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Dokumentenidentifikation DE19640426C1 29.01.1998
Titel Überwachungsvorrichtung, insbesondere für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Hillenmayer, Franz, 93133 Burglengenfeld, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.1996
DE-Aktenzeichen 19640426
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.01.1998
IPC-Hauptklasse G08B 13/16
IPC-Nebenklasse G08C 23/00   B60R 25/10   
Zusammenfassung Eine Innenraumüberwachung weist einen Master (8) und zumindest einen Slave (9) auf, die jeweils Radarsignale aussenden und empfangen. Der Master (8) ist über den Fahrzeugbus (6) mit einem zentralen Steuergerät (7) verbunden, das den Master (8) steuert. Der Slave (9) hingegen wird über drahtlos von dem Master (8) übertragene Steuersignale (20) gesteuert. Falls der Slave (9) einen Alarmzustand feststellt, so sendet er ein Alarmsignal als Steuersignal zusammen mit Überwachungssignalen zurück zum Master (8), damit durch diesen Alarm ausgelöst wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für Innenräume, insbesondere für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs. Bei solchen Vorrichtungen wird Alarm ausgelöst, wenn jemand unberechtigterweise in den überwachten Innenraum eindringt.

Eine bekannte Überwachungsvorrichtung (DE 38 38 150 A1) weist eine Sende- und Empfangseinheit zum Überwachen des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs auf. Dabei werden Ultraschallsignale von einem Sender ausgesendet und die Reflexionen sowie das Interferenzfeld im Fahrgastraum von einem Empfänger empfangen. Eine Steuereinheit steuert die auszusendenden Signale und wertet die empfangenen Signale entsprechend aus.

Um auch jeden Winkel des zu überwachenden Raumes zu erfassen, weist eine weitere bekannte Vorrichtung (EP 0 541 565 B1) zumindest zwei voneinander unabhängige Sende- und Empfangseinheiten mit jeweils einem Sender und einem Empfänger auf. Dabei sendet einer der Sender Ultraschallsignale aus, die nach Reflexionen an Seitenfenstern und Seitenwänden von einem der Empfänger empfangen werden. Im Empfänger findet auch die Auswertung der Signale statt. Bei solchen Vorrichtungen ist jedoch jede Sende- und Empfangseinheit über den Kabelbaum an ein Steuergerät angeschlossen, das die Sender und die Empfänger steuert. Je mehr Sende- und Empfangseinheiten im Kraftfahrzeug angeordnet sind, desto mehr Kabel wird bei der Montage einer solchen Vorrichtung benötigt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung, insbesondere für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit der eine einfache Kommunikation zwischen Sende- und Empfangseinheiten vonstatten geht und durch die Verkabelungsaufwand eingespart wird.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Dabei weist die Überwachungsvorrichtung zumindest zwei Sende- und Empfangseinheiten auf, wovon die erste Sende- und Empfangseinheit über einen Bus an ein Steuergerät angeschlossen ist. Die erste Sende- und Empfangseinheit sendet periodisch Überwachungsimpulse aus, die unmittelbar oder deren Reflexionen von der zweiten Sende- und Empfangseinheit empfangen werden. Zwischen den Überwachungsimpulsen werden Kommunikationsdaten unter den beiden Sende- und Empfangseinheiten ausgetauscht.

Durch diese Anordnung braucht die zweite Sende- und Empfangseinheit nicht an den Kabelbaum oder an einen Bus angeschlossen zu werden. Die für die zweite Sende- und Empfangseinheit benötigten Steuerinformationen erhält diese drahtlos von der ersten Sende- und Empfangseinheit. Umgekehrt erhält die erste Sende- und Empfangseinheit Steuerinformationen, wie Alarmsignale, von der zweiten Sende- und Empfangseinheit. Eine solche Überwachungsvorrichtung hat den Vorteil, daß der Einbauort der zweiten Sende- und Empfangseinheit unabhängig von einem Bussystem ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet. So kann die Überwachungsvorrichtung per Ultraschall, per Infrarot oder per Funk betrieben werden. Die zweite Sende- und Empfangseinheit kann in einem sogenannten Stand-by Zustand so lange verharren, bis sie von der ersten Sende- und Empfangseinheit durch Weckimpulse vollständig in Betrieb gesetzt wird. Dadurch wird Energie eingespart.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Draufsicht auf den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Überwachungsvorrichtung und

Fig. 4 ein Impulsdiagramm der durch die Überwachungsvorrichtung übertragenen Signale.

Durch eine Überwachungsvorrichtung wird ein Innenraum auf Eindringen in diesen Innenraum ständig überwacht. Wird eine solche Überwachungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug verwendet, so befinden sich im Fahrgastraum 1 (Fig. 1 und 2), als Innenraum betrachtet mehrere Sende- und Empfangseinheiten. Die Sende- und Empfangseinheiten weisen jeweils einen Sender 2, 3 und einen Empfänger 4, 5 auf, durch die Radarsignale ausgesendet, an den Wänden oder Fensterscheiben (Frontscheibe, Heckscheibe, Seitenscheiben) des Fahrgastraumes 1 reflektiert und empfangen werden. Die empfangenen Signale werden anschließend ausgewertet.

Dabei arbeitet die Überwachungsvorrichtung nach dem Prinzip des Dopplereffekts. Die ausgesendeten Signale und die durch Reflexion entstehenden Signale bilden ein Interferenzfeld, das empfangen und ausgewertet wird. Die Auswertung des Interferenzfeldes kann dabei derart erfolgen, daß die empfangenen Signale mit vorher abgespeicherten Referenzwerten verglichen werden. Falls die Differenz zu den Referenzwerten eine vorgegebene Schwelle überschreiten, so wird Alarm ausgelöst. Die Referenzwerte müssen nicht fest sein, sondern können immer wieder an den Innenraum angepaßt werden.

Die Sender 2, 3 und Empfänger 4, 5 können mit ihren Sende- bzw. Empfangscharakteristiken dabei so gerichtet sein, daß die Radarsignale zunächst auf ein Fenster oder eine Wand treffen und dort reflektiert werden. Die Radarsignale können auch an mehreren Fenstern oder Wänden reflektiert werden, bevor sie empfangen werden.

Eine Anordnung, wie in Fig. 1 dargestellt, wird insbesondere bei Verwendung von Ultraschall oder Funk eingesetzt, da eine solche Übertragung wellenförmig vonstatten geht. Die Sender 2, 3 müssen daher nicht direkt auf die Seitenwände oder -scheiben gerichtet sein. Dagegen wird eine Anordnung, wie in Fig. 2 dargestellt, überwiegend bei Verwendung von Infrarotsignalen eingesetzt. Die Sender 2, 3 müssen dann genau ausgerichtet werden, damit die Lichtstrahlen mit oder ohne Reflexionen von den Empfängern 4, 5 empfangen werden können.

Anhand der Fig. 3 wird die Funktion der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung näher erläutert. Dabei ist die erste Sende- und Empfangseinheit über eine Busleitung 6 oder einen Kabelbaum mit einer zentralen Steuereinheit 7 verbunden und steuert diese. Aus diesem Grunde wird die erst Sende- und Empfangseinheit im folgenden als Master 8 bezeichnet.

Der Master 8 kommuniziert drahtlos mit einer zweiten Sende- und Empfangseinheit, die daher im folgenden als Slave 9 bezeichnet wird.

Der Master 8 weist den Sender 2 mit einem Sendeverstärker 10 und einem Sendeelement 11, sowie den Empfänger 3 mit einem Empfangselement 12 und einem Empfangsverstärker 13 auf. Signale, die ausgesendet werden sollen, werden in einer Verarbeitungseinheit 15 der zentralen Steuereinheit 7 in codierter und modulierter Form über die Busleitung 6 an den Sender 2 geliefert und von diesem ausgesendet.

Der Empfänger 3 des Masters 8 empfängt Signale und liefert sie über die Busleitung 6 an die zentrale Steuereinheit 7, wo sie in der Verarbeitungseinheit 15 demoduliert und ausgewertet werden. Hierzu werden sie mit in einem Speicher 16, z. B. einem RAM, gespeicherten Referenzwerten verglichen.

Die gespeicherten Referenzwerte können entweder fest gespeichert bleiben oder auch je nach Vorgabe oder abhängig von dem Profil des Innenraums ständig an dessen Verhältnisse angepaßt werden. Falls die empfangenen Überwachungssignale um mehr als eine vorgegebene Toleranzbreite von den gespeicherten Referenzwerten abweichen, kann Alarm ausgelöst werden. Hierzu sendet die Steuereinheit 7 ein Alarmsignal an eine Alarmeinrichtung 17. Dort kann ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst werden. Das Alarmsignal kann auch als "stilles Alarmsignal" über einen nicht dargestellten HF-Sender an eine ferne Zentrale gesendet werden.

Der Master 8 sendet, wie in Fig. 4 dargestellt ist, periodisch Überwachungssignale (im folgenden als Impulszug 18 bezeichnet) in den Radarsignalen aus. Ein Impulszug 18 besteht dabei aus mehreren Impulsen, die eine vorgegebene Zeit lang (in Fig. 4 entspricht dies der Impulsdauer zwischen den Zeitpunkten t1 und t2) ausgesendet werden. Der Impulszug 18 wird nach einer Wartezeit (wird im folgenden als Impulspause bezeichnet; entspricht in der Fig. 4 der Zeit zwischen t2 und t1&min;) erneut ausgesendet.

Die Impulspausen werden erfindungsgemäß dazu ausgenutzt, binäre Informationen, d. h. codierte Steuersignale 20, vom Master 8 zum Slave 9 und umgekehrt zu senden. Somit weisen die ausgesendeten Radarsignale Überwachungssignale und Steuersignale 20 auf, die klar voneinander zu trennen sind. Die von dem Empfänger 5 des Slaves 9 empfangenen Signale werden in einer Auswerteeinheit 21 ausgewertet. Je nach Inhalt der empfangen Signale steuert die Auswerteeinheit 21 den Slave 9.

In den Steuersignalen 20 können beispielsweise die im Master 8 gespeicherten Referenzwerte und Informationen über den ausgesendeten Impulszug 18 übertragen werden. Somit weiß der Slave 9, welche Signale ausgesendet wurden und welche empfangen werden sollten. Der Slave 9 kann somit einen Vergleich der empfangenen Überwachungssignale mit den empfangen Referenzwerten durchführen. Bei zu großer Abweichung der Überwachungssignale von den Referenzwerten erzeugt der Slave 9 ein Alarmsignal, das drahtlos mit oder ohne weitere Überwachungssignale zu dem Master 8 gesendet wird.

Der Slave 9 kann anhand der empfangenen Steuersignale 20 die gleichen Überwachungssignale bilden, wie sie von dem Master 8 ausgesendet wurden. Der Slave 9 sendet dann diese Überwachungssignale über seinen Sender 4 aus, die dann von dem Master 8 empfangen und ausgewertet werden.

Der Slave 9 kann also einerseits selbst entscheiden, ob eine Alarmsituation vorliegt oder nicht. Hierzu vergleicht der Slave 9 die empfangenen Überwachungssignale mit Referenzwerten. Im Falle einer Alarmsituation meldet er den Alarm in Form von Steuersignalen an den Master 8. Anderseits kann der Slave auch die empfangenen Überwachungssignale lediglich codiert als Steuersignale zum Master 8 zurücksenden. Die Steuereinheit 7 vergleicht dann die Steuersignale mit Referenzwerten und entscheidet, ob eine Alarmsituation vorliegt.

Die Steuersignale 20 können auch ein sogenanntes Wecksignal ("wake up") enthalten, durch das der Slave 9 aus einem Standby Betrieb in seinen aktiven Betrieb versetzt wird. Während des Stand-by Betriebs benötigt der Slave 9 nur einen geringen Ruhestrom. Nach Erhalt des Wecksignals wird die Stromzufuhr zu dem Slave 9 auf das notwendige Maß erhöht, damit weitere Signale empfangen und ausgewertet werden können. Der Slave 9 braucht somit nicht ununterbrochen betriebsbereit zu sein. Energie wird folglich eingespart.

Der Slave 9 kann nach Auswertung der empfangenen Signale wieder in den Stand-by Betrieb zurückkehren. Der Slave 9 kann sich auch dann im Stand-by Betrieb befinden, wenn die Überwachungsvorrichtung deaktiviert ist, beispielsweise während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs.

Damit die Überwachungssignale nicht gestört werden, kann die Übertragung der Steuersignale 20 erst nach einer Wartezeit nach Ende jeden Impulszuges 18 (entspricht der Zeitdauer zwischen t2 und t3) beginnen. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Steuersignale 20 kurze Zeit vor Beginn eines neuen Impulszuges 18 beendet sind.

Die Steuersignale 20 können mit einem beliebigen Modulationsverfahren und bei gegenüber den Überwachungssignalen unterschiedlicher Trägerfrequenz übertragen werden. Falls auf der Empfängerseite dafür Sorge getragen ist, daß die Steuersignale 20 und die Überwachungssignale gut voneinander getrennt werden können (z. B. bei stark unterschiedlicher Trägerfrequenz), so können die Überwachungssignale und die Steuersignale 20 auch zeitgleich übertragen werden.

Die Steuersignale 20 dürfen jedoch nur unwesentlich durch Reflexionen im Innenraum verfälscht werden. Hierzu ist es vorteilhaft, die Steuersignale 20 mit einer Trägerfrequenz zu übertragen, die deutlich größer ist als die Frequenz der Überwachungssignale. Bei wesentlich größeren Trägerfrequenzen werden die Steuersignale 20 durch Reflexionen an Fensterscheiben oder Wänden nicht stark verändert.

Die Radarsignale, wie sie in der Fig. 4 dargestellt sind, sind Ultraschallsignale (bei 40 bis 50 kHz), Funksignale (bei einigen Hundert MHz) oder Infrarotsignale. Ein Impulszug 18 ist in der Regel sinusförmig mit einer festen Frequenz. Die Impulsdauer eines Impulszuges 18 der Überwachungssignale ist dabei begrenzt. Je nach Reflexion und Interferenz der Überwachungssignale ändert sich die Phase und die Frequenz der Signale. Dies wird von dem Empfänger ausgewertet. Bei zu großen Änderungen wird Alarm ausgelöst.

Die Steuersignale 20 sind codierte Signale, die beispielsweise pulscodemoduliert, frequenzcodemoduliert oder phasencodemoduliert sind. Auch andere Codiermöglichkeiten sind möglich. Einer Trägerfrequenz werden die Steuersignale 20 aufmoduliert (Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation, Phasenmodulation) und über den Sender ausgesendet. Der Empfänger im Slave 9 oder im Master 8 muß dabei deutlich zwischen den Überwachungssignalen und den Steuersignalen 20 unterscheiden können. Daher ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Überwachungssignalen und den Steuersignalen 20 eine kurze Pause vorhanden ist.

Da der Slave 9 bei dieser Überwachungsanordnung nicht mit der Busleitung 6 oder dem Kabelbaum verbunden ist, kann eine solche Überwachungsvorrichtung flexibel eingesetzt werden. Der Anbringungsort des Slaves 9 ist somit weitgehend unabhängig vom vorhandenen Fahrzeugbus. So könnte beispielsweise der Master 8 im Rückspiegel und der Slave 9 in der Heckklappe angeordnet sein. Es können auch mehrere Slaves 9 in einer Kette hintereinander geschaltet sein (beispielsweise gemäß der Pfeilrichtung in Fig. 2; allerdings ist in der Fig. 2 nur ein Slave 9 dargestellt). Dabei werden dann die von den Master 8 ausgesendeten Signale von dem ersten Slave 9 empfangen, ausgewertet und weitergesendet, von dem nächsten Slave empfangen und weitergesendet, usw. bis die Signale wieder beim Master 8 angelangen.

Da die Referenzwerte in den Steuersignalen 20 enthalten sein können, kann der Slave 9 auch eine Auswertung der empfangen Überwachungssignale vornehmen. Bei Entdecken einer Alarmsituation (zu starke Abweichung der empfangenen Überwachungssignale von Referenzwerten) kann ein Alarmsignal von dem Slave 9 in den Steuersignalen 20. zu dem Master 8 gesendet werden. Der Slave 9 oder die Steuereinheit 7 steuern daraufhin die Alarmeinheit 17 an, die auch im Master 8 oder der Steuereinheit 7 angeordnet sein kann.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann auch für andere Innenräume, wie z. B. für Zimmer eines Gebäudes oder Banktresore verwendet werden. Die Stromversorgung des Slaves 9 kann dabei unabhängig von der Stromversorgung des Masters 8 sein. Da der Slave 9 nicht mit der Busleitung 6 verbunden sein muß, ist der Einbauort des Slaves 9 unabhängig von einer zentralen Steuereinheit 7.


Anspruch[de]
  1. 1. Überwachungsvorrichtung, insbesondere für den Fahrgastraum (1) eines Kraftfahrzeugs, mit
    1. - einer ersten Sende- und Empfangseinheit (8), die über eine Datenleitung (6) mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (7) verbunden ist, durch die veranlaßt wird, daß ein erstes Signal drahtlos von der ersten Sende- und Empfangseinheit ausgesendet wird, wobei das erste Signal sowohl Überwachungssignale (18) als auch Steuersignale (20) aufweist,
    2. - zumindest einer zweiten Sende- und Empfangseinheit (9), die das erste Signal empfängt und auswertet, und ihrerseits ein zweites Signal drahtlos aussendet, das von der ersten Sende- und Empfangseinheit (8) empfangen wird, wobei das zweite Signal ebenfalls Überwachungssignale (18) oder Steuersignale (20) aufweist, und
    3. - mit einer Alarmeinrichtung (17), die mit der ersten Sende- und Empfangseinheit (8) verbunden ist und die einen Alarm auslöst, wenn die von der ersten Sende- und Empfangseinheit (8) empfangen Überwachungssignale (18) infolge von Störungen im Überwachungsraum nicht mit gespeicherten Referenzwerten zumindest weitgehend übereinstimmen oder wenn die mit dem zweiten Signal empfangenen Steuersignale (20) Alarmsignale beinhalten.
  2. 2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal und das zweite Signal als Ultraschallsignal, als Hochfrequenzsignal oder als Infrarotsignal ausgesendet werden.
  3. 3. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuersignalen des ersten Signals Weckimpulse enthalten sind, durch die die zweite Sende- und Empfangseinheit (9) aus einem Stand-by Betrieb mit geringer Ruhestromaufnahme in einen aktiven Betrieb versetzt wird.
  4. 4. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Sende- und Empfangseinheit (8, 9) die Signale derart aussenden, daß zwischen den einzelnen Überwachungssignalen (18) Pausen sind, in denen die Steuersignale (20) übertragen werden.






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