DE19642607C2 - Method for monitoring an essentially closed room - Google Patents

Method for monitoring an essentially closed room

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DE19642607C2 DE1996142607 DE19642607A DE19642607C2 DE 19642607 C2 DE19642607 C2 DE 19642607C2 DE 1996142607 DE1996142607 DE 1996142607 DE 19642607 A DE19642607 A DE 19642607A DE 19642607 C2 DE19642607 C2 DE 19642607C2
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    • G08B13/1609—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using active vibration detection systems
    • G08B13/1618—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using active vibration detection systems using ultrasonic detection means

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines im wesentli­ chen geschlossenen Raumes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der in der DE-OS 20 22 782 beschriebenen Raumüberwachungsanordnung bekannt.The invention relates to a method for monitoring a substantially Chen enclosed space according to the preamble of claim 1. Such a method is described in DE-OS 20 22 782 Room surveillance arrangement known.

Zum Schutz vor Einbrüchen, Diebstählen oder dem Eindringen unbefugter Personen werden im wesentlichen geschlossene Räume (insbesondere de­ ren Öffnungen und Innenräume) durch Alarmanlagen überwacht.To protect against break-ins, theft or intrusion by unauthorized persons People are essentially enclosed spaces (especially de openings and interiors) monitored by alarm systems.

Neben IR-Alarmanlagen unter Verwendung von Reflex-Lichtschranken (Retro- Reflektoren) sind auch mittels Ultraschall (Frequenzbereich bsp. 10 kHz bis 100 kHz) betriebene Ultraschall-Alarmanlagen gebräuchlich, bei denen die signifikante Änderung eines von einem Ultraschall-Sender emittierten Ultra­ schall-Sendesignals zum Erkennen von Einbrüchen, Einbruchsversuchen oder unbefugtem Eindringen herangezogen wird:
In addition to IR alarm systems using reflex light barriers (retro reflectors), ultrasound alarm systems operated by means of ultrasound (frequency range, for example, 10 kHz to 100 kHz) are also common, in which the significant change in an ultrasound emitted by an ultrasound transmitter Transmission signal to detect intrusions, attempts to break in or unauthorized entry:

  • - beim (statischen) Impulsechoverfahren werden vom Ultraschall- Sender als Ultraschall-Sendesignal in kurzen Zeitabständen Ultraschall- Pulse emittiert, von einem Ultraschall-Empfänger die nach Reflexion enstehenden Pulsprofile als Ultraschall-Empfangssignal detektiert, und diese von einer Auswerteeinheit ausgewertet; problematisch ist hierbei das Auftreten von Interferenzerscheinungen und die Abhän­ gigkeit des Übertragungsmediums Luft von der Temperatur oder von Bewegungen, wodurch das Ultraschall-Empfangssignal und damit dessen Auswertung oftmals verfälscht wird.- in the (static) pulse echo method, the ultrasound Transmitter as an ultrasonic transmission signal in short time intervals Pulse emitted by an ultrasound receiver after reflection emerging pulse profiles are detected as an ultrasound received signal, and evaluated by an evaluation unit; is problematic the occurrence of interference and the dependencies ability of the transmission medium air from temperature or from Movements, causing the ultrasonic received signal and thus the evaluation of which is often falsified.
  • - beim auf Bewegungen ansprechenden (dynamischen) Dopplerverfah­ ren ("Bewegungsmelder") wird vom Ultraschall-Sender ein kontinuier­ liches Ultraschall-Sendesignal mit bestimmter Sendefrequenz emit­ tiert, vom Ultraschall-Empfänger wird das nach Reflexion enstehende Ultraschall-Empfangssignal detektiert und von einer Auswerteeinheit die Frequenzverschiebung (Dopplerverschiebung) zwischen Ultra­ schall-Sendesignal und Ultraschall-Empfangssignal nach einer Fre­ quenztransformation (Mischung des Ultraschall-Empfangssignals mit einem Referenzsignal bestimmter Referenzfrequenz) ausgewertet; üblicherweise wird hierbei das Ultraschall-Empfangssignal mit einem die Sendefrequenz als Referenzfrequenz aufweisenden Referenzsi­ gnal auf die Trägerfrequenz Null heruntergemischt. Problematisch ist hierbei das Auftreten von Luftbewegungen, die eine nicht vorhan­ dene Bewegung im zu überwachenden Raum vortäuschen. Da durch den Mischvorgang auf die Trägerfrequenz Null eine eventuell auftre­ tende Frequenzverschiebung (Frequenzänderung) nur betragsmäßig erfaßt werden kann, ist eine Zuordnung zwischen der Frequenzver­ schiebung (Frequenzänderung) und der Bewegungsrichtung nicht möglich, d. h. es kann nicht zwischen der zu einer Frequenzerhöhung führenden Herbewegung und der zu einer Frequenzerniedrigung führenden Wegbewegung unterschieden werden); demzufolge ha­ ben Luftturbulenzen, Temperaturdrifts oder auch Erschütterungen oftmals Fehlalarme zur Folge.- With the (dynamic) Doppler procedure responsive to movements ren ("motion detector") is a continuous from the ultrasonic transmitter Lich ultrasonic transmission signal with a specific transmission frequency  The ultrasound receiver does this after reflection Ultrasound received signal detected and by an evaluation unit the frequency shift (Doppler shift) between Ultra sound transmission signal and ultrasound reception signal after a Fre frequency transformation (mixing of the ultrasound received signal with a reference signal of a certain reference frequency) is evaluated; Usually, the ultrasound received signal with a the transmission frequency as reference frequency having reference si gnal mixed down to the carrier frequency zero. Is problematic the occurrence of air movements that do not exist simulate movement in the room to be monitored. Thereby the mixing process to a zero carrier frequency may occur frequency shift (frequency change) only in terms of amount can be detected is an assignment between the frequency ver shift (frequency change) and the direction of movement not possible, d. H. there cannot be a frequency increase between leading locomotion and that to a frequency decrease leading path movement can be distinguished); consequently ha ben air turbulence, temperature drifts or vibrations often result in false alarms.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünsti­ ges Verfahren zum Überwachen eines im wesentlichen geschlossenen Rau­ mes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das gleich­ zeitig mit einer hohen Fehlalarmsicherheit verbunden ist.The invention has for its object a simple and inexpensive method for monitoring a substantially closed room mes according to the preamble of claim 1 specify that the same is associated with a high level of security against false alarms.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features in the license plate of claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments and refinements of the method result itself from the subclaims.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zum sicheren Erkennen eines Alarmfalls (Einbruchsversuch, Eindringversuch) bei gleichzeitiger Vermei­ dung von Fehlalarmen das sog. Zweiseitenband-Dopplerverfahren herange­ zogen, bei dem eine Mischung des Ultraschall-Empfangssignals mit einem Referenzsignal, das eine um eine bestimmte Frequenzdifferenz von der Sendefrequenz differierende Referenzfrequenz aufweist, vorgenommen wird; das entstandene Mischsignal wird digital weiterverarbeitet und hin­ sichtlich der positiven und negativen Frequenzabweichung des Mischsignals bezüglich der Sendefrequenz ausgewertet.In the method according to the invention, a Alarms (attempted break-in, attempted intrusion) with simultaneous avoidance false alarms using the so-called double sideband Doppler method pulled, in which a mixture of the ultrasound received signal with a Reference signal, which is a certain frequency difference from the Transmitting frequency has different reference frequency made becomes; the resulting mixed signal is digitally processed and processed  visible the positive and negative frequency deviation of the mixed signal evaluated with regard to the transmission frequency.

Hierzu werden mittels eines Ultraschall-Moduls aus Sendeeinheit, Empfangs­ einheit, Verarbeitungseineit und Auswerteeinheit sukzessive Meßvorgänge generiert, bei denen
For this purpose, successive measuring processes are generated by means of an ultrasound module consisting of the transmitting unit, receiving unit, processing unit and evaluation unit, in which

  • - von der Sendeeinheit (bsp. ein Ultraschall-Wandler) Ultraschallwellen als Ultraschall-Sendesignal (Wechselsignal) bestimmter Sendefrequenz ent­ weder kontinuierlich (cw) oder pulsförmig (Energieeinsparung) in den zu überwachenden Raum emittiert werden,- Ultrasound waves from the transmitter unit (e.g. an ultrasound transducer) Ultrasonic transmission signal (alternating signal) ent specific transmission frequency ent neither continuously (cw) or pulsed (energy saving) in the to monitoring room are emitted,
  • - von der Empfangseinheit die an den Begrenzungen/Öffnungen des Raums und an den im Raum befindlichen Gegenständen reflektierten Ul­ traschallwellen als Ultraschall-Empfangssignal detektiert und in ein elek­ trisches Empfangssignal zurückgewandelt werden,- From the receiving unit at the boundaries / openings of the Ul and reflected on the objects in the room ultrasonic waves detected as an ultrasound received signal and in an elec tric received signal are converted back,
  • - von der Verarbeitungseinheit das elektrische Empfangssignal verstärkt wird, das verstärkte Empfangssignal mit dem Referenzsignal gemischt wird, das den Betrag der (geringfügigen) Frequenzdifferenz zwischen Sendefrequenz und Referenzfrequenz als Trägerfrequenz aufweisende Mischsignal einer Tiefpaßfilterung unterzogen wird, das tiefpaßgefilterte Mischsignal (Zeitsignal) digitalisiert wird, indem es unter Einhaltung des Abtasttheorems über eine vorgegebene Meßzeit abgetastet wird und die hierdurch erhaltenen Meßpunkte analog-/digital-gewandelt werden und die digitalisierten Meßpunkte durch eine Fourier-Transformation, bsp. durch eine FFT ("Fast Fourier Transformation"), in den Frequenzbereich (Spektralbereich) transformiert werden,- The processing unit amplifies the electrical reception signal the amplified received signal is mixed with the reference signal that is the amount of the (minor) frequency difference between Transmitting frequency and reference frequency as carrier frequency Mixed signal is subjected to low-pass filtering, the low-pass filtered Mixed signal (time signal) is digitized by observing the Sampling theorems is sampled over a predetermined measurement time and the measurement points obtained in this way can be converted analog / digital and the digitized measuring points by a Fourier transformation, e.g. by an FFT ("Fast Fourier Transformation"), in the frequency domain (Spectral range) are transformed,
  • - von der Auswerteeinheit die hierdurch gewonnenen einzelnen Frequenz­ stützstellen (Spektrallinien) hinsichtlich Lage (Frequenz) und Betrag (Amplitude) ausgewertet werden: ist im zu überwachenden Raum keine Bewegung vorhanden, enthält das Frequenzspektrum nur die Spektralli­ nie der "heruntergemischten" Sendefrequenz (Trägerfrequenz); Bewe­ gungen im zu überwachenden Raum (bsp. der Luft oder von beliebigen Objekten) führen zu weiteren Spektrallinien, die je nach Art der Bewe­ gung oberhalb, unterhalb oder beiderseits der Sendefrequenz (Trägerfrequenz) liegen. Von der Auswerteeinheit werden die Spektral­ linien durch Vergleich mit Alarmkriterien bewertet (die Spektrallinien werden mit den im zu überwachenden Raum auftretenden Alarmmu­ stern und Fehlalarmmustern verglichen); anhand dieser Bewertung wird von der Auswerteeinheit ein Ausgangssignal ausgegeben: bei einer Über­ einstimmung des Frequenzspektrums, d. h. der Spektrallinien mit einem der Alarmmuster (Alarmfall) wird als Ausgangssignal ein Alarmsignal ab­ gegeben, andernfalls ein vom Alarmsignal abweichendes Ausgangssignal oder kein Ausgangssignal.
    Anzahl und Art der möglichen Alarmfälle sowie die Alarmkriterien (Alarmmuster, Fehlalarmmuster) zur Charakterisierung dieser Alarmfälle können flexibel vorgegeben und an die unterschiedlichen Gegebenhei­ ten (Öffnungen, Innenräume) der zu überwachenden Räume und an un­ terschiedliche Einbruchsszenarien angepaßt werden. Die Anpassung der Alarmkriterien (Alarmmuster, Fehlalarmmuster) an unterschiedliche Öff­ nungen/Innenräume eines zu überwachenden Raums oder an unter­ schiedliche zu überwachende Räume oder an unterschiedliche Ein­ bruchsszenarien kann beispielsweise mittels einer selbstlernenden Aus­ werteeinheit durchgeführt werden, beispielsweise auf der Basis eines neuronalen Netzes.    - The evaluation unit evaluates the resulting individual frequency support points (spectral lines) with regard to position (frequency) and magnitude (amplitude): if there is no movement in the area to be monitored, the frequency spectrum only contains the spectral values of the "down-mixed" transmission frequency (carrier frequency) ; Movements in the room to be monitored (e.g. in the air or of any object) lead to further spectral lines which, depending on the type of movement, lie above, below or on both sides of the transmission frequency (carrier frequency). The spectral lines are evaluated by the evaluation unit by comparison with alarm criteria (the spectral lines are compared with the alarm patterns and false alarm patterns occurring in the room to be monitored); On the basis of this evaluation, an output signal is output by the evaluation unit: if the frequency spectrum, ie the spectral lines, matches one of the alarm patterns (alarm case), an alarm signal is emitted as the output signal, otherwise an output signal deviating from the alarm signal or no output signal.
    The number and type of possible alarm cases as well as the alarm criteria (alarm pattern, false alarm pattern) for characterizing these alarm cases can be flexibly specified and adapted to the different circumstances (openings, interiors) of the rooms to be monitored and to different break-in scenarios. The adaptation of the alarm criteria (alarm patterns, false alarm patterns) to different openings / interiors of a room to be monitored or to different rooms to be monitored or to different break-in scenarios can be carried out, for example, by means of a self-learning evaluation unit, for example on the basis of a neural network.

Das Ultraschallmodul wird vorzugsweise zentral im zu überwachenden Raum angeordnet, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen am Dach (-himmel) oder in der Mittelkonsole.The ultrasound module is preferably located centrally in the room to be monitored arranged, for example in vehicles on the roof (sky) or in the center console.

Von der Auswerteeinheit kann das Ausgangssignal entweder an eine Basis- Alarmanlage abgegeben werden, die im Alarmfall die Ansteuerung von aku­ stischen und optischen Warnsignalen übernimmt, oder direkt zur Ansteuerung der Warnsignale verwendet wer­ den.The output signal can either be sent from the evaluation unit to a basic Alarm system are given, which in the event of an alarm, the control of aku optical and optical  Warning signals takes over, or used directly to control the warning signals the.

Das Verfahren kann entweder in einem kontinuierlichen Betrieb oder aus Gründen der Stromersparnis in einem Pulsbetrieb mit Meßzeiten und Pausenzeiten durchgeführt wer­ den, wobei im Pulsbetrieb in den Pausenzeiten das Ultraschallmodul abgeschaltet wird (die Aktivierung des Ultraschallmoduls nach der Pausenzeit erfolgt beispielsweise mittels eines Timers). Weiterhin kann das Verfahren im Pulsbetrieb aus Gründen der weiteren Stromersparnis mittels eines Zwei-Modus-Betriebs ("Normal-Modus", "Alarm-Modus") mit einer betriebsmodusabhängigen Wiederholrate der Meßvorgänge durchgeführt werden: im "Normal-Modus" wird in größeren Zeitabständen (Pausenzeit beispielsweise 50 ms) ein Meßvorgang generiert, nur wenn ein Alarmverdacht besteht (beispielsweise bei Über­ schreiten eines Schwellwerts), wird in den "Alarm-Modus" übergegangen und eine Folge von (beispielsweise 100) Meßvorgängen in wesentlich kürzeren Zeitabständen (Pausen­ zeit beispielsweise 1 ms) generiert.The process can either be in a continuous operation or for reasons of Electricity savings in a pulsed mode with measurement times and pause times the, with the ultrasound module being switched off during the pause during the pulse mode (The activation of the ultrasound module after the pause time takes place, for example, by of a timer). Furthermore, the method can be operated in pulsed mode for reasons of further Power savings using a two-mode operation ("normal mode", "alarm mode") with an operating mode-dependent repetition rate of the measuring processes: in "normal mode" there is a longer interval (pause time, e.g. 50 ms) a measurement process is only generated if an alarm is suspected (for example, when over exceeding a threshold value), the "alarm mode" is entered and a consequence of (for example 100) measuring processes in significantly shorter time intervals (breaks time, for example 1 ms).

Das vorgestellte Verfahren vereinigt mehrere Vorteile in sich:
The method presented combines several advantages:

  • - es wird auf einfache Weise ein Frequenzspektrum mit charakteristischen Fre­ quenzanteilen (Dopplerfrequenzen) bezüglich der Sendefrequenz (Trägerfre­ quenz) generiert und bewertet; zur Bewertung der Frequenzanteile des Frequenz­ spektrums werden keine aufwendigen und hohe Kosten verursachende analoge Schaltungen oder Bauelemente (bsp. Filter hoher Ordnung oder Phasenrota­ tionsdiskriminatoren) benötigt, so daß das Verfahren mit geringem Schaltungs­ aufwand und mit geringen Kosten realisiert werden kann,- It is a frequency spectrum with characteristic Fre frequency components (Doppler frequencies) with regard to the transmission frequency (carrier fre quenz) generated and evaluated; to evaluate the frequency components of the frequency spectrum will not be complex and costly analogue Circuits or components (e.g. filters of high order or phase rota tion discriminators) needed, so that the method with low circuit effort and can be realized at low cost,
  • - ein Alarm wird nur bei Übereinstimmung des verarbeiteten und bewerteten Ultra­ schall-Empfangssignals mit einem der Alarmmuster ausgelöst, so daß eine hohe Sicherheit gegenüber Fehlalarmen (große Störsicherheit) erreicht wird,- An alarm is only triggered if the processed and evaluated Ultra matches sound received signal triggered with one of the alarm patterns, so that a high Security against false alarms (high interference immunity) is achieved,
  • - durch die Mustererkennung ist eine Lernfähigkeit vorhanden, so daß das Verfah­ ren bei jedem zu überwachenden Raum eingesetzt bzw. an jeden zu überwa­ chenden Raum angepaßt werden kann; Einflüsse auf das Empfangssignal infolge von Temperaturschwankungen, Änderung der Luftfeuchte, Alterung und Serien­ streuung der Baueleemente des Ultraschallmoduls sowie Interferenzerscheinun­ gen können berücksichtigt und somit auf einfache Weise eliminiert werden,- The pattern recognition is a learning ability, so that the procedure used in every room to be monitored or to be monitored by everyone space can be adjusted; Influences on the received signal as a result of temperature fluctuations, changes in air humidity, aging and series Scattering of the components of the ultrasound module and interference conditions can be taken into account and thus easily eliminated
  • - bei einer zentralen Anordnung des Ultraschall-Moduls im zu überwachenden Raum ist die Emisssion des Ultraschall-Sendesignals weitgehend isotrop, wo­ durch die Erfassung und Auswertung des Ultraschall-Empfangssignals verein­ facht wird,- With a central arrangement of the ultrasound module to be monitored Where the emission of the ultrasound transmission signal is largely isotropic  by capturing and evaluating the ultrasound received signal is fanned
  • - im Pulsbetrieb, insbesondere im Zwei-Modus-Betrieb, ist eine hohe Überwa­ chungssicherheit bei geringem Stromverbrauch (Kostenreduzierung) gegeben, so daß auch die mögliche Betriebszeit der Alarmanlage bei Speisung aus einer Bat­ terie signifikant verlängert wird.- In pulse mode, especially in two-mode mode, there is a high monitoring security given low power consumption (cost reduction), so that the possible operating time of the alarm system when powered from a bat terie is significantly extended.

Anhand der Zeichnung (Fig. 1 und 2) wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel be­ schrieben - ein Verfahren zum Überwachen der Seitenfensterscheiben und des Innen­ raums eines Kraftfahrzeugs.Based on the drawing ( Fig. 1 and 2), an embodiment will be described in the following - a method for monitoring the side windows and the interior of a motor vehicle.

Dabei zeigt die Fig. 1 die Seitenansicht des Kraftfahrzeugs mit den beiden Seitenfen­ sterscheiben und die Fig. 2 ein Blockschaltbild mit den Komponenten des zur Durchfüh­ rung des Verfahrens eingesetzten Ultraschall-Moduls der Ultraschall-Warnanlage.The Figure 1. 2 shows the side view of the motor vehicle with the two side fender sterscheiben and Fig. Is a block diagram with the components of imple tion to the method employed ultrasonic module of ultrasonic alarm system.

Gemäß der Fig. 1 dient die bsp. durch den Schließvorgang (Betätigung des Schließzy­ linders an der Fahrertüre oder Betätigung einer Fernbedienung für die Zentralverriege­ lung) aktivierbare und deaktivierbare Ultraschall-Alarmanlage zur Überwachung der Sei­ tenfensterscheiben 11, 12 (Öffnungen) und des Innenraums 10 des Kraftfahrzeugs 1. Die Überwachung des gesamten Innenraums 10 des Kraftfahrzeugs 1 und der Seitenfenster­ scheiben 11, 12 wird mittels von einem zentral im Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs 1 (bsp. im Dachhimmel) angeordneten Ultraschall-Modul 2 der Ultraschall-Alarmanlage ge­ nerierten Meßvorgängen realisiert; hierdurch ist ein Schutz vor Einbruch in den Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs 1 durch die Seitenfensterscheiben 11, 12 und ein Schutz vor der Entwendung von Gegenständen aus dem Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs 1 durch die Seitenfensterscheiben 11, 12 gegeben. In jedem Meßvorgang wird vom Ultraschall-Modul 2 ein Ultraschall-Sendesignal 213 mit der Sendefrequenz fS als Wechselsignal isotrop in alle Richtungen des Innenraums 10 des Kraftfahrzeugs 1 emittiert (Sendefrequenz fS bsp. 40 kHz) und das nach Reflexion an den Seitenfensterscheiben 11, 12, den Begrenzungen 13, 14, 15 (Karosserie, Seitenteile etc.) des Kraftfahrzeugs 1 oder an den sich im Innen­ raum 10 des Kraftfahrzeugs 1 befindlichen Gegenständen erhaltene Ultraschall-Emp­ fangssignal 222 detektiert, verarbeitet und ausgewertet.According to FIG. 1, the BSP is used. by the closing process (actuation of the lock cylinder on the driver's door or actuation of a remote control for central locking), the ultrasound alarm system for monitoring the side window panes 11 , 12 (openings) and the interior 10 of the motor vehicle 1 can be activated and deactivated. The monitoring of the entire interior 10 of the motor vehicle 1 and the side windows 11 , 12 is carried out by means of a centrally located in the interior 10 of the motor vehicle 1 (for example in the headliner) arranged ultrasound module 2 of the ultrasound alarm system ge-generated measurement processes; this provides protection against intrusion into the interior 10 of the motor vehicle 1 by the side window panes 11 , 12 and protection against theft of objects from the interior 10 of the motor vehicle 1 by the side window panes 11 , 12 . In each measurement process, the ultrasound module 2 emits an ultrasound transmission signal 213 with the transmission frequency f S as an alternating signal isotropically in all directions of the interior 10 of the motor vehicle 1 (transmission frequency f S, for example 40 kHz), and this after reflection on the side window panes 11 , 12 , the limits 13 , 14 , 15 (body, side parts, etc.) of the motor vehicle 1 or on the objects located in the interior 10 of the motor vehicle 1 received ultrasound received signal 222 received , processed and evaluated.

Gemäß der Fig. 2 besteht das Ultraschall-Modul 2 aus der Sendeeinheit 21, der Emp­ fangseinheit 22, der Signalverarbeitungseinheit 23 und der Auswerteeinheit 24.According to FIG. 2, the ultrasound module 2 consists of the transmitter unit 21 , the receiver unit 22 , the signal processing unit 23 and the evaluation unit 24 .

Die von einem Signalgenerator 211 der Sendeeinheit 21 generierten Ultraschallwellen der Sendefrequenz fs (bsp. 40 kHz) werden als Ultraschall-Sendesignal 213 von einem bsp. als Mikrofon ausgebildeten Ultraschall-Sender 212 der Sendeeinheit 21 in den Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs 1 isotrop abgestrahlt; die Abstrahlung der Ultraschallwellen erfolgt dabei aus Energiespargründen im Pulsbetrieb, beispielsweise mit einer Pulsdauer (Meß­ zeit) von 100 ms und einer Pulspause (Pausenzeit) von 400 ms.The ultrasound waves of the transmission frequency f s (eg. 40 kHz) generated by a signal generator 211 of the transmission unit 21 are transmitted as an ultrasound transmission signal 213 by an example. Ultrasound transmitter 212, formed as a microphone, of the transmission unit 21 is isotropically emitted into the interior 10 of the motor vehicle 1 ; The radiation of the ultrasound waves takes place in order to save energy in pulse mode, for example with a pulse duration (measuring time) of 100 ms and a pulse pause (pause time) of 400 ms.

Die reflektierten Ultraschallwellen werden von einem Ultraschall-Empfänger 221 (bsp. ein Elektrolyt-Mikrofon) der Empfangseinheit 22 als Ultraschall-Empfangssignal 222 (Fre­ quenz fS) empfangen, und in ein elektrisches Empfangssignal zurückgewandelt, das der Signalverarbeitungseinheit 23 zugeführt wird.The reflected ultrasound waves are received by an ultrasound receiver 221 (for example an electrolyte microphone) of the receiving unit 22 as an ultrasound reception signal 222 (frequency f S ) and converted back into an electrical reception signal which is fed to the signal processing unit 23 .

Von der Signalverarbeitungseinheit 23 wird das elektrische Empfangssignal mittels der Verstärkerstufe 231 verstärkt, das verstärkte Empfangssignal (Frequenz fS) mittels des Mischers 232 mit einem von der Referenzquelle 233 (bsp. ein Lokal-Oszillator) generier­ ten, eine Referenzfrequenz fR aufweisenden Referenzsignal gemischt (die Referenzfre­ quenz fR differiert hierbei um einen bestimmten Frequenzbetrag, bsp. um 400 Hz, gering­ fügig von der Sendefrequenz fS), das Mischsignal mit der Trägerfrequenz fT (fT = fS ± fR; beispielsweise fR = 39,6 kHz) mittels des Tiefpasses 234 gefiltert (diese Filterung erfolgt zur Vermeidung von Aliasing-Effekten bei der weiteren Signalverarbeitung), das gefilterte Mischsignal digitalisiert (durch die Abtaststufe 235 unter Einhaltung des Abtasttheorems über eine vorgegebene Meßzeit, bsp: 40 ms bis 100 ms, abgelastet und in einzelne dis­ krete Meßpunkte umgewandelt, die mittels des Analog/Digital-Wandlers 236 digitalisiert werden) und die digitalisierten Meßpunkte mittels der Transformationsstufe 237 fourier­ transformiert (bsp. mittels einer Fast Fourier Transformation, FFT), wodurch man - in Ab­ hängigkeit der Meßzeit der Meßvorgänge - im Frequenzbereich (Frequenzspektrum) ein­ zelne Frequenzstützstellen (Spektrallinien) erhält (beispielsweise erhält man bei einer Meßzeit von 100 ms Frequenzstützstellen im Abstand von jeweils 10 Hz).From the signal processing unit 23 , the electrical reception signal is amplified by means of the amplifier stage 231 , the amplified reception signal (frequency f S ) by means of the mixer 232 is mixed with a reference signal f R generated by the reference source 233 (e.g. a local oscillator) and having a reference frequency (The reference frequency f R differs here by a certain frequency amount, e.g. by 400 Hz, slightly from the transmission frequency f S ), the mixed signal with the carrier frequency f T (f T = f S ± f R ; for example f R = 39 , 6 kHz) filtered by means of the low pass 234 (this filtering takes place to avoid aliasing effects in the further signal processing), the filtered mixed signal is digitized (by the sampling stage 235 while observing the sampling theorem over a predetermined measuring time, for example: 40 ms to 100 ms , scanned and converted into individual discrete measuring points, which are digitized by means of the analog / digital converter 236 ) and digitized measuring points are transformed using Fourier transform stage 237 (e.g. by means of a Fast Fourier Transformation (FFT), whereby - depending on the measuring time of the measuring processes - a single frequency reference point (spectral lines) is obtained in the frequency range (frequency spectrum) (for example, with a measuring time of 100 ms, frequency reference points are obtained at intervals of 10 Hz) .

Dieses Frequenzspektrum wird der Auswerteeinheit 24 zugeführt und von dieser hinsicht­ lich Lage (Frequenz) und Betrag (Amplitude) der vorhandenen Spektrallinien bewertet; in Abhängigkeit dieser Bewertung wird von der Auswerteeinheit 24 ein bestimmtes Aus­ gangssignal AS ausgegeben. Durch Vergleich mit in der Auswerteeinheit 24 gespeicher­ ten, für verschiedene Alarmfälle charakteristischen Alarmmustern und für Störungen etc. charakteristischen Fehlalarmmustern, wird geprüft, ob ein Alarmfall vorliegt: stimmt das Frequenzspektrum mit einem für einen bestimmten Alarmfall charakteristischen Alarm­ muster überein, wird als Ausgangssignal AS ein Alarmsignal ausgegeben. Beispielsweise werden bei einem Kraftfahrzeug 1 Alarmmuster für zwei unterschiedliche Alarmfälle ge­ speichert und zur Bewertung der Spektrallinien des Frequenzspektrums herangezogen: ein Alarmfall "Einbruch", bei dem das durch eine Zersplitterung des Glases der Seiten­ fensterscheiben 11, 12 hervorgerufene Frequenzspektrum als Alarmmuster dient und ein Alarmfall "Einsteigen", bei dem das durch die rasche Hinbewegung einer Person hervor gerufene Frequenzspektrum als Alarmmuster herangezogen wird.This frequency spectrum is fed to the evaluation unit 24 and is evaluated by the latter with regard to the position (frequency) and magnitude (amplitude) of the spectral lines present; depending on this evaluation, the evaluation unit 24 outputs a specific output signal AS. By comparison with the alarm patterns stored in the evaluation unit 24, which are characteristic for different alarm cases and for false alarms, which are characteristic for faults, etc., it is checked whether an alarm case is present: if the frequency spectrum matches an alarm pattern characteristic for a specific alarm case, the output signal is AS Alarm signal issued. For example, in a motor vehicle, 1 alarm patterns are stored for two different alarm cases and used to evaluate the spectral lines of the frequency spectrum: an "intrusion" alarm case in which the frequency spectrum caused by fragmentation of the glass of the side windows 11 , 12 serves as an alarm pattern and an alarm case "Boarding", in which the frequency spectrum caused by the rapid movement of a person is used as an alarm pattern.

Bei der Vorgabe der Meßzeiten für die einzelnen Meßvorgänge ist hierbei zu beachten, daß beispielsweise durch einen schnellen Griff durch die Seitenfensterscheiben 11, 12 keine Gegenstände aus dem Innenraum 10 des Kraftfahrzeugs 1 ohne Alarmauslösung entfernt werden können.When specifying the measuring times for the individual measuring processes, it should be noted that, for example, a quick grip through the side window panes 11 , 12 means that no objects can be removed from the interior 10 of the motor vehicle 1 without triggering an alarm.

Claims (6)

1. Verfahren zum Überwachen eines im wesentlichen geschlossenen Raums (1) mittels einer ein Ultraschall-Modul (2) aufweisenden Ultraschall-Alarmanlage, wobei bei einem vom Ultraschall-Modul (2) durchgeführten Meßvorgang die Frequenzverschiebung eines Ultraschall-Empfangssignals (222) bezüglich eines Ultraschall-Sendesignals (213) bewer­ tet wird, indem
  • 1. von einer Sendeeinheit (21) des Ultraschall-Moduls (2) das Ultraschall-Sendesi­ gnal (213) mit einer bestimmten Sendefrequenz (fS) emittiert wird,
  • 2. von einer Empfangseinheit (22) des Ultraschall-Moduls (2) die reflektierte Strah­ lung als Ultraschall-Empfangssignal (222) detektiert wird,
  • 3. durch eine Verarbeitungseinheit (23) des Ultraschall-Moduls (2) das detektierte Ultraschall-Empfangssignal (223) mit einem Referenzsignal vorgegebener Refe­ renzfrequenz (fR) gemischt und so ein Mischsignal generiert wird,
  • 4. durch eine Auswerteeinheit (24) des Ultraschall-Moduls (2) das Mischsignal be­ wertet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. die Referenzfrequenz (fR) des Referenzsignals mit einer bestimmten Frequenzdif­ ferenz (Δf) bezüglich der Sendefrequenz (fS) des Ultraschall-Sendesignals (213) vorgegeben wird, so daß dem Mischsignal als Trägerfrequenz (fT) der Betrag der Frequenzdifferenz (Δf) zugeordnet wird,
  • 2. von der Verarbeitungseinheit (23) eine digitale Verarbeitung des Mischsignals vor­ genommen wird, indem das Mischsignal abgetastet wird, das abgetastete Misch­ signal digitalisiert wird, und das digitalisierte Mischsignal in den Frequenzbereich transformiert wird,
  • 3. durch die Auswerteeinheit (24) das Linienspektrum im Frequenzbereich durch Vergleich mit abgespeicherten als Alarmkriterium dienenden Alarmmustern und Fehlalarmmustern bewertet wird und anhand dieser Bewertung ein Ausgangssi­ gnal (AS) ausgegeben wird.
1. A method for monitoring a substantially closed space (1) by means of an ultrasonic module (2) having ultrasonic alarm, wherein in a the ultrasonic module (2) performed measuring the frequency shift of an ultrasonic reception signal (222) with respect to a Ultrasound transmission signal ( 213 ) is evaluated by
  • 1. the transmission of the ultrasound signal ( 213 ) with a specific transmission frequency (f S ) is emitted by a transmission unit ( 21 ) of the ultrasound module ( 2 ),
  • 2. from a receiving unit ( 22 ) of the ultrasonic module ( 2 ) the reflected radiation is detected as an ultrasonic received signal ( 222 ),
  • 3. by a processing unit ( 23 ) of the ultrasound module ( 2 ), the detected ultrasound received signal ( 223 ) is mixed with a reference signal of a predetermined reference frequency (f R ) and a mixed signal is generated in this way,
  • 4. the mixed signal is evaluated by an evaluation unit ( 24 ) of the ultrasound module ( 2 ),
characterized in that
  • 1. the reference frequency (f R ) of the reference signal with a specific frequency difference (Δf) with respect to the transmission frequency (f S ) of the ultrasound transmission signal ( 213 ) is predetermined, so that the mixed signal as the carrier frequency (f T ) the amount of the frequency difference ( Δf) is assigned,
  • 2. the processing unit ( 23 ) performs digital processing of the mixed signal by sampling the mixed signal, digitizing the sampled mixed signal, and transforming the digitized mixed signal into the frequency range,
  • 3. the evaluation unit ( 24 ) evaluates the line spectrum in the frequency range by comparison with stored alarm patterns and false alarm patterns serving as alarm criteria and an output signal (AS) is output on the basis of this evaluation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anpassung der Alarmkriterien an unterschiedliche Öffnungen (12, 13) und/oder unter­ schiedliche Innenräume (10) eines zu überwachenden Raums (1) oder an un­ terschiedliche zu überwachende Räume (1) oder an unterschiedliche Ein­ bruchsszenarien durch Vorgabe und Auswertung geeigneter Alarmmuster und Fehlalarmmuster durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that an adaptation of the alarm criteria to different openings ( 12 , 13 ) and / or under different interiors ( 10 ) of a room to be monitored ( 1 ) or to un different rooms to be monitored ( 1 ) or different break-in scenarios by specifying and evaluating suitable alarm patterns and false alarm patterns. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall- Alarmanlage im Pulsbetrieb mit Meßvorgängen aus Meßzeit und Pausenzeit betrieben wird, und daß während der Pausenzeiten das Ultraschall-Modul (2) abgeschaltet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasound alarm system is operated in pulse mode with measuring operations from measuring time and pause time, and that the ultrasound module ( 2 ) is switched off during the pause times. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Alarmanlage im Pulsbetrieb derart betrieben wird, daß in einem Normal-Modus für die Meßvorgänge eine lange Pausenzeit vorgegeben wird, und daß bei Alarmverdacht in einem Alarm- Modus für die Meßvorgänge eine kurze Pausenzeit vorgegeben wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the ultrasonic alarm system is operated in pulse mode in such a way that in a normal mode for the measuring processes a long pause time is specified and that if an alarm is suspected in an alarm Mode for the measuring processes a short pause time is specified. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultra­ schall-Modul (2) zentral im zu überwachenden Raum (10) angeordnet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the ultrasound module ( 2 ) is arranged centrally in the room to be monitored ( 10 ). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Überwachung der Seitenfensterschei­ ben (11, 12) und/oder des Innenraums (10) eines Kraftfahrzeugs (1).6. The method according to any one of claims 1 to 5 for monitoring the side window panes ben ( 11 , 12 ) and / or the interior ( 10 ) of a motor vehicle ( 1 ).
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