DE10342554B4 - Apparatus and method for detecting the position and weight of a person - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Erkennen der Position und des Gewichts mindestens einer Person
(10) mit
– mindestens
einer Sende- und Empfangseinheit (9, 9') für elektromagnetische Signale,
– mindestens
einem Sensor-Reflektor (6) mit einer Antenne (A) zum Reflektieren
eines Sendesignals (T) der Sende- und Empfangseinheit (9) als Sensor-Reflektorsignal
(R),
– einer
Auswerteeinheit (12), die mit der Sende- und Empfangseinheit (9)
verbunden ist, wobei
– die
Antenne (A) jedes Sensor-Reflektors (6) mit einer jeweils zugehörigen, gewichtsabhängig veränderlichen
elektrischen Last (Z) verbunden ist,
– das Sensor-Reflektorsignal
(R) eine von der Last (Z) aufgeprägte Gewichtsinformation über die
Person (10) enthält und
– die Auswerteeinheit
(12) Mittel zur Auswertung der Gewichtsinformation über die
Person (10) aufweist
dadurch gekennzeichnet, dass
der
Sensor-Reflektor (6) einen Oszillator (OSC) aufweist, der bei einer
gewichtsabhängigen
Schwingungsfrequenz (f) schwingt und dadurch die Last (Z) gewichtsabhängig verändert.Device for detecting the position and weight of at least one person (10) with
At least one transmitting and receiving unit (9, 9 ') for electromagnetic signals,
- At least one sensor-reflector (6) with an antenna (A) for reflecting a transmission signal (T) of the transmitting and receiving unit (9) as a sensor-reflector signal (R),
- An evaluation unit (12) which is connected to the transmitting and receiving unit (9), wherein
The antenna (A) of each sensor reflector (6) is connected to a respectively associated, weight-dependent variable electrical load (Z),
- The sensor-reflector signal (R) one of the load (Z) imprinted weight information about the person (10) contains and
- The evaluation unit (12) comprises means for evaluating the weight information about the person (10)
characterized in that
the sensor reflector (6) has an oscillator (OSC) which oscillates at a weight-dependent oscillation frequency (f) and thereby changes the load (Z) as a function of weight.
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und ein Verfahren zum Erkennen der Position und der Gewichtskraft einer Person, insbesondere der Person auf einem Kraftfahrzeugsitz. Dabei werden Reflektoren zum Reflektieren von elektromagnetischer Strahlung einer Sende- und Empfangseinheit verwendet, wobei eine charakteristische Abschwächung der von der Sende- und Empfangseinheit empfangenen Strahlung Rückschlüsse auf eine im Strahlengang zwischen Sende- und Empfangseinheit und Reflektor befindliche Person zulässt.The The invention relates to devices and a method for detecting the position and the weight of a person, in particular the Person on a motor vehicle seat. This reflectors are for Reflecting electromagnetic radiation of a transmitting and Receiving unit used, with a characteristic attenuation of the from the transmitting and receiving unit received radiation conclusions one located in the beam path between the transmitting and receiving unit and reflector Person admits.
Im
Bereich des Insassenschutzes für
Kraftfahrzeuge wird es in den letzten Jahren immer wichtiger, die
Auslösung
von Insassenrückhaltemitteln, beispielsweise
Frontairbags, Seitenairbags, Knieairbags, Vorhangairbags, etc. an
die Fahrzeuginsassen im Entfaltungsbereich der genannten Insassenrückhaltemittel
anzupassen, um einerseits Reparaturkosten zu sparen und bei einem
nicht belegten Sitz ein Insassenrückhaltemittel von vornherein
nicht auszulösen
und andererseits um bestimmte Personengruppen nicht durch ein ungeeignetes
Auslöseverhalten des
Insassenrückhaltemittels
zusätzlich
zu gefährden,
beispielsweise Kinder oder sehr kleine Erwachsene. Es ist also nicht
nur wichtig, die Anwesenheit einer Person auf dem Kraftfahrzeugsitz
festzustellen, sondern darüber
hinaus noch die exakte Position und sogar klassifizierende Eigenschaften
der Person, beispielsweise das Körpergewicht.
Zu nennen ist in diesem Zusammenhang die Crash-Norm FMVSS
In
der deutschen Offenlegungsschrift
Zur
Messung des Gewichts oder der Gewichtsverteilung einer Person auf
einem Kraftfahrzeugsitz, wie beispielsweise von der Crashnorm FMVSS
Die
deutsche Offenlegungsschrift
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei denen zum einen ein bekannter Reflektor zur Sitzpositionserkennung eines Fahrzeuginsassen so beschaffen ist, dass er eine Gewichtsinformation über die auf ihn aufgebrachte Gewichtskraft erfassen und zusammen mit dem von ihm zu einer Sende- und Empfangseinheit reflektierten Signal übertragen kann, und zum anderen diese Gewichtsinformation zusammen mit der Sitzposition auf der Empfängerseite ausgewertet werden kann.Object of the present invention is to provide a device and a method in which on the one hand, a known reflector for seat position detection of a vehicle occupant is such that it detect a weight information on the force applied to it weight and together with the send from him to a transmission - and receiving unit reflected signal can transmit, and on the other hand this weight information can be evaluated together with the seat position on the receiver side.
Diese Aufgabe wird jeweils gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9. Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch einen Sensor-Reflektor gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is solved in each case by a device according to claim 1 and a method according to claim 9. Besides the task is solved by a sensor reflector according to claim 8. Advantageous embodiments are in the subclaims specified.
Auch wenn in der vorliegenden Patentanmeldung zumeist von einem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erkennen der Position und der Gewichtskraft einer Person auf einem Kraftfahrzeugsitz innerhalb eines Kraftfahrzeugs die Rede ist, so kann die beschriebene Vorrichtung und das Verfahren natürlich auch in anderen Bereichen sinnvoll eingesetzt werden.Also when in the present patent application mostly of a use the devices of the invention and the method of the invention for recognizing the position and weight of a person a motor vehicle seat within a motor vehicle talk Of course, the described device and method can of course also be used wisely in other areas.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Erkennen der Position und des Gewichts mindestens einer Person
gemäß Anspruch
1 weist mindestens eine Sende- und Empfangseinheit für elektromagnetische
Signale auf, mindestens einen erfindungsgemäßen Sensor-Reflektor mit einer
Antenne zum Reflektieren eines Sendesignals der Sende- und Empfangseinheit
als Sensor-Reflektorsignal
und außerdem
eine Auswerteeinheit, die mit der Sende- und Empfangseinheit verbunden
ist. Erfindungsgemäß ist die
Antenne jedes Sensor-Reflektors mit einer jeweils zugehörigen elektrischen
Last verbunden, die abhängig
von einem auf sie einwirkenden Gewicht der Person ist. Abhängig von
diesem Gewicht wird dem reflektieren Sensor-Reflektorsignal durch
die Last eine Gewichtsinformation über die Person aufgeprägt. Das
reflektierte Sensor-Reflektorsignal wird von der Sende- und Empfangseinheit
empfangen und, ggf. nach einer Signalvorverarbeitung, der Auswerteeinheit
zugeführt,
die eine Auswertung der Gewichtsinformation über die Person ermöglicht,
vorzugsweise zusätzlich
zu den Auswertungen, die in der bereits eingangs erwähnten, deutschen
Offenlegungsschrift
Erfindungsgemäß wird die Last gewichtsabhängig durch einen Oszillator verändert. Der Oszillator schwingt mit einer Schwingungsfrequenz, die von der auf den Oszillator aufgebrachten Gewichtskraft veränderlich ist.According to the invention Load weight-dependent changed by an oscillator. The oscillator oscillates at a frequency of oscillation, that of the variable force applied to the oscillator is.
Eine gewichtsabhängige Veränderung der Last des Sensor-Reflektors durch den Oszillator wird in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass die Last einen Schalter aufweist, dessen erster Anschluss mit der Antenne des Sensor-Reflektors verbunden ist und dessen Steueranschluss mit einem Signalausgang des Oszillators verbunden ist. Der zweite Anschluss des Schalters ist mit einem Bezugspotential verbunden, vorzugsweise ist er über einen elektrischen Widerstand mit dem Masseanschluss des Sensor-Reflektors verbunden.A weight-dependent change the load of the sensor reflector through the oscillator is in an advantageous embodiment of the invention achieved in that the load has a switch, whose first terminal is connected to the antenna of the sensor reflector is and whose control terminal is connected to a signal output of the oscillator is. The second terminal of the switch has a reference potential preferably he is over an electrical resistance to the ground terminal of the sensor reflector connected.
Besonders einfach und deshalb besonders vorteilhaft ist dabei ein Oszillator, der mindestens ein seine Schwingungsfrequenz beeinflussendes Bauelement aufweist mit einem charakteristischen Wert, der von dem auf das Bauelement aufgebrachten Gewichtskraft durch die Person abhängt. Dies kann beispielsweise ein Kondensator sein, dessen Kondensatorplattenabstand sich unter Einwirken einer Gewichtskraft verändert, wodurch auch sein charakteristischer Kapazitätswert sich verändert. Ist der Kondensator an einer geeigneten Stelle innerhalb einer Oszillatorschaltung, beispielsweise einer Colpitts-Schaltung oder auch einer Hartley-Schaltung oder ähnlichem, angeordnet, so verändert sich die Oszillatorfrequenz am Signalausgang des Oszillators. Da der Signalausgang des Oszillators mit dem Steueranschluss des Schalters verbunden ist, wird so die Last, beispielsweise bestehend aus dem Schalter selbst und dem nach Masse hin damit verbundenen Widerstand, durch die gewichtsabhängige Frequenz des Oszillators periodisch verändert. Auf diese Weise ändert sich die Amplitude der durch den Sensor-Reflektor zurückreflektierten Sensor-Reflektorstrahlung je nach der auf den Kondensator einwirkenden Gewichtskraft, was durch die Auswerteeinheit als Gewichtsinformation auswertbar ist.Especially simple and therefore particularly advantageous is an oscillator, the at least one component influencing its oscillation frequency having a characteristic value different from that on the Component applied weight force depends on the person. This For example, it may be a capacitor whose capacitor plate spacing changes under the influence of a force of gravity, which also makes it more characteristic capacitance value to change. Is the capacitor at a suitable location within an oscillator circuit, for example, a Colpitts circuit or a Hartley circuit or the like, so changes the oscillator frequency at the signal output of the oscillator. Since the Signal output of the oscillator with the control terminal of the switch is connected, so is the load, for example, consisting of the switch itself and the resistance associated with it by mass the weight-dependent frequency of the oscillator changed periodically. In this way changes the amplitude of the reflected back through the sensor reflector Sensor reflector radiation depending on the force acting on the capacitor weight, what can be evaluated by the evaluation as weight information.
Es ist auch möglich, anstatt eines gewichtsabhängigen Kondensators ein anderes Schaltelement in einem geeigneten Oszillator zu verwenden, das einen charakteristischen gewichtsabhängigen Wert aufweist, beispielsweise einen Quarzoszillator, der unter Einwirken einer Kraft komprimiert wird und dadurch sein Schwingungsverhalten verändert, oder auch eine Spule, die ihre Induktivität in Abhängigkeit von der aufgebrachten Gewichtskraft ändert, beispielsweise dadurch, dass ein Spulenkern gewichtsabhängig in die Spulenwicklung geschoben oder aus ihr entfernt wird, oder auch dadurch, dass die Spulenwicklung beispielsweise als Feder ausgebildet ist und beim Zusammendrücken über einen Spulenkern ihre Induktivität vergrößert, oder ähnliches.It is possible, too, instead of a weight-dependent one Capacitor another switching element in a suitable oscillator to use that has a characteristic weight-dependent value has, for example, a quartz oscillator under the action a force is compressed and thereby its vibration behavior changed or even a coil that has its inductance depending on the applied Weight changes, for example, in that a coil core is weight-dependent in the coil winding is pushed or removed from it, or else in that the coil winding is designed, for example, as a spring is and when squeezing over one Coil core their inductance magnified, or similar.
Selbstverständlich ist auch ein Sensor-Reflektor denkbar, bei dem mehrere Bauelemente innerhalb des Oszillators einen für sie charakteristischen Wert gewichtsabhängig ändern.Of course it is also a sensor-reflector conceivable, in which several components within of the oscillator one for they change their characteristic value by weight.
Innerhalb einer Vorrichtung zum Erkennen der Position und der Gewichtskraft einer Person, insbesondere der Person auf einem Kraftfahrzeugsitz in einem Kraftfahrzeug, sind zumeist nicht nur einer, sondern mehrerer Sensor-Reflektoren auf der Sitzfläche des Fahrzeugsitzes angeordnet. Auf diese Weise kann nicht nur die Sitzposition einer Person anhand der Signalamplituden des reflektierten Sensor-Reflektorsignals ortsgenauer bestimmt werden, sondern auch das Gewicht: stehen sehr viele gewichtsempfindliche Sensor-Reflektoren auf der Oberfläche des Fahrzeugsitzes zur Verfügung, so kann sogar eine Klassifizierung der auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Person aufgrund der Verteilung des einwirkenden Gewichts auf den Fahrzeugsitz vorgenommen werden.Within a device for detecting the position and the weight of a person, in particular the person on a motor vehicle seat in a motor vehicle, usually not only one, but a plurality of sensor reflectors are arranged on the seat surface of the vehicle seat. In this way, not only the sitting position of a person based on the signal amplitudes of the reflected sensor reflector signal can be determined more accurate, but also the weight: if a large number of weight-sensitive sensor reflectors are available on the surface of the vehicle seat, even a classification of the person sitting on the vehicle seat can be made based on the distribution of the acting weight on the vehicle seat.
Bei
der Verwendung von mehreren Sensor-Reflektoren mit einem gewichtsabhängig schwingenden
Oszillator ist es dabei von Vorteil, eine Zuordnung der einzelnen
Sensor-Reflektoren zu den empfangenen Signalen zu ermöglichen.
Beispielsweise kann eine individuelle Codierung jedes einzelnen Sensor-Reflektors
dadurch erreicht werden, dass parallel zur Antenne jedes Sensor-Reflektors
je ein Anpassnetzwerk und ggf. zusätzlich je ein Oberflächenwellenelement
angeschlossen wird, über
das bzw. die jeweils ein individueller Code auf jedes Sensor-Reflektorsignal durch
Modulation aufgeprägt werden
kann, wie beispielsweise bei Codegebern von Fahrzeugzugangssystemen, beispielsweise
gemäß der Deutschen
Offenlegungsschrift
Vorzugsweise
sind die Sensor-Reflektoren der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur auf
der Sitzfläche
des Fahrzeugsitzes angeordnet, sondern beispielsweise auch auf der
Oberfläche
der Fahrzeugsitzlehne und/oder im Kopfteil des Fahrzeugsitzes. Diese
Anordnung ist analog zu der bekannten Anordnung von Reflektoren
zur Sitzpositionserkennung in der deutschen Offenlegungsschrift
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention will be described below with reference to the schematic drawings explained in more detail. It demonstrate:
Ebenso
dargestellt ist eine Gewichtskraft
Der
Kondensator C10 ist ein frequenzbestimmendes Bauteil für die Schwingungsfrequenz
f des Colpitts-Oszillators OSC mit der das Ausgabesignal an dessen
Signalausgang F_OUT schwingt. Verändert sich folglich gemäß der Formel
[1] der Wert der Kapazität
C des Kondensators C10 durch Einwirken einer Gewichtskraft
Außerdem dargestellt
ist eine Person
Die
Sende- und Empfangseinheit
Eine entsprechende Zuordnung der Sensor-Reflektorsignale R zu den zugehörigen Sensor-Reflektoren kann beispielsweise durch eine individuelle Codierung der Sensor-Reflektorsignale R jedes Sensor-Reflektors erreicht werden, wie eingangs bereits erwähnt.A corresponding assignment of the sensor reflector signals R to the associated sensor reflectors For example, by an individual coding of the sensor reflector signals R each sensor reflector can be achieved, as already mentioned mentioned.
Ein
sowohl für
die erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß
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