DE4030607A1 - Nach dem radarprinzip konzipiertes ueberwachungssystem zur ueberwachung eines objektes - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Gegenstand aus, der für sich vielfach vorbekannt ist. Darunter gibt es bekannte Überwachungssysteme, welche be­ reits sehr stark durchentwickelt sind. Z.B. gibt es ein Überwa­ chungssystem, welches zur Vermeidung von Fehlalarmen adaptiv die Wirkung von Luftschlieren, sogar von Pendeln und rotieren­ den Ventilatoren, kompensiert, vgl.
- DE-C2-29 38 969.

Daneben gibt es z. B. ein Überwachungssystem zur Überwachung der Fahrbahn vor Fahrzeugen, vgl.
- DE-A1-33 41 022.

Die Erfindung wurde zwar zunächst zur Überwachung des motoran­ getriebenen Schließvorganges bei Fenstern und Dachluken eines KFZ entwickelt. Es zeigte sich aber, daß sie darüber hinaus auch auf andere, unter den genannten Oberbegriff fallende An­ ordnungen anwendbar ist. Die Erfindung ist nämlich z. B. auch zur Überwachung von motorangetriebenen Schließvorgängen bei anderen Fahrzeugen, z. B. LKWs und Flugzeuge, geeignet, sogar zur Überwachung der Schließvorgänge an Toren von Gebäuden und von Umzäunungen.

Die Aufgabe,

• - das nach dem Radarprinzip konzipierte Überwachungssystem als Schutz gegen das Einklemmen von Sachen und/oder Kör­ perteilen während eines Schließvorganges zu benutzen, wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 definierten Gegenstand gelöst.

Die Erfindung eröffnet einen neuen Weg, um den Einklemmschutz zu erreichen. Dementsprechend gibt es verschiedenste Konzepte zur Realisierung von Weiterbildungen der Erfindung mit den je­ weils für solche Konzepte typischen Lösungsmerkmalen und eige­ nen Vorteilen. Daher gestatten die in den Unteransprüchen defi­ nierten zusätzlichen Maßnahmen, konzepttypische zusätzliche Vorteile zu erreichen. U.a. gestatten nämlich die zusätzlichen Maßnahmen gemäß Patentanspruch
2, optisch leicht bündelbares Licht, - und zwar sowohl sicht­ bares Licht, vor allem aber auch unsichtbares Licht - für den Einklemmschutz zu verwenden,
3 und 4, relativ leicht bündelbaren Ultraschall für den Ein­ klemmschutz zu verwenden,
5, das Überwachungssystem als Einbruchwarnanlage mitauszunut­ zen,
6, den Einklemmschutz selbst in schwierigen Fällen mit erhöh­ ter Zuverlässigkeit zu ermöglichen, wenn während der Schließbewegung nahe am offenen Spalt Dritt­ körper sind, welche ihrerseits sich überlagernde Echos er­ zeugen, deren Wirkung eliminiert werden soll,
7, den Einklemmschutz selbst in dem schwierigen Fall zu ermög­ lichen, wenn während der Schließbewegung Gegenstände, z. B. Mäntel und Koffer, nicht direkt am Spalt, aber nahe dem Verschluß gelagert werden, welche ihrerseits Echos erzeugen, deren Wirkung eliminiert werden soll,
8, das Überwachungssystem selbst dann als Einbruchwarnanlage mitausnutzen, wenn der auf Einbruch überwachte Raum von Fall zu Fall unterschiedliche Formen und unterschiedliche sonstige Echoeigenschaften aufweist bzw. von Fall zu Fall unterschiedliche Gegenstände und/oder unterschiedlich an­ geordnete Gegenstände umfaßt,
9, eine besonders wenig Aufwand erfordernde Lösung für ein Fahrzeug, z. B. für ein KFZ, zu erreichen,
10, besonders präzise selbst entlang eines sehr langen über­ wachten Spaltes jenen Ort zu ermitteln, an welchem die Sache oder das Körperteil eingeklemmt ist, sowie
11, durch Wiederholung des Urstarts Fehlalarme zu vermeiden, welche durch an sich harmlose, aber abrupte starke anhal­ tende Änderungen der überwachten Umgebung ausgelöst werden.

Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles der Erfindung weiter erläutert, welche der Übersichtlichkeit wegen möglichst einfach dargestellt wurde.

Bei der Erfindung dient das nach dem Radarprinzip konzipierte Überwachungssystem als Schutz gegen das Einklemmen von Sachen und/oder Körperteilen während eines Schließvorganges. Die Fi­ gur zeigt ein solches, nach dem Radarprinzip konzipiertes Bei­ spiel eines Überwachungssystemes zur Überwachung eines rückwär­ tigen KFZ-Seitenfensters mittels abgestrahlter Ultraschallim­ pulse. Das rückwärtige KFZ-Seitenfensters H wird im gezeigten Zustand, angetrieben durch den Motor A, gerade geschlossen. Der z. B. eine Piezokeramik enthaltende Ultraschallerzeuger L sen­ det, gesteuert von der Auswerteelektronik E, mehr oder weniger scharf gebündelte Ultraschallimpulse über den sich schließenden Spalt S des von ihm überwachten KFZ-Seitenfensters H. Mittels des Ultraschallempfängers M, dessen Ausgangssignal der Auswer­ teelektronik E zugeleitet werden, werden die während des Schließvorganges Z empfangenen Echoprofile in der Auswerteelek­ tronik E ausgewertet. Bei diesen Echoprofilen handelt es sich im allgemeinen um die Hüllkurven über die empfangenen Echos.

Es ist vorteilhaft, die Bündelung der vom Erzeuger L abge­ strahlten Impulse so zu wählen, daß der Spalt S in seiner gan­ zen Länge überwacht wird. Die Dicke des abgestrahlten Impuls­ bündels, gemessen senkrecht zur Papierebene der gezeigten Fi­ gur, kann sehr gering sein.

In dem gezeigten Beispiel wird übrigens angenommen, daß sich derzeit das vordere Seitenfenster V, dessen Schließvorgang an sich ebenfalls in erfindungsgemäßer Weise durch einen eigenen, anderen Ultraschallerzeuger L überwacht werden kann, noch nicht schließt. Im Prinzip kann aber auch ein einziger Impulserzeuger L gleichzeitig auch die sich schließenden Spalten S mehrerer Fenster in erfindungsgemäßer Weise überwachen.

In einem in der Auswerteelektronik E untergebrachten digitalen Speicher sind bereits typische Einzelwerte über das Echoprofil, welches schon zuvor beim Schließen unter harmlosen Umständen, also ohne Einklemmen, empfangen wurde, als Bezugsechoprofil ge­ speichert. Während des Schließvorganges Z wird in der hier di­ gital arbeitenden Auswerteelektronik E das jeweils aktuell emp­ fangene, mit einem A/D-Umwandler digitalisierte Echoprofil mit dem gespeicherten Bezugsechoprofil verglichen.

Wenn die Auswerteelektronik im Rahmen des Vergleiches des aktu­ ell empfangenen Echoprofiles mit dem Bezugsechoprofil Umstände erkennt, welche einem Einklemmen einer Sache G und/oder eines Körperteils G in den Spalt S entsprechen könnten, löst die Aus­ werteelektronik E Alarm aus, d. h. sie löst vor allem das Abbre­ chen des automatischen Schließvorganges Z durch Stoppen des Mo­ tors A - evtl. durch Umkehren der Drehrichtung aus.

Im Prinzip können mehrere solche Spalte S in erfindungsgemäßer Weise mit mehreren Impulserzeugern L und mehreren Impulsempfän­ gern M in erfindungsgemäßer Weise überwacht werden, wie in der Figur angedeutet ist.

Die abgestrahlten Impulse müssen jedoch nicht unbedingt Ultra­ schallimpulse sein. Man kann z. B. auch optisch leicht bündelba­ res Licht, - und zwar sichtbares Licht, vor allem aber auch un­ sichtbares Licht - in erfindungsgemäßer Weise für den Einklemm­ schutz zu verwenden, wenn die Impulse Lichtimpulse sind, welche in der Luft am Spalt S vorbeigeleitet werden.

Ultraschallimpulse haben für sich ebenfalls den Vorteil, rela­ tiv leicht bündelbaren zu sein, wobei Fremdlicht nicht stört, wenn dann Ultraschall für den Einklemmschutz verwendet wird. Hierbei gibt es vor allem zwei Varianten, wobei bei beiden Va­ rianten die Impulse relativ leicht bündelbar sind: Man kann die Ultraschallimpulse nämlich als Luftschall am Spalt S vor­ beileiten. Man kann sie aber auch als Körperschall im Verschluß H nahe am Spalt S vorbeileiten. In beiden Fällen kann man das jeweils vom Empfänger M empfangene Echoprofil mit dem gespei­ cherten Bezugsechoprofil vergleichen, um das Einklemmen zu er­ kennen.

Man kann das Überwachungssystem als Einbruchwarnanlage mitaus­ nutzen, wenn man mit dem System - nun während des Parkens statt nur während des Schließvorganges Z - den Innenraum des KFZ, bzw. die Umgebung des betreffenden einen Verschluß aufweisenden Objektes, mittels gleichartiger Impulse überwacht.

Der Einklemmschutz wird selbst in dem schwierigen Fall möglich, wenn während der Schließbewegung Z relativ nahe am offenen Spalt S fremde, aber nicht eingeklemmte Drittkörper sind, wel­ che ihrerseits sich den vom Spalt S empfangenen überlagernde Echos erzeugen: Besonders zuverlässig ist die Erfindung, wenn man im Speicher Werte für mehrere Bezugsechoprofile speichert, die ihrerseits mehreren, während der Endphase des Schließvorganges Z auftre­ tenden Stellungen des Verschlusses H entsprechen, - wenn also die im Speicher gespeicherten Bezugsechoprofilwerte mehreren, mit den Verschlußstellungen korrelierenden Bezugsechoprofilen entsprechen.

Man kann auch im Laufe der Lebensdauer des überwachten Ver­ schlusses H, erst recht nach einem Austausch des betreffenden Verschlusses H, an sich harmlose, aber abrupte Änderungen der überwachten Umgebung der Schließvorgänge Z berücksichtigen, nämlich den Einfluß solcher Änderungen eliminieren: Wenn z. B. eines Tages an sich harmlose, aber vorher nicht vor­ handene Drittkörper - z. B. von auf das Fenster geklebten Kom­ passen oder Puppen ("Klammeraffen") - am Verschluß H anbringt, dann kann man den beim Schließvorgang auftretenden Einfluß dieses Drittkörpers auf das jeweils aktuell empfangene Echopro­ fil auch eliminieren: Dazu kann man z. B. zunächst die bisher im Speicher gespeicherten Bezugsechoprofile durch einen erneu­ ten Urstart der Auswerteelektronik E löschen und anschließend zuerst neue Bezugsechoprofile einspeichern, bevor die Auswerte­ elektronik E wieder den normalen Betrieb durch Vergleichen der aktuell empfangenen Echoprofile mit den Bezugsechoprofilen be­ ginnt. Dann enthalten die gespeicherten Bezugsechoprofile für sich bereits zusätzlich die Echos der Drittkörper, abhängig von der jeweiligen Stellung des Fensters H, und die Auswerteschal­ tung E vergleicht dann jeweils die die Drittkörper mitberück­ sichtigenden Bezugsechoprofile mit den jeweils empfangenen Echoprofilen.

Außerdem kann man den Einklemmschutz oft auch auf andere Weise selbst in dem schwierigen Fall zu ermöglichen, wenn während der Schließbewegung Z Gegenstände, z. B. Mäntel und Koffer, nicht direkt am Spalt S, aber nahe dem Verschluß H gelagert werden, wobei diese Gegenstände ihrerseits Echos erzeugen, deren Wir­ kung eliminiert werden sollten. Dazu kann nämlich die Auswerte­ elektronik E so dimensionieren, daß die jeweils ausgewertete (!) Laufdauer zwischen einerseits dem Abstrahlen, vgl. L, der Impulse und andererseits dem Empfang, vgl. M, des Echos dem größten, während des Schließvorganges Z auf Einklemmen zu über­ wachenden Spalt S entspricht, aber darüber liegende Laufdauern nicht mehr ausgewertet werden.

Das erfindungsgemäße Überwachungssystem kann übrigens zusätz­ lich während des Parkens - also auch nach Abschluß des Schließ­ vorganges Z - als Einbruchswarnanlage betrieben werden, wobei sie dann im Alarmfalle z. B. die Hupe des KFZ betätigt, evtl. auch die zusätzlich Zündung abschaltet, und/oder die Benzin­ pumpe abschaltet, usw.

Das erfindungsgemäße Überwachungssystem kann außerdem selbst dann als Einbruchwarnanlage mitausnutzen zu können, wenn der auf Einbruch überwachte Raum von Fall zu Fall unterschiedliche Formen und unterschiedliche sonstige Echoeigenschaften aufweist bzw. von Fall zu Fall unterschiedliche Gegenstände und/oder unterschiedlich angeordnete Gegenstände umfaßt, wenn sein Spei­ cher nach Beendigung des Schließvorganges Z und nach Beginn des Parkens - zusätzlich oder evtl. nur ausschließlich - das dann empfangene Echoprofil als Bezugsechoprofil speichert.

Der Aufwand für die Überwachung eines Schließvorganges Z ist übrigens besonders klein, wenn der Schallimpulserzeuger L, also z. B. ein Piezolautsprecher L, im Fahrzeug unmittelbar oberhalb oder schräg oberhalb der zu überwachenden Spaltes S an der Fahrzeugdecke D angebracht ist, also z. B. oberhalb der B-Säule des KFZ angebracht ist.

Man kann übrigens besonders präzise selbst entlang eines sehr langen überwachten Spaltes jenen Ort ermitteln, an welchem die Sache oder das Körperteil eingeklemmt ist, wenn diesem Spalt S gleichzeitig mehrere Impulsempfänger M zugeordnet werden, welche jeweils vom Impulserzeuger L räumlich getrennt sind. Die Auswerteelektronik E kann dann durch Vergleich der von den ver­ schiedenen Impulsempfängern M empfangenen Echos oft nicht nur jenen Einklemmort, sondern grob angenähert auch die Größe des eingeklemmten Teiles bestimmen.

Claims (12)

1. Nach dem Radarprinzip konzipiertes Überwachungssystem zur Überwachung eines Objektes, z. B. eines KFZ, mittels abgestrahl­ ter Impulse, nämlich z. B. Ultraschallimpulse, Infrarotimpulse oder elektromagnetischer HF-Impulse, wobei

• - das zuvor unter harmlosen Umständen empfangene Echoprofil in einem digitalen Speicher (in E) als Bezugsechoprofil gespeichert wird und das jeweils aktuell empfangene Echo­ profil mit dem gespeicherten Bezugsechoprofil (in E) ver­ glichen wird, und
• - bei Erkennen von alarmrelevanten Umständen ein Alarm ausge­ löst wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Impulse an einem Spalt (S) eines mir einem Motor (A) antreibbaren Verschlusses (H), z. B. eines automatisch (A/E) schließbaren Fensters (H) oder Dachluke, während des Schließvorganges (Z) dieses Verschlusses (H) vorbeigeleitet werden, und
• - bei Erkennen von Umständen, welche einem Einklemmen einer Sache (G) und/oder eines Körperteils (G) in den Spalt (S) entsprechen, als Alarm das Abbrechen des automatischen (A) Schließvorganges (Z) ausgelöst wird.

2. Überwachungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Impulse Lichtimpulse sind, welche in der Luft am Spalt (S) vorbeigeleitet werden.

3. Überwachungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Impulse Ultraschallimpulse sind, welche als Luftschall am Spalt (S) vorbeigeleitet werden.

4. Überwachungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Impulse Ultraschallimpulse sind, welche als Körper­ schall im Verschluß (H) nahe am Spalt (S) vorbeigeleitet werden.

5. Überwachungssystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - es während des Parkens den Innenraum mittels gleichartiger Impulse überwacht.

6. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die in seinem Speicher (in E) gespeicherten Werte mehreren, während der Endphase des Schließvorganges (Z) auftretenden Stellungen des Verschlusses (H) und damit mehreren, mit den Verschlußstellungen korrelierenden Bezugsechoprofilen ent­ sprechen.

7. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Auswerteelektronik (E) eine wiederholbare Urstartfunk­ tion aufweist, bei welcher zunächst im Rahmen eines erneu­ ten Urstarts die bisher im Speicher (in E) gespeicherte Be­ zugsechoprofile durch neue Bezugsechoprofile ersetzt wer­ den, bevor die Auswerteelektronik E wieder den normalen Be­ trieb durch Vergleichen der aktuell empfangenen Echoprofile mit den Bezugsechoprofilen beginnt.

8. Überwachungssystem nach Patentanspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - sein Speicher (in E) nach Beendigung des Schließvorganges (Z) und nach Beginn des Parkens das dann empfangene Echo­ profil als Bezugsechoprofil speichert.

9. Überwachungssystem für ein Fahrzeug, nach mehreren der vor­ hergehenden Patentansprüche, darunter dem Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Schallimpulserzeuger (L), also z. B. ein Piezolautspre­ cher (L), im Fahrzeug unmittelbar oberhalb oder schräg oberhalb der zu überwachenden Spaltes (S) an der Fahrzeug­ decke (D) angebracht ist.

10. Überwachungssystem nach mehreren der vorhergehenden Patent­ ansprüche, darunter dem Patentanspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Impulsempfänger (M) vom Impulserzeuger (L) räumlich ge­ trennt ist.

11. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - es die jeweils ausgewertete Laufdauer zwischen dem Abstrah­ len (L) der Impulse und dem Empfang (M) des Echos während des Schließvorganges (Z) maximal dem größten, auf Einklem­ men zu überwachenden Spalt (S) entspricht, aber darüber liegende Laufdauern während des Schließvorganges (Z) nicht ausgewertet werden.