CN109937437A - 检测用户锁定或解锁机动车辆车门的意图的方法和相关检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于检测用户锁定或解锁机动车辆的车门（P）的意图的方法，该方法借助于集成在所述车门的把手（100'）中的检测装置（D'），该检测装置（D'）包括超高频天线（A'）、超高频天线匹配电路、超高频信号发生器和电子单元，所述超高频天线的一面位于靠近把手的第二锁定外表面或者说第一解锁外表面，本发明提出了：确定（Et2）代表预先测量（Et1）的由超高频信号发生器发射给超高频天线的信号功率（a1）与从超高频天线反射到超高频信号发生器的信号功率（b1）之比的参数（R.O.S、ρ），当该参数高于或低于预定阈值（S）（Et3）时，检测到锁定或者说解锁的意图（Et4）。

Description

检测用户锁定或解锁机动车辆车门的意图的方法和相关检测 装置

技术领域

本发明涉及用于检测用户锁定或解锁机动车辆车门的意图的方法和相关检测装置。

背景技术

如今，车辆的车门把手配备有用于检测用户锁定或解锁车辆车门的意图的装置。检测用户锁定/解锁的意图加上识别包含在“免提式”进入装置（例如，由该用户携带的控制远程进入的“免提式”电子徽章或移动电话）中的标识符使得能够远程锁定和解锁车辆的门窗。这样，当携带车辆已标识的对应电子徽章或电话的用户希望解锁车辆时，他接近把手或触摸车辆的车门把手，然后车辆的门窗自动解锁。通过接近或通过按压称为“解锁区域”的车辆的车门把手的精确位置，车门（或替换地所有门窗）被解锁而无需来自用户的任何其他动作。相反，当仍然携带车辆已标识的必要徽章的用户希望锁定他的车辆时，他关闭其车辆的车门并接近或短暂按压把手的称为“锁定区域”的另一精确位置。该举动使得能够自动锁定车辆的门窗。

这些检测装置通常包括两个电容传感器，其形式为电连接到印刷电路的两个电极，其被集成在车门把手中，各自在精确的锁定或解锁区域中。通常，一个电极专用于每个区域，也就是说一个电极专用于检测用户的手在锁定区域中的接近和/或接触，并且一个电极专用于检测用户的手在解锁区域中的接近和/或接触。

锁定/解锁检测装置还包括射频天线，其用于在车辆与免提式进入徽章或电话之间交换标识符。

该天线可以是低频（英语的“Low frequency”或LF）类型的，例如125 kHz。

在便携式装置是移动电话的情况下，由于大多数移动电话不具有频率与在跟车辆通信期间使用的频率（如RF的频率为315 MHz和433.92 MHz，LF的频率为125 kHz）兼容的RF或LF通信装置，因此与车辆的射频和LF通信并不总是可行的。

然而，移动电话今后部署了蓝牙®或蓝牙低功耗“BLE”通信标准，即从2.4 GHz到2.48 GHz的超高频（UHF）通信。该通信标准具有通用的优点，因此不需要特定于每个国家的许可（仅需蓝牙低功耗国际认证），而目前的RF和LF通信标准需要特定于每个国家的许可，其工作频率根据国家而不同。

因此，有必要适配“免提式”进入车辆和/或启动车辆的系统，以便它也能够与配备有蓝牙®通信标准的移动电话一起操作，而不再仅仅借助于无线电波和低频波（RF、LF）来操作。

蓝牙®或蓝牙低功耗BLE通信标准的优势在于，对于BLE来说，它使得能够实现车辆周围约100米的较大通信范围。

因此，蓝牙®通信相比于低频通信具有众多优点。

检测装置连接到车辆的电子计算机（ECU：英语“Electronic Control Unit（电子控制单元）”的缩写）并向其发送存在检测信号。车辆的电子计算机预先将用户标识为被授权进入该车辆，或替换地，其在接收到该存在检测信号之后执行该标识。

如上所述，当“免提式”进入装置是移动电话时，通过蓝牙®通信交换标识符。

如果电子计算机将该标识码识别为授权进入车辆的标识码，则其触发车门（或所有门窗）的锁定/解锁。相反，如果电子计算机没有接收到任何标识码或者如果接收到的标识码是错误的，则不执行锁定或解锁。

因此，这种车辆配备有包括检测装置的车门把手，检测装置本身包括高频或超高频（HF或UHF）天线A以及连接到微控制器的两个电极，所述微控制器集成在印刷电路中并被馈送以电压。

纯粹为了解释的目的，这里将考虑包括两个电极形式的两个电容传感器的检测装置D，一个电极专用于解锁区域并且一个电极专用于锁定区域，所述两个电极连接到包括微控制器和蓝牙®天线A的印刷电路。结合图1描述现有技术的检测装置D。

图1示出了机动车辆（车辆未示出）的车门P的把手100，其中设有用于检测用户存在的装置D。所述车门P的把手100包括朝向车门P方向的第一外表面S1和第二外表面S2，第二外表面S2与第一外表面S1相对并因此朝向与车辆相对的一侧，更确切地说，朝向用户（未示出）。该检测装置D包括第一解锁电极E2，所述电极E2的一面位于靠近第一外表面S1以及操控装置60和UHF天线A，所述UHF天线A的一面位于靠近第二外表面S2，第二锁定电极E1，所述电极E1的一面位于靠近第二外表面S2，以及操控装置60。第一和第二电极E1、E2连接到操控装置60。这些操控装置60测量由接近的用户的手形成的每个第一和第二电极E1、E2的端子与地之间的电容，以便检测用户在检测区域中（即在锁定区域Z1中或在解锁区域Z2中）的存在（接近和/或接触），所述操控装置60例如由集成在印刷电路80中的微控制器60构成。至于高频天线A，其连接到BCM（“Body Controller Module”或车身操控模块）型的车辆（未示出）上车载的电子计算机，其管理由所述超高频A天线A发出的标识请求。

当用户的手M接近电极E1或E2时，用户充当连接到地的第二电极，这使检测电容的容抗值增大到高于“休眠”（即在没有用户的情况下）检测电容的标称容抗值的容抗值。

容抗值转为高于阈值证实了检测到用户手的接近。

然而，现有技术的该检测装置D具有较多缺点。

具体地，通过电容传感器（第一和第二电极E1和E2）检测用户的接近不稳健并且产生错误检测。

特别地，在某些环境条件下，当周围空气潮湿时或当道路上有盐时，在检测区域（锁定区域Z1和解锁区域Z2）与车辆的金属零件之间产生电容耦合，这有碍于通过电容传感器对用户存在的任何检测。

此外，车门把手上的雨滴或雪花增大了电容传感器测量的电容值，于是触发错误检测。

其他缺点源于由该装置（两个电极由铜制成）和为了将检测装置容纳在其中的把手内部所需的空间而产生的成本。

发明内容

因此，本发明提出了用于检测用户锁定或解锁车辆车门的意图的方法和装置，其不需要电容传感器，因此使得能够降低检测装置的成本和尺寸，并且其还摆脱了使用电容传感器的检测装置所固有的错误检测。

本发明提出了一种检测用户锁定或解锁机动车辆的车门的意图的方法，该方法借助于集成在所述车门的把手中的检测装置，该检测装置包括使得能够与用户携带的“免提式”进入装置交换标识符的超高频天线、超高频天线匹配电路、超高频信号发生器和电子单元，所述超高频天线的一面位于靠近把手的第二外锁定表面或者说第一外解锁表面，所述方法的特征在于：

• 测量由超高频信号发生器发射给高频天线的信号功率和从超高频天线反射到超高频信号发生器的信号功率，

• 确定代表发射信号功率与反射信号功率之比的参数，

• 将该参数与预定阈值进行比较，

• 当该参数高于或低于预定阈值时，检测到锁定或者说解锁的意图。

有利地，以规则的间隔确定参数。

明智地，该参数是反射系数或驻波比，并且当反射系数或驻波比高于预定阈值时检测到锁定和解锁。

本发明还涉及一种用于检测锁定或解锁机动车辆的车门的意图的装置，该装置集成在所述车门的把手中并且包括使得能够与用户携带的“免提式”进入装置交换标识符的超高频天线、超高频天线匹配电路、超高频信号发生器和电子单元，所述超高频天线的一面位于靠近把手的第二外锁定表面或第一外解锁表面，所述装置的特征在于它还包括：

• 测量装置，其测量由超高频信号发生器发射给超高频天线的信号功率和从超高频天线反射到超高频信号发生器的信号功率，该测量装置一侧电连接到超高频天线和超高频天线匹配电路并且另一侧电连接到超高频信号发生器，

• 计算装置，其计算代表由超高频信号发生器发射给超高频天线的信号功率与从超高频天线反射到超高频信号发生器的信号功率之比的参数，

• 比较装置，其在该参数与预定阈值之间进行比较，以便检测锁定或者说解锁车门的意图。

优选地，测量装置包括双向耦合器。

有利地，计算装置和比较装置（50）包括集成在微处理器型的计算单元中的软件装置。

优选地，超高频天线的频率高于或等于100 MHz，并且天线可以是频率在2.40 GHz到2.48 GHz之间的蓝牙®天线。

本发明还涉及一种车辆车门把手，其包括根据上面列举的特征中的任一项的检测装置。

本发明适用于包括根据上面列举的特征中的任一项的检测装置的任何机动车辆。

附图说明

通过阅读作为非限制性示例且考虑附图的以下描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：

- 图1示意性地示出了现有技术的检测装置D，其集成在机动车辆车门P的把手100中，

- 图2示意性地示出了根据本发明的检测装置D'，

- 图3示意性地示出了根据本发明的集成在机动车辆车门P的把手100'中的检测装置D'，

- 图4是曲线图，其示出了针对用户的手与根据本发明的位于车辆车门P的把手100'中的超高频天线A'之间的多个距离值a、b、c、d和e，反射系数ρ和驻波比ROS作为超高频天线A'的频率F的函数的变化，

- 图5是示出根据本发明的检测方法的逻辑图。

具体实施方式

如上所述，图1示出了现有技术的检测装置D，其包括锁定电极E1和解锁电极E2。

这种检测装置D的缺点是：

• 由于使用了两个锁定和解锁电极E1、E2，电容存在传感器执行检测的可靠性不足，

• 电容传感器的成本，

• 电容传感器产生的把手中的拥挤，特别是由锁定和解锁电极E1、E2产生的。

本发明提出弥补该问题。本发明提出了检测靠近把手的用户的手的存在，并因此在摆脱了电容传感器的情况下检测锁定或解锁车门的意图。

更确切地说，本发明提出了一种用于使用存在于把手100中的超高频天线A来检测锁定或解锁车门的意图的方法，该超高频天线A使得能够进行通信，并且更具体地，其使得能够与用户携带的“免提式”进入装置交换标识符。

实际上，申请人观察到，用户的手靠近超高频天线A处于其中的把手100的存在干扰了来自超高频天线A的电磁波场。

如图2所示，根据本发明的检测装置D'集成在把手100'中，检测装置D'包括：

• 超高频天线A'，其一面位于靠近把手100的第二外锁定表面S2或第一外解锁表面S1，其连接到

• 超高频天线匹配电路20，其通常是电容和阻抗电路，其本身连接到

• 超高频信号发生器10以及

• 操控装置，更确切地说是电子控制单元70。

在我们的示例中，超高频天线A'是蓝牙®天线，但是这绝不是限制性的，并且本发明也适用于发射频率等于或高于100 MHz的任何高频天线。

因此，会将高于100 MHz的任何频率称为“超高频”，其中包括蓝牙®天线。

根据本发明的超高频天线A'是“线”天线型的天线，也称为“鞭形”天线，更确切地说是IFA（倒F天线）或MIFA（扭曲倒F天线）天线。

超高频天线A'优选地位于靠近把手100'的两个外表面（S1、S2）中的一个，其构成用户手的接触表面以便分别解锁或锁定车辆的车门P，并且因此构成用于检测用户接近的表面。根据本发明的超高频天线A'被布置在把手100'中，使得这些面中的一个位于靠近第二外表面S2以便检测手靠近所述第二外表面S2的接近并检测锁定车门P的意图，或者使得这些面中的一个位于靠近第一外表面S1以便检测手靠近第一外表面S1的接近并检测解锁车门P的意图。

超高频天线A'并非等距离地位于第一外表面S1与第二外表面S2之间。

根据本发明，检测装置D'还包括：

• 测量装置30，其测量由超高频信号发生器10发射给超高频天线A'的信号功率a1和从超高频天线A'反射到超高频信号发生器10的信号功率b1，该测量装置30一侧电连接到超高频天线A'和匹配电路20并且另一侧电连接到超高频信号发生器10，

• 计算装置40，其计算代表由超高频信号发生器10发射给超高频天线A'的信号功率a1与从超高频天线A'反射到超高频信号发生器10的信号功率b1之比的参数，

• 比较装置50，其在所述参数与预定阈值之间进行比较，以便锁定或解锁车门。

超高频天线A'连接到匹配电路20，匹配电路20本身经由传输线L连接到超高频信号发生器10。

测量装置30例如包括在传输线L上分支的双向耦合器。

双向耦合器因此测量：

• 由超高频信号发生器10发射给超高频天线A'的信号功率a1，

• 从超高频天线A'反射到超高频信号发生器10并由发生器10接收的信号功率b1。

计算装置40和比较装置50包括集成在微处理器70型的计算单元中的软件装置。

超高频天线A'连接到印刷电路80'，该印刷电路80'还包括匹配电路20、传输线L、超高频信号发生器10、测量装置30、计算装置40和比较装置50，如图2所示。

计算装置40从测量装置30接收包含发射信号功率a1的值的信息和包含反射信号功率b1的值的信息，并确定由超高频信号发生器10发射给超高频天线A'的信号功率a1与从超高频天线A'反射到超高频信号发生器10的信号功率b1之比。更确切地说，计算装置40确定称为“反射系数”的比率ρ，其定义为：

其中：

Ve：发射波的电压幅度（V），

Vr：反射波的电压幅度（V），

b1：反射功率（W），

a1：发射功率（W）。

或者替换地，计算装置40确定称为驻波比的比率“R.O.S”，其定义为：

其中：

并且

也就是说：

Vmin：驻波的最小电压幅度（V）（即：发射波和反射波引起相消干涉），

Vmax：驻波的最大电压幅度（V）（即：发射波和反射波引起相长干涉），

Ve：发射波的电压幅度（V），

Vr：反射波的电压幅度（V），

b1：反射信号功率（W），

a1：发射信号功率（W）。

申请人观察到，超高频天线A'的驻波比R.O.S或反射系数ρ在手靠近位于把手100'中的超高频天线A'的接近时变化很大。

这在图4中示出。

图4示出了针对用户的手与位于把手100'中的超高频天线A'之间的各个距离a、b、c、d和e，反射系数ρ和驻波比R.O.S.作为超高频天线A'的频率F的函数的变化。

曲线“a”表示没有用户的手的情况，因此没有手靠近把手100'。

曲线“b”表示用户的手位于距高频天线A' 1cm的情况。

曲线“c”表示用户的手位于距高频天线A' 0.5cm的情况。

曲线“d”表示用户的手位于距高频天线A' 0.3cm的情况。

曲线“e”表示用户的手位于距高频天线A' 0.1cm的情况。

在没有手靠近超高频天线A'的情况下，如曲线“a”所示，反射系数ρ的值和驻波比的值在蓝牙®频带内（即2.35 GHz到2.55 GHz之间）大幅降级和减小。所述值从在低于2.35GHz和高于2.55 GHz的频率下的相应的-10dB和2.2的标称值降至蓝牙频率（即2.4 GHz）下的最小值-30dB或1。

当用户的手触摸第一外表面S1时，如曲线“e”所示，反射系数ρ和驻波比ROS的值不再降级，并且对于2.35 GHz至2.55 GHz之间的频率增大直至其标称值-10dB和2.2。

因此，反射系数ρ或ROS的值在预定阈值S以上的任何增大意味着存在靠近高频天线A'的手，并且检测到锁定或解锁的意图，所述预定阈值S例如在超高频天线A'的发射频率窗口中（即在2.40 GHz到2.48 GHz之间）等于-12dB或1.9。在超高频天线位于第一表面S1附近的情况下，反射系数ρ或ROS的值的高于预定阈值S的任何增大使得能够检测到解锁意图。

类似地，在超高频天线位于第二表面S2附近的情况下，反射系数ρ或ROS的值的高于预定阈值S的任何增大使得能够检测到锁定意图。

现在将描述根据本发明的检测方法。

根据本发明的检测方法使得能够检测手靠近把手100'的第二外表面S2或者说靠近第一外表面S1的存在，因此使得能够检测锁定或者说解锁车辆的车门P的意图。

为此，根据本发明的方法，超高频天线A'被布置于靠近希望针对其来检测用户手的接近的外表面，要么S1要么S2。

纯粹为了说明的目的，在该示例中，超高频天线A'被布置于靠近第一外表面S1，以便检测用户的手靠近第一外表面S1的存在，即在解锁区域Z2中的存在，并且因此检测用户解锁车门P的意图。

在第一步骤Et1（参见图5）中，测量装置30测量信号发生器10与超高频天线A'之间的发射信号功率a1的值和反射信号功率b1的值。

然后，在第二步骤Et2（参见图5）中，计算装置40确定代表由超高频信号发生器发射给超高频天线A'的信号功率a1与从超高频天线A'反射到超高频信号发生器的信号功率b1之比的参数。该参数可以是如上文定义的反射系数ρ或驻波比R.O.S。

在第三步骤Et3（参见图5）中，比较装置50比较参数值与预定阈值S，所述参数是ρ或ROS或基于发射信号功率a1与反射信号功率b1之比计算出的任何其他参数。当在超高频天线A'的发射频率窗口（在该示例中，发射频率在2.4 GHz到2.48 GHz之间，对应于蓝牙®频带）中参数高于预定阈值S（参见图4）时，执行步骤Et4，检测到解锁意图。

如图4所示，当参数是反射系数ρ或驻波比R.O.S时，如果ρ或R.O.S.变为高于预定阈值S则检测到手的存在，参见图5中的步骤Et4“检测到”。如果反射系数或驻波比低于预定阈值S，则不宣布检测到解锁意图，参见图5中的步骤Et5“未检测到”。

一旦宣布检测到或未检测到（步骤Et4或Et5），该方法就在步骤Et1重新开始。

因此，根据本发明的检测方法包括以下步骤：

• 测量（步骤Et1）由超高频信号发生器10发射给超高频天线A'的信号功率a1和从超高频天线A'反射到超高频信号发生器10的信号功率b1，

• 确定（步骤Et2）代表发射信号功率a1与反射信号功率b1之比的参数（R.O.S、ρ），

• 将该参数（R.O.S、ρ）与预定阈值S进行比较（步骤Et3），

• 当该参数（R.O.S、ρ）高于或低于预定阈值时，检测到锁定或解锁的意图（步骤Et4）。

应注意，仅能够在超高频天线A'的发射频带中执行检测。

在该示例中，超高频天线A'在2.4 GHz到2.48 GHz之间的发射频带中发射，并且仅当参数（在这种情况下为R.O.S或ρ）在超高频天线A'的发射频带中高于预定阈值S时才宣布检测到。

还应注意，可以使用R.O.S或ρ的倒数作为参数，并且在这种情况下，R.O.S或ρ的倒数值变为低于预定阈值则宣布检测到接近。

在本发明的一个优选实施例中，以规则的间隔执行检测。更确切地说，步骤Et1和Et2以预定频率重复，例如每毫秒或约每十毫秒，取决于期望的检测灵敏度。

应注意，检测不会影响超高频天线A'的操作。换句话说，超高频天线A'能够在检测到接近时通过蓝牙®与“免提式”进入装置通信。

当然，接近检测可以仅在超高频天线A'活动时执行，也就是说在它发射电磁场时执行，例如当在车辆周围发射“免提式”装置标识符请求时。

因此，通过明智地使用超高频天线A'发射的电磁场由于在所述场中存在手而导致的改变，本发明使得能够在摆脱电容传感器的情况下检测锁定或解锁车门的意图。

通过计算代表该电磁场改变的参数，特别是驻波比或反射系数，于是可以检测靠近超高频天线A'的手的存在，并因此检测到手在锁定区域或解锁区域中的存在。

取决于超高频天线A'在把手中的位置——是靠近锁定表面还是靠近解锁表面，超高频天线发射的电磁场由于手的存在而导致的改变意味着锁定或者说解锁车门的意图。

应当注意，该检测方法对于LF型低频天线不起作用，因为用户的手对电磁场的干扰是不可察觉的。

因此，本发明就它使得能够显著降低成本和体积并减少电容传感器所固有的错误检测而言是巧妙的。

Claims (10)

1.检测用户锁定或解锁机动车辆的车门（P）的意图的方法，该方法借助于集成在所述车门（P）的把手（100、100'）中的检测装置（D'），该检测装置（D'）包括使得能够与用户携带的“免提式”进入装置交换标识符的高频天线（A、A'）、超高频天线匹配电路（20）、超高频信号发生器（10）和电子单元（80'），所述高频天线（A'）的一面位于靠近把手（100'）的第二外表面（S2）或者说第一外表面（S1），所述方法的特征在于：

• 测量（步骤Et1）由超高频信号发生器（10）发射给超高频天线（A'）的信号功率（a1）和从超高频天线（A'）反射到超高频信号发生器（10）的信号功率（b1），

• 确定（步骤Et2）代表发射信号功率（a1）与反射信号功率（b1）之比的参数（R.O.S、ρ），

• 将该参数（R.O.S、ρ）与预定阈值（S）进行比较（步骤Et3），

• 当该参数（R.O.S、ρ）高于或低于预定阈值时，检测到锁定或者说解锁的意图（步骤Et4）。

2.根据前一权利要求所述的检测方法，其特征在于，以规则的间隔确定参数（R.O.S、ρ）。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的检测方法，其特征在于，参数（R.O.S、ρ）是反射系数（ρ）或驻波比（R.O.S），并且当反射系数（ρ）或驻波比（R.O.S）高于预定阈值（S）时检测到锁定或者说解锁。

4.用于检测锁定或解锁机动车辆的车门（P）的意图的装置（D'），该检测装置（D'）集成在所述车门（P）的把手（100'）中并且包括使得能够与用户携带的“免提式”进入装置交换标识符的超高频天线（A'）、超高频天线匹配电路（20）、超高频信号发生器（10）和电子单元（80'），所述超高频天线（A'）的一面位于靠近把手（100'）的第二外表面（S2）或者说第一外表面（S1），所述装置的特征在于它还包括：

• 测量装置（30），其测量由超高频信号发生器（10）发射给超高频天线（A'）的信号功率（a1）和从超高频天线（A'）反射到超高频信号发生器（10）的信号功率（b1），该测量装置（30）一侧电连接到超高频天线（A'）和超高频天线匹配电路（20）并且另一侧电连接到超高频信号发生器（10），

• 计算装置（30），其计算代表由超高频信号发生器（10）发射给超高频天线（A'）的信号功率（a1）与从超高频天线（A'）反射到超高频信号发生器（10）的信号功率之比的参数（R.O.S、ρ），

• 比较装置（50），其在该参数（R.O.S、ρ）与预定阈值（S）之间进行比较，以便检测锁定或者说解锁车门的意图。

5.根据前一权利要求所述的检测装置（D'），其特征在于，测量装置（30）包括双向耦合器。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的检测装置（D'），其特征在于，计算装置（40）和比较装置（50）包括集成在微处理器型的计算单元（70）中的软件装置。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的检测装置（D'），其特征在于，超高频天线（A'）的频率高于或等于100 MHz。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的检测装置（D'），其特征在于，超高频天线（A'）是频率在2.40 GHz到2.48 GHz之间的蓝牙®天线。

9.车辆车门（P）的把手（100'），其特征在于，其包括根据权利要求4至8中的任一项所述的检测装置（D'）。

10.机动车辆，其特征在于，其包括根据权利要求4至8中的任一项所述的检测装置（D'）。