使用车辆传感器确定车库门的状态的制作方法
【专利摘要】本发明涉及使用车辆传感器确定车库门的状态。通过感测各种物理状态可以检测车库门是打开的，所述物理状态的存在指示车库门是打开的。当确定车库门打开时，通知消息被无线发送到预定的实体或人以通知它们：门是打开的。然后可以采取纠正措施来关闭车库门以确保车库的车辆和物品安全。
【专利说明】使用车辆传感器确定车库门的状态
【背景技术】
[0001]大多数车辆所有者更喜欢将他们的车辆放在受保护车库中，也就是说，具有车辆能够通过其进出车库的升降车库门的车库。大部分人还更喜欢通过无线控制的车库开门器来操作这样的车库门。
[0002]车库门相对普遍的问题是车库门有时会由于疏忽一直开着。车库门经常开着是因为车辆操作者忘记关门或者因为在车库门路径上有障碍物，所述障碍物阻碍了大部分车库开门器的操作。能够确定车库门是打开还是关闭的车库门检测器相对于现有技术是一种改进。还能够传达车库门的状态的检测器还使得车库的所有者或车辆的所有者/操作者能够决定是否应该采取纠正措施。
【发明内容】
[0003]根据本发明的实施例，通过感测各种物理状态可以检测车库门是打开的，所述物理状态的存在指示车库门是打开的。当确定车库门是打开时，通知消息可以被无线发送到预定的实体或人以通知它们:门是打开的。然后可以采取纠正措施来关闭门以确保车库的车辆和物品安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]图1示出了车库门位置检测器的第一实施例；
[0005]图2是用于门检测器的各种不同实施例的处理器的框图；
[0006]图3A和3B示出了使用诸如如图1所示出的检测器来确定车库门108是打开还是关闭的方法；
[0007]图4示出了车库门位置检测器的第二实施例；
[0008]图5示出了车库门位置检测器的第三实施例；
[0009]图6示出了车库门位置检测器的第四实施例；以及
[0010]图7示出了车库门位置检测器的第五实施例。
【具体实施方式】
[0011]图1示出了车库门位置检测器100的第一实施例。它也示出了具有以下描述的一种或者多种类型的传感器的车辆104。
[0012]图1中所示的检测器100被配置为反复确定车库门的位置或状态，即，通过比较车辆104后面的图像与之前捕获的车库门108打开和关闭的图像，确定车库门是否打开。重要的是，检测器100能够确定任何车库的任何车库门的状态。
[0013]如果车库门108被确定是打开的，检测器100无线发送门打开通知消息。该消息能够被发送到预定的人或实体，例如车辆的所有者，车库的所有者或某一其他人或实体，通知它们中的一个或多个:门是打开的。然后可以采取纠正措施来关闭门并且确保车库的车辆和物品的安全。[0014]该通知消息可以实现为文本消息，S卩，数据消息或电子邮件，或预先记录的音频消息。文本消息或电子邮件的目的地或地址可以预先指定，即，预定的。
[0015]在图1中示出的检测器100包括附着到机动车104的摄像机102。在图1中示出的车辆104停在车库106中，该车库106具有传统的、垂直操作的滑升门108，该滑升门被示出处于其“降下(down) ”或关闭位置110。车辆104在门108处于其“升上(up) ”或打开位置112时可以驶入或驶出车库106。门108优选地通过传统的、远程控制的车库开门器机构来操作，该车库开门器机构未示出，但是本领域技术人员所公知的。
[0016]摄像机102优选地安装在车辆104的内部，但是仍然被定位成能够捕获车辆104外面和后面视野114内的图像。如已知的，图像是以帧来捕获的。还是已知的，每个帧包括多个单独的像元或像素。
[0017]在图1中，摄像机102被向后定向以便“看到”并捕获车辆104后面的图像。摄像机102还可以朝着车辆104的前面定向以捕获还在车辆104前面的视野中的图像。
[0018]摄像机102耦合到处理器116并由处理器116控制。处理器116也耦合到无线收发器118并且优选地与无线收发器118位于同一位置。收发器118可以实现为音频信号换能器例如扬声器或光源，但是在优选实施例中收发器118优选地是具有双频带传送能力的射频收发器。其能够在一个或多个蜂窝频带上发送和接收，以及在远程车库开门器通常使用的一个或多个射频频带上发送车库开门器控制信号。其能够发送信号113到传统的蜂窝网络115并且由此通过数据和交换网络119传送到其他设备(诸如传统电话117)，此类其他设备可以直接地或间接地耦合到所述数据和交换网络119。
[0019]如上所述以及众所周知，摄像机102以帧的形式捕获在其视野114中的图像。还是已知的，每个帧包括多个单独的像元或像素。在所捕获的帧中的像素数量决定了摄像机的分辨率并且是设计的选择，但是本领域技术人员将认识到图像/帧的品质将直接与在图像/帧中的像素的数量相关。
[0020]图2是处理器116的框图，该处理器116用于在此公开的多种门检测器。中央处理器(CPU) 202通过传统总线206耦合到传统的非易失性的非临时存储设备204。总线206是形成主传输通路的一组并行的电导体。其载送往来于CPU202的地址、控制和数据。
[0021 ] 存储设备204存储数据和程序指令。当它们被CPU202执行时，它们使得CPU执行对摄像机102和耦合到总线206的其他设备的控制。
[0022]除了耦合CPU202到存储设备204，总线206还耦合CPU202到摄像机102、传统的蜂窝电话收发器208以及传统无线车库门发射器210。在下面描述的其他传感器以与摄像机102耦合到CPU202相同的方式的耦合到CPU202。
[0023]位置确定设备或“位置确定器”213也通过总线206耦合到CPU202。位置确定设备用于在确定车库门是升上还是降下之前确定车辆位于何处。位置确定装置213优选地实现为全球定位系统接收器。位置确定设备213的一个可替换实施例包括蜂窝电话无线电设备，其被配置为使用来自附近塔的信号通过三角测量来定位车辆。另一个可替换的实施例是“W1-FI”接收器和数据库，根据所述的“W1-FI”接收器和数据库，如果接收到的W1-FI信号的SSID与当车辆位于车库中时接收到的W1-FI信号相对应，可以确定车辆的位置。
[0024]蜂窝电话收发器208、车库门发射器210、CPU202、存储设备204优选地位于同一位置，即，在相同的外壳中和/或相同的电路板上，未示出但对于本领域技术人员是公知的。[0025]用户接口 212也通过总线205耦合到CPU。优选地它被实现为传统的触摸感应式显示面板。它允许从用户将输入命令输入到CPU202。
[0026]图3A和3B是使用图1示出的检测器来确定车库门108是否“升上”或打开112的方法300。在第一步骤301中，从位置确定设备(例如全球定位系统、航位推算导航系统)或从无线接收器读取车辆的位置，所述无线接收器“收听”来自蜂窝电话网络或“W1-FI ”系统的信号。在步骤302，从步骤301确定的位置与车辆在它位于车库中的情况下将位于的位置比较。如果在步骤302的测试结果是肯定的，即，车辆实际在车库中，该方法继续到步骤303，该步骤是在车辆104位于车库106内部时进行。
[0027]在步骤303，处理器116指示或控制摄像机102捕获第一参考图像，S卩，当车库门108故意地或有目的地处于其降下位置110时，捕获视野114。在步骤304，第一参考图像作为第一参考帧存储在存储设备204中。
[0028]在步骤306，该步骤在第一参考帧被捕获和存储后，并且在车库门108移动到其升上位置112后进行，处理器116指示或控制摄像机102捕获第二参考帧，第二参考帧是当车库门110处于其升上位置112时的视野114的图像。视野114的第二参考图像作为第二参考帧存储在存储设备204中。
[0029]在第一和第二参考帧被存储在存储设备204中之后，处理器116能够自发地通过处理器116指示摄像机102捕获视野114的第三图像以确定车库门108处于升上112还是降下。确定车库门108是升上还是降下110可以通过模式识别实现，S卩，确定在第三图像中存在或不存在一个或多个形状。也可以通过将视野108的第三捕获的图像的像素与第一和第二参考帧中的一个或两个的对应像素进行比较以确定门108是升上112还是降下110。
[0030]在步骤310，进入循环312，在所述循环中方法300等待来自用户接口 212的命令以开始监视车库门。当接收到监视车库门的命令时，在步骤314初始化第一计时器。选择第一计时器314的长度以允许车辆的乘客在车库门监视开始之前离开车辆和车库。作为步骤316的一部分，车库门监视在计时器终止时开始。
[0031]在步骤318，摄像机捕获第三图像。在步骤320，将第三图像与前两个图像相继进行比较。
[0032]在步骤322，将第三图像与第一捕获图像进行比较。如果两个图像相同或实质相同，在步骤324确定车库门108处于降下。此后方法300结束。
[0033]如果第三捕获图像与第一捕获图像不同，则在步骤326执行第二文本，在那里将第三图像与第二捕获图像进行比较。如果第三图像与第二捕获图像相同或实质相同，则在步骤328认为门108是打开的。在步骤330，发送门打开的通知消息。
[0034]如果由于某种原因第三捕获图像与第二捕获图像至少不是实质相同，则方法300在步骤332发送门关闭信号到车库关门器。在操作关门器后，该方法返回到步骤314，在步骤314在捕获视野的其他图像之前第一计时器被重新初始化并且倒计时。最后，检测车库门108处于升上的并且发送消息或者确定车库门处于降下的。
[0035]在第一优选实施例中，该实施例使用摄像机来检测车库门，如果与第一参考图像相比，第三图像与第二参考图像更接近或更“实质上”匹配，那么确定车库门110处于升上112。换句话说，仅仅通过确定两个参考图像中的哪一个最接近符合或匹配第三捕获图像，就做出车库门108处于升上112还是降下110的确定。[0036]通过在逐像素的基础上比较两个图像或图像帧以确定捕获到的图像实质上匹配还是实质上不匹配，即，相似或不相似。通过比较在两个不同图像帧中的相邻像素的组或群也可以确定图像是否匹配或相似。通过摄像机102捕获到的图像因此在这里被认为是用于指示门108是处于升上还是降下110的信号。当使用捕获到的图像确定门108处于升上112时，处理器116指示无线发射器发送消息到车辆所有者、车库所有者或某一其他人或实体，向它们通知门的打开状态。此后能够进行盗窃或损失保护措施。如果门108没有在预定长度的时间内关闭，那么通过发送开门器驱动信号到远程控制的车库开门器，检测器能够自己关闭车库门108。车库开门器未示出。这样的设备是公知的。
[0037]图4示出了车库门位置检测器400的第二实施例。与第一实施例一样，在图4中示出的检测器400被配置为反复和/或连续地确定车库门108的位置或状态，即，确定车库门108是否处于其“升上”或打开112位置。与第一实施例一样，第二实施例能够确定用于任何车库的任何车库门的状态。
[0038]如果确定车库门108是打开的112，车库门位置检测器400无线发送门打开的通知消息113到预定的人或实体，例如车辆所有者，车库所有者或某一其他人或实体，通知它们中的一个或多个:门是打开的。该通知消息113可以实现为文本消息，S卩，数据消息或电子邮件，或预先记录的音频消息。文本消息或电子邮件的目的地或地址可以预先指定，即，该消息被发送到的目的地可以被预定。如果门108没有及时关闭，即未在发送通知消息后的预定的数分钟或数小时内关闭，检测器400能够通过发送门关闭信号到开门器来自己关闭车库门108。
[0039]在图4中，检测器400包括激光器402和位于同一位置的附着到机动车104的光检测器404。它们被配置为通过测量光脉冲的发送和其接收之间的时间来测量激光器和表面或物体(例如车辆后的车库门108)之间的距离。
[0040]从激光器402发射短持续时间光脉冲406。在图4中，光脉冲406以向车辆后方的方向发射。如果在车辆后的车库门108是降下或关闭110，那么发射的光脉冲406将被门108反射以形成反射的光脉冲408，从而是通过与激光器402位于同一位置(即，与激光器402邻近)的光检测器404是可检测的。当检测器404检测到反射的光脉冲408时，门108被认为是降下或关闭110。因此，利用反射的光脉冲408的存在或不存在可以确定门108是升上112还是降下110。
[0041]检测到的光脉冲撞击传统的光电二极管(未示出)，光电二极管的输出是构成检测器404的输出的可测量电压。这样的输出或其不存在是响应于反射的光脉冲408的检测而产生的。这样的输出或其不存在因此被认为表示车库门打开或关闭。
[0042]图3中示出的确定车库门是否打开的方法能够被容易修改以用于图4示出的装置。如当车库门位置传感器是摄像机时所需的，作为比较图像的替代，图3的方法被修改以计算或确定激光器与反射所发射的光脉冲406的物体或表面之间的距离。已知的是，距离D等于速度(R)乘以时间(t)。因为光速是已知的，因此，车辆与车库门之间的距离可以通过测量光脉冲的发送和接收之间的时间来计算。如果所测量的在激光器402和光反射表面之间的距离超出了预定最大值，那么，假定车库门108是打开的。可以发送门打开的通知消息。如果在最大时间终止之前这样的消息没有引起车库门108关闭，那么，可以发送门关闭信号到车库开门器。[0043]图5不出了车库门位置检测器500的第三个实施例。与第一实施例一样，在图5中示出的检测器500被配置为反复和/或连续地确定车库门108的位置或状态，即，通过测量车辆和当车库门降下时的车库门应处的位置之间的距离，确定车库门108是否在其“升上”或打开112位置。超声地测量距离。如果确定门108是打开的112，车库门位置检测器400无线发送门打开的通知消息到预定的实体，例如车辆所有者，车库所有者或某一其他人或实体，通知它们中的一个或多个:门是打开的。与前面两个实施例一样，该通知消息113可以实现为文本消息，即，数据消息或电子邮件，或预先记录的音频消息。文本消息或电子邮件的目的地或地址可以预先指定，即，预定的。如果门108没有及时关闭，即未在发送通知消息后的预定的数分钟或数小时内关闭，检测器400能够自己关闭车库门108。
[0044]在图5中，检测器500包括超声发射器502和位于同一位置的附着到机动车104的超声接收器504。与使用光脉冲测量距离的第二实施例相似，超声换能器502和504使用发射的超声波510和反射的超声波512来测量它们自己和表面或物体(例如车库门108)之间的距离。
[0045]从超声发射器502发送短持续时间超声波脉冲510。如果车库108门108是降下或关闭110，那么发射的超声波脉冲510将被门108反射以形成反射的声波512。反射的声波512是通过超声接收器504可检测的，该超声接收器504与超声发射器502位于同一位置。当超声接收器504检测到反射的声波512时，门108被认为是降下或关闭110。可以利用反射的声波或脉冲512的存在或不存在来确定门108是升上112还是降下110。作为超声接收器504的输出的信号(其是响应于反射的声波512的检测而输出的信号),或其不存在，在这里认为是表示车库门打开或关闭。
[0046]图6示出了车库门位置检测器600的第四个实施例。与上述前三个实施例一样，在图6中示出的检测器600被配置为反复和/或连续地确定车库门108的位置或状态，即，通过附于车库门的RFID标签的存在或不存在确定车库门108是否在其“升上”或打开112位置。如果确定门108是打开的112，车库门位置检测器600无线发送门打开的通知消息到预定实体，例如车辆所有者，车库所有者或某一其他人或实体，通知它们中的一个或多个:门是打开的。与前面两个实施例一样，该通知消息113可以实现为文本消息，S卩，数据消息或电子邮件，或预先记录的音频消息。文本消息或电子邮件的目的地或地址可以预先指定，即，预定的。如果门108没有及时关闭，即未在发送通知消息后的预定的数分钟或数小时内关闭，检测器600能够自己关闭车库门108。
[0047]在图6中，检测器600包括附着到车库门的射频识别(RFID)标签602和附着到机动车104的某个位置的RFID检测器604，在所述位置当108在其降下位置110时检测器604能够感测标签602。控制器116周期性地向检测器604发送信号，所述信号指示检测器604针对附着到门108的特定RFID标签602的存在而询问其周围。如果感测到这样的RFID标签602，检测器604通过指示检测到标签602的信号来响应控制器的询问。从检测器604输出的信号(未示出但对于本领域技术人员来讲是公知的)因此包括指示门108升上112或降下110和作为门108升上112或降下110的响应的信号。
[0048]最后，图7示出了车库门位置检测器700的第五个实施例。与上述前三个实施例一样，在图7中示出的检测器700被配置为反复和/或连续地确定车库门108的位置或状态，即，通过测量环境亮度级来确定车库门108是否在其“升上”或打开112位置。如果确定门108是打开的112，车库门位置检测器700无线发送门打开的通知消息到预定的实体，例如车辆所有者，车库所有者或某一其他人或实体，通知它们中的一个或多个:门是打开的。与其他实施例一样，该通知消息113可以实现为文本消息，S卩，数据消息或电子邮件，或以射频信号、音频信号或光波发送的预先记录的音频消息。文本消息或电子邮件的目的地或地址可以预先指定，即，预定的。如果门108没有及时关闭，即未在发送通知消息后的预定的数分钟或数小时内关闭，检测器600能够自己关闭车库门108。
[0049]在图7中，检测器700包括环境光检测器702，其至少附着到车辆104的后窗704或后保险杠706。光检测器702包括传统的光电二极管(未示出)，当门108升上或打开112时，该光检测器输出与撞击在光电二极管的光波708的水平和频率相对应的可测量的电信号。存在于一天的各个不同时间并且由光检测器702检测的环境光708因此可以用于确定门108是在其升上位置112还是降下位置110。
[0050]使用环境光708检测车库门的位置优选地通过测量和记录车库门关闭情况下的第一环境亮度级来完成。测量和记录车库门打开情况下的第二环境亮度级。在测量和记录打开和关闭的亮度级后，将后续测量到的亮度级与第一和第二亮度级比较。与前两个亮度级中的一个更接近对应的后续测量到的亮度级被认为是由门打开或关闭引起的环境亮度级。
[0051]来自光检测器702的对应于测量到的环境亮度级的信号，或其不存在，被发送到处理器116。它是指示门108位置并且作为门108位置的响应的信号。当处理器116确定车库门108是打开还是关闭时，处理器116随后决定是否引起门打开的通知消息113的传送。
[0052]在又另一实施例中，检测器包括传统扩音器，其被配置为检测车辆104外部的声级。使用声音检测车库门的升上或降下位置可以通过测量和记录车库门关闭情况下的第一环境噪声级来完成(在车辆104处于车库108内时相对于车辆104的环境)。车库门打开的情况下测量和记录第二环境噪声级。在测量和记录两个不同噪声级后，接着通过将第一和第二环境噪声级与后续测量到的环境噪声级比较来确定车库门是打开还是关闭。
[0053]当检测到的环境噪声级接近两个测量并存储的噪声级中的一个时，扩音器所连接到的处理器116，相应地确定门108是在其打开位置112还是关闭位置110。在做出这样的确定时，处理器116使得收发器118发送门打开的通知消息113。
[0054]摄像机、激光器、激光检测器、超声波检测器、RFID检测器、环境光检测器和扩音器是传感器的不同实施例，所述传感器响应于相应的物理状态而产生或输出可测量的电信号。每一个传感器因此能够检测指示车库门是打开还是关闭的相应的物理状态。
[0055]如上所述，各种传感器中的每一个耦合到处理器116并在其引导和控制下进行操作。每个传感器能够检测相应状态，相应状态的存在或不存在将指示车库门是打开还是关闭。传感器产生的电信号由处理器116评估，所述处理器执行存储在非易失性和非临时存储设备中的程序指令。
[0056]控制传感器并评估它们的输出信号的处理器116优选地与无线收发器118位于同一位置或成为其一部分，其中在传感器检测到指示门108打开或在其升上位置112的物理状态时能够从收发器118发送消息113。收发器118优选地能够在一个或多个蜂窝频带，以及远程控制的车库开门器通常使用的频带上进行发射。因此，收发器118能够发送数据消息或无线地发送电子邮件消息到可能能够关闭门108的人或组织的地址。收发器还能够可选地直接发送第二消息115到车库开门器，该消息将使得开门器关闭门108。
[0057]上述描述仅仅是说明的目的。本发明真正的范围在接下来的权利要求中进行陈述。
【权利要求】
1.一种车库门位置检测器包括: 位置确定器，被配置为确定车辆是否在车库中； 位于车辆的传感器，耦合到位置确定器并且被配置为检测指示车库门的打开位置的物理状态以及产生表示车库门打开的信号； 无线发射器，耦合到位于车辆的传感器并且被配置为响应于来自传感器的信号而无线发送指示车库门位置的消息。
2.权利要求1的车库门位置检测器，其中，无线发射器是射频发射器。
3.权利要求2的车库门位置检测器，其中，无线发射器被配置为发送预定的数据消息。
4.权利要求3的车库门位置检测器，其中，预定的数据消息是发送到预定地址的车库门打开的警报消息。
5.权利要求1的车库门位置检测器，其中，位于车辆的传感器是摄像机。
6.权利要求1的车库门位置检测器，其中，位于车辆的传感器是超声换能器。
7.权利要求1的车库门位置检测器，其中，位于车辆的传感器是扩音器。
8.权利要求1的车库门位置检测器，其中，位于车辆的传感器被配置为检测环境亮度级。
9.权利要求1的车库门位置检测器，其中，位于车辆的传感器是激光检测器。
10.权利要求1的车库 门位置检测器，其中，位于车辆的传感器是RFID标签。
11.权利要求1的车库门位置检测器，其中，无线发射器是射频发射器，并且被配置为在预定时间过去后，发送门关闭消息到车库开门器。
12.—种车库门位置感测车辆包括: 处理器； 非临时存储设备，耦合到处理器并且被配置为存储处理器的程序指令； 位置确定器，耦合到处理器并且被配置为确定车辆是否在车库中； 传感器，耦合到处理器并且被配置为产生表示车库门打开的电信号；以及无线发射器，耦合到处理器并且被配置为响应于来自传感器的信号而发送指示车库门位置的承载信息的消息。
13.权利要求12的车库门位置感测车辆，其中，无线发射器是射频发射器。
14.权利要求13的车库门位置感测车辆，其中，所述程序指令被配置为响应于处理器接收到来自传感器的表示车库门打开的信号，使得射频发射器发送车库门打开警告消息。
15.一种检测车库门打开的方法，该方法包括: 检测车辆是否在具有车库门的车库中； 检测指示车库门的打开位置的物理状态； 产生表示车库门打开的承载信息的信号；以及 响应于接收自传感器的承载信息的信号而无线发送指示车库门打开的消息。
16.权利要求15的方法，其中检测物理状态包括: 捕获车库门关闭的第一图像； 在已捕获到第一图像之后捕获第二图像； 比较所述第一图像和所述第二图像并且确定它们之间的不同；以及 基于比较步骤的结果来确定车库门是打开的还是关闭的。
17.权利要求15的方法，其中检测物理状态包括: 测量车辆的第一端与物体之间的距离； 如果测量到的距离超过了预定阈值距离，那么确定车库门是打开的。
18.权利要求15的方法，其中检测物理状态包括: 测量并记录车库门关闭情况下的第一环境亮度级； 测量并记录车库门打开情况下的第二环境亮度级； 随后通过将第一和第二环境亮度级与后续测量到的环境亮度级进行比较来确定车库门是打开的还是关闭的。
19.权利要求15的方法，其中检测物理状态包括: 测量并记录车库门关闭情况下的第一环境噪声级； 测量并记录车库门打开情况下的第二环境噪声级； 随后将第一和第二环境噪声级与后续测量到的环境噪声级进行比较来确定车库门是打开的还是关闭的。
20.权利要求15的方法，其中车库门包括RFID标签并且其中检测物理状态包括: 测量并记录第一 RFID标签信号强度级，该第一 RFID标签信号强度级是当车库门关闭时从RFID标签传感器获得的； 测量并记录第二 RFID标签信号强度级，该第二 RFID标签信号强度级是当车库门打开时从RFID标签传感器获得的； 随后将后续确定的RFID标签信号强度与第一和第二 RFID标签信号强度级进行比较来确定车库门是打开的还是关闭的。
【文档编号】G07C9/00GK103793978SQ201310664654
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】P·萨拉丁, M·戴尔基, T·布雷 申请人:大陆汽车系统公司