用于敏捷、直观地控制车辆功能的系统和方法与流程

本发明涉及一种用于敏捷、直观地控制车辆功能的系统和方法。

背景技术：

1、关于用于车辆用户的车辆功能的可操作性的舒适功能是已知的。如此例如所谓的舒适进入系统是已知的，其能实现：在没有主动使用车辆钥匙的情况下解锁和/或启动车辆，为此在车辆侧大多采用基于无线电的系统以用于将钥匙相对于车辆进行定位。用于舒适车辆功能的另一实例是自动的或电气的后备箱盖操作。在此能实现车辆后备箱盖的无接触打开和关闭，其方式为在车辆侧安装传感装置，其识别在车辆上的预确定的运动且在识别到的情况下触发后备箱盖的打开或关闭。对此附加或备选地，可以在车辆侧和/或在车辆钥匙上安装一个或多个操作件，根据对操作件的操作后备箱盖开启或关闭。此外已知的是，借助于在车辆中的相应操作件能实现另外的车辆功能，例如打开或关闭推动式/升降式车顶、激活或停用照明元件等。车辆中的姿态控制也是用于舒适车辆功能的示例。对此，例如车辆中的内部空间相机识别车辆乘客的预定的手部运动。根据所识别的手部运动可以触发车辆功能，该车辆功能与一个或多个预定的车辆功能相对在时间上相关，其例如是更换电台(senderwechsel)、接受或拒绝来电、调节音量等。这样做不利的是，对于上述车辆功能需要在车辆中需要的传感器和/或操作件的成本密集的集成。而且加装上述舒适功能仅仅以高耗费是可能的，因为必须加装在车辆中的相应传感器和/或操作件。所安装的传感装置具有附加的缺点，即，在车辆中必须安装附加的硬件、例如具有相应壳体的控制设备以及所属于此的运算单元，这导致提高的成本以及例如在制造和清理的情况下导致环境污染。此外在车辆中需要能源消耗。

技术实现思路

1、本发明的任务在于，提供一种解决方案，其能实现在车辆中改善地、成本有利地、敏捷且直观地提供车辆功能。

2、该任务按照本发明通过独立权利要求的特征解决。优选的实施方式是从属权利要求的技术方案。

3、上述任务通过用于敏捷、直观地控制车辆的车辆功能的系统解决，所述系统包括：

4、可穿戴设备，其设立为，检测传感器数据，其中，传感器数据包括可穿戴设备的用户的运动数据和光学数据；

5、运算单元，其设立为，

6、-处理检测到的传感器数据；

7、-确定所处理的传感器数据与车辆的功能关系；以及

8、-在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设；

9、其中，车辆包括控制单元，其设立为，根据所确定的配设来控制或调节能预定的车辆功能。

10、系统包括至少一个可穿戴设备。术语可穿戴设备或可穿戴或便携式计算机系统在本文的范围中特别是包括现代便携式计算机系统，其在应用期间被佩戴在可穿戴设备的用户的身体上，其特别是智能手表、但也是智能眼镜、智能手环、等，其具有多个传感器，这些传感器能够：检测可穿戴设备的佩戴者的运动数据和光学数据，且将其经由通信单元无线地(例如经由空气或无线电接口，如蓝牙低能耗(ble)或移动电话网络)传输。

11、可穿戴设备包括传感器单元，其设立为，检测传感器数据。特别是，传感器数据可以包括可穿戴设备的佩戴者的运动数据。为了检测运动数据，传感器单元在此可以包括如下传感器中的一个或多个传感器的传感器数据：

12、-加速度传感器或加速度计，其通过对作用到质量或测试质量上的惯性力的测量来判定加速度，从而该加速度传感器或加速度计可以确定可穿戴设备的加速度、速度提高或速度下降和/或运动方向；和/或

13、-位置确定传感器或位置确定单元，其用于借助于导航卫星系统检测或确定地理位置或当前位置数据。导航卫星系统可以是任何常见的以及未来的全球导航卫星系统或者说global navigation satellite system(gnss)，其用于通过接收导航卫星和/或伪卫星的信号来进行位置判定和导航。例如在此可以涉及全球定位系统(gps)、全球导航卫星系统(glonass)、伽利略定位系统和/或北斗导航卫星系统。在gps的示例中，位置确定传感器或位置确定单元可以包括gps模块，其设立为确定可穿戴设备的当前gps位置数据；和/或

14、-陀螺仪传感器，其是加速度或位置传感器，其设立为检测质量或测试质量的最小的加速度、旋转运动和/或位置变化。陀螺仪传感器的数据可以与导航模块的位置数据相组合，其中，通过组合陀螺仪传感器数据与位置数据例如可以非常准确地判定方向变化；和/或

15、-磁场传感器，其设立为，检测可穿戴设备的当前取向或运动方向；和/或

16、-接近或靠近传感器，其用于激活或停用可穿戴设备的显示器；和/或

17、-uwb(超宽带)传感装置，其从可穿戴设备给车辆中的多个锚点(ankern)或uwb接收器发送信号且根据与锚点的距离在不同时刻在车辆上将其接收，由此运算单元可以确定可穿戴设备相对于车辆的位置；和/或

18、-至少另一传感器，其设立为检测可穿戴设备的运动数据。

19、传感器数据此外包括可穿戴设备的佩戴者的光学数据。为了检测可穿戴设备的佩戴者的光学数据，传感器单元可以检测光学传感器的传感器数据。光学传感器发射光(例如在绿色波长范围中的光)到组织(例如手腕上的组织)中且测量所反射的光。所反射的光强度随着血管的脉动而波动。由此可以确定可穿戴设备的佩戴者的心率。换言之，传感器单元可以包括用于检测可穿戴设备的佩戴者的心率数据的光学传感器。例如从现有技术中已知在智能手表中的功能，其中，在佩戴智能手表的手上可以区分两种手姿态。第一手姿态包括拇指与食指并拢，第二手姿态包括握拳。

20、系统包括至少一个车辆。术语车辆在本文的范围中包括移动交通工具，其用于运输人员(客运交通)、货物(货物交通)或工具(机器或辅助设备)。特别是术语车辆包括机动车以及至少部分可以电驱动的机动车(电动车、混合动力车辆)。

21、车辆可以由车辆驾驶员控制。此外或对此备选地，车辆可以是至少部分自动化行驶的车辆。术语“自动化行驶的车辆”或“自动化行驶”可以在本文的范围中理解为具有自动化纵向或横向引导的行驶或具有自动化纵向或横向引导的自主行驶。自动化行驶例如可以是在高速公路上时间上更长的行驶或在停车或调车的范围中时间上有限的行驶。术语“自动化行驶”包括以任意自动化程度的自动化行驶。示例性的自动化程度是辅助的、半自动化的、高度自动化的或全自动化的行驶。该自动化程度已由德国公路局(bast)定义(参见：bast出版物“forschung kompakt”，2012年第11期)。在辅助行驶的情况下，驾驶员持续执行纵向或横向引导，而系统在一定范围内接管相应其他功能。在半自动化行驶的情况下，系统在一定时段内和/或在特定情况下接管纵向和横向引导，其中，驾驶员必须如在辅助行驶的情况下那样持续监控系统。在高度自动化行驶的情况下，系统在一定时段内接管纵向和横向引导，而驾驶员不必须持续监控系统；但是驾驶员必须在一定时间内能够接管车辆引导。在全自动化行驶的情况下，系统可以对于特殊应用情况在所有情况下自动化完成行驶；对于该应用情况不再需要驾驶员。上述四个自动化程度对应于标准sae j3016(sae-汽车工程学会)的sae等级1至4。此外，在sae j3016中还设有sae等级5作为最高自动化程度，这不包含在bast的定义中。sae等级5对应于无驾驶员的行驶，其中，系统可以在整个行驶期间如人类驾驶员那样自动完成所有情况。

22、系统包括至少一个运算单元。运算单元设立为处理检测到的传感器数据。对传感器数据的处理可以包括对原始传感器数据的预处理。

23、此外，对传感器数据的处理可以包括确定可穿戴设备的用户的能预定或预定的运动。这些数据在本文的范围中也称为运动数据。作为可穿戴设备的用户的运动数据的预定的运动的示例可以是向一侧迈步、跳跃、打招呼或任何其他的通过传感器可检测到的、能预定的或预定的运动。

24、确定可穿戴设备的用户的能预定或预定的运动可以借助于适合的机器学习算法、例如借助于机器学习方法创建的模型(例如通过监督学习或者说supervised learning或无监督学习或者说unsupervised learning)实现。

25、此外或对此备选地，对传感器数据的处理可以包括确定可穿戴设备的用户或佩戴者的预定或能预定的姿态。预定的姿态的确定可以借助于上述的运动数据(其可以通过上述运动传感器中的一个或多个来检测)以及借助于光学传感器或光学心率传感器的光学数据在借助于适合的机器学习算法的情况下实现。特别是可以借助于上述传感器识别到可穿戴设备的佩戴者的肌肉运动和肌腱活动的细微差别。这样的做法如上所述从现有技术中已知。例如，两个不同的手姿态可以类似于摩尔斯电码或摩尔斯字母表(其中，通过将短和长的声音信号相应彼此连接形成字母)通过前述姿态“拇指与食指并拢”和“握拳”的任意彼此连接映射任意多个不同的车辆功能。利用与运动姿态或功能关系、方位关系和时间关系、在车辆上的位置和时间上的方面的所描述的组合，可能性是极其多样的。

26、有利地，对于可穿戴设备的用户由此能实现如下，即，借助于佩戴智能手表的手的细微姿态(以智能手表为例)例如通过将食指与拇指按到一起、通过攥紧拳头等，以最低耗费实施预定或能预定的运动。

27、在功能关系的确定中，也可以实现对于检测运动和/或姿态和/或运动和/或姿态序列的任意组合的时间限制。例如功能关系可以要求：必须在预确定的时段内结束姿态/运动/其任意组合，否则识别不到功能关系。如此例如可以预定：必须在2秒钟内实施“拇指和食指并拢”与“握拳”相组合的姿态组合，以便触发车辆功能“打开后备箱”。

28、如此所确定的能预定或预定的运动或者能预定或预定的姿态、亦即所确定的功能关系可以配设给能预定或预定的车辆功能。此外可以将预定的运动或预定的姿态的任意组合配设给预定的车辆功能。例如，车辆的用户可以站在车辆之后。车辆的用户可以在手上佩戴智能手表。车辆的用户可以举起这只手，以便与邻居打招呼。该手运动将不配设给预定的车辆功能。相反，如果车辆的用户以该手例如首先实施预定的手姿态且紧接着举起该手，那么姿态与运动的该组合可以配设给车辆功能“打开后备箱”。

29、此外，运算单元设立为，确定所处理的传感器数据与车辆的功能关系。

30、功能关系可以特别是通过如下条件中的一个或多个产生：

31、-可穿戴设备的用户的所识别的运动或运动序列，如上所述；

32、-可穿戴设备的用户的所识别的姿态或姿态序列，如上所述。

33、此外，运算单元——在所识别的功能关系的情况下——设立为，在考虑所确定的功能关系的情况下确定与预定的车辆功能的配设。这例如可以借助于在适合的存储单元中存储的、可永久更新的配设实现。

34、预定或能预定的车辆功能在此可以包括如下车辆功能中的一个或多个：

35、a.车辆的外部区域或外部空间：

36、-打开/关闭车辆的充电盖或加油口盖；

37、-从车辆的充电插座拔下充电插头；

38、-打开/关闭车辆的后备箱盖；

39、-打开/关闭车辆的任意活门(klappe)；

40、-打开/关闭车辆的一个或多个自动门；

41、-控制车辆的上车辅助设施；

42、-经由车辆的无线电接口打开/关闭车库/门禁闸机(zufahrtstor)；

43、-打开/关闭车辆的一个或多个窗；

44、-打开/关闭车辆的一个或多个遮阳卷帘和/或遮阴设施(verschattung)；

45、-打开/关闭车辆的推拉式升降车顶；

46、-移出/移入车辆的挂车接合器；

47、-解锁/锁定或保护车辆；

48、-接通/关断车辆的停车加热器和/或停车通风器和/或停车冷却器；

49、-接通/关断车辆的驻车灯和/或停车灯和/或警告灯；

50、-激活/停用车辆的任意灯光效果；

51、-触发相机记录(照片或影片)；

52、-激活/停用车辆的声音；

53、-驱控车辆的喇叭；

54、-根据可穿戴设备的佩戴者的个性化的调设来调设车辆的座椅位置和/或转向柱；

55、-驱控车辆的水平调整；

56、-触发车辆的停车/离开停车场过程；

57、-控制车库停车器以用于车辆的自动停车和离开停车场；

58、-在车库停车器中(自动停车和离开停车场)用于将车辆停止的指令；

59、-等。

60、b.车辆的内部区域或内部空间：

61、-在车辆内部空间中滚动、轻扫、选择和/或滑动，例如作为用于在车辆内部空间中的手势相机的备用；

62、-接受或拒绝或中断电话通话；

63、-改变车辆中音频输出的音量；

64、-激活/停用车辆中显示单元的显示；

65、c.平视显示器

66、-激活/停用平视显示器的功能；

67、-激活/停用经由平视显示器输出的内容；

68、-等。

69、d.关于车辆的状态询问：

70、-询问蓄能器、例如至少部分电驱动的车辆的电池的充电状态；

71、-询问车辆的至少一个轮胎的轮胎状态；

72、-询问车辆的一般状态；

73、-询问车辆的中控锁的状态；

74、-询问车辆的防盗报警系统的状态；

75、-询问车辆的油箱的油箱液位；

76、-询问车辆当前油箱液位和/或当前充电状态下的续航里程；

77、-等。

78、上述预定或能预定的车辆功能仅仅示例性列出，原则上可以由在本文中所述的做法控制或调节任意车辆功能且可以调用车辆的任意状态。

79、车辆包括控制单元。控制单元设立为，根据所确定的配设来控制或调节能预定的车辆功能。

80、因此，有利地可以实现对多个车辆功能的特别敏捷、灵活和直观的控制和/或调节，而无需在车辆中昂贵的传感装置和/或操作件。这能实现在可穿戴设备的领域中使用最新的技术的情况下在车辆中和车辆周围的功能的更好的可操作性，所述可穿戴设备无论如何提供所需要的传感装置。另一主要优点在于，对车辆功能的控制或调节可以不需要用手地、亦即不需要可穿戴设备的用户的输入地经由设备本身实现，因为作为可穿戴设备的智能手表的用户的姿态、例如手姿态可以触发上述(一个或多个)车辆功能，而无需经由显示器对智能手表进行操作。这对于可穿戴设备的用户是特别舒适的。新的车辆功能可以被任意添加或适配或改变，而不必须实现在车辆中耗费和昂贵的适配或安装。

81、优选地，车辆和可穿戴设备分别包括通信单元，其中，车辆和可穿戴设备设立为，相互建立蓝牙低能耗(ble)连接。

82、ble是一种无线电技术，利用该技术能实现在两个通信参与者之间的通信。ble相比于经典的蓝牙具有非常小的电流消耗。

83、例如可穿戴设备已经能够以作为数字钥匙或数字车辆钥匙按从现有技术中已知的方式设立为用于车辆。因此，借助于ble技术，对于可穿戴设备的佩戴者在没有在车辆与可穿戴设备之间的初始连接的任何初始输入或请求的情况下可能的是，通过接近车辆通过姿态不需要用手地控制或调节上述(一个或多个)车辆功能，其中，同时由数字钥匙安全要求保证关于在车辆与可穿戴设备之间的通信的安全性。

84、对于智能手表作为可穿戴设备的示例因此足够的是，对于智能手表的用户在与车辆的ble通信作用范围中实施手姿态，以便触发上述(一个或多个)车辆功能。如此用户例如能够以戴有智能手表的手握拳，以便解锁和/或锁定车辆。作为另外的示例，佩戴智能手表的手并拢拇指与食指可以在智能手表的显示器上输出车辆的蓄能器的充电状态。

85、优选地，运算单元此外设立为，确定所处理的传感器数据与车辆的方位关系，其中，当在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设时考虑所确定的方位关系。方位关系例如可以使用在超宽带技术(uwb，参见下文)的情况下实现。

86、将数据从可穿戴设备传送给车辆例如可以在使用超宽带技术(uwb)的情况下实现。在此涉及短距离无线电通信，其中，使用带宽为至少500兆赫兹或者带宽为所使用的频带的下截止频率与上截止频率的算术平均值的至少20％的极大的频率范围。有利地，可以通过使用uwb技术实现高精度地判定可穿戴设备相对于车辆的位置。在此从可穿戴设备至车辆的数据可以经由适合的无线电接口、例如蓝牙低能耗(ble)或移动电话网络本地传输。方位关系可以从高精度地判定可穿戴设备或可穿戴设备的佩戴者相对于车辆的位置产生。在此，可穿戴设备相对于车辆的位置可以根据系统设计在分区中实现。在此例如在车辆的外部区域中可考虑尾部区域、前部区域以及侧面区域。此外，通过可穿戴设备相对于车辆的精确位置也能实现方位关系的确定，例如在驾驶员侧车门之前1米或者在充电盖附近。在车辆内部空间中确定方位关系或者作为在车辆内部空间中的精确位置也是可能的。在另一示例中也可以将车辆内部空间分为分区，例如驾驶员座位、副驾驶座位、右后部区域等。为了确定方位关系，可穿戴设备可以包括uwb传感装置或uwb传感器，其从可穿戴设备给车辆中的多个锚点或uwb接收器发送信号且根据与相应的锚点的距离在不同时刻在车辆上将其接收，由此运算单元可以确定可穿戴设备相对于车辆的位置。

87、通过添加方位关系，进一步提高车辆功能的控制的敏捷性和灵活性，因为在智能手表作为可穿戴设备的示例中该智能手表的佩戴者例如能够以能预定的手姿态站在车辆的驾驶员侧上来触发驾驶员侧车门的打开、站在车辆的副驾驶员侧上来触发副驾驶员侧车门的打开、站在车辆的尾部区域中来触发后备箱的打开，等。

88、优选地，运算单元此外设立为，确定所处理的传感器数据与车辆的时间关系，其中，当在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设时考虑所确定的时间关系。

89、时间关系在此可以包括例如确定可穿戴设备的佩戴者的姿态的持续时间和/或时间参量、例如开始和停止时刻。在智能手表的示例中，该智能手表的佩戴者例如能以手姿态发起车窗的打开，其中，随着手姿态的消除中断该过程，从而随着手姿态的消除中断车窗的打开。因此进一步对提高车辆功能的控制的敏捷性和灵活性。

90、此外或对此备选地，时间关系也可以用于实现功能安全目的。功能安全目的可以要求：沿着车辆功能的整个作用链确保该车辆功能的正确的功能性。在经典的车载电气系统通信中，在此可以涉及活跃信号。活跃信号是可穿戴设备的信号，其周期地改变其值，以便给车辆用信号表示：可穿戴设备总是还“活跃”。这对于车辆能实现确保：例如可穿戴设备的手姿态的信号状态在作用链中不是“冻结的”。

91、对于智能手表的示例，该智能手表的佩戴者例如可以利用握拳发起动作的开始、例如车辆的自动化停车过程的的开始。功能安全目的现在可以要求：在车辆的自动化停车过程期间，作为功能安全目的，智能手表的佩戴者在自动化停车过程期间周期地将拇指与食指并拢且又松开，以便用信号表示：应继续实施自动化停车过程。在未实施上述功能安全目的的情况下将出于安全原因结束自动化停车过程。通过重新握拳，智能手表的佩戴者可以触发动作的结束、在此为自动化停车过程的结束。这样的做法示出对车辆功能的组合性控制。

92、有利地，因此进一步提高对车辆功能的控制的敏捷性和灵活性，其中，同时在对车辆功能的控制中保证安全性。

93、优选地，方位关系此外或者对此备选地包括识别可穿戴设备的用户的运动数据的方向，其中，当在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设时考虑所识别的方向。

94、为此可以采用上述uwb技术。uwb技术除了高精度判定可穿戴设备相对于车辆的位置之外也能实现可穿戴设备相对于车辆的运动的方向。可穿戴设备的用户的运动数据的方向的确定或识别因此例如可以通过采用uwb技术按从现有技术中已知的方式实现。在智能手表作为可穿戴设备的示例中，智能手表的佩戴者例如可以通过手姿态和指向车辆的驾驶员侧的后门来发起在车辆的后驾驶员侧车门上的窗的打开。通过同样的手姿态和指向车辆的前驾驶员侧车门，佩戴者可以发起车辆的驾驶员侧的前门的窗的打开。

95、有利地，因此进一步提高在对车辆功能的控制中的敏捷性和灵活性。

96、功能关系、时间关系和方位关系(位置和/或方向)的上述方案可以通过任意方式相互组合。此外，用于控制车辆功能的姿态的上述示例可以与可穿戴设备的佩戴者的任意运动相组合。例如可穿戴设备的佩戴者可以指向驾驶员侧车门、执行姿态且向上实施运动。由此可以发起驾驶员侧车门的窗的关闭。在相同的做法(指向驾驶员侧车门、实施同样的姿态)但是向下运动的情况下，可以发起驾驶员侧车门的窗的打开。

97、此外或者对此备选地，功能关系和/或时间关系和/或方位关系也可以与其他技术任意结合。例如可以实现与从现有技术中已知的语音处理相结合。此外可以在可穿戴设备中采用麦克风。因此，上述做法可以与语音指令组合，以便触发车辆功能。在智能手表的示例中，该智能手表的佩戴者可以通过在车辆附近握拳来激活在智能手表中的语音处理模块。随后，智能手表的佩戴者例如可以提出问题，例如“车辆的充电状态如何？”和/或“充电过程还持续多长时间？”，对此车辆功能可以包括输出相应的车辆数据。此外或者对此备选地，与语音输入的结合可以实现关于车辆功能的进一步的细节化，其方式为在上述示例中用于打开窗的姿态与语音指令“仅仅打开驾驶员侧窗”相组合可以触发打开驾驶员侧窗，相反在仅有姿态的情况下将打开所有车窗。

98、按照第二方面，所基于的任务通过用于敏捷、直观地控制车辆的车辆功能的方法解决，所述方法包括：

99、在可穿戴设备上检测传感器数据，其中，传感器数据包括可穿戴设备的用户的运动数据和光学数据；

100、借助于运算单元处理检测到的传感器数据；

101、通过运算单元确定所处理的传感器数据与车辆的功能关系；

102、通过运算单元在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设；

103、通过车辆的控制单元根据所确定的配设来控制或调节所确定的能预定的车辆功能。

104、优选地，车辆和可穿戴设备分别包括通信单元，其中，车辆和可穿戴设备设立为，相互建立蓝牙低能耗连接、即ble连接。

105、优选地，运算单元此外设立为，确定所处理的传感器数据与车辆的方位关系，其中，当在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设时考虑所确定的方位关系。

106、优选地，运算单元此外设立为，确定所处理的传感器数据与车辆的时间关系，其中，当在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设时考虑所确定的时间关系。

107、优选地，方位关系包括识别可穿戴设备的用户的检测到的运动数据的方向，其中，当在考虑所确定的功能关系的情况下确定与能预定的车辆功能的配设时考虑所识别的方向。