本发明涉及针对在存在噪声时生成表示事件发生的触发信号来操作传感器系统的方法，用于生成触发信号的系统的控制单元，该触发信号使用这样的方法激活电机驱动的车门构件，以及用于执行该方法的软件模块。
背景技术：
传感器控制的机动车辆的电动后备箱门的自动致动在现有技术中是已知的。
实用新型文献DE 20 2005 020 140 U1描述了一种电动车门装置，其具有至少一个电动车门和用于将电动车门从关闭位置电动移动到打开位置以及从打开位置电动移动到关闭位置的驱动装置。该装置还包括用于触发驱动的控制器，该控制器被分配有可任选致动的移动部分，其通常被用户携带，并且当用户接近机动车时该移动部分可经无线传输链路与控制模块交互作用，增强地激活自动地执行了打开和/或关闭，如同由预定的使用过程触发并且不需要激活移动部件。在一个实施例中，规定用户侧操作员控制事件，即用户侧脚部移动，以引起后备箱门的电动打开。相对于增强地激活，控制装置，特别是车辆停止时的控制装置，可以移动到激活和去激活状态，并且可以仅在控制装置处于激活状态时通过预定的使用过程触发。
此外，国际申请WO 2012/08411 A1描述了一种具有可电机移位的闭合件的机动车辆的闭合件组件，其中提供传感器组件和传感器控制器用于生成操作信息。通过操作信息，可以触发该闭合件的电机位移。该传感器控制器在操作事件监测期间监视传感器测量值。在故障状况监测期间，传感器控制器监测传感器测量值，以发现作为故障状况特征的行为的发生。
在故障状况监测过程期间，如果在监测时间处登记了故障的指示，则传感器控制器增加“故障指示符”变量，并且当超过故障指示符的预定阈值时，在传感器控制器中将故障状况登记为真。根据两个监测动作，传感器控制器仅在出现操作事件但不存在故障情况时才生成操作消息。
上述现有技术应用的操作可靠性关键取决于所采用的用于检测周围的操作员预期事件的发生的方法的能力，事件包括噪声，例如来自干扰对象的噪声，其大小可能足以达到为触发而设置的任何预定阈值。
在现有技术的上述系统中，当脚或腿接近传感器时，传感器生成的信号增大。当与指定阈值相交时，系统执行高级测量来验证脚部移动/使脚部移动无效。
如果信号噪声过高，定义低的固定指定阈值以便尽快开始高级测量以对事件快速响应是不可行的。会过于频繁与指定阈值相交，这会导致功耗过大。
相反，为了保护不受噪声影响而定义高的固定指定阈值可能导致较差的系统性能，因为对事件的反应将以延迟的方式发生。
发明目的
因此，希望有一种针对生成表示操作员预期事件发生的触发信号来操作传感器系统的方法，该方法在存在噪声时操作员预期事件的检测、传感器系统功耗和对于操作员预期事件快速响应方面具有改进的性能。
技术实现要素：
在本发明的一个方面中，该目的是通过针对在存在噪声时生成表示事件发生的触发信号来操作传感器系统的方法实现的，其中该传感器系统包括至少一个生成表示感测到的物理量的传感器信号的传感器。该方法包括如下重复步骤：
-以指定的采样次数采集传感器信号，
-将作为当前采样的传感器信号获得的值与当前有效的第一阈值进行比较，
-如果作为当前采样的传感器信号获得的值等于或者超过当前有效的第一阈值，则生成触发信号；
-如果作为当前采样的传感器信号获得的值小于当前有效的第一阈值，则省去生成触发信号；
-从采样的传感器信号中形成子集，其中紧接在当前采样的传感器信号之前的预定数量的连续采集的传感器信号被排除在形成子集之外，
-基于所形成的采样的传感器信号的子集，确定第一阈值的更新值，
-将当前有效的第一阈值替换为第一阈值的更新值，作为新的当前有效的第一阈值。
该方法的一个优点在于可靠地防止了由于取决于时间的噪声引起的误触发，因为更新的阈值防止了在存在取决于时间的噪声的情况下生成触发信号。应该注意的是，该方法是一种自适应方法，这意味着第一阈值可以在高噪声环境下增大，或者在低噪声环境下降低。因此该方法针对相应环境调整灵敏度，从而确保触发事件的可靠检测。
噪声可能是由周围关于至少一个传感器敏感的物理量的变化引起的。噪声也可能起源于电磁干扰(EMI)。
同时另一个优点在于，可以以高性能的方式快速响应真实事件的发生而生成触发信号。
从形成子集的步骤中排除紧接在当前采样的传感器信号之前的预定数量连续采集的传感器信号可以防止在传感器信号突然增大的情况下，将当前有效的第一阈值快速替换为更大(或更小)的新的当前有效的第一阈值，在这种情况下可能不会生成触发信号。
指定的采样次数可以基于关于要感测的事件的频率范围的先验知识以及预期的当前噪声。根据Nyquist-Shannon采样定理，低于或等于采样频率的一半的频率是完全可重构的。在一个实施例中，要被排除的预定数量连续采集的传感器信号可以被选择为包括至少三个周期，更优选地包括至少五个周期，并且最优选地包括至少十个周期的最高完全可重构频率。
优选地，在执行该方法的同时保持指定的采样次数不变。然而，也可以考虑根据传感器信号的大小来调整指定的采样次数。例如，如果传感器信号的大小与另一个预定阈值相交，则指定的采样次数可以逐步减小。
如果以指定的采样次数采集传感器信号的步骤包括对所采集的传感器信号进行数字转换，公知的数字信号处理方法的优点可以应用于该方法的后续步骤。
在该方法的优选实施例中，确定第一阈值的更新值的步骤包括计算统计度量值，其表示至少采样传感器信号形成的子集的值的波动性。确定第一阈值的更新值的步骤基于所计算的统计度量值。
用于统计度量值的例子包括但不限于标准偏差、方差和平均绝对偏差。也考虑加权统计度量值，例如基于传感器信号的大小和/或频率的加权。
通过这种方式，传感器信号中存在的噪声可被视为整体，以可靠地防止由于时间相关噪声而生成误触发。
在该方法的另一个实施例中，确定第一阈值的更新值的步骤包括：
-将所计算的统计度量值乘以预定常数因子，
-将所计算的乘积与预定下限值进行比较，以及
-确定第一阈值的更新值为所计算的乘积和预定下限值的最大值。
通过这种方式，可以保持包括叠加有噪声的有用信号的传感器信号与第一阈值的更新值之间的预定距离，以防止由于噪声的存在而生成触发信号，这意味着误报警。
在该方法的又一个实施例中，确定第一阈值的更新值的步骤包括：
-计算当前有效的第一阈值和当前采样的传感器信号的差值，
-将所计算的差值与预定距离值进行比较，
-如果所计算的差值小于预定距离值，则计算第一阈值的更新值为当前采样的传感器信号与预定距离值之和；
-如果所计算的差值大于预定距离值，则计算第一阈值的更新值为在当前采样的传感器信号之前采集的预定数量的样本中的最大值与预定距离值之和。
同样通过这种方式，可以保持包括叠加有噪声的有用信号的传感器信号与第一阈值的更新值之间的预定距离，以避免由于噪声的存在而生成触发信号，即可以有利和可靠地避免误报警。
在具有类似益处的该方法的该优选实施例的变型中，确定第一阈值的更新值的步骤还包括：
-将所计算的第一阈值的更新值与预定下限值进行比较，以及
-确定第一阈值的更新值为计算的更新值和预定的下限值的最大值。
在该方法的另一个优选实施例中，确定第一阈值的更新值的步骤包括：
-计算关于合适的分解矢量组的多个系数，用于至少所采样的传感器信号中所形成的子集，例如像它们在离散傅立叶变换中使用的正交单位矢量，
-确定所计算的多个系数中的最高绝对值，
-将第一阈值的更新值确定为所确定的最高绝对值和第二预定下限值中的较小值。
如前所述，低于或等于采样频率的一半的频率是完全可重构的，并且存在多个离散系数，直到该频率。关于合适的分解矢量组的多个系数可以例如包括如在离散傅立叶变换中使用的正交矢量，即多个离散傅立叶系数或小波系数等。
通过这种方式，可以保持包括叠加有噪声的有用信号的传感器信号与第一阈值的更新值之间的预定距离，以避免由于噪声的存在而生成触发信号，这意味着误报警。该方法的该实施例特别适合于对噪声的频率应用加权。
在该方法的另一优选实施例中，传感器系统的至少一个传感器被设计为接近传感器，事件由操作员预期事件形成，并且触发信号被设计为控制单元的输入，用于控制电机驱动的车门构件的激活。
通过这种方式，所公开的方法的优点，特别是关于区分操作员预期事件和噪声方面的改进的性能，特别是通过干扰对象和对操作员预期事件的快速响应适用于控制电机驱动的车门构件激活的方法。
优选地，至少一个接近传感器基于电容性操作原理。
在又一个优选实施例中，该方法还包括如下步骤：
-将确定的第一阈值的更新值与预定第二阈值进行比较，以及
-如果所确定的第一阈值的更新值等于或大于预定第二阈值，则省去生成触发信号；
通过这种方式，由于例如来自电磁干扰或来自与至少一个传感器和除操作员之外的其他物理对象的干扰导致检测到的噪声水平达到或超过超出可靠操作的范围的状况，任何事件发生的指示都被阻止。基于校准测量的结果适当地选择预定第二阈值。
本发明的另一个目的是提供一种用于生成用于电机驱动的车门构件的激活的触发信号的系统的控制单元。该控制单元包括：
-至少一个处理器单元和至少一个数字数据存储单元，其中至少一个处理器单元具有对至少一个数字数据存储单元的数据访问，
-传感器驱动单元，其可电连接到至少一个接近传感器，其被配置成生成表示到对象的距离的传感器信号，以用于向至少一个接近传感器提供驱动电压，以及
-传感器信号评估单元，其可连接到至少一个接近传感器并被配置为接收传感器信号作为信号输入，其还被配置用于通过执行如本文所公开的方法的实施例的步骤来评估所接收的传感器信号。
此外，基于预定的传感器信号验证标准，至少一个处理器单元被配置为在且只要从传感器信号评估单元接收到触发信号时，就执行用于生成输出信号的传感器信号的详细评估的额外步骤，该传感器信号用于至少发起电机驱动的车门构件的激活。
通过这种方式，前述关于操作传感器系统的方法的优点适用于生成用于激活电机驱动的车门构件的触发信号的控制单元。此外，通过避免不必要地执行传感器信号的详细评估的额外步骤，可以降低控制单元的功耗。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于执行本文公开方法的实施例的软件模块，其中要执行的方法步骤被转换成软件模块的程序代码，其可在数字数据存储单元中实现，并且可由处理器单元执行。处理器单元可以优选地是用于控制电机驱动的车门构件的激活的控制单元的处理器单元。
软件模块可以实现方法鲁棒和可靠的执行，并且可以允许方法步骤的快速修改。
本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见并参考下文描述的实施例来加以阐述。
附图说明
现在将参照附图通过举例的方式来描述本发明的优选实施例，其中：
图1是根据本发明的控制单元的示意图。
图2示意性示出了由接近传感器生成的传感器信号；
图3示意性示出了作为根据本发明的方法的步骤，从采样的传感器信号中形成子集的结果；
图4是根据本发明的方法的流程图；
图5示出了在没有触发激活的情况下，在执行根据本发明的方法期间获得的至根据图1的控制单元的接近传感器信号、当前有效的第一阈值以及触发信号的状态的时间图；
图6示出了在检测到踩踏和生成触发信号情况下，在执行根据本发明的方法期间获得的至根据图1的控制单元的接近传感器信号、当前有效的第一阈值以及触发信号的状态的时间图。
具体实施方式
图1示意性示出了根据本发明用于生成控制电机驱动的车门构件的激活的触发信号的控制单元10。车门构件由例如后备箱门形成。控制单元10包括处理器单元12和传感器驱动单元16，其电连接到两个接近传感器26、30，用于向接近传感器26、30提供驱动电压。两个接近传感器26、30中的每一个都被设计为电容性传感器，其被配置成生成表示感测到的物理量的传感器信号28、32，该物理量由到对象，特别是如下所述的操作员的脚的距离给出。
控制单元10还包括传感器信号评估单元18，其被连接到接近传感器26、30，并被配置成接收传感器信号28、32作为信号输入。控制单元10和接近传感器26、30之间的连接可以是基于有线或无线的。
布置在靠近车辆后备箱门的位置处的控制单元10和接近传感器26、30的配置与现有技术中已知的配置类似，例如来自于本申请引言部分中提及的国际申请WO 2012/084111 A1，因此在此不作更详细的描述。
传感器信号评估单元18配备有处理器单元20和数字数据存储器22，并且被配置成评估由两个电容性接近传感器26、30接收到的传感器信号28、32。为此，传感器信号评估单元18包括软件模块24，其用于执行针对在存在噪声时生成表示事件发生的触发信号40来操作由两个电容性接近传感器26、30形成的的传感器系统的方法。事件是通过操作员预期事件，特别是靠近车辆后备箱门的操作员的脚踏动作形成的。触发信号40被设计为控制单元10的处理器单元12的输入。将要执行的方法步骤被转换成软件模块24的程序代码，其中程序代码在传感器信号评估单元18的数字数据存储器22中被实现并且由传感器信号评估单元18的处理器单元12执行。
在下文中，将描述该方法的实施例。图4中示出了该方法的流程图。在准备操作控制单元10和两个电容性接近传感器26、30时，应当理解，所有涉及的单元和设备处于操作状态并且如图1所示进行配置。传感器信号评估单元18监测接近传感器26、30的信号28、32的大小。如果电容性接近传感器26、30的信号28、32中的一个的大小超过激活阈值，则开始执行方法步骤。之后，方法步骤自动重复，直到接近传感器26、30的信号28、32的大小下降到激活阈值以下。
图2示意性示出了电容性接近传感器26、30生成的随时间的典型传感器信号28、32。针对相应的基线34参考传感器信号28、32的大小和任何阈值36、38，该基线可以被认为是对传感器信号28、32应用低通滤波所得的信号水平。低通滤波的截止频率可以是例如期望信号的期望最低频率的1/10。对于操作员的脚踏运动，预期的最低频率可以被估计为0.5Hz，使得低通滤波的截止频率可以被选择为0.05Hz或甚至更低。
尽管在下文中仅针对电容性接近传感器26、30中的一个进行描述，但所公开的方法步骤应被理解为应用于两个电容性接近传感器26、30中的每一个。
在该方法的第一个步骤50中，以指定的采样次数，即以恒定采样率，采集传感器信号28、32，并且对所采集的传感器信号28、32进行数字转换以用于进一步的信号处理。
在该方法的下一个步骤52中，将作为当前采样的传感器信号28、32获得的值(在图3中由字母k表示)与存储在传感器信号评估单元18的数字数据存储器22中的当前有效的第一阈值36进行比较。
如果作为所述当前采样的传感器信号28、32获得的值等于或者超过当前有效的第一阈值36，则传感器信号评估单元18生成触发信号40作为下一个步骤54。如果作为当前采样的传感器信号28、32获得的值小于当前有效的第一阈值36，则省去生成触发信号40。
参考图3，在该方法的接下来的步骤56中，从采样的传感器信号28、32中形成子集44。紧接在当前采样的传感器信号28、32之前的预定数量的连续采集的传感器信号42被排除在形成子集44之外。
基于所形成的采样传感器信号28、32的子集44，在下一个步骤58中确定第一阈值36的更新值。在该步骤58中，计算表示至少所形成的采样传感器信号28、32的子集44的值的波动性的统计度量值，即标准偏差。用于方便地计算采样数据的标准偏差而无需存储采样数据的算法从文献中已知，例如根据Donald E.Knuth的“The Art of Computer Programming”。确定第一阈值36的更新值的步骤58是基于所计算的统计度量值等于所计算的标准偏差乘以预定的常数因子，根据所需的灵敏度和/或噪声滤波，其可以是3到6之间的值。该因子可以例如具有4.0的值。此外，将所计算的乘积与取决于电子配置的预定下限值，例如，值5.0进行比较。预定的常数因子和预定下限值都存储在传感器信号评估单元18的数字数据存储器22中。将第一阈值36的更新值确定为所计算的乘积和预定下限值的最大值。对于本领域技术人员显而易见的是，标准偏差是有尺度的量(dimensioned quantity)。为了提高可读性，所有的量在这里以任意单位表示。
在该方法的下一个步骤60中，将当前有效的第一阈值36替换为第一阈值36的更新值，作为新的当前有效的第一阈值36。
然后，在另一个步骤62中，将所确定的第一阈值36的更新值与存储在传感器信号评估单元18的数字数据存储器22中的预定第二阈值38进行比较。如果所确定的第一阈值36的更新值等于或大于预定的第二阈值38，则信号评估单元18可以确定噪声水平超过超出用于可靠操作的状况的水平，则省去触发信号40的生成作为下一个步骤64。
所公开的步骤与传感器信号28、32的指定采样同步地重复。
在根据本发明的一种替代方法中，在基于采样的传感器信号28、32形成的子集44确定第一阈值36的更新值的步骤58中，通过如下方式确定更新值：
-计算当前有效的第一阈值36和当前采样的传感器信号28、32的差值，
-将所计算的差值与预定距离值进行比较，
-如果所计算的差值小于预定距离值，则计算第一阈值36的更新值为当前采样的传感器信号28、32与预定距离值之和，
-如果所计算的差值大于预定距离值，则计算第一阈值36的更新值为在当前采样的传感器信号28、32之前采集的预定数量的样本的最大值与预定距离值之和，
-将所计算的第一阈值36的更新值与预定下限值进行比较，以及
-确定第一阈值36的更新值为所计算的更新值和预定下限值的最大值。
这可以例如通过执行以下示例性代码来完成：
maxIncrease＝5；
minDist＝1；
L＝5；
H min＝L；(for first sample；k＝1)preliminary
s＝signal(k)
if baseLine(k)+H min(k-1)–s<minDist
H min(k)＝min(s+baseLine(k)+minDist,maxIncrease:)
elseif h_min has not been updated within last 20 samples
H min(k)＝max(x(s)-baseLine(s)；s＝t-20,...,t)+minDist
end
H min(k)＝max(H min(k),L)
其中H min(k)表示针对接近传感器信号的当前样本确定的第一阈值的更新值，signal(k)表示当前采样的传感器信号28、32，L表示预定下限值，minDist表示预定距离值，baseLine表示信号基线34。
在根据本发明的第二替代方法中，在基于采样的传感器信号28、32形成的子集44确定第一阈值36的更新值的步骤58中，通过如下方式确定更新值：
-针对所采样的传感器信号28、32中至少所形成的子集44计算多个离散傅立叶系数，
-确定所计算的多个傅里叶系数中的最高绝对值，
-确定第一阈值36的更新值为所确定的最高绝对值和预定下限值的较小值。
图5示出了在没有触发激活的情况下，至控制单元10的处理器单元12的接近传感器信号28、32，当前有效的第一阈值36以及传感器信号评估单元18的触发信号40的状态的时间图。该时间图示出了第一阈值36如何适应增大的噪声。在图5所示的整个时间窗口期间，原始传感器信号28、32清晰地保持低于第一阈值36，并且相应地不触发激活信号。
图6示出了在检测脚踏动作并生成触发信号的情况下，至控制单元10的处理器单元12的接近传感器信号28、32，当前有效的第一阈值36以及传感器信号评估单元18的触发信号40状态的时间图。此图显示了通常脚踏期间的行为。
在1100的时间标记附近，相应传感器的传感器信号28、32与第一阈值36的相应值相交，由传感器信号评估单元18生成触发信号40并提供给控制单元10的处理器单元12，控制单元10在接收到触发信号40时开始执行脚踏检测处理的其他步骤。在进一步脚踏检测处理期间，自适应阈值36在后台中仍然被更新，但是在脚踏处理期间不被考虑。
尽管已经在附图和前面的描述中详细例示和描述了本发明，但这样的例示和描述被认为是例示性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。
通过研究附图、公开和所附权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中列举特定手段的简单事实并不表示不能有利地使用这些手段的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
附图标记列表
10控制单元 步骤
12处理器单元 50采集传感器信号
14数字数据存储单元 52将当前采样的传感器信号与第一阈
值比较
16传感器驱动单元 54生成触发信号
18传感器信号评估单元 56形成采样传感器信号的子集
20处理器单元 58确定第一阈值的更新值
22数字数据存储器 60将有效第一阈值替换为更新值
24软件模块 62将更新值与第二阈值比较
26接近传感器 64省去生成触发信号
28传感器信号
30接近传感器
32传感器信号
34基线
36第一阈值
38第二阈值
40触发信号
42被排除的采样传感器信号
44采样传感器信号的子集
46标记
48控制单元输出信号