电容式传感器阵列以及在汽车上检测操控姿势的方法技术

一种用于在汽车上检测用户的接近和运动姿势的传感器阵列，包括电容式传感器阵列（2，3）和至少一个与所述传感器阵列耦合的控制装置（5），所述控制装置检测所述传感器阵列的电容变化。所述传感器阵列具有至少两个布置在所述汽车上的空间偏移位置上的传感器电极阵列（2，3），其中，所述传感器电极（2，3）被构造成长条形电极阵列且以相同的空间定向进行布置。所述控制分析装置设计用于以可变的、因电极而异的脉冲率对所述传感器电极进行同步控制和分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在汽车上检测用户的接近和运动姿势的电容式传感器阵列以及一种相关方法。电容式传感器阵列与控制装置耦合，该控制装置检测传感器阵列相对于基准电位的电容变化。传感器阵列包括至少两个布置在汽车上的空间偏移位置上的传感器电极阵列，其中，传感器电极被构造成长条形电极阵列且以相同的空间定向进行布置，控制分析装置设计用于以规定的时间间隔对传感器电极进行同步控制。
技术介绍
上述类型的电容式传感器阵列例如公开自美国专利5，730，165或相应的专利说明书DE19681725B4。DE102010000271也是描述相应的阵列。传感器电极往往被用来操控汽车的门，例如后盖。为此可以使用传感器电极来检测人体部位的接近，例如腿部摆动到保险杠下方，并且向汽车内的控制装置传输打开或关闭后盖的命令。DE102009025212揭示一种用于这类阵列的分析方法，其非接触式关闭装置具有正好包含两个电极的电容式传感器。这样就能相对地测量这两个电极的电容。而不需要设置附加的参比电容并相对于该参比电容地来测量电极电容。相比包含两个以上电极的关闭装置，这能降低能耗。但问题是(前述公开案也存在这样的问题)，周期性轮询在较长时间内会产生大量能耗，给车载供能系统造成负担。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可靠的、能够在确保识别精度不变的情况下降低能耗的传感机构。本专利技术用以达成上述目的的解决方案为一种具有权利要求1所述特征的电容式传感器阵列和一种具有权利要求7所述特征的方法。本专利技术的解决方案需要至少两个布置在汽车上的空间偏移位置上的传感器电极阵列。控制分析装置设计用于以规定的时间间隔对传感器电极进行同步控制。本专利技术的要点不在于传感器电极的设计或构造。每个电极都可以被构造成金属线式电极、平面电极或薄膜式电极，其中金属线或薄膜构成电容式传感器的传感器电极。传感器电极可以分段延伸过汽车保险杠的部分宽度或整个宽度。传感器电极可以是保险杠的组成部分，或者粘贴于或用固定件固定于保险杠内侧。此外，传感器电极可以在用于制造保险杠的注射成型过程中已经得到处理。其中，电容式传感器在保险杠内部可以空间分离布置，即第一电容式传感器位于保险杠的竖向延伸区域，第二电容式传感器则优选安装于后保险杠的下部区域。本专利技术的要点在于，用于控制和分析传感器电极的控制分析装置采用电极特定的可变脉冲率。与现有装置不同的是，所述检测装置的传感器电极的轮询频率是电极特定的，也就是可以针对每个电极或至少两组电极来进行个别确定和更改。亦即，传感器阵列中的一或多个电极的脉冲/频率(例如每隔30ms)可以高于其他电极(例如每隔90ms)。减小轮询频率能直接产生降低能耗的效果。在脉冲减小、而又未在较长时间内中断轮询的情况下，即使在脉冲频率较低的情况下也能确保电极随时得到校准。这种校准是电容式传感器用来改善识别精度的一项措施，它将汽车周围的外部条件(例如温度、空气湿度、降水等等)常常发生变化这一情况考虑在内。据此，本专利技术这样来选择降低频率的轮询，使得外部区域出现变化的时间长于每个电极的两次测量之间的时间。但为此可能出现数十毫秒至好几秒的测量间隔。每个电极(即也包括轮询脉冲减小的电极)轮询时提供值，以校准为目的对这些值进行时间性分析，例如求滑动平均值(视情况利用时间性权重)。检验信号时将这个关于已过去时间段的平均值例如作为偏差值予以扣除。这样能随时保持待检测事件的检测灵敏度。在此情况下确定与滑动平均值的明显偏差。本专利技术不仅可以针对不同电极规定不同的电极轮询频率，还能在运行过程中更改电极轮询频率。当需要进行时间性临界检测时，根据任意事件/起因提高单个电极的轮询脉冲。在未发生相应事件的情况下减小脉冲率。本专利技术通过所述控制装置使其中一电极以高于其余电极的脉冲进行工作并得到分析，即便在其他电极以减小频率运行的情况下也是如此。当这个电极被触发时，其他电极可以较高脉冲工作。也就是说，这个被称作主电极或唤醒电极的电极用于以较低脉冲工作的其余电极的触发器。另一方面，如果在规定时间内未检测到一或多个电极受到操控，这些电极就可以较低频率工作。其中，每个电极均可以根据其在车辆上的布置方式具有不同的节能运行(经济模式)频率和唤醒运行(提示模式)频率。传感器电极的分析方式可任意选择，要点在于检测传感器电极的电容变化。可以通过以下方案来实现这一检测:控制电路以规定频率为传感器电极周期性充放电，并且对与第一传感器电极的周期性充放电有关的电流特性曲线或电压特性曲线的至少一个参数进行分析以检测电容变化。控制电路实施周期性充放电的方式例如是，控制电路以规定频率将传感器电极周期性地反复与规定电位(例如工作电压电位)耦合。所述电压特性曲线例如可以是第一传感器电极的接头上的电压特性曲线。所述参数例如可以是在收集电荷的电容器上测得的电压，或者是在第一传感器电极上测得的电压超过开关阈值之前的一定的充放电周期数。本专利技术的阵列和相关方法可以使用传感器电极来监测不同的、视情况相重叠的空间区域。为此，传感器电极可以采用相同设计，或者也可以采用不同设计。所述传感器电极阵列例如布置在后保险杠中，以便监测保险杠后方和保险杠下方的区域。反复轮询第一传感器电极的信号模式和其他传感器电极阵列的信号模式(例如作为对无钥匙进入系统检测到ID发送器的反应)。用户的规定姿势(例如朝保险杠下方做假踢动作)应当引发打开或关闭过程。为此检测传感器电极的信号序列并且与表明装置受到明确操控的信号序列进行比较。但从中可以看出，没有必要对所有检测区域都进行连续的高频轮询。这是因为，只有在多个电极的数据一致(例如不同电极的信号序列相配)时才能检测操控。最初感应到用户身体部位(例如脚部)的检测区域只从属于电极的一个子组。该脚部在继续运动时进入其他检测区域。通过本专利技术可以较高频率轮询电极的一个组。当在这些电极上记录到可能的操控时，将处于节能模式的其他电极唤醒并提高其轮询频率。借此将这部分电极的能量需求减小至既能实现节能又能确保这部分电极随时得到校准(这一点是切断操作无法实现的)的程度。至于哪个电极以高于其余电极的频率进行工作，这取决于电极在车辆上的布置方式和具体的检测需要。可以将一个电极用作高频唤醒电极，由其作为第一个检测到用户接近的电极，但是如果正在接近的人根本无意实施操作(路过的行人)，就会频繁地发生误唤醒。另一方面可以将某一传感器电极同步成唤醒电极，用其监测可及性较差的区域，例如车辆下方。这能减少误激活次数或减少提高其余电极脉冲的次数，但会造成延时，甚至会错过操控。但是，用户或养护人员可以通过车载系统来设定期望的运行方式。举例而言，如果想要达到最大节能度，就可以使电极阵列在一段规定时间(例如数小时)后转入节能模式，而只让一个电极在唤醒或高频模式下工作。其他电极减慢若干个数量级，例如减慢3倍、10倍或50倍。如果将这样的车辆连续多日停放于某一场所(例如机场)，可以大幅减小能量需求。但所有电极均随时保持已校状态，即使在频率较低时也是如此。但用户返回后可能需要将运动姿势实施两次，因为脉冲减小的电极无法进行分辨率足够高的时间分辨检测。但是，唤醒电极检测第一姿势并且使其他电极进入唤醒状态，以便能正常检测到第二运动姿势。如果唤醒过程进行得够快，也能检测到第一操控过程。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在汽车上检测用户的接近和运动姿势的传感器阵列，包括：电容式传感器阵列（2，3）和至少一个与所述传感器阵列耦合的控制装置（5），所述控制装置检测所述传感器阵列的电容变化，所述传感器阵列具有至少两个布置在所述汽车上的空间偏移位置上的传感器电极阵列（2，3），其中，所述传感器电极（2，3）被构造成长条形电极阵列且以相同的空间定向进行布置，其中，所述控制分析装置设计用于以规定的时间间隔对所述传感器电极进行同步控制，其特征在于，所述用于控制和分析所述传感器电极的控制分析装置采用可变的、因电极而异的脉冲率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.29 DE 102011051434.11.一种用于在汽车上检测用户的接近和运动姿势的传感器阵列，包括: 电容式传感器阵列(2，3)和至少一个与所述传感器阵列耦合的控制装置(5)，所述控制装置检测所述传感器阵列的电容变化， 所述传感器阵列具有至少两个布置在所述汽车上的空间偏移位置上的传感器电极阵列(2，3)，其中，所述传感器电极(2，3)被构造成长条形电极阵列且以相同的空间定向进行布置， 其中，所述控制分析装置设计用于以规定的时间间隔对所述传感器电极进行同步控制， 其特征在于，所述用于控制和分析所述传感器电极的控制分析装置采用可变的、因电极而异的脉冲率。2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其中，所述控制分析装置根据其他电极的分析结果改变单个电极的控制和分析的脉冲率。3.根据权利要求1或2所述的传感器阵列，其中，其中一所述电极作为主传感器电极可由所述控制分析装置以第一脉冲率进行控制和分析，至少一个副电极可根据所述主传感器电极的信号分析结果以较低的第二脉冲率加以控制。4.根据权利要求3所述的传感器阵列，其中，所述控制分析装置设计用于在对所述主传感器电极的分析结果表明在规定时间内没有操控的情况下...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·范·加斯特尔，贝恩德·格德斯，
申请(专利权)人：胡夫·许尔斯贝克和福斯特有限及两合公司，
类型：
国别省市：