Beschreibung
System und Verfahren zur Überwachung von Räumen, insbesonde- re von Kraftfahrzeug-Innenräumen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Ver¬ fahren zur Überwachung von Räumen, insbesondere von Kraft- fahrzeug-Innenräumen, beispielsweise zur Diebstahlsicherung oder zur Beeinflussung des Auslöseverhaltens eines Airbags in Abhängigkeit der Sitzbelegung.
Obwohl auf beliebige elektromagnetische Signale und beliebi- ge Räume anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf Funksig¬ nale in einem Personenkraftfahrzeug näher erläutert.
Im Stand der Technik werden einige Vorschläge für eine In- sassenerkennung in einem Kraftfahrzeug näher beschrieben.
Aus der Druckschrift DE 101 01 656 Al ist bereits eine Vor¬ richtung zur Insassenerkennung in einem Fahrzeug bekannt. In Abhängigkeit von einem Signal der Insassenklassifizierung werden Rückhaltemittel, wie Airbags, angesteuert bzw. das
Auslöseverhalten eines Airbags in Abhängigkeit der Sitzbele¬ gung beeinflusst.
Ein weiteres Beispiel für ein derartiges System und Verfah- ren ist aus der Druckschrift U.S. 6,199,904 Bl bekannt. Da¬ bei werden Mikrowellen von einem Mikrowellensender auf eine reflektierende Struktur in einem Fahrzeugsitz gesendet. Die reflektierten Mikrowellen werden von einem Mikrowellen¬ empfänger nachgewiesen. Da die Intensität der reflektierten Mikrowellen davon abhängt, ob die Mikrowellenstrahlung durch
eine Person, die den Sitz belegt, abgeschwächt wird, kann aus dem Auswertungsergebnis auf die Sitzbelegung geschlossen werden.
An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass der Airbag- Steuerung nicht immer zuverlässige Auswertungen zugrunde ge¬ legt werden. Beispielsweise kann es möglich sein, dass eine Reflektion an anderen Objekten erfolgt als an den dafür vor- gesehenen Reflektionsobjekten in dem Sitz. Es würde somit vorgetäuscht werden, dass der Sitz nicht belegt ist, was ein Sperren des Airbags zur Folge haben könnte. Dies kann le¬ bensgefährliche Konsequenzen für die Insassen des Fahrzeugs haben.
Ferner ist an diesem System gemäß dem Stand der Technik nachteilig, dass ein Mikrowellensender und die reflektieren¬ de Struktur in dem Kraftfahrzeug zusätzlich integriert wer¬ den müssen. Dies ist mit einem zusätzlichen Arbeitsaufwand und somit mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Aus der Druckschrift WO 90/12379 ist ein Überwachungssystem zur Überwachung der Scheiben eines Kraftfahrzeug-Innenraums bekannt. Bei derartigen Überwachungssystemen wird der be- treffende Sensor mit mechanischer Berührung auf der zu über¬ wachenden Scheibe befestigt, damit der Sensor die bei Schei¬ benbruch in der betreffenden Scheibe auftretenden Erschütte¬ rungen bzw. Schwingungen abtasten kann.
An diesem Ansatz gemäß dem Stand der Technik hat sich jedoch die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass ein hoher Aufwand für die Integration eines derartigen Überwachungs¬ systems notwendig ist, was wiederum mit einem zusätzlichen Arbeitsaufwand und mit zusätzlichen Fertigungskosten verbun- den ist.
Ferner sind Ultraschallsysteme bekannt, bei welchen ein Ultraschallsensor die von einer Person reflektierten Echo¬ signale auswertet und das Vorhandensein bzw. den Abstand des Insassen von dem Ultraschallsensor berechnet. Ferner werden neben Ultraschallsensoren auch Radarsensoren, kapazitive Sensoren oder dergleichen zur Detektion von Personen verwen¬ det.
An diesen Ansätzen hat ebenfalls die Tatsache als nachteilig herausgestellt, dass derartige Systeme zusätzlich in dem Kraftfahrzeug integriert werden müssen, wodurch neben einem zusätzlichen Herstellungs- und Kostenaufwand ein zusätzli¬ cher Stauraum für die Installation der Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder der kapazitiven Sensoren benötigt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren anzugeben, mittels denen die obigen Nachteile beseitigt werden und insbesondere auf ein- fache und kostengünstige Weise eine Überwachung eines Rau¬ mes, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Innenraums, gewähr¬ leistet wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig durch das System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ver- fahrensseitig durch das Verfahren mit den Merkmalen des Pa¬ tentanspruchs 9 gelöst.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee be- steht darin, dass in dem Kraftfahrzeug mindestens eine Sen¬ deeinrichtung zum Aussenden von elektromagnetischen Signa¬ len; mindestens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines durch die ausgesendeten elektromagnetischen Signale erzeug¬ ten Signalempfangsmusters, wobei die mindestens eine Emp- fangseinrichtung von der mindestens einen Sendeeinrichtung
derart beabstandet ist, dass der Zwischenraum zwischen der mindestens einen Sendeeinrichtung und der mindestens einen Empfangseinrichtung den zu überwachenden Raum im wesentli¬ chen abdeckt; ein mit der mindestens einen Empfangseinrich- tung verbundenes zentrales Steuergerät zum Auswerten des empfangenen Signalempfangsmusters; und mindestens eine Funk¬ tionseinheit vorgesehen sind, welche für den Fall einer Än¬ derung der Kontinuität des empfangenen Signalempfangsmusters durch das zentrale Steuergerät aktivierbar ist.
Somit liegt der Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber den Ansätzen im Stand der Technik darin, dass ein derartiges System und ein entsprechendes Verfahren mit von bereits in dem Kraftfahrzeug integrierten Komponenten ausgesendeten e- lektromagnetischen Strahlen in dem Kraftfahrzeug bewerkstel¬ ligt werden kann. Dies bedeutet, dass bereits in dem Kraft¬ fahrzeug vorhandene elektromagnetische strahlaussendende Komponenten als Sendeeinrichtung verwendet werden können, so dass eine Integration von zusätzlichen Komponenten entfällt. Dadurch kann ein zusätzlicher Arbeitsaufwand und zusätzliche Herstellungskosten verhindert werden.
Ferner weist die vorliegende Erfindung gegenüber den Ansät¬ zen gemäß dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass ein System und ein Verfahren zur Überwachung des Kraftfahrzeug- Innenraums sowohl zur Beeinflussung des Auslöseverhaltens eines als Funktionseinheit vorgesehenen Airbags als auch zur Diebstahlsicherung gleichzeitig Verwendung findet, so dass aufgrund dieser Multifunktionalität der benötigte Platz- bedarf als auch die Herstellungskosten für ein System mit derartigen Funktionen erheblich verringert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorlie¬ genden Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die mindestens eine Sendeeinrichtung als in dem Kraftfahrzeug bereits exi¬ stierende Kommunikationseinrichtung, beispielsweise als Bluetooth-Einrichtung, Wireless LAN-Datenverbindung, Modul zur Übertragung von Telemetrie-Informationen, Kommunikati¬ onsmodul für die Fernbedienung bestimmter Komponenten, Frei- Sprecheinrichtung, Funksensor für eine Übertragung von Rei¬ fenelektronikdaten, Rundfunkgerät, oder dergleichen ausge¬ bildet. Dadurch wird auf bereits in dem Kraftfahrzeug existierende Komponenten zurückgegriffen, so dass eine Modi¬ fikation des Kraftfahrzeuges zum Installieren einer Sende- einrichtung nicht notwendig ist. Dies reduziert den Herstel- lungs- und Kostenaufwand sowie den für das System notwendi¬ gen Platzbedarf. Ferner können mehrere Systeme miteinander für eine Erhöhung der Plausibilität verwendet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die
Empfangseinrichtung als zusätzlicher Empfänger ausgebildet, der vorzugsweise im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges an¬ geordnet ist, beispielsweise hinter den Rücksitzen oder im Kofferraum. Da die Sendeeinrichtung im allgemeinen im vorde- ren Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, sind die
Empfangseinrichtung und die Sendeeinrichtung derart vonein¬ ander beabstandet, dass der Fahrzeuginnenraum von dem System überbrückt und somit überwacht wird. Beispielsweise kann die Empfangseinrichtung auch im Kofferraum, vorzugsweise bei Kombi-Kraftfahrzeugen, angeordnet werden, um einen Einbruch im Kofferraumbereich ebenfalls detektieren zu können.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Signalreferenzmuster zu einem bestimmten Zeitpunkt empfange- nes, kontinuierliches Signalempfangsmuster ausgebildet, wo-
bei bei einer Beeinflussung der Kontinuität des Signalemp¬ fangsmusters durch äußere Störeinflüsse die mindestens eine kraftfahrzeugseitige Funktionseinheit aktiviert wird. Da¬ durch kann sowohl das Eindringen einer Person in das Kraft- fahrzeug als auch die Sitzbelegung beispielsweise des Bei¬ fahrersitzes durch eine Person detektiert werden, da diese Handlungen die Kontinuität des Signalempfangsmusters bzw. des Signalreferenzmusters beeinflussen und somit das verän¬ derte Signalempfangsmuster von dem Signalreferenzmuster ab- weicht. Dabei kann beispielsweise für eine Erfassung einer Abweichung des empfangenen Signalempfangsmusters von dem Signalreferenzmuster die Amplituden und/oder die Phasen von mehreren elektromagnetischen Signalen durch das zentrale Steuergerät ausgewertet werden. Dabei können die Signale mono- oder vielfrequent bzw. in einem kontinuierlichen Fre¬ quenzbereich oder mit diskreten Frequenzwerten ausgebildet werden.
Vorzugsweise ist die Funktionseinheit als Rückhaltemittel, beispielsweise als Airbagmodul für den Beifahrersitz, ausge¬ bildet. Das zentrale Steuergerät detektiert aufgrund einer Abweichung des Signalempfangsmusters von dem Signalreferenz¬ muster eine Beifahrersitzbelegung, so dass das Auslösever¬ halten des dem Beifahrer zugeordneten Airbags entsprechend gesteuert wird. Dadurch kann verhindert werden, dass im Fal¬ le eines Kraftfahrzeugunfalls auch der Beifahrer-Airbag aus¬ gelöst wird, obwohl eine Sitzbelegung des Beifahrersitzes nicht gegeben ist. Somit werden mit dem vorliegenden System eine unnötige Auslösung des Beifahrer-Airbags und folglich eine kostenintensive Ersetzung der Gaspatrone verhindert.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Funktionseinheit als Alarmanlage für eine Anzeige eines Diebstahlversuchs ausgebildet. Durch das Eindringen einer Person in den Kraftfahrzeug-Innenraum erfolgt eine Verände-
rung der Kontinuität des empfangenen Signalmusters, welche durch das zentrale Steuergerät detektiert wird. Davon kann das zentrale Steuergerät eine entsprechende Warnausgabe oder dergleichen aktivieren.
Vorteilhaft ist das System mit der Zentralverriegelung des Kraftfahrzeuges gekoppelt, so dass das System in Abhängig¬ keit des Zugangszustandes des Kraftfahrzeuges aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Insbesondere kann bei einem Verrie- geln des Kraftfahrzeuges das System zum Erkennen eines Dieb¬ stahlversuchs aktiviert werden, d.h. das nun empfangene Sig¬ nalempfangsmuster als Signalreferenzmuster verwendet werden. Alternativ kann das System bei einer Entriegelung auch akti¬ viert werden, um die Sitzbelegung des Beifahrersitzes zu de- tektieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schemati¬ schen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Von den Figuren zeigen dabei:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsge¬ mäßen Systems nach einem bevorzugten Ausführungs¬ beispiel der vorliegenden Erfindung aus Sicht von oben; und
Figur 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Systems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktions¬ gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, so¬ fern nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Figur 1 illustriert eine schematische Draufsicht und Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Systems zur Überwachung des Innenraums 2 eines Kraftfahrzeu¬ ges 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor¬ liegenden Erfindung. Wie in den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, weist das System beispielsweise mehrere Kommunikations- einrichtungen auf, von welchen eine exemplarisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 3 versehen ist. Die Kommunikati¬ onseinrichtung 3 dient als Sendeeinrichtung 3 zum Aussenden von mehreren elektromagnetischen Signalen, wobei in den Fi¬ guren 1 und 2 rein exemplarisch einzelne Strahlengänge 4, 5 und 6 dargestellt sind.
Die Kommunikationseinrichtung 3 ist vorzugsweise als ein im allgemeinen bereits in dem Kraftfahrzeug 1 existierendes Kommunikationssystem ausgebildet. Dabei kann beispielsweise ein konventionelles System für eine Fahrzeugkommunikation, für eine Fernbedienung, für eine Übertragung von Telemetrie- Informationen, als Bluetooth-Einrichtung, als Wireless LAN- Datenverbindung, als Freisprecheinrichtung, als Rundfunksig¬ nale sendende Einrichtung, als Funksensoreinrichtung zum Ü- bertragen von Reifenelektronikdaten, oder dergleichen ausge¬ bildet sein. Der vornehmliche Vorteil besteht darin, dass Signale, vorzugsweise Funksignale, von einer bereits in dem Kraftfahrzeug 1 existierenden Komponente verwendet werden, so dass eine zusätzliche Integration einer Sendeeinrichtung nicht weiter notwendig ist.
Die Kommunikationseinrichtung 3 ist über eine Datenverbin¬ dung 7, beispielsweise einen CAN-Bus, mit einem zentralen Steuergerät 8 datenverbunden, wie in Figur 1 ersichtlich ist.
Das System weist ferner mindestens einen Empfänger 9 auf, der beispielsweise hinter den Rücksitzen 11 des Kraftfahr¬ zeuges 1 positioniert ist. Wie in Figur 1 dargestellt ist, kann der Empfänger 9 auch beispielsweise im Kofferraum 12
angeordnet sein, um beispielsweise einen Einbruch in den Kofferraumbereich des Kraftfahrzeuges 1 ebenfalls zu detek- tieren. Der Empfänger 9 ist vorzugsweise derart positio¬ niert, dass der Fahrgast-Innenraum von den durch die Kommu- nikationseinrichtung 3 ausgesendeten elektromagnetischen Signalen 4 auf ihren Wegen zu dem Empfänger 9 vollständig durchlaufen bzw. überwacht wird. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass als Empfänger auch ein in der Kommunikationseinrichtung 3 integrierter Empfänger ver- wendet werden kann, da die elektromagnetischen Signale 4 an Objekten innerhalb des Kraftfahrzeuges 1 reflektiert und in Richtung der Kommunikationseinrichtung 3 reflektiert werden. Jedoch ist es für die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems vorteilhafter, den Empfänger 9 von der Kommunikati- onseinrichtung 3 derart beabstandet in dem Kraftfahrzeug 1 einzubauen, dass der Innenraum 2 des Kraftfahrzeuges 1 von den ausgesendeten elektromagnetischen Signalen 4, 5, 6 über¬ brückt wird, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt und oben bereits erläutert ist.
Der Empfänger 9 ist ebenfalls über eine geeignete Datenver¬ bindung 7, beispielsweise ebenfalls ein CAN-Bus, mit dem zentralen Steuergerät 8 für eine Auswertung der empfangenen Signale verbunden. Wie in Figur 1 dargestellt ist, ist bei- spielsweise der Beifahrer-Airbag 13 und eine Warneinrichtung 14 ferner derart mit dem zentralen Steuergerät 8 verbunden, dass bei Erkennung einer Sitzplatzbelegung des Beifahrersit¬ zes eine Auslösung des Beifahrer-Airbags freigeschaltet und im Falle eines Detektierens eines Einbruchsversuchs bei- spielsweise ein lautes Tonsignal aktiviert wird.
Wie in Figur 2 illustriert ist, sendet die Kommunikations¬ einrichtung 3 vorzugsweise mehrere gleichphasige elektro¬ magnetische Signale 4, 5, 6 aus. Diese elektromagnetischen Signale 4, 5, 6 werden von dem Empfänger 9 nach eventueller
Reflektion der Signale an Bestandteilen des Innenraums 2, wie beispielsweise der Kraftfahrzeugdecke, empfangen. Die empfangenen elektromagnetischen Signale 4, 5, 6 bilden bei einem bestimmten Innenraumzustand des Kraftfahrzeuges, bei- spielsweise einem personenfreien Zustand, bzw. zu einem be¬ stimmten Zeitpunkt ein bestimmtes Signalempfangsmuster. Die¬ ser Zeitpunkt stellt beispielsweise den Verriegelungszeit¬ punk dar. Jede Änderung dieses Signalempfangsmusters ist auf eine Änderung der Ausbreitungstopologie der elektromagneti- sehen Signale 4, 5, 6 zurückzuführen und dient daher einer Detektion von beispielsweise Eindringversuchen oder einer Sitzplatzbelegung, beispielsweise des Beifahrersitzes. Dabei werden je nach gewünschter Komplexität des Systems und nach Maßgabe der erforderlichen Genauigkeit und Auflösung entwe- der lediglich monofrequente Signale oder vielfrequente Sig¬ nale verwendet. Beispielsweise können die einzelnen Signale diskrete Frequenzen in einem vorbestimmten Frequenzbereich von beispielsweise 10 bis 100 mHz aufweisen.
Beispielsweise können entweder lediglich die Amplituden der elektromagnetischen Signale 4, 5, 6 durch das zentrale Steu¬ ergerät 8 ausgewertet werden, oder es können alternativ so¬ wohl die Amplituden als auch die Phase der einzelnen Signale 4, 5, 6 des Empfangssignalmusters ausgewertet werden. Selbstverständlich ist auch lediglich eine Auswertung der Phase denkbar. An diese Anforderungen bzw. Ausgestaltungen des Systems sind vorzugsweise die Empfänger 9 derart anzu¬ passen, dass beispielsweise bei einer lediglichen Auswertung der Amplituden einfache Diodenempfänger verwendet werden, wohingegen bei einer zusätzlichen Auswertung der Phasen bzw. frequenzvariablen Signalen entsprechend aufwendiger ausge¬ staltete Empfänger Verwendung finden.
Vorzugsweise erfolgt eine kontinuierliche Auswertung des Funkkanals bzw. eine kontinuierliche Kanalmessung, die gege-
benenfalls auch in Abhängigkeit von der Frequenz der einzel¬ nen Signale 4, 5, 6 erfolgen kann.
Vorteilhaft ist die Zentralverriegelung 15 des Kraftfahrzeu- ges 1 ebenfalls mit dem zentralen Steuergerät 8 verbunden, so dass beispielsweise bei einem Verriegelungsvorgang des Kraftfahrzeuges 1 das System aktiviert wird. Dabei gilt das zu dem Zeitpunkt der Verriegelung kontinuierliche Signalemp¬ fangsmuster als Referenzmuster, wobei jede Änderung dieses Signalreferenzmusters auf eine Änderung der Ausbreitungsto- pologie der elektromagnetischen Signale 4, 5, 6 zurückzufüh¬ ren ist, d.h. beispielsweise bei unerwünschten Eindringver¬ suchen in das Kraftfahrzeug 1.
Alternativ kann bei einer Entriegelung der Zentralverriege¬ lung 15 des Kraftfahrzeuges 1 das Empfangsreferenzmuster auch dazu verwendet werden, eine Sitzbelegung des Beifahrer¬ sitzes durch eine Änderung des Signalreferenzmusters zu de- tektieren. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass unter gegebenen Umständen das System multifunktional für beide der vorgenannten oder für ähnliche Anwendungen ein¬ setzbar ist.
Mit dem vorliegenden System können ferner auch Einbruchver- suche über die Fensterscheiben des Kraftfahrzeuges detek- tiert werden, da die durch die Schläge auf die Fensterschei¬ be erzeugten Schwingungen bei metallisierten Scheiben eben¬ falls eine Änderung des Signalreferenzmusters bewirken bzw. da die schlagende Hand oder das Werkzeug unmittelbar an der Scheibe den Funkkanal im Fahrzeuginneren ebenso stark beein¬ flussen, so dass das zentrale Steuergerät 8 ebenfalls über die Warneinrichtung 14 ein Warnsignal auslösen kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung an Hand bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf-
hin nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifi¬ zierbar.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar im Vorgenannten zu- nächst für die Innenraum-Überwachung eines Kraftfahrzeuges erläutert. Es zeigt sich aber, dass sie darüber hinaus auch auf andere, unter den genannten Oberbegriff fallende Anord¬ nungen anwendbar ist. Die Erfindung ist nämlich beispiels¬ weise auch zur Innenraum-Überwachung anderer Fahrzeuge, z.B. auch für Lkws, geeignet, aber im Prinzip auch zur Überwa¬ chung von Gebäuden, in denen beispielsweise die Basisstation eines Schnurlos-Telefons oder der Netzwerk-Access-Point die elektromagnetischen Signale ausstrahlt, wobei die Basissta¬ tion bzw. der Netzwerk-Access-Point selbst oder ein abge- setzter zusätzlicher Empfänger die Kontinuität des Kommuni¬ kationskanals überwacht. Großräumiger sind ebenfalls Rund¬ funksignale oder Mobilfunksignale als Referenzsignale an¬ wendbar.
Das vorliegende System kann hinsichtlich des ausgewerteten Frequenzbereiches und hinsichtlich der räumlichen Anordnun¬ gen der Sendeeinrichtung sowie der Empfangseinrichtungen auf beliebige Weise modifiziert werden. Dementsprechend vielsei¬ tig kann die Erfindung verwendet werden, vor allem weil sie nicht auf die Anwendungen von speziellen Frequenzen oder speziellen Energieniveaus beschränkt ist.