本发明涉及用在车辆中以提供车顶开口的开放式车顶组件，特别是涉及用于开放式车顶组件的检测系统以检测车顶开口中的物体。并且，本发明涉及相应的方法和计算机程序产品。
背景技术：
为了避免外来物体变得卡在关闭构件和车顶开口的边缘之间时的危险情况，防夹捕系统(ats)通常用于开放式车顶组件中。这通过在检测到障碍物时停止或反转关闭构件的移动以允许外来物体从阻碍关闭构件的该位置移除来完成。
检测是否存在阻碍外来物体通常是间接进行的。通过测量电动机速度和/或供给到电动机的电流来检测系统内的电阻的增加。但是，由于驱动电缆和电缆导管之间的间隙，在电动机和关闭构件之间的驱动组件中，特别是在操作机构和电动机之间的驱动电缆中，可能存在相对较大的松弛。作为结果，在被外来物体阻碍的开始与检测之间存在一定的时间间隔。并且，由于电动机中的转子的飞轮效应，存在停止和反转电动机的旋转需要时间的延迟。因此，在被夹住的外来物体被重新释放之前，这种类型的检测花费相对较长的时间。
为了改善外来物体的检测，不同的方法和系统是已知的。例如，可以使用加速度计以检测关闭构件在运动过程中的速度的意外突然变化。在另一示例中，辐射(例如红外线束)或超声波可用于车顶开口中以检测车顶开口中的外来物体。由于额外的成本，这些系统可能在商业上不是优选的。另一方面，为了满足国家和/或区域车辆安全要求，除了另一个检测系统之外，或作为另一个检测系统的替代，可能还需要这种检测系统，特别是如果关闭构件可以从远处(例如通过遥控器或甚至通过互联网连接)进行控制的话。
技术实现要素：
本发明的目的是提供具有成本效益的包括检测系统的开放式车顶组件。
以根据权利要求1的开放式车顶组件实现该目的。特别地，开放式车顶组件被配置为用于在车辆车顶中提供可关闭的车顶开口。其中，开放式车顶组件包括被可移动地布置为打开和关闭车顶开口的关闭构件。根据本发明，开放式车顶组件包括用于检测车顶开口中的物体的检测系统，其中，检测系统被配置为根据检测的物体提供夹捕信号或操作信号。特别地，检测系统被配置为：确定检测的物体的至少一个特性；根据确定的物体的至少一个特性从一组信号中选择信号，该组信号包括夹捕信号和操作信号；以及提供选择的信号。
在根据本发明的开放式车顶组件中，检测系统不仅在出于安全原因检测外来物体方面起作用。检测系统的附加值在于检测系统提供用户接口功能。此外，物体的至少一个特性被确定。例如，可以确定物体的定位。这种定位可能表明物体处于不可能夹捕的位置，例如，如果物体在中心区域接触到关闭构件。另一方面，在关闭构件的侧边缘处的接触，特别是在移动时，可以被视为夹捕危险，并且可以产生夹捕信号。
如上所述，在检测到潜在的夹捕的情况下，选择并提供夹捕信号。但是，如果检测系统检测到诸如上述的在中心区域中的接触的不预期导致夹捕的物体、事件或动作，则检测系统可以选择、生成并提供操作信号，例如用于打开或关闭关闭构件的操作信号。特别地，事件或动作可以在检测系统中被预定义，使得一旦检测到这种事件或动作，检测系统就被配置为提供相关联的操作信号。
夹捕信号和操作信号可以被提供给操作驱动组件的控制单元，其中，驱动组件操作性地耦合到关闭构件。驱动组件通常包括电动机，以使关闭构件向前或向后移动。如果控制单元接收到夹捕信号，则控制单元可以停止关闭构件的移动，并且通常使关闭构件的移动反向以防止夹捕外来物体。
操作信号可以指示控制单元执行任何类型的用户控制操作。例如，可以操作关闭构件以打开或关闭它。如果关闭构件包括玻璃面板，则操作信号可以指示打开或关闭可以被设置为阻挡光穿过关闭构件的盲盖。操作信号可以涉及集成照明。本领域技术人员很容易理解，可以通过根据本发明的检测系统指示任何类型的操作。
注意，操作信号可以具有多于一个的结果动作。例如，结果动作可能取决于开放式车顶组件的状态。例如，在关闭状态下接触关闭构件可能导致关闭构件滑动到打开状态，而在打开状态下，相同的接触可能导致关闭构件滑动到关闭状态。
因此，检测系统的附加成本被利用，以有利于提供简单易用的用户接口。由于增加了功能性，附加成本可能是在商业上可行的，并因此是成本有效的。
在开放式车顶组件的实施例中，当检测到的物体防止关闭构件移动到预定位置时，提供夹捕信号。检测到的物体可能与防止其移动的关闭构件接触，或者，该物体可能仅仅是被检测到在它会防止关闭构件移动到预定位置的位置处，如果该物体没有及时从车顶开口处移除的话。当然，在后一种情况下，关闭构件的移动可能不直接停止或反向。例如，可以降低关闭构件的速度和/或可以产生可听或可视的警告。一旦出现潜在危险情况，关闭构件仍可以停止。
在开放式车顶组件的实施例中，当检测到的物体执行预定动作时，提供操作信号。预定义的动作可以是任何类型的动作。在这方面，检测系统的检测技术定义可能可检测的动作。例如，动作可以包括位置依赖、移动依赖、尺寸或形状依赖或者任何其它类型的物体相关依赖。
在实施例中，检测系统包括机械冲击检测和定位系统。机械冲击检测和定位系统被配置为检测机械冲击并定位机械冲击。在本实施例中，当在可移动面板的边缘部分中检测到机械冲击时，提供夹捕信号，并且，当在可移动面板的中心部分中检测到机械冲击时，提供操作信号。例如，通过使用适当数量的加速度计，能够检测机械冲击并定位出现冲击的位置。因此，将该多个加速度计耦合到关闭构件允许检测是在关闭构件的很不可能发生夹捕的中心部分中出现机械冲击，还是在关闭构件的、靠近开放式车顶组件的框架和关闭构件之间的开口使得夹捕的可能性更大的边缘部分出现机械冲击。
在开放式车顶组件的实施例中，检测系统包括用于检测开口中的物体的光学检测系统，其中，光学检测系统包括用于发射光束的光学发射器和用于检测光束的光学接收器。基于辐射光束，例如红外光束，可以无接触地检测物体。基本上有两种技术是可用的。在第一实施例中，辐射光束被外来物体反射，并且反射光束由接收器检测。在第二且可能更可靠的实施例中，辐射光束被连续地指向接收器。一旦外来物体阻挡辐射光束，接收器上的辐射不足就会导致外来物体在辐射光束的路径上的存在被检测到。
在特定实施例中，检测系统包括多个发射器和多个接收器，其中，发射器的辐射光束被指向多个接收器中的每一个。在本实施例中，检测技术基于阻挡连续光束。伴随着发射器的辐射光束被指向多个接收器时，可以以最少的附加部件和相应的成本来提供更大的检测场。
在另一特定实施例中，来自多个发射器中的每一个的辐射光束被调制，其中，来自一个发射器的辐射光束的调制与来自其它发射器的辐射光束的调制不同。如现有技术所知，发射器可以提供可以被视为发射器识别信号的调制的辐射光束。调制模式被预定义，并且对由接收器接收的辐射的调制的评估可以确定接收的辐射是否实际源自发射器中的一个而不是源自例如太阳光。由于多个发射器并且每个发射器具有其自身的调制模式，即其自身的识别信号，使得能够从接收的辐射确定辐射起源的一个或更多个发射器。
在另一特定实施例中，每个接收器操作地耦合到控制单元以供给接收的辐射信号，其中，接收的辐射信号代表在接收器处接收的辐射量，并且，其中，控制单元被配置为从接收的辐射信号导出辐射源自哪个发射器。
借助于每个发射器发送不同调制的辐射光束，即使来自多个发射器的辐射作为组合辐射光束被接收，也可以将辐射追溯到发送的发射器。在这种实施例中，并且如对于本领域技术人员来说清楚的，在该实施例中可能需要仔细选择调制模式。在接收器处接收的辐射可以包括来自多个发射器的调制辐射。通过适当地选择的调制模式并使用公共信号处理技术，可以再次分离模式。因此，可以确定每个发射器在接收的辐射中的贡献。例如，如果使用单频调制的辐射光束，则第一发射器的频率优选不应是第二发射器的频率的谐波频率。其它特性也可能相关。信号设计和信号处理领域的技术人员容易理解如何设计多个信号，使得可以从这种组合信号检索信号在组合信号中的贡献。
在另一特定实施例中，控制单元被配置为从移动通过来自多个发射器的辐射光束的物体导出物体轨迹，并且，其中，基于物体轨迹提供夹捕信号和操作信号中的一个。由于能够将接收的辐射追溯到发送发射器，因此能够检测外来物体在检测场中的位置。并且，跟踪外来物体随时间的定位使得能够检测外来物体的轨迹。因此，手势控制被启用。例如，可以将向后移动通过检测区域的手指检测为来自用户的操作命令。然后，提供操作信号以指示控制单元将关闭构件滑开到打开位置，而向前移动通过检测场的手指可以指示控制单元将关闭构件滑回到关闭位置。其它手势也可以被定义，这对本领域技术人员来说是显而易见的。如果外来物体没有移动或者没有按照预定轨迹移动，则可以提供夹捕信号。基于夹捕信号，可能与外来物体的定位指示相结合，控制单元可以停止关闭构件的移动，或者提供可听或可视的用户警告。
在开放式车顶组件的实施例中，检测系统包括用于检测开口中的物体的光学检测系统，其中，光学检测系统包括具有至少部分地与开放式车顶组件重叠特别是当关闭构件处于打开状态时与车顶中的开口重叠的视场的光学成像设备。光学图像设备生成数字图像，例如图像的视频流，这些图像可以通过适当的软件处理来分析以检测物体的存在。在特定实施例中，光学成像设备还可以被配置为检测手势、天气状况、照明状况、遮阳板定置以及其它状况、方面和物体特性中的至少一个。本发明的检测系统可以产生和提供相应的信号。
在一个方面，本发明还提供一种包括根据本发明的开放式车顶组件的车辆。
在另一方面，本发明提供一种操作开放式车顶组件的方法，其中，开放式车顶组件被配置为在车辆车顶中提供可关闭的车顶开口。开放式车顶组件包括被可移动地配置为用于打开和关闭车顶开口的关闭构件。该方法包括检测车顶开口中的物体以及根据检测的物体提供夹捕信号或操作信号的步骤。特别地，该方法包括以下的其他步骤：确定检测的物体的至少一个特性；根据确定的物体的至少一个特性从一组信号选择信号，该组信号包括夹捕信号和操作信号；以及提供选择的信号。
在该方法的实施例中，该方法包括：基于在开放式车顶组件上的机械冲击来检测物体；检测冲击位置；以及根据检测的冲击位置选择夹捕信号或操作信号。
在该方法的实施例中，该方法包括：基于阻挡的辐射光束来检测物体；检测物体在检测场中的定位，其中检测场包括多个辐射光束；以及根据物体随着时间的定位选择夹捕信号或操作信号。
在另一方面，本发明提供一种包含用于指示控制单元执行根据本发明的方法的计算机可读指令的计算机程序产品。计算机程序产品可以以任何适当的方式被供给。例如，计算机程序产品可以被提供在计算机可读介质上，或者可以通过数据通信连接(例如在因特网上)被供给。
附图说明
从下文给出的详细描述，本发明的进一步的适用范围将变得显而易见。但是，应当理解，在指示本发明的实施例的同时，详细描述和具体示例仅以说明的方式给出，因为本发明的范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员来说将从参考附图的详细描述变得清楚，其中：
图1a表示具有开放式车顶组件的车顶的透视图；
图1b表示图1a的开放式车顶组件的分解图；
图2a～2f表示根据本发明的开放式车顶组件的第一实施例的顶视图；
图3表示在第一实施例中使用的波信号的示图；
图4a表示用于示出与第一实施例一起使用的分析方法的实施例的关闭构件的顶视图；
图4b表示用于示出与第一实施例一起使用的分析方法的实施例的关闭构件的顶视图；
图4c表示与图4a和图4b的实施例相对应的波信号的示图；
图5表示根据本发明的开放式车顶组件的第二实施例的顶视图；
图6表示根据本发明的开放式车顶组件的第三实施例的顶视图；
图7a～7b表示根据本发明的开放式车顶组件的第四实施例的顶视图；
图8a～8b分别表示根据本发明的开放式车顶组件的第五和第六实施例的顶视图；
图9表示根据本发明的开放式车顶组件的第七实施例的顶视图；
图10a～10b表示本发明的第八实施例的横截面图；
图11a表示本发明的第九实施例的横截面图；以及
图11b表示本发明的第十实施例的横截面图。
具体实施方式
现在，参照附图来描述本发明，其中，在多个示图中使用相同的附图标记以标识相同或相似的元素。
图1示出具有配置在其中的开放式车顶组件的车顶1。开放式车顶组件包括可移动面板2a和固定面板2b。可移动面板2a也被称为关闭构件，因为可移动面板2a在第一车顶开口3a之上可移动，以使得能够打开和关闭第一车顶开口3a。导风板4被配置在第一车顶开口3a的前侧。
在示出的实施例中，可移动面板2a可以处于关闭位置，该位置是可移动面板2a被配置在第一车顶开口3a之上并且关闭第一车顶开口3a的位置，并因此通常被配置在车辆车顶1的平面中。并且，可移动面板2a可以处于倾斜位置，该位置是可移动面板2a的后端re相对于关闭位置升高而可移动面板2a的前端fe仍处于关闭位置的位置。并且，可移动面板2a可以处于打开位置，该位置是可移动面板2a滑动打开并且第一车顶开口3a部分或完全暴露的位置。
注意，示出的车辆车顶1对应于客车。但是，本发明不限于客车。也可考虑配备有可移动面板的任何其它类型的车辆。
图1b表示如图1a所示的具有面板2a和2b的相同车顶。特别是，虽然图1a表示处于打开位置的打开车顶组件，但图1b是处于关闭位置的打开车顶组件的分解图。并且，在图1b的该分解图中，表示存在第二车顶开口3b。第一和第二车顶开口3a、3b被设置在打开车顶组件的框架5中。框架5的边缘5a限定第一车顶开口3a。
第二车顶开口3b被布置在固定面板2b下，使得假定固定面板2b是玻璃面板或类似的透明面板，例如由塑料材料或任何其它合适材料制成，光线可以通过固定面板2b进入车辆内部空间。具有透明或半透明的固定面板2b的第二车顶开口3b是可选的，并且，在开放式车顶组件的另一实施例中可以被省略。
导风板4通常是柔性材料，例如，具有配置于其中的通孔或网或网体控制的编织或非编织织物。柔性材料由例如为棒状或管状结构的支撑结构4a支撑，该结构在铰链4b处直接或间接地铰接到框架5。
导风板4被配置在第一车顶开口3a的前面，并且在可移动面板2a处于打开位置时适应空气流动。在挡风板4的升高位置，挡风板4减少驾驶期间由于气流而产生的不适的噪音。当可移动面板2a处于关闭位置或倾斜位置时，导风板4被压在可移动面板2a的前端fe下方。
通常，当可移动面板2a滑到打开位置时，导风板4由弹簧力升起，并且，当可移动面板2a滑回到其关闭位置时，导风板4被可移动面板2a向下推动。在图1a中，可移动面板2a被示为在打开位置，并且导风板4被示为在升起位置。在图1b中，可移动面板2a被示为在关闭位置，并且导风板4被相应地示为在被压下的位置。
图1b进一步示出具有第一引导组件6a、第二引导组件6b、第一驱动电缆7和第二驱动电缆8的驱动组件。第一和第二引导组件6a、6b被配置在可移动面板2a的相应侧端se上，并且每个可包括引导件和机构。引导件耦合到框架5，而机构包括可移动部分，并且可在引导件中可滑动地移动。第一和第二驱动电缆7、8被设置在相应引导组件6a、6b的机构和驱动电动机9之间。
驱动电缆7、8将驱动电动机9耦合到相应引导组件6a、6b的机构上，使得一旦操作驱动电动机9，机构就开始移动。特别地，驱动电缆7、8的芯部由驱动电动机9移动，以推动或拉动相应引导组件6a、6b的机构。这种驱动组件在本领域中是众所周知的，因此在此不作进一步说明。然而，也可以在不脱离本发明的范围的情况下使用任何其它合适的驱动组件。此外，在特定实施例中，驱动电动机可以被操作地布置在引导组件6a、6b的相应引导件和相应机构之间，并且，在这种实施例中，驱动组件可以被彻底省略。
在示出的实施例中，引导组件6a、6b可以伴随着提升可移动面板2a的后端re开始移动，由此使可移动面板2a处于倾斜位置。然后，从倾斜位置，引导组件6a、6b可以开始滑动，以使可移动面板2a处于打开位置。然而，本发明不限于这种实施例。例如，在另一个实施例中，可移动面板2a可以通过升高后端re移动到倾斜位置，而打开位置通过首先降低后端re并然后在固定面板2b或设置在可移动面板2a的后端re后面的任何其它结构或元件下面滑动可移动面板2a来到达。在进一步的示例性实施例中，可移动面板2a可以仅在关闭位置和倾斜位置之间或关闭位置和打开位置之间可移动。
在示出的实施例中，驱动电动机9被安装在可移动面板2a的前端fe附近或下方的凹槽10处。在另一实施例中，驱动电动机9可以被定位在任何其它合适的位置或场所。例如，驱动电动机9可以被布置在可移动面板2a的后端re附近或下方、或者固定面板2b的下方。
控制单元11被示意性地示出并且操作地耦合到驱动电动机9。控制单元11可以是本领域技术人员熟知的任何类型的处理单元，要么是软件控制的处理单元，要么是专用处理单元，比如asic。控制单元11可以是独立的控制单元，或者它可以操作地连接到另一个控制单元，例如多用途通用车辆控制单元。在又一实施例中，控制单元11可以被嵌入到这种通用车辆控制单元中或作为其一部分。基本上，控制单元11可以由适合于、能够并且被配置为用于执行驱动电动机9的操作并由此执行可移动车顶组件的操作的任何控制单元来实现。
在可移动面板2a在不同位置之间移动期间，可以在可移动车顶面板2a或任何其它移动部分(例如，引导件6a、6b中的一个)的移动路径中布置外来物体。这种物体可以例如为人的手指或手，或该物体可以为延伸通过车顶开口3a的任何其它物体。因此，希望尽可能快地检测阻碍外来物体的存在，并停止或回动可移动面板。
任何阻碍或夹捕都是从开放式车顶组件的一部分与外来物体之间的碰撞开始的。这种碰撞可以发生在外来物体和车顶开口的边缘之间或外来物体和运动部分(可能的关闭构件，即可移动面板2a)之间。碰撞的机械冲击在两个物体即外来物体和开放式车顶组件的该部分中引起声波。开放式车顶组件中的声波可以被几乎瞬间检测，因此，外来物体和开放式车顶组件之间的第一次接触可以被几乎瞬间即在几微秒内检测到。在图2a～2f中更详细地表示这一点。
在图2a中，根据本发明的开放式车顶组件1的实施例用车顶开口3a、可移动面板2a和固定面板2b来示出。可移动面板2a沿方向a移动。在可移动面板2a上布置有四个加速度计12-1、12-2、12-3和12-4，在可移动面板2a的每个角中有一个加速度计。可以是人的手指或任何其它类型的物体的外来物体20被定位在可移动面板2a的运动路径中。图2a示出就在可移动面板2a与外来物体20将会碰撞之前的情况。
在图2b中，在时刻t0，可移动面板2a已经与外来物体20碰撞。由于碰撞的冲击，在可移动面板2a中产生声波13。
声波13沿每个方向扩展，并且，如图2c所示，波前最终在时刻t1到达第二加速度计12-2。因此，在时刻t1，第二加速度计12-2检测到声波13，而其它加速度计12-1、12-3和12-4尚未检测到声波13。
在图2d中，声波13在时刻t2到达第一加速度计12-1。在时刻t3，如图2e所示，声波13的波前到达第四加速度计12-4。图2f表示声波13的波前在时刻t4到达第三加速度计12-3。
因此，声波13具有以基本上恒定的速度移动的圆形波前。实际速度取决于可移动面板2a的材料特性。通过对实际开放式车顶组件的玻璃面板进行实验，发现声波13的速度可以为约每毫秒2米的数量级或者甚至更高。考虑到可移动面板2a的宽度和长度通常小于1m，因此在t0和t4之间经过的时间可以预期小于0.5毫秒。如果在另一个实施例中声波的速度更低，则仍然可以预期，从与可移动面板2a的边缘的机械接触开始的几毫秒内可以检测到碰撞，并且可以停止可移动面板2a的移动或其方向可以反向。
图3表示四个加速度计的实际波信号与时间的关系图。图4的示图的图例表示四个传感器即加速度计：传感器1、传感器2、传感器3和传感器4。在实验期间，如图2a～2f所示，这些传感器对应于加速度计12-1～12-4被布置在可移动面板2a上，说明的波形信号被记录。注意，与这四个波信号相对应的冲击位置与图2a-2f所示的冲击位置不对应。
在时刻t1，传感器3开始检测由于外来物体和可移动面板之间的碰撞而产生的声波。在时刻t2，传感器4开始检测对应于同一碰撞的声波。在时刻t3，传感器2开始检测同一声波，并且在时刻t4，传感器1开始检测同一声波。如从示图中可得出的，在本实施例中，在由传感器3的第一次检测与由传感器1的最后一次检测之间存在小于2毫秒的时间间隔。
如关于图4a～4c更详细地解释的那样，基于检测的波信号，特别是基于它们到达各个传感器的时间，能够导出冲击的位置在哪里。
图4a表示具有第一加速度计12-1、第二加速度计12-2、第三加速度计12-3和第四加速度计12-4的可移动面板2a。在时刻t0时，外来物体已经与可移动面板2a在冲击位置20处接触/碰撞。冲击位置20以第四距离d4最接近第四加速度计12-4，接着为以第二距离d2接近的第二加速度计12-2、以第三距离d3接近的第三加速度计12-3、以第一距离d1接近的第一加速度计12-1。因此：
d4<d2<d3<d1
对应于空间距离，在时刻t0由机械冲击在冲击位置20上产生声波，声波由相应的加速度计12-1～12-4检测。第四加速度计12-4在时刻t1检测到声波；第二加速度计12-2在时刻t2检测到声波；第三加速度计12-3在时刻t3检测到声波；第一加速度计12-1在时刻t4检测到声波。在图4c中示意性地示出在各个加速度计12-1～12-4处接收声波的定时，其中，s4代表来自第四加速度计12-4的波信号；s2代表来自第二加速度计12-2的波信号；s3代表来自第三加速度计12-3的波信号，s1代表来自第一加速度计12-1的波信号。
参照图4a，在已知距离d1～d4的情况下，能够识别冲击位置20。例如，如图4a所示，围绕每个加速度计12-1～12-4以相应距离d1～d4处画圆(虚线)提供所有四个圆相交的单个点，该点是冲击位置20。已知许多数学方法可以找到这样的圆的交点。并且，同一交点可以通过使用三个圆来识别，因此，至少在理论上，具有三个适当布置的加速度计的系统会足以识别冲击位置20。
但是，在实践中，冲击的时刻t0是先验未知的。因此，t0和t1之间的时间间隔未知，并且距离d4未知。为了推导冲击位置20，可以使用声波到达各个加速度计12-1～12-4的定时、定时差。例如，时刻t1可以被用作基准定时。以t1作为基准定时，最初忽略间隔t0–t1。因此，最初忽略第四距离d4。这导致其余三个距离d1、d2和d3被假定为短了第四距离d4的长度：
d1′＝d1–d4
d2′＝d2–d4
d3′＝d3-d4
基于这三个假定的距离d1′、d2′和d3′，在图4a中示出三个圆(点划线)。很明显并且可以已经预期的，这三个圆不是具有单个交点。
为了识别冲击位置20并从已知的假定距离d1′、d2′和d3′出发，这三个点划线圆中的每一个的半径可以以相同的值增大。增大各点划线圆的半径最终导致在单个位置上相交的虚线圆。只有一个这些圆在单个位置上相交的值。该值是第四距离d4，并且所述单个位置是冲击位置20。注意，这个方案也可以从假设d4′＝0开始执行，使得与其它距离d1′、d2′和d3′中的仅仅两个的组合允许找到三个圆的相交位置。
对于本领域技术人员来说，基于声波到达各自的加速度计12-1～12-4处的导出的定时来推导冲击位置20的数学方法是清楚的。实际上，这些数学方法和相应的计算是计算复杂的，并且可能需要相对较高的计算能力，特别是如果这种计算需要在短时间内执行，例如在几毫秒内，优选在几微秒内。在开放式车顶组件中，公共控制单元不适于在如此短的时间内执行这种计算。具有足够计算能力的控制单元通常在开放式车顶组件中不具有商业可行性。
图4b表示导出冲击位置的方法的简单且计算有效的实施例。该方法的本实施例最初侧重于声波到达各个加速度计的顺序。基于声波首先到达哪个加速度计和第二到达哪个加速度计，冲击位置在由虚线表示的八个预定扇区sij中的一个内，其中，索引i表示检测到声波的第一加速度计，索引j表示检测到声波的第二加速度计。
例如，在冲击在冲击位置20上的情况下，产生的声波首先到达第四加速度计12-4，并第二到达第二加速度计12-2(也参见图4c)。了解到声波已经首先到达第四加速度计12-4，意味着冲击位置20在两个扇区s42、s43中的一个内，原因是在这两个扇区s42、s43中第四加速度计12-4是最接近的。根据第二加速度计12-2比第三加速度计12-3更接近冲击位置20，以及第二加速度计12-2在第三加速度计12-3之前检测到声波，导出冲击位置20在扇区s42内。对前两个用于探测声波的加速度计的这种简单评估已提供关于冲击位置的重要信息。例如，了解碰撞是发生在前边缘(图1b：fe)、后边缘(re)还是侧边缘(se)之一上可以与安全相关。这很容易得出。
关于冲击位置20的更详细信息，可以考虑声波的波前速度。考虑到在可移动面板2a的中心部分14即离可移动面板2a的边缘足够远的部分内的冲击可能与夹捕无关，因为外来物体不能在这样的位置被夹捕。示出的中心部分14由四个加速度计12-1～12-4的位置限定。但是，本领域技术人员很容易理解，可以根据需求、规范和要求的功能来自由选择中心部分14的位置和范围。
冲击位置20是否在中心部分14内可以被确定。并且，估计的冲击位置可以由声波到达各个加速度计12-1～12-4处之间的时间差的比率来导出。例如，在实施例中，基于声波波前的已知速度，时间差可以转换为归一化系数。由此，时间差可以除以声波波前从第一加速度计12-1传播到第四加速度计12-4所需的时间段。因此，三个可得到的时间差可以提供三个系数：
c1＝(t2–t1)/t14
c2＝(t3–t1)/t14
c3＝(t4–t1)/t14
其中，c1是第一系数，c2是第二系数，c3是第三系数，t14是声波波前从第一加速度计12-1的位置传播到第四加速度计12-4的位置所需要的时间。可移动面板2a的每个位置具有这些系数的独特组合。因此，使用合适的查找表，可以从查找表简单地导出冲击位置。
在实施例中，可以通过创建多个较小的查找表来加速查找操作。例如，每个扇区sij可以有专用的查找表。在这种实施例中，检测到声波的前两个加速度计确定哪个查找表被用来确定冲击位置20上的更详细和更精确的定位。
并且，可以通过查找表的大小来选择冲击位置确定的粗糙度(准确性)。使用小的查找表，可以导出冲击位置20的定位在一定尺寸的区域内，例如在2cm×2cm的区域内。但是，在另一实施例中，可以通过内插以更高的精度导出冲击位置的定位。内插被假定位于技术人员的知识范围内，因此在此不作进一步说明。但是，注意，由于忽略冲击和第一检测到之间的初始时间间隔(t1-t0)，系数的扩展是非线性的。例如，内插可以是用于实现高精度的相对复杂的非线性内插，或者可以是用于减少计算负载的相对简单的线性内插。
根据确定的冲击位置，可以确定冲击位置20是否在中心部分14内。例如，查找表可以存储对应于中心部分14内的位置的每一个系数组合。因此，如果一个系数组合不存在于查找表中，则冲击位置20在中心部分14的外部，并因此相对靠近可移动面板2a的边缘。根据本发明，这种冲击可以被视为潜在的夹捕，而中心部分14中的冲击可被不同地对待。
除了上述的检测冲击是否在中心部分14内的方法外，可以认为，对于中心部分14外的位置，系数中的至少一个相对较大。因此，在实施例中，可以仅通过考虑系数并决定如果系数中的一个或更多个超过预定阈值则已经出现潜在的夹捕，来检测潜在夹捕情况。当然，也可以考虑系数的组合。
在图2a～4c的实施例中，加速度计被呈现为附接到可移动面板2a上，并且特别地，在可移动面板2a的每个角上有一个加速度计。但是，本发明不限于这种特别的实施例。在本发明中使用的加速度计可以位于可能受到声波影响的任何组件部分上的几乎任何位置上，其中声波可以在这种组件部分中产生，或者可以从连接的组件部分接收。
图5示出开放式车顶组件1的冲击灵敏度可以如何被用作用户接口。在关闭构件上，定义第一触摸区域15a、第二触摸区域15b和第三触摸区域15c。这些区域15a～15c不一定与关闭构件2a的其余部分在物理上不同。但是，可以向用户提供特定区域的指示。例如，可以运用局部不同的颜色，或者可以通过使用油漆或粘合标签在表面上标记触摸区域15a～15c。在特定实施例中，使用特殊照明效果，例如当例如为手指的物体接近触摸区域15a～15c中的一个时，触摸区域15a～15c可以被照亮。例如，可以在触摸区域15a～15c上投影代表相关功能的图像。本领域技术很容易理解，也可以使用其它照明效果。
检测系统被配置为当检测到这些区域15a～15c中的一个中的冲击时提供操作信号，其中，操作信号对应于已被触摸的相应区域15a～15c。例如，如果用户触摸第一触摸区域15a，则关闭构件2a可以滑动打开；如果用户触摸第二触摸区域15b，则关闭构件2a可以移动到倾斜位置，以及，如果用户触摸第三触摸区域15c，则卷帘(未表示)可以关闭。由于关闭构件2a在其处于打开位置时可能无法接近，因此提供用于关闭关闭构件2a的类似的接触区域可能是不明智的。但是，逆着关闭构件2a的前端fr处的边缘的持续活动可以被定义为关闭关闭构件2a的操作命令。由于单个冲击很容易发生，因此该命令如果被定义为双冲击(例如，在所述边缘处两个的持续活动)可能更可靠。对于本领域技术人员来说清楚的是，可以定义任何其它冲击序列。类似地，触摸区域也可以对某些冲击序列敏感。
设想了许多变化。命令可以包括用于操作关闭构件2a、卷帘、照明等的命令。操作命令可能不限于与打开车顶组件相关的命令。实质上，可以定义与车辆功能相关的任何命令，假设检测系统可操作地连接到执行该功能的部件。
图6表示其中在检测系统中使用光学检测技术的实施例。更详细地说，三个红外光束发射器16a～16c被设置在车顶开口3a的第一侧，并且三个相应的红外接收器17a～17c分别被设置在车顶开口3a的第二相对侧。每个发射器16a～16c发射各自的红外光束18a～18c。红外光束18a～18c被连续发射并且被接收器17a～17c连续检测，以确认不存在阻挡外来物体。但是，在示出的情况下，在第三发射器16c和第三接收器17c之间存在外来物体20，使得第三红外光束18c被阻挡。结果，第三接收器17c不接收任何红外辐射。因此，检测系统检测到存在阻挡红外辐射的外来物体20。
外来物体20可以是用户的手指。用户可以移动其手指通过红外光束18a～18c，例如沿向前的方向移动。在这种移动中，手指首先阻断第一红外光束18a，然后阻断第二红外光束18b，并然后阻断第三红外光束18c，因此，通过随着时间跟踪阻挡手指，可以检测到手指的移动轨迹。手指移动，即手势，可以被用作用户控制。根据本发明的检测系统解释这种手势并向例如控制单元提供操作信号，该控制单元执行相应的功能。
基本上平行的红外光束的实施例可能对干扰和错误检测敏感。例如，如果接收器中的一个被灰尘或污垢覆盖，则由于阻碍外来物体被连续检测到，因此关闭构件2a不能再关闭。
图7a示出用于降低对干扰和误差的灵敏度的实施例。在本实施例中，第三红外光束18c被示出为具有广角，使得接收器17a～17c中的每一个检测第三红外光束18c的一部分。第一和第二发射器16a、16b可以发射相同的广角红外光束，从而提供更密集的检测场。并且，借助于每个发射器16a～16c向每个接收器17a～17c发射辐射，检测系统变得更加可靠。
图7b表示其中启用详细的自诊断的另一个实施例。与图7a的实施例一样，图7b的实施例使用具有各自的广角光束18a～18c的发射器16a～16c。由发射器16a～16c发射的辐射已经用预定的调制模式进行了调制，可以被用作发射器识别信号。术语“调制”和“调制模式”意欲作广义解释。辐射光束中的任何时间变化都可以被视为调制。这种时间变化有利地用于使得能够忽略来自任何其它源的任何辐射，例如，比如源自太阳的红外辐射。
在本实施例中，发射器16a～16c中的每一个的调制是不同的。因此，三个不同调制的辐射光束将由每个接收器17a～17c检测。接收器17a～17c将检测具有为三个调制的辐射光束18a～18c的组合的调制的辐射。以适当的调制模式选择，组合调制可以被追溯，并且来自三个发射器16a～16c的单独贡献可以被导出。
导出单独贡献在本领域中是众所周知的。接收器输出信号，通常是电信号，可以被供给到被配置为执行这种操作的适当电子电路。例如，可以使用适当的滤波器以分离使用预定调制模式的三个贡献。在另一个实施例中，接收器输出信号被供给到在数学上分离三个贡献的处理单元。例如，如果调制模式按频率区分，则傅里叶变换可以提供期望的贡献。信号设计和信号处理领域的技术人员被假定能够选择适当的调制模式和相应的电路系统和/或技术，以从接收器输出分离这样的调制模式。因此，这里不进一步说明这些特征和组成。
基于结合预定的检测场(即检测系统可以检测到外来物体的区域)和辐射束的轨迹的分离的贡献，可以导出是外来物体20存在于检测场中(以及至少一个特性，比如其位置或其速度)，还是发射器不能工作，还是接收器不能工作。如图所示，如果外来物体20存在于检测场中，则辐射光束的某一部分被阻挡。在示出的情况下，第二和第三接收器18b、18c不接收来自第二发射器16b的辐射，并且第一和第二接收器18a、18b不接收来自第二和第三发射器16b、16c的辐射。由三个接收器17a～17c中的每一个接收的三个贡献的分析将表明外来物体20的存在。利用其它贡献的组合，这种分析可以表明存在干扰的可能性更大。当然，诊断例程可以是启动序列的一部分，例如，其中在操作关闭构件2a之前，对发射器16a～16c和接收器17a～17c的输入和输出进行测试和评估。
通过在车顶开口3a的每侧定位发射器和接收器二者，可以进一步提高自诊断能力。在这种实施例中，由车顶开口的一侧的接收器检测的辐射可以预期与由相对侧的接收器检测的辐射具有一定的对应关系，否则可能会出现潜在的错误。
图8a表示其中设置了ccd阵列接收器17d的另一实施例。由此，提供宽的接收器场，从而消除车顶开口3a的接收器侧的检测场中的间隙。
在图8b的实施例中，两个发射器16a、16b和16c、16d位于车顶开口3a的相对侧。在每对发射器16a、16b和16c、16d之间，分别设置ccd阵列接收器17d、17e。因此，提供车顶开口3a的几乎完全覆盖。
图9示出具有四个发射器16a～16d和四个接收器17a～17d的实施例。与物体20的定位相对应，物体20被多次示出，每一次的间隔时间很短。因此，物体20沿着轨迹21向前移动，并且由此开始阻挡由第一发射器16a发射并由第一接收器17a接收的辐射光束，并且从那里向开放式车顶组件1的前面f移动。轨迹21可以通过随着时间跟踪物体20而被检测。一旦检测到这种轨迹，检测系统确定用户命令被检测到并且向控制单元提供操作信号以便执行这种命令。
如上所述，可以定义不同的手势。并且，如关于图5的实施例所述，命令不需要被限于涉及开放式车顶组件1。
图10a和图10b表示具有带有第一可移动面板2a和第二固定面板2b的开放式车顶组件的车辆车顶1。在可移动面板2a和固定面板2b之间，示出任选的中间梁2c。在本实施例中，设置第一光学检测系统30和第二光学检测系统32。光学检测系统30、32中的每一个可以是例如普通数码相机，或者可以是任何其它合适的光学检测系统，例如红外成像系统。光学检测器系统30、32对预定视场成像。第一光学检测系统30和第二光学检测系统32的视场分别表示为fov边界30a、30b和32a、32b。
在示出的实施例中，第一光学检测系统30被布置在开放式车顶组件的前面(如在车辆的正常行驶方向上所看到的)，并且靠近可移动面板2a的下表面。在图10a所示的可移动面板2a的关闭状态下，第一光学检测系统30对可移动面板2a正下方的区域成像，以能够检测比如提供操作命令的手指的物体。在如图10b所示的打开状态下，视场延伸通过车辆车顶1中的开口，以能够检测开口中的物体20。在打开状态下，根据本发明，开放式车顶组件可以区分检测的物体的潜在夹捕或这种物体的操作命令。
并且，在示出的实施例中，第二光学检测系统32被布置在靠近固定面板2b的下表面的后部区域中。遮阳保持器24也被布置在后部区域中，并且被配置为保持柔性网体22，该柔性网体22可以被移动以延伸到可移动面板2a和固定面板2b的下方，以保护车辆内部防止例如阳光过度照射。
在本实施例中，可以不需要第二光学检测系统32来防止可移动面板2a的夹捕，因此，注意，第二光学检测系统32是可选的。可以设置第二光学检测系统32，以使得能够在固定面板2b附近以及可移动面板2a的开口附近提供操作命令。并且，第二检测系统32可以被用于防止例如物体与遮阳网体22的前缘之间的碰撞。
第一和第二光学检测系统30、32均被示意性地表示。在实际实施例中，它们可以包括光学检测器和其他光学元件，比如透镜。并且，在适当的情况下，它们可以具有自动对焦系统。从光学检测系统30、32接收的图像可以由在通用图像处理单元上运行的合适的图像处理软件或由专用图像处理单元处理。例如，图像处理可以包括缝合由两个单独的检测系统30、32记录的图像。注意，用于检测物体、物体运动和预定手势的照相机系统在现有技术中是已知的。因此，这里省略对这种处理系统的详细描述。
图11a表示另一实施例的顶视图，其中，两个光学检测系统30、32被布置在开放式车顶组件的相对角处。与图10a和图10b的实施例相比，每个检测系统30、32的视场被不同地布置。作为示例，第一光学检测系统30的有效视场30c被点化。两个检测系统30、32的视场一起覆盖可移动面板2a和固定面板2b的区域。例如，手指20可以平行于中间梁2c移动通过第二检测系统32的视场32c，并由此进入第一检测系统30的视场30c。处理系统(未表示)被配置为尽管从视场中的一个视场32c过渡到另一视场30c但仍然检测和处理整个移动。
在如图11b所示的实施例中，两个光学检测系统30、32的视场显著重叠。例如，物体20可以被配置在两个视场中。这种大的重叠可以简化物体从一个视场移动到另一个视场的图像处理。尽管如此，如上所述，用于检测物体和手势的光学检测系统在现有技术中是已知的，并且在此省略可能的实施例的进一步细节。
如这里所述，根据本发明的检测系统具有防止外来物体夹捕的功能。检测系统可以是与另一检测系统相邻的附加夹捕检测系统。类似地，根据本发明的检测系统具有提供用户接口的功能。该用户接口功能可以是另一个用户接口的附加，例如开关或在具有触敏面板的便携式计算机设备(例如智能电话)上运行的用户接口应用，该便携式计算机设备可能连接在因特网上或者通过使用比如蓝牙的本地通信协议连接在局域连接上。并且，应当记住，这里描述的具体实施例也可以仅用于夹捕检测或仅用于用户接口功能。
这里公开了本发明的详细实施例；但是，应当理解，公开的实施例仅仅是可以以各种形式体现的本发明的示例性实施例。因此，这里公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础和作为用于教导本领域技术人员在预期的任何适当的详细结构中不同地使用本发明的代表性基础。特别地，在单独的从属权利要求中呈现和描述的特征可以被组合应用，并且在这里公开这种权利要求的任何有利组合。
并且，可以设想通过应用三维(3d)打印技术生成结构元件。因此，对结构元件的任何提及意在包含任何计算机可执行指令，这些指令指示计算机通过三维打印技术或类似的计算机控制制造技术生成这种结构元件。并且，对结构元件的任何这种提及也意在包含承载这种计算机可执行指令的计算机可读介质。
并且，这里使用的术语和短语不是意在限制，而是为了提供对本发明的可理解的描述。这里使用的术语“一个”或“一”被定义为一个或多于一个。这里使用的术语多个被定义为两个或多于两个。这里使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或更多个。如这里所使用的，术语包括和/或具有被定义为包括(即，开放语言)。这里使用的术语耦合被定义为连接，尽管不一定直接。
由此描述了本发明，很明显，其可以以许多方式改变。这种变化不应被视为背离本发明的精神和范围，并且本领域技术人员所清楚的所有这种修改都意在包含于以下权利要求的范围内。
1.一种用于在车辆车顶中提供可关闭车顶开口的开放式车顶组件，该开放式车顶组件包括被可移动地布置为打开和关闭车顶开口的关闭构件和用于检测车顶开口中的物体的检测系统，其中，检测系统被配置为：
确定物体的至少一个特性；
根据确定的物体的至少一个特性，从一组信号中选择信号，该组信号至少包括夹捕信号和操作信号；以及
提供选择的信号。
2.根据权利要求1所述的开放式车顶组件，其中，当检测到的物体防止关闭构件移动到预定位置时，选择并提供夹捕信号。
3.根据权利要求1所述的开放式车顶组件，其中，当检测到的物体执行预定动作时，选择并提供操作信号。
4.根据权利要求1所述的开放式车顶组件，其中，检测系统包括机械冲击检测和定位系统，机械冲击检测和定位系统被配置为检测机械冲击并定位机械冲击，其中：
当在可移动面板的边缘部分中检测到机械冲击时，提供夹捕信号；以及
当在可移动面板的中心部分中检测到机械冲击时，提供操作信号。
5.根据权利要求1所述的开放式车顶组件，其中，检测系统包括用于检测开口中的物体的光学检测系统，其中，光学检测系统包括用于发射光束的光学发射器和用于检测光束的光学接收器。
6.根据权利要求5所述的开放式车顶组件，其中，检测系统包括多个发射器和多个接收器，其中，发射器的辐射光束被指向所述多个接收器中的每一个。
7.根据权利要求6所述的开放式车顶组件，其中，来自所述多个发射器中的每一个的辐射光束被调制，其中，来自一个发射器的辐射光束的调制与来自其它发射器的辐射光束的调制不同。
8.根据权利要求7所述的开放式车顶组件，其中，每个接收器操作地耦合到控制单元以供给接收的辐射信号，其中，接收的辐射信号代表在接收器处接收的辐射的量，并且其中控制单元被配置为从接收的辐射信号推导该辐射源自哪个发射器。
9.根据权利要求8所述的开放式车顶组件，其中，控制单元被配置为从物体移动通过来自所述多个发射器的辐射光束来推导物体轨迹，并且其中，基于物体轨迹提供夹捕信号和操作信号中的一个。
10.一种包括根据权利要求1所述的开放式车顶组件的车辆。
11.一种操作开放式车顶组件的方法，该开放式车顶组件用在车辆车顶中用于提供车辆车顶中的车顶开口，开放式车顶组件包括被可移动地配置为打开和关闭车顶开口的关闭构件，该方法包括以下步骤：
检测车顶开口中的物体；
确定物体的至少一个特性；
根据确定的物体的至少一个特性从一组信号中选择信号，该组信号至少包括夹捕信号和操作信号；以及
根据检测的物体提供夹捕信号或操作信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法包括：
基于对开放式车顶组件的机械冲击来检测物体；
检测冲击的位置；以及
根据检测的冲击的位置选择夹捕信号或操作信号。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法包括：
基于阻挡的辐射光束来检测物体；
检测物体在检测场中的位置，其中，检测场包括多个辐射光束；以及
根据物体随着时间的位置，选择夹捕信号或操作信号。
14.一种计算机程序产品，包括用于指示控制单元执行根据权利要求11所述的方法的计算机可读指令。
技术总结