本披露内容属于机动车辆访问管理领域。
背景技术:
1、已知的是使用射频信号来控制机动车辆打开元件(例如后备箱的门)的打开。射频信号是包括载波的电磁信号,该载波的频率例如在3 khz到300 ghz之间,但在机动车辆领域中的应用中最常见地是在5 ghz到30 ghz之间。
2、特别地,存在用于控制车辆打开元件的姿势检测方法。在这种方法中,在目标的方向上发射射频信号,并且分析返回射频信号使得可以识别用户的脚做出的预定姿势。
3、还已知的是使用具有所谓的射频脉冲的脉冲射频信号(与连续信号相反),也就是说,该信号的载波频率属于宽射频频谱。使用这种类型的信号特别地使得可以确定目标与用于发射和接收所述脉冲射频信号的设备之间的距离。
4、所讨论的在区域中对姿势的检测控制打开元件的完全打开或关闭。
5、还已知的是,在这种情况下,通过计算信号的相位来分析射频信号。然而,这种相位计算有时难以使用。
6、一方面,信号的相位随着时间的推移存在显著噪声,例如在目标静止时。
7、另一方面,信号的相位通常是在范围从-180°到+180°(即从-π到+π弧度)的角度区间内计算的,这使得难以对该角度区间之外的相位值进行分析。
8、本发明的目的是提出一种克服这些限制的方法和设备。
技术实现思路
1、提出了一种通过检测目标的移动来控制机动车辆的打开元件的方法,该目标比如为用户身体的一部分或收发器装置,所述方法包括以下步骤:
2、a)使用至少一个发射器发射旨在至少部分地从所述目标反射的射频信号,该射频信号被称为发射信号,
3、b)使用至少一个接收器接收源自该发射信号从所述目标的反射的射频信号,该射频信号被称为返回信号,
4、c)基于该发射信号和该返回信号,计算所述返回信号随时间变化的幅度a1和相位φ1,
5、d)计算所述返回信号的重建相位φ2,该重建相位φ2对应于针对与该相位φ1的时间变化的同余性质相关的相位跳变而被校正的相位φ1,
6、e)基于该幅度a1并且基于该重建相位φ2,控制该打开元件的锁定或解锁、或者该打开元件的打开或关闭、或者与该打开元件齐平设置的把手从休止位置到抓握位置的移位。
7、可以在正交坐标系中表示射频信号s,该正交坐标系包括点o作为原点、作为横坐标向量、以及作为纵坐标向量。
8、在正交坐标系中,信号s是被分解为同相分量i(沿着的实分量)与正交相位分量q(沿着的虚分量)之和的复数,因此信号s由以下等式定义:
9、[数学式1]
10、
11、信号s的相位φ等于其幅角:
12、[数学式2]
13、
14、贯穿本文件的其余部分,对应于q = 0和i < 0的半直线被称为相位跳变线。相位跳变线将坐标系的平面的一半分成两个象限:上象限和下象限。
15、同相分量i和正交相位分量q通过以下等式与信号的相位φ和幅度a相关:
16、[数学式3]
17、
18、[数学式4]
19、
20、[数学式5]
21、
22、信号s的幅度a等于其在此坐标系中的模,即,同相分量i的平方与正交相位分量q的平方之和的平方根:
23、[数学式6]
24、
25、同余性质应理解为意指模2π同余性或环状性质。
26、步骤 (e) 可以根据与目标的移动相关的特性来执行。
27、在控制打开元件的锁定或解锁、或者打开元件的打开或关闭、或者与该打开元件齐平设置的把手从休止位置到抓握位置的移位之前,步骤 (e) 还可以确定与目标的移动相关的至少一个特性,该至少一个特性选自与目标相对于车辆的确定区域的移动相关的移动速度、移动线性幅度和/或角移动幅度。
28、与打开元件齐平设置的手柄可以是可延伸的或可缩回的手柄,该手柄在休止位置下与打开元件的外表面齐平设置,并且可以移位到抓握位置,在该抓握位置下,触及腔体的通路被释放或抓握构件被延伸。
29、打开元件可以是机动化打开元件或手动打开元件。
30、例如,打开元件可以是机动车辆的后备箱、车门或发动机罩。
31、发射器和接收器可以位于同一发射和接收设备中。发射器和接收器可以由天线形成。
32、还可以使用多个发射器和多个相关联的接收器;这些发射器(和相关联的接收器)可以位于车辆的彼此间隔开的区域中。
33、发射信号可以是包括由脉冲序列调制的载波的脉冲信号。
34、发射信号可以是射频信号。射频信号表示其载波的频率在3 khz与300 ghz之间的电磁频率信号。载波的频率可以在5 ghz与30 ghz之间,例如在5 ghz与10 ghz之间。
35、发射信号可以是超宽带信号。
36、超宽带(uwb)信号是电磁信号,该信号的特征在于随时间推移的非常短的脉冲(例如,大约几纳秒)和非常宽的带宽(例如,大于500 mhz,或甚至大于1 ghz)。脉冲如此短以至于它们具有大约为载波频率的几个周期的持续时间,这意味着该信号可以具有比常规信号显著更宽的带宽。uwb信号也具有非常低的发射能量。这种类型的信号适合在具有大量无线电噪声或干扰的环境中使用。
37、下文描述了进行信号处理使得可以表征目标的移动(特别是在发射信号是包括由脉冲序列调制的载波的脉冲信号时)的示例。数据处理的这些示例是通过举例方式给出的,并且决不是限制性的。
38、步骤 (c) 可以包括以下子步骤:
39、(c1) 通过将该返回信号与该发射信号的频率下的同相信号进行混合来生成与该返回信号的同相分量相关的信号i(t),以及通过将该返回信号与该发射信号的频率下的正交相位分量进行混合来生成与该返回信号的正交相位分量相关的信号q(t),该信号i(t)和该信号q(t)定义了该经解调的返回信号的两个分量,
40、(c2)获得与该信号i(t)和该信号q(t)的时间采样相对应的采样数据i(ti)和q(ti),
41、(c3)从该采样数据i(ti)和q(ti)中提取仅与该返回信号的以下部分相关的数据:对于这些部分,接收到每个返回信号部分与发射该发射信号的对应脉冲之间的时间差介于多个阈值之间或等于该多个阈值,
42、(c4)对于每个采样时刻ti,计算所提取的数据i(ti)和q(ti)的模,该模等于经解调的返回信号的幅度a1(ti),并且其值等于i²(ti)+q²(ti)的平方根。
43、(c5)从所计算的幅度a1(ti)中针对该发射信号的每个脉冲相继地搜索大于或等于预定阈值a阈值的幅度峰值的存在,第一次检测到这种峰值对应于识别到该目标的移动的开始,记录与这种峰值相关联的该时刻tj并且将该发射信号的索引为k的脉冲与第一次检测到这种峰值相关联,k是正整数,
44、(c6)使用以下公式,使用与该峰值的所述时刻tj相关联的值i和q来计算该经解调的返回信号的相位φ1(k):
45、-如果i(tj) > 0,则φ1(k) = arctan (q(tj)/i(tj));
46、-如果i(tj) < 0并且如果q(tj) < 0,则φ1(k) = arctan (q(tj)/i(tj)) - π;以及
47、-如果i(tj) < 0并且如果q(tj) > 0,则φ1(k) = arctan (q(tj)/i(tj)) + π,
48、(c7)针对该发射信号的索引为k+n的后续脉冲计算该相位φ1的值的变化,n是正整数。
49、步骤 (d) 包括以下子步骤:
50、(d1)使用以下公式,通过使用与峰值的所述时刻tj和tj-1相关联的值i和q以及索引为k和k-1的脉冲的相位φ1的值来计算经解调的返回信号的重建相位φ2(k):
51、-如果q(tj-1) < 0, q(tj) > 0并且φ1(k) - φ1(k-1) > π,则φ2(k) = φ1(k) -2π;
52、-如果q(tj-1) > 0, q(tj) < 0并且φ1(k) - φ1(k-1) ≤ -π,则φ2(k) = φ1(k)+ 2π;以及
53、-如果不满足上述条件,则φ2(k) = φ1(k),
54、(d2)针对该发射信号的索引为k+n的后续脉冲计算该重建相位φ2的值的变化。
55、换言之,可以使用以下条件来计算经解调的返回信号的重建相位φ2(k):
56、-在坐标系中,如果tj-1处的信号到tj处的信号的移动意味着旋转穿过跳变线从下象限到上象限(即,反三角方向上的相位跳变),则重建相位φ2等于相位φ1减360°;
57、-在坐标系中,如果tj-1处的信号到tj处的信号的移动意味着旋转穿过跳变线从上象限到下象限(即,三角方向上的相位跳变),则重建相位φ2等于相位φ1加360°;
58、-否则,重建相位φ2等于相位φ1。
59、旋转应理解为意指沿tj-1处的信号与tj处的信号之间形成的角度最小的方向进行的角移动;所形成的角度必须是最小的。
60、如此计算的重建相位φ2使得可以考虑相位跳变。重建相位φ2在索引为k的脉冲上(并且因此随时间推移)展现出具有平滑轮廓的变化,这与相位φ1不同,该相位在与穿过跳变线的角度变化相对应的两个连续脉冲之间展现出具有突然的(“锯齿”)变化的轮廓的变化。
61、换言之,重建相位φ2使得可以克服与相位已经进行了完整旋转(2π弧度的旋转)相关的梯度。具体地,相位φ1是利用模2π弧度同余性计算的;因此,由于这种同余性,该相位仅具有介于-π和+π弧度之间(即,介于-180°和+180°之间)的值。
62、由于该返回信号的相位与目标的移动成比例,因此计算重建相位φ2特别地允许对目标的移动进行简单且更忠实的分析。
63、例如,相位φ1的突然变化使得无法计算相位φ1的导数,这与重建相位φ2的平滑轮廓的变化不同,该重建相位的平滑轮廓的变化使得可以正确地计算重建相位φ2的导数,并且因此从中推导出移动的速度和/或加速度。
64、另外,重建相位适合于持续时间较长的移动,例如持续时间大于发生相位跳变的持续时间或大于两个连续相位跳变之间的一个周期的时间的移动。
65、步骤 (c5)的预定阈值a阈值可以等于20、50或200。
66、当目标静止时,相位φ1具有显著的噪声。而且,可以规定的是预先选择与相位相关的有用脉冲,也就是说,其中存在目标移动的索引为k的脉冲。
67、由于幅度a1在目标静止时不具有噪声并且在目标移动时具有变化,因此可以选择其中存在目标移动的采样时刻tj,并且因此选择与这些时刻tj相关联的索引为k的脉冲。然后使用这些采样时刻tj来计算相位φ1。
68、换句话说,可以通过根据在幅度a1上获得的窗口选择相位φ1的值来抑制相位噪声。
69、步骤 (c5)可以通过对幅度a1设阈值来执行。
70、以这种方式,通过区分幅度较小的采样时刻ti(其中i ≠ j)(即,其中没有或几乎没有移动的采样时刻)来界定窗口。
71、例如,打开元件的移动方向可以取决于目标的移动方向,或者取决于目标的轨迹。
72、本文件还涉及一种旨在安装在机动车辆中的计算机,该计算机包括至少一个处理器和至少一个存储器,所述处理器能访问该存储器以读取存储在该存储器中的步骤,所述计算机的特征在于,该计算机被配置为实施上述类型的方法的步骤中的每一个步骤。
73、本文件还涉及一种旨在安装在机动车辆中的用于管理打开元件的系统,其特征在于,该系统包括:
74、- 至少一个天线,该至少一个天线旨在发射发射信号并接收返回信号,以及
75、- 电子管理模块,该电子管理模块包括根据上述类型的计算机。
76、管理系统可以是用于锁定或解锁打开元件的系统、用于打开或关闭打开元件的系统、和/或用于将与打开元件齐平设置的把手从休止位置移位到抓握位置的系统。
77、本文件还涉及一种设置有可移动打开元件的机动车辆,其特征在于,该机动车辆包括根据上述类型的用于管理所述打开元件的系统。
78、所披露的特征可以可选地彼此独立地或彼此组合地实施。