigt die Messungen M mithilfe von einigen Taps (bspw. Taps 3, 4, 5 und 6, gesehen von unten nach oben), wobei die einzelnen Taps für unterschiedliche Abtastfrequenzbereiche stehen und in der 3 amplitudenverschoben dargestellt sind.
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Wie es die 3 verdeutlicht, zeigen die Messungen M bei einer Annäherung H1 im Nahbereich A1 der Sensoreinheit 100 eine deutliche Schwingung im Sensorsignal (vgl. den linken Bereich H1 (A1) in der 3), bis der Benutzer B die Sensoreinheit 100 berührt (vgl. den mittleren Bereich H2 in der 3). Durch diesen charakteristischen Verlauf im Sensorsignal bei einer Annährung H1 und einer anschließenden Berührung H2 kann die Berührung H2 der Sensoreinheit 100 zuverlässig erkannt werden.
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Wenn der Benutzer B die Berührung H2 vollendet und sich von der Sensoreinheit 100 wieder entfernt, zeigen die Messungen M nochmals eine deutliche Schwingung in dem elektrischen Signal (vgl. den rechten Bereich H3 (A1) in der 3).
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Die Erfindung schlägt somit vor, die Funktionalität der Sensoreinheit 100, insbesondere der UWB-Sensoreinheit, um das Erfassen einer Aktivierungshandlung H eines Benutzers B, insbesondere einer Berührung H2 der Sensoreinheit 100, zu erweitern.
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Die Sensoreinheit 100 kann als eine UWB-Sensoreinheit verstanden werden. Zugleich kann die Sensoreinheit 100 mindestens eine oder mehrere UWB-Sensoreinheiten in Form von einzelnen Moduleinheiten bzw. Satelliten umfassen.
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Wie es die 1 und 2 zeigen, kann die Sensoreinheit 100, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, im Sinne der vorliegenden Offenbarung zum Durchführen einer Detektion D (d. h. einer Erfassung einer Anwesenheit, eines Abstandes und/oder einer Position und/oder eines Bewegungsmusters eines Benutzers, bspw. eines Körperteils, wie z. B. eines Fußes oder einer Hand, des Benutzers) ausgeführt sein.
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Das Erfassen einer Aktivierungshandlung H eines Benutzers B, insbesondere einer Berührung H2 der Sensoreinheit 100, kann vorzugsweise ein Teil der Detektion D sein, die auf eine vorteilhafte Weise in den Nahbereich A1 der Sensoreinheit 100, umfassend die Blindzone für die Abstandsmessung, erweitert wird.
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Zudem zeigen die 1 und 2, dass die Sensoreinheit 100, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, im Sinne der vorliegenden Offenbarung zum Durchführen einer Kommunikation (d. h. einer Datenübertragung, bspw. einer Identifikationscodeübertragung) mit einem benutzerseitigen Mobilgerät 300 ausgeführt sein kann.
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Schließlich kann die Sensoreinheit 100, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, das Funktionssignal FS als ein Ergebnis der Erfassung erzeugen und vorzugsweise an ein fahrzeugseitiges Steuergerät 201 übermitteln. In Abhängigkeit von dem Funktionssignal FS kann das fahrzeugseitige Steuergerät 201 eine korrespondierende Funktion F beim Fahrzeug 200 veranlassen, bspw. eine Betätigung eines funktionswesentlichen und bspw. beweglichen Teils 202, wie z. B. einer Tür in der 1 oder einer Heckklappe in der 2.
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„UWB“ steht für die Ultra-Breitband-Technologie. Die UWB-Sensoreinheit kann einen UWB-Sendeempfänger, bspw. in Form eines UWB-Front-End-Moduls, aufweisen. Die UWB-Sensoreinheit kann aber auch einen UWB-Sender und einen separaten UWB-Empfänger aufweisen.
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Die Sensoreinheit 100, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, kann eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung aufweisen, die bspw. einen Mikrocontroller zur Verarbeitung nutzen kann. Die Verarbeitungsvorrichtung kann den UWB-Sendeempfänger oder den UWB-Sender und den UWB-Empfänger ansteuern, um eine Messung M durchzuführen, insbesondere um ein Aussenden von Sendeproben (bspw. UWB-Impulsen) und ein Empfangen von Sendeantworten (bspw. UWB-Antworten) durchzuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann elektrische Signale bei der Messung M verarbeiten. Das Funktionssignal FS kann einen Funktionscode umfassen, um eine korrespondierende Funktion F beim Fahrzeug 200 zu triggern.
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Ein Ergebnis einer Detektion D kann wenigstens eine Information darüber umfassen, ob sich ein Benutzer B in der Nähe der Sensoreinheit 100 befindet. Ein Ergebnis einer Detektion D kann wenigstens eine Information darüber umfassen, in welchem Abstand sich der Benutzer B zu der Sensoreinheit 100 befindet. Ein Ergebnis einer Detektion kann wenigstens eine Information darüber umfassen, an welcher Position sich der Benutzer B gegenüber der Sensoreinheit 100 befindet. Ferner kann ein Ergebnis einer Detektion wenigstens eine Information darüber umfassen, ob sich der Benutzer B der Sensoreinheit 100 nähert, sich bewegt und/oder sich auf eine besondere Weise (Erkennung von Bewegungsmustern BM) bewegt.
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Ein Ergebnis einer Kommunikation K zwischen der UWB-Sensoreinheit und dem benutzerseitigen Mobilgerät 300 kann wenigstens eine Information über den Benutzer, z. B. eine Authentifizierungsinformation ID, umfassen, um sicherzustellen, dass nur ein berechtigter Benutzer B eine korrespondierende Funktion F beim Fahrzeug 200 triggern kann.
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Die Sensoreinheit 100, insbesondere die UWB-Sensoreinheit, kann die Information über den Benutzer, z. B. eine Authentifizierungsinformation ID, die Ergebnisse der Detektion D (insbesondere über eine Aktivierungshandlung H eines Benutzers B, vorzugsweise eine Berührung H2 der Sensoreinheit 100) und/oder das Funktionssignal für eine korrespondierende Funktion F beim Fahrzeug 200 an das fahrzeugseitige Steuergerät 201 übertragen.
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Ein UWB-Impuls kann bspw. als ein Teil einer Sinusschwingung von einer begrenzten Dauer von wenigen Nanosekunden oder sogar Pikosekunden abgebildet werden, der einer breiten Spektrallinie von mindestens 5 GHz, insbesondere von 7,5 GHz, bis über 8,8 GHz entspricht.
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Ein Signal für die Detektion D kann z. B. eine Abfolge von UWB-Impulsen sein, die bspw. mit Zeitstempeln versehen werden können und die Taps für Taps (vgl. 3) abgetastet werden können, um eine Laufzeitmessung durchzuführen. Aufgrund der extrem kurzen UWB-Impulse kann eine hohe Auflösung von wenigen Millimetern bis sogar Mikrometern bei der Detektion, insbesondere bei einer Abstandsmessung, erzielt werden.
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Ein Signal für die Kommunikation K kann z. B. eine Abfolge von UWB-Impulsen sein, die phasenmoduliert sind, um eine digitale Funkübertragung durchzuführen. Aufgrund der extrem kurzen UWB-Impulse kann eine hohe Übertragungsrate von 480 bis 1320 Mbit/s bei der Kommunikation K erzielt werden.
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Die UWB-Sensoreinheit im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann mindestens eine Leiterplatte aufweisen, wobei insbesondere auf der Leiterplatte mindestens eines von den folgenden Elementen angeordnet sein kann:
- - eine UWB-Antenne zum Durchführen einer Kommunikation K und/oder einer Detektion D, wobei in Abhängigkeit von der Kommunikation K und/oder der Detektion D unterschiedliche Betätigungsfunktionen (wie z. B.: Öffnen, Schließen, Entriegeln, Verriegeln) zum Betätigen des beweglichen Teils aktivierbar sind,
- - ein, insbesondere elektronischer, UWB-Sendeempfänger zum Aussenden und/oder Empfangen von elektrischen Signalen von der UWB-Antenne, die für die Kommunikation K und/oder die Detektion D spezifisch sind,
- - eine, insbesondere elektronische, Verarbeitungsvorrichtung zur Ansteuerung des UWB-Sendeempfängers, um die Kommunikation K und/oder die Detektion D durch die UWB-Antenne durchzuführen, und/oder
- - eine, insbesondere elektronische, Schnittstelle zum Übermitteln des Funktionssignals FS an ein fahrzeugseitiges Steuergerät 201.
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Vorteilhafterweise kann die UWB-Sensoreinheit als eine, insbesondere kombinierte, einzeln handhabbare und/oder zusammenhängende, Moduleinheit bzw. ein Satellit, vorzugsweise eine Multifunktionseinheit, bevorzugt in Form einer Hardwareeinheit, zum Bereitstellen von unterschiedlichen Funktionen F bei einem Fahrzeug 200 zur Verfügung gestellt werden.
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Somit können mithilfe des Verfahrens und der korrespondierenden Sensoreinheit 100 mehrere wesentliche Vorteile erreicht werden. Die Funktionen F beim Fahrzeug 200, insbesondere umfassend die Betätigung von beweglichen Teilen 202, können sicher, zuverlässig und bequem ausgeführt werden. Eine einfache Montage und Steuerung der Sensoreinheit 100 kann gewährleistet werden. Die Ressourcen innerhalb der Sensoreinheit 100 und des Fahrzeuges 200 können auf eine vorteilhafte Weise ausgenutzt werden und eine Sensoreinheit 100 mit einer erweiterten Fiktionalität bereitgestellt werden.
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Mithilfe von UWB-Radarwellen können extrem breite Frequenzbereiche mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz oder von mindestens 20 % des arithmetischen Mittelwertes von unterer und oberer Grenzfrequenz des genutzten Frequenzbandes (der Radarwellen) durchgeführt werden, wobei insbesondere der Frequenzbereich zwischen 30 MHz bis 10,6 GHz, bevorzugt zwischen 3,0 GHz bis 10,6 GHz liegen kann.
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Zusammenfassend kann die Messung M zum Durchführen einer Detektion D des Benutzers B dienen, insbesondere einer Detektion D:
- - einer Anwesenheit, eines Abstandes und/oder einer Position des Benutzers B, in einem Betriebsbereich A2 der Sensoreinheit 100,
- - mindestens eines Bewegungsmusters BM von zumindest einem Körperteil, bspw. einer Hand oder eines Beins, des Benutzers B in einem Betriebsbereich A2 der Sensoreinheit 100.
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Der Betriebsbereich A2 der Sensoreinheit 100 kann vorteilhafterweise durch eine Aktivzone der Sensoreinheit 100 für eine Abstandsmessung zum Benutzer B gebildet werden. Vorzugsweise kann der Betriebsbereich A2 der Sensoreinheit 100 ab einem bestimmten Abstand von bspw. 1cm, 2cm, 5cm, 10 cm oder 15 cm von der Sensoreinheit 100 gebildet werden. Auf diese Weise kann eine aufgelöste Detektion, bspw. zwecks Abstandsmessung, mit der Auflösung von wenigen Millimetern bis sogar Mikrometern erzielt werden, bspw. mithilfe einer Laufzeitmessung der UWB-Impulse.
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Eine Detektion, bspw. zwecks Erkennung von Bewegungsmustern BM, kann eine oder mehrere UWB-Sensoreinheiten umfassen (vgl. 2), um die 2D- oder 3D-Auflösung bereitzustellen. Mithilfe von einer oder mehreren UWB-Sensoreinheiten können außerdem komplizierte Bewegungen hochaufgelöst detektiert und analysiert werden.
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Zudem kann die Messung M zum Durchführen einer Detektion D des Benutzers B dienen, insbesondere einer Detektion D:
- - einer Aktivierungshandlung H des Benutzers B an der Sensoreinheit 100, insbesondere umfassend:
- - eine berührungslose Aktivierungshandlung in Form einer Annäherung H1,
- - eine berührungsbehaftete Aktivierungshandlung in Form einer Berührung H2 und/oder
- - eine Wegbewegung H3 umfassen, um bspw. einen Öffnungsweg für ein bewegliches Teil des Fahrzeuges freizugeben.
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Die Aktivierungshandlung H des Benutzers B wird in einem Nahbereich A1 zu der Sensoreinheit 100 erfasst. Der Nahbereich A1 der Sensoreinheit 100 kann vorteilhafterweise durch eine Blindzone der Sensoreinheit 100 gebildet werden, in der eine Abstandsmessung und/oder eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen, bspw. UWB-Radar-Pulsen, zwischen der Sensoreinheit 100 und außenliegenden Objekten, bspw. durch Kurzstrecken-Leckage-Effekte, erschwert ist. Vorzugsweise kann der Nahbereich A1 der Sensoreinheit 100 in einem Abstand von unterhalb 15 cm, insbesondere unter 10 cm, vorzugsweise 5 cm, bevorzugt 2 cm, besonders bevorzugt 1 cm, zu der Sensoreinheit 100 gebildet werden. Auf diese Weise kann der ganze effektive Bereich um die Sensoreinheit 100 herum, bis ganz nah an die Sensoreinheit 100, auf eine vorteilhafte Weise genutzt werden, um erweiterte Funktionen F beim Fahrzeug 200 bereitzustellen. Insbesondere der normalerweise nicht genutzte Nahbereich A1 der Sensoreinheit 100 kann für ein Erfassen einer Aktivierungshandlung H des Benutzers B, insbesondere einer Berührung H2 der Sensoreinheit 100, genutzt werden.
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Vorteilhafterweise kann die Sensoreinheit 100 anstelle von herkömmlichen berührungslosen Sensoreinheiten, wie z. B. kapazitiven Sensoreinheiten, verwendet werden, um nicht nur eine Detektion D einer Anwesenheit, eines Abstandes und/oder einer Position des Benutzers B sondern auch eine Detektion D einer Annäherung und einer Berührung durch den Benutzer durchzuführen.
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Die Sensoreinheit kann somit auf eine besonders vorteilhafte Weise zum Betätigen von funktionswesentlichen, insbesondere beweglichen Teilen 202 des Fahrzeuges 200 verwendet werden.
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Weiterhin kann die Sensoreinheit 100 eine Identifikationsüberprüfung durchführen. Die Sensoreinheit 100 kann somit auf eine besonders vorteilhafte Weise einen Teil eines Keyless-Go-Systems oder eines Keyless-Entry-Systems des Fahrzeuges 200 bilden.
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Die Sensoreinheit 100 kann einen ersten Modus I aufweisen, in welchem sie dazu verwendet wird, eine Detektion D, eine Gestikerkennung, einer Überwachung, des Benutzers B in einem Betriebsbereich A2 der Sensoreinheit 100 durchzuführen, vorzugsweise durch eine Auswertung einer Laufzeit von Radar-Pulsen. Auf diese Weise kann die Sensoreinheit 100 für eine Abstandsmessung dienen.
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Zum anderen kann es vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit 100 in einem ersten Modus I dazu verwendet wird, die Aktivierungshandlung H des Benutzers B an der Sensoreinheit 100, insbesondere einer Berührung H2 der Sensoreinheit 100, in einem Nahbereich A1 zu der Sensoreinheit 100 zu erfassen, vorzugsweise durch eine Auswertung von Messungen M. Auf diese Weise kann die Sensoreinheit 100 für eine Berührungserfassung dienen.
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Durch eine Abstandsmessung und eine Berührungserfassung kann die Sensoreinheit 100 erweiterte Funktionalität bei Betätigungssystemen bereitstellen.
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Die Sensoreinheit 100 kann außerdem einen zweiten Modus II aufweisen, in welchem sie dazu verwendet wird, eine Kommunikation K mit einem benutzerseitigen Mobilgerät 300 durchzuführen, insbesondere mithilfe einer digitalen Funkübertragung, vorzugsweise einer UWB-Kommunikation, bevorzugt mithilfe einer Pulsphasenmodulation von UWB-Radar-Pulsen, um insbesondere eine Information, insbesondere eine Authentifizierungsinformation ID eines Benutzers B, von einem benutzerseitigen Mobilgerät 300 abzufragen, zu empfangen und/oder zu verifizieren (sog. Berechtigungsabfrage).
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Durch eine Berechtigungsabfrage kann die Sensoreinheit 100 erweiterte Funktionalität bei Zugangsberechtigungssystemen bereitstellen.
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Eine Annäherung H1 zu der Sensoreinheit 100 und/oder eine Berührung H2 der Sensoreinheit 100 können/kann dazu dienen, um einen beispielsweise einen Öffnungsbefehl oder einen Schließbefehl des funktionswesentlichen Teils 202 des Fahrzeuges 200, bspw. einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges 200, zu erzeugen.
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Eine Wegbewegung H3 von der Sensoreinheit 100 kann dazu dienen, um einen Öffnungsbefehl oder Schließbefehl des funktionswesentlichen Teils 202 des Fahrzeuges 200, bspw. einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges 200, freizugeben. Auf diese Weise kann z.B. ein Stoßschutz für den Benutzer B durch die Öffnung des funktionswesentlichen Teils 202 des Fahrzeuges 200, bspw. einer Tür oder einer Klappe des Fahrzeuges 200, erfolgen.
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Die Sensoreinheit 100 kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, um mindestens eines von den folgenden Fahrzeugassistenzsystemen zu unterstützen, wie insbesondere:
- - Innenraumüberwachung,
- - Außenraumüberwachung,
- - Annäherungssensorik,
- - Berührungssensorik,
- - berührungslose und/oder berührungsbehaftete Betätigung,
- - Zugangskontrolle,
- - Erkennung eines Öffnungsbefehls oder eines Schließbefehls,
- - Sicherheitssystem, und/oder
- - Hinderniserfassung.
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Weiterhin kann die Sensoreinheit 100 dazu verwendet werden, um mindestens eine von den folgenden Funktionen F bei einem Fahrzeug 200 bereitzustellen, wie insbesondere:
- - Betätigen von funktionswesentlichen Teilen 202 des Fahrzeuges 200, insbesondere Türen, Klappen, bspw. Heckklappen, Tankklappen, Steckerklappen, Griffe, Spiegel, Dachelemente, Betätigungselementen oder Ähnliches,
- - Gerätesteuerung, und/oder
- - Betätigungserfassung (bspw. anstelle von Drucksensoren, induktiven Sensoren und/oder kapazitiven Sensoren).
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Steuereinheit
- 100
- Sensoreinheit
- 200
- Fahrzeug
- 201
- Steuergerät
- 202
- funktionswesentliches Teil
- F
- Funktion
- FS
- Funktionssignal
- B
- Benutzer
- 300
- Mobilgerät
- M
- Messung
- A1
- Nahbereich
- H
- Aktivierungshandlung
- H1
- Annäherung
- H2
- Berührung
- H3
- Wegbewegung
- A2
- Betriebsbereich
- D
- Detektion
- BM
- Bewegungsmuster
- K
- Kommunikation
- ID
- Authentifizierungsinformation