检测对象和/或确定其与交通运输工具之间间距的方法.pdf

本发明涉及一种用于检测对象(O)和/或用于确定对象(O)与交通运输工具尤其机动车(10)之间的间距(h)的方法，其中，由至少一个光发射器(A-F)朝对象(O)发射光，由至少一个光接收器(6)检测光，并将所述至少一个光接收器(6)接入检测运行模式以检测对象(O)，当由所述至少一个光接收器(6)检测的光包括由所述至少一个光发射器(A-F)发射出并且被对象(O)反射的光时，检测到所述对象(O)，其中，为了确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)，将所述至少一个光接收器(6)的至少一个接入与所述检测运行模式不同的间距测量运行模式，并且根据信息确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)，所述信息是关于所述至少一个光发射器(A-F)发射出并且被对象(O)反射的光如何由所述至少一个光接收器(6)检测到。

权利要求书
1.  一种用于检测对象(O)和/或用于确定对象(O)与交通运输工具尤其机动车(10)之间的间距(h)的方法，
其中，由至少一个光发射器(A-F)朝对象(O)发射光，
其中，由至少一个光接收器(6)检测光，
其中，将所述至少一个光接收器(6)接入检测运行模式以检测对象(O)，
其中，当由所述至少一个光接收器(6)检测的光包括由所述至少一个光发射器(A-F)发射出并且被对象(O)反射的光时，检测到所述对象(O)，
其中，为了确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)，将所述至少一个光接收器(6)的至少一个接入与所述检测运行模式不同的间距测量运行模式，并且
其中，根据信息确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)，所述信息是关于所述至少一个光发射器(A-F)发射出并且被对象(O)反射的光如何由所述至少一个光接收器(6)检测到。

2.  按权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述至少一个光接收器包括多个光电二极管(6)，
为了检测对象(O)，激活所有光电二极管(6)，以便根据这些被激活的光电二极管(6)的测量结果判定是否检测到对象(O)，并且
为了确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)，只激活一部分光电二极管(6)，以便根据这些被激活的光电二极管(6)的测量结果确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)。

3.  按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了确定所述间距(h)，使用如下方法：
其中，由至少一个光发射器(A-F)以预设的放射角(α-γ)朝对象(O)发射出光，
其中，由所述至少一个光发射器(A-F)发射出并且被对象(O)反射的光由至少一个光接收器(6)以预设的入射角(α″，β″)检测，并且
其中，根据放射角(α-γ)、入射角(α″，β″)和所述至少一个光发射器(A-F)与所述至少一个光接收器(6)之间的距离(s'；s″)确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)。

4.  按权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一个光发射器包括多个光发射器(A-F)，由各个光发射器(A-F)以分别对应于各光发射器(A-F)的放射角(α-γ)朝对象(O)发射光，所述至少一个光接收器包括多个光接收器(6)，各个光接收器(6)以对应于各光接收器(6)的入射角(α″，β″)检测光，并且根据检测由光发射器(A-F)之一发射出并且被对象(O)反射的光的那个光接收器(6)的入射角(α″，β″)、根据所述那个发射光被所述光接收器(6)检测的光发射器(A-F)的放射角(α-γ)并且根据所述光接收器(6)与所述光发射器(A-F)之间的距离(s'；s″)确定交通运输工具尤其机动车(10)与对象(O)之间的间距(h)。

说明书检测对象和/或确定其与交通运输工具之间间距的方法
本申请是发明创造名称为“检测对象和/或确定间距的方法和传感器系统”的原发明专利申请(申请日：2013年3月27号；申请号：201310100855.7)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于检测对象和/或用于确定对象与交通运输工具尤其机动车之间的间距的方法。
背景技术
EP 2 314 427 A2描述了在监测室中对对象的运动探测。在此，光发射器以脉冲运行模式工作或者连续地工作，其中，借助脉冲测量方法进行距离测量。在运动探测中不使用之前用于距离测量的光发射器。作为光接收器公开了(例如8*8个)光电二极管的布置。
DE 10 2007 050 094 A1描述了一种用于汽车的闭锁装置。光学传感器检测靠近机动车的对象。在具有闭锁权利的情况下，触摸电容式接近传感器会导致去锁。
DE 10 2009 023 594 A1公开了一种用于自动操作机动车闭锁元件的方法。在此，只在电容式传感器和光学传感器均检测到预设运动特性的至少一部分运动时，才自动地操作闭锁元件。
DE 10 2004 021 505 B3描述了一种用于操作机动车之上或之内的电气装置或机电装置的设备，所述设备通过传感器工作，所述传感器对靠近或接触作出响应并且是电容式或者光学工作的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，检测靠近交通运输工具尤其机动车的对象和/或确定交通运输工具尤其机动车与该对象之间的间距。在此，对象检测和/或间距确定的质量应比现有技术高，并且不增大能量消耗。
该技术问题按本发明通过一种用于检测对象和/或用于确定对象与交通运输工具尤其机动车之间的间距的方法来解决。在该方法中，由一个或多个光发射器发射光，并且由一个或多个光接收器检测光。在此，光接收器在检测运行模式中检测对象。当光接收器之一检测到由光发射器之一发射并且必定被对象反射的光时，检测到所述对象。为了确定交通运输工具尤其机动车或光学传感器与对象之间的间距，所述至少一个光接收器中的至少一个接入与检测运行模式不同的间距测量运行模式。换而言之，当本发明方法只通过一个光接收器工作时，将光接收器接入间距测量运行模式，并且当本发明方法通过多个光接收器工作时，将一个或多个光接收器接入间距测量运行模式。根据光发射器之一发射出并且被对象反射的光如何由至少一个光接收器检测到的信息确定交通运输工具尤其机动车与对象之间的间距。
按照本发明方法的一优选设计，所述至少一个光接收器包括多个光电二极管，为了检测对象，激活所有光电二极管，以便根据这些被激活的光电二极管的测量结果判定是否检测到对象，并且为了确定交通运输工具尤其机动车与对象之间的间距，只激活一部分光电二极管，以便根据这些被激活的光电二极管的测量结果确定交通运输工具尤其机动车与对象之间的间距。
为了确定间距，例如只有确定的一些光接收器以间距测量运行模式工作，而为了检测对象，通常所有的光接收器均以检测运行模式工作，在所述检测运行模式中光发射器尤其产生散射照明。由此能够以有利的方式相比所有光电二极管均为了检测间距而工作的光学传感器降低能量消耗。
为此，为了确定所述间距，可使用如下方法：
其中，由至少一个光发射器以预设的放射角朝对象发射出光，
其中，由所述至少一个光发射器发射出并且被对象反射的光由至少一个光接收器以预设的入射角检测，并且
其中，根据放射角、入射角和所述至少一个光发射器与所述至少一个光接收器之间的距离确定交通运输工具尤其机动车与对象之间的间距。
按上述方法的进一步优选设计，所述至少一个光发射器包括多个光发射器，由各个光发射器以分别对应于各光发射器的放射角朝对象发射光，所述至少一个光接收器包括多个光接收器，各个光接收器以对应于各光接收器的入射角检测光，并且根据检测由光发射器之一发射出并且被对象反射的光的那个光接收器的入射角、根据所述那个发射光被所述光接收器检测的光发射 器的放射角并且根据所述光接收器与所述光发射器之间的距离确定交通运输工具尤其机动车与对象之间的间距。
在本发明的范围内也提供一种用于确定对象与交通运输工具尤其机动车之间的间距的第一传感器系统。在此，所述传感器系统包括一个或多个光发射器、一个或多个光接收器和评估装置。光发射器以预设的放射角发射光，以便由此照射靠近光学传感器的对象，并且由此确定与该对象的间距。由至少一个光发射器发出并且被对象反射的光由光接收器之一以预设的入射角检测。评估装置设计用于根据放射角、入射角和以放射角发光的相应光发射器与以相应入射角接收所述光的相应光接收器之间的距离确定第一传感器系统(并且因此是交通运输工具尤其机动车)与对象之间的间距。
关于第一传感器系统的其它实施形式可以参考对按照本发明的第一方法的描述。
在本发明的范围内，也提供一种用于检测对象和/或用于确定对象与传感器系统或交通运输工具尤其机动车之间的间距的第二传感器系统。所述第二传感器系统也包括一个或多个光发射器、一个或多个光接收器和评估装置。光发射器发射出光，所述光随即被位于第二传感器系统附近的对象反射。评估装置评估至少一个光接收器的测量结果，所述至少一个光接收器检测由至少一个光发射器发出并且被对象反射的光。评估装置根据所述评估判定是否检测到了对象和/或评估装置确定对象与第二传感器系统之间的间距。在此，将电容式传感器的测量结果输入评估装置，因此对至少一个光接收器的测量结果的评估根据电容式传感器的测量结果进行。
关于第二传感器系统的其它实施形式可以参考对按照本发明的第二方法的描述。
在本发明的范围内，也描述了一种用于检测对象和/或用于确定对象与传感器系统或交通运输工具尤其机动车之间的间距的第三传感器系统。第三传感器系统又包括一个或多个光发射器、一个或多个光接收器和评估装置。光发射器发出光，以便由此照射位于光学传感器或交通运输工具尤其机动车附近一定距离内的对象。被对象反射的光由一个或多个光接收器检测。第三传感器系统在检测运行模式中运行所述一个或多个光接收器以检测对象。当光接收器之一检测到的光是由光发射器之一发射出的并且因此是被对象反射回来的光时，第三传感器系统检测到对象。而在确定第三传感器系统与对象 之间的间距时，所述传感器系统将所述至少一个光接收器中的至少一个接入与所述检测运行模式不同的间距测量运行模式。评估装置根据(光发射器之一发射出并且被对象反射的光如何被一个或多个光接收器检测到的)信息确定传感器系统与对象之间的间距。
关于第三传感器系统的其它实施形式可以参考对按照本发明的第三方法的描述。
在所有三种按照本发明的传感器系统中，所述至少一个光接收器均可以包括多个光电二极管，所述光电二极管布置为矩阵的形式。此外，所述三个传感器系统的至少一个光发射器可以包括多个布置在矩阵的右侧和左侧的多个光发射器。
在此，矩阵理解为成行和成列的光接收器布置形式，因此该矩阵具有n行和m列，所以每个光接收器可以通过所处行数和列数来设定其位置。矩阵例如可以包括八行八列因此具有64个光电二极管，其中，每行/列的光电二极管通常排成直线。
按照一种优选实施形式，在所述间距测量运行模式中，只激活布置在矩阵的相同行(或者对角线)中的光电二极管。在此，第一半的光发射器布置在所述矩阵的第一边缘旁侧，而第二半的光发射器布置在所述矩阵的第二边缘旁侧。在此，第一边缘和第二边缘均垂直于为了测量间距而接入间距测量运行模式中的光电二极管的行，并且第一边缘与第二边缘对置。
根据光学传感器镜头覆盖光电二极管矩阵的最佳定向，在间距测量运行模式中激活位于一行/列或者一条对角线中的光电二极管。在此也可以省去未使用的光电二极管，因此矩阵中可能存在空隙。
需要指出的是，按照本发明的传感器系统也可以包括上述三种不同传感器系统的性能。在此，所有可想到的互换均在技术上可行，因此按照本发明的传感器系统可以结合或者具有第一和第二传感器系统的性能、第一和第三传感器系统的性能、第二和第三传感器系统的性能或者第一、第二和第三传感器系统的性能。
最后，在本发明的范围内提供一种交通运输工具尤其机动车，其具有按照本发明的传感器系统。
通过本发明，也通过使用具有与现有技术相比最小电流消耗的硬件模块，在机动车停驶和运行中尤其降低了按照本发明的传感器系统的总电流消 耗。通过按照本发明地识别对传感器系统的靠近，可以将对象分类，因此可以将手或脚与其它物体(例如箱子或包)区分开，由此改善了肢体语言识别，因此例如也可以将站姿解读为开门的愿望。尤其通过使用电容式传感器可以明显更好地检测传感器的周围环境。
通过使用光学传感器，也可以根据检测到的运动模式排除一些对象，例如从旁边驶过的机动车或者从机动车旁边走过的行人。换而言之，按照本发明可以区分出是否有想使用机动车的人靠近机动车或者是否有对象出于其它原因(尤其是偶然地)靠近机动车。只在有想使用机动车的人靠近机动车时，才有利地切换到间距测量运行模式。
本发明尤其适用于操作机动车的(例如车门、翻盖的)闭锁元件。当然本发明并不局限于该优选的应用领域，因为本发明也可以使用在船、飞机以及轨道交通运输工具上。此外，本发明也可以考虑使用在运动装置领域之外的领域，例如用于操纵楼门。
附图说明
以下参照附图根据按照本发明的优选实施形式进一步阐述本发明。在附图中：
图1示出按照本发明的具有光学传感器和电容式传感器的传感器系统；
图2示意性示出按照本发明的光学传感器的不同功能块；
图3示出按照本发明的具有不同放射角的光发射器；
图4a示出按照本发明的具有不同入射角的光接收器；
图4b示出按照本发明的64个布置为矩阵形式的光电二极管；
图5示意性示出如何按照本发明根据放射角、入射角和距离确定与对象的间距；
图6示出按照本发明的传感器系统的状态过渡图；
图7示出按照本发明的机动车，其具有按照本发明的传感器系统。
具体实施方式
图1示意性地示出从上方观察的按照本发明的传感器系统20，其在中央包括光学传感器2和多个围绕光学传感器2分组设置的电容式传感器1。所述电容式传感器分别具有定向的集成式电容表面(分别具有附图标记1)。每 个电容式传感器测量各表面1与行车道之间的电容。光学传感器2包括矩阵5，所述矩阵5由64个光电二极管组成，这将在之后通过图4b进一步阐述。光学传感器2的右侧和左侧(参见图1)分别具有三个光发射器(发光二极管，例如红外发光二极管)，它们的附图标记是A-C或D-F。光学传感器2、光发射器A-F和电容式传感器1位于传感器壳体12中并且向上由玻璃23遮盖。为了与评估装置连接，设有连接器22。光学传感器2透过玻璃23可见，而电容表面1不能透过玻璃23看到。传感器系统(在图1中沿左右方向)的长度例如为5至12cm，并且宽度例如为1.5至4cm。
在图2中示出了光学传感器(在此也包括光发射器)的工作方式。光发射器或发射单元17发射出光，所述光在发射路径18中调制并且通过光学镜组照射到环境11中。当在发射的光中在相应的位置处存在对象O时，发射的光被该对象O反射，再次通过光学镜组21并且经由接收路径19到达传感器单元14的接收单元16。接收单元16(例如光电二极管矩阵)的测量结果由传感器单元14的逻辑电路15进行评估。在此，发射单元17、逻辑电路15和与机动车电网的接口13导电连接。
尤其可以通过使用适当的逻辑电路15自由地设置所使用的光电二极管6的性能。
在图3中示意地示出，光发射器A-F以何种形式发光以确定间距。可以看出，各个光发射器A-F以针对各个光发射器A-F固定预设的放射角α-γ发出光束3。
在此，光学检测区域24(即光学传感器的检测区域)相比电容式检测区域25(即电容式传感器1的检测区域)覆盖距离传感器系统更远范围内的区域，电容式检测区域只检测距离传感器系统较近范围内的区域。
如果放射角α-γ例如不大于3°，则可以相对准确地确定间距。而如果放射角α-γ大于10°，则间距测量的准确度降低，但检测区域的尺寸增大。换而言之，通过选择放射角α-γ，可以调节间距测量的准确度和检测区域的尺寸。
在图4a中示出了八个光电二极管6(参见图4b)的检测区域4。可以看出，每个光电二极管只检测某一空间角度范围内的光，每个光电二极管具有固定预设的角度范围，光电二极管在该角度范围内检测光。
在图4b中详细示出了已经提到的矩阵5。可以看出，光电二极管6布置 为八行26八列27。在此，检测区域4在图4a中示出的那些光电二极管处于相同的行中，所述行在图4b中水平延伸，优选是位于中间的一行(例如第四或者第五行)。
在图5中详细示出了如何确定传感器系统与对象O之间的间距h。
光发射器A或B以固定预设的放射角α或β发射光。所述光被对象以确定角度α'或β'反射并且到达确定光电二极管6的检测区域4。根据光的性质(例如确定的调制格式)已知，光电二极管6从哪个光发射器A或B检测到了光。由此已知放射角和入射角。因为各个光发射器A或B与各个在间距测量运行模式中运行的光电二极管6的距离也是已知的，因此由点P1(相应的光发射器A或B)、P2(对象O的反射光束的相应位置)和P3(检测反射光的光电二极管6)构成的三角形已知两个角α或β以及α″或β″和边s'或s″的长度。因为在三角形中三个角之和为180°，所以可以确定未知的第三个角α'或β'。通过正弦定理同样可以确定另两条边a或b和a'或b'的长度。最后通过h＝a*sinα或者h＝b*sinβ可以确定与对象O的间距h。
通过相应地选择放射角和入射角，可以将需要通过传感器系统监测的区域限制在最大必须距离(例如1m)内。因为传感器系统的检测区域主要受到所使用的光学镜组21(参见图2)影响，所以可以通过更换光学镜组21有利地限制或者扩大检测区域。因此，按照本发明的传感器系统20设计为，使得能够简单地更换光学镜组21。
在图6中示出了按照本发明的状态过渡图。
以下针对机动车的滑动车门描述按照本发明的传感器系统的状态过渡图。
按照本发明的传感器系统由传感器处于关闭的初始状态Z0通过接通过程E0进入前部区域监测状态Z1，在前部区域监测状态中只能借助光学传感器实现对象检测功能。
如果滑动车门在长时间暂停后从内部打开，则存在第一事件E1，传感器系统通过该第一事件进入第二运行模式BM2(滑动车门打开时的运行模式)。在第二运行模式BM2中，障碍物识别功能和肢体语言识别功能(借助该功能可闭锁滑动车门)是有效的。为此，一些光电二极管以间距测量运行模式工作，以便确定对象与机动车之间的间距。
在使操作人员认识到滑动车门应打开更长时间的休息或者相应肢体语 言(非活动的肢体语言)出现的情况下，存在第二事件E2，状态过渡图通过该第二事件又回到状态Z1。
如果前部区域监测功能检测到一个人并且滑动车门是关闭的，则存在第三事件E3，通过该第三事件进行从状态Z1到第一运行模式BM1的状态过渡。在该第一运行模式中，滑动车门是关闭的，并且可以借助肢体语言识别功能打开滑动车门以及闭锁机动车或者为机动车去锁。为了进行肢体语言识别，一些光电二极管以间距测量运行模式工作。
在休息、机动车去锁或者进行相应肢体语言(关闭)的情况下，存在第四事件E4，状态过渡图通过该第四事件回到状态Z1。
在例如通过相应的肢体语言(打开滑动车门)激活滑动车门打开功能时，存在第五事件E5，传感器系统通过所述第五事件从状态BM1过渡到状态BM2。
在例如通过相应的肢体语言(关闭滑动车门)激活滑动车门闭锁功能时，存在第六事件E6，传感器系统通过所述第六事件从状态BM2回到状态BM1。
借助所示的状态过渡图，根据确定的(已识别的)事件逐级地为相应的运行模式BM1、BM2增加或尤其最佳地减少功能，以便在状态Z1中消耗尽可能少的能量。通过只周期性地(例如每30ms)激活光学传感器，也可以在前部区域监测状态Z1中减少电流消耗。
图7示意性地示出按照本发明的机动车10，其包括按照本发明的传感器系统20。在此，该传感器系统20包括评估装置7以及电容式传感器1和光学传感器2。