DE102004045838A1 - Device and method for controlling at least one vehicle protection device - Google Patents

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Volkswagen AG
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Abstract

Die Kollision eines Fahrzeuges mit einem Fremdobjekt soll einfach und sicher erkannt werden können. Hierzu wird ein Radarsensor (1) eingesetzt, der im Dauerstrichmodus betrieben wird und Objektdaten bezüglich Entfernung und Geschwindigkeit an eine Auswerteeinrichtung (2) liefert. Die Daten werden verarbeitet und analysiert sowie einer Prüfung (3) unterzogen, ob der Aufprall unvermeidbar ist oder nicht. Ist ein Aufprall unvermeidbar, so erfolgt die Aktivierung (4) einer entsprechenden Sicherheitseinrichtung, wie beispielsweise eines reversiblen Gurtstraffers.The collision of a vehicle with a foreign object should be easily and safely detected. For this purpose, a radar sensor (1) is used, which is operated in continuous wave mode and provides object data with respect to distance and speed to an evaluation device (2). The data is processed and analyzed and subjected to a test (3) whether the impact is unavoidable or not. If an impact is unavoidable, then the activation (4) of a corresponding safety device, such as a reversible belt tensioner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern zumindest einer Fahrzeug-Schutzeinrichtung.The The invention relates to a method and a device for driving at least one vehicle protection device.

Um eine situations und bedarfsgerechte Aktivierung von Fahrzeug-Schutzeinrichtungen für Insassen und/oder Fußgänger, wie beispielsweise Airbag-Einrichtungen, Gurtstraffer, aktive Kopfstützen, eine automatische Sitzkonditionierung, Anheben/Absenken des Fahrwerks und/oder Aufstellen der Motorhaube, vornehmen zu können, werden in Kraftfahrzeugen Crasherkennungssysteme eingesetzt. Diese Systeme erfassen kontinuierlich physikalische Größen des Kraftfahrzeuges und bewerten diese Größen bezüglich einer ablaufenden Kollision. Häufig werden hierbei „intelligente" Sensoren eingesetzt. Das Ausmaß der Aktivierung von Fahrzeug-Schutzeinrichtungen für Insassen und/oder Fußgänger ist sowohl von der Unfallschwere und dem Unfallverlauf als beispielsweise auch von der Sitzbelegung abhängig.Around a situation and needs-based activation of vehicle protection devices for inmates and / or pedestrians, like For example, airbag facilities, belt tensioners, active headrests, a automatic seat conditioning, raising / lowering of the chassis and / or putting up the hood, to be able to make used in motor vehicles Crasherkennungssysteme. These systems continuously capture physical quantities of the motor vehicle and rate these sizes in terms of a expiring collision. Often Here, "intelligent" sensors are used Extent of Activation of vehicle guards for occupants and / or pedestrians is both from the accident severity and the accident course as for example also depending on the seat occupancy.

Die bekannte Steuerung von Schutzeinrichtungen ist mit zentralen bzw. im Fahrzeug verteilten Beschleunigungssensoren verknüpft, die zum Zeitpunkt des Crashs bzw. Aufpralls Informationen liefern. Für eine verbesserte Auslösestrategie werden jedoch Informationen aus der Precrash-Phase, also aus dem Zeitraum kurz vor dem Aufprall, benötigt. Mittels vorbeugender (präventiver) Sicherheitsverfahren können Unfälle vermieden bzw. deren Folgen gemildert werden. Beim Erkennen einer kritischen Situation durch Sensoren, wie beispielsweise Radarsensoren, Lasersensoren oder Kameras, können geeignete Schutzeinrichtungen, wie beispielsweise Gurtstraffer oder eine automatische Notbremsung, eher ausgelöst werden.The known control of protective devices is with central or in the vehicle distributed acceleration sensors linked provide information at the time of the crash or impact. For an improved triggering strategy However, information from the precrash phase, ie from the Period shortly before the impact, needed. By means of preventive (Preventive) Security procedures can accidents avoided or its consequences are mitigated. When recognizing a critical situation due to sensors, such as radar sensors, Laser sensors or cameras can suitable protective devices, such as belt tensioners or an automatic emergency stop, rather triggered.

In der DE10223363 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Rückhaltemittels beschrieben. Hierbei wird ein reversibler Gurtstraffer über die Informationen von Radarsensoren elektronisch angesteuert.In the DE10223363 A1 For example, a method and apparatus for controlling a restraint is described. Here, a reversible belt tensioner is electronically controlled via the information from radar sensors.

Darüber hinaus ist in der Druckschrift DE 694 33 113 ein Monopuls-Azimutradarsystem zur Kraftfahrzeugortung bekannt. Das Monopuls-Radarsystem ist in der Lage, sowohl den Abstand und die Relativbewegung als auch die Winkelabweichung von einen Referenzazimut für ein im Erfassungsbereich befindliches Zielobjekt zu ermitteln. Das System verwendet eine Monopulsantenne, die ein Beschränken und Steuern der Abmessung einer Verfolgungsstrahlbreite ermöglicht. Auf diese Weise können Fahrzeuge, die sich auf derselben Spur befinden, wie das Fahrzeug, das mit dem System ausgerüstet ist, oder auch solche, die sich in einer benachbarten Spur befinden, identifiziert, unterschieden und verfolgt werden. Dabei wird ein Sendesignal von dem System ausgesandt, von einem Zielobjekt reflektiert und an zwei räumlich getrennten Orten empfangen. Die an den zwei räumlich unterschiedlichen Orten empfangenen Signale werden verknüpft, um sowohl ein Summen- als auch ein Differenzsignal zu erzeugen. Das Verhältnis zwischen dem Summen- und dem Differenzsignal wird anschließend verwendet, um die Abweichung des Zielobjekts von dem Referenzazimut zu ermitteln. Weiterhin kann durch Mischen der Summen- und Differenzsignale die Entfernung zu einem Zielobjekt ermittelt werden.In addition, in the document DE 694 33 113 a monopulse azimuth radar system for vehicle location known. The monopulse radar system is capable of detecting both the distance and the relative movement as well as the angular deviation of a reference azimuth for a target object located in the detection zone. The system uses a monopulse antenna that allows for limiting and controlling the dimension of a tracking beamwidth. In this way, vehicles that are on the same lane can be identified, distinguished and tracked as the vehicle that is equipped with the system, or even those that are in an adjacent lane. In this case, a transmission signal is emitted by the system, reflected by a target object and received at two spatially separated locations. The signals received at the two spatially distinct locations are combined to produce both a sum and a difference signal. The ratio between the sum and difference signals is then used to determine the deviation of the target from the reference azimuth. Furthermore, the distance to a target object can be determined by mixing the sum and difference signals.

In der Druckschrift DE 100 50 278 ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Abstand und Relativgeschwindigkeit eines entfernten Objekts beschrieben. Dabei erfolgt die lineare Frequenzmodulation des Sendesignals nach dem Prinzip des Frequency Shift Keyings. Das vorgestellte Verfahren wird zur adaptiven Zielführung im Automobilbereich verwendet.In the publication DE 100 50 278 Furthermore, a method and a device for determining the distance and relative speed of a remote object are described. The linear frequency modulation of the transmission signal is carried out according to the principle of frequency shift keying. The presented method is used for adaptive route guidance in the automotive sector.

Ein weiteres Radarverfahren zur Messung von Abständen und Relativgeschwindigkeiten zwischen einem Fahrzeug und einem oder mehreren Hindernissen ist aus der Patentschrift DE 195 38 309 bekannt. Dabei werden kontinuierliche Sendesignale ausgesandt und die an Hindernissen reflektierten Empfangssignale mit den in frequenzcodierte Bursts zerlegten Sendesignale gemischt. Daraus werden Abstände und Relativgeschwindigkeiten zwischen Fahrzeug und Hindernissen ermittelt.Another radar method for measuring distances and relative speeds between a vehicle and one or more obstacles is known from the patent DE 195 38 309 known. In this case, continuous transmission signals are sent out and the reception signals reflected at obstacles are mixed with the transmission signals decomposed into frequency-coded bursts. From this, distances and relative speeds between vehicle and obstacles are determined.

Bei bekannten Fahrzeugsteuerungs-Systemen werden ferner Radarsensoren mit einer Frequenz von 77 GHz verwendet, wie dies in Bosch „Sensoren im Kraftfahrzeug", Ausgabe 2001 beschrieben ist. Die Radarsensoren messen den Abstand, die Relativgeschwindigkeit und die seitliche Lage von vorausfahrenden Fahrzeugen. Dazu sendet das Radar (Radio Detection and Ranging) Wellenpakete von mm-Wellen aus. Die ausgesendeten Wellenpakete reflektieren an Oberflächen aus Metall oder anderem Material und werden vom Empfangsteil des Radars wieder aufgenommen. Die empfangenen Signale werden bezüglich Zeit und/oder Frequenz mit den ausgesendeten Signalen verglichen. Damit der Vergleich für die gewünschten Interpretationen verwendbar ist, wird das auszusendende Wellenpaket im Frequenz-Zeit-Verlauf geformt (Modulation). Radarsensoren mit einer Frequenz von 77 GHz zeichnen sich durch einen schmalen Öffnungswinkel und eine große Reichweite aus. Aus diesem Grund weisen die bekannten Precrash-Systeme eine große Anzahl von Radarsensoren, beispielsweise 4 bis 6, auf. Jeder dieser Sensoren für sich ist nur in der Lage einen kleinen Winkelbereich zu sensieren. Die Objektwinkel werden durch die Verwendung mehrerer Sensoren und Trilaterations- bzw. Multilaterationstechniken ermittelt. Dies ist ein sehr aufwendiges und fehleranfälliges Verfahren. Zudem sind die Systemkosten, aufgrund des Einsatzes vieler Sensoren, Verkabelung und Fusion der Sensordaten sehr hoch. Ein derartiges System ist auch aus der Druckschrift DE 101 52 078 A1 bekannt.Radar sensors with a frequency of 77 GHz are also used in known vehicle control systems, as described in Bosch "Sensors in Motor Vehicles", Edition 2001. The radar sensors measure the distance, the relative speed and the lateral position of vehicles in front Radar (Radio Detection and Ranging) Wave Packages of mm waves The transmitted wave packets reflect on surfaces of metal or other material and are picked up by the receiving part of the radar.The received signals are compared in terms of time and / or frequency with the transmitted signals. In order for the comparison to be used for the desired interpretations, the wave packet to be transmitted is shaped in the frequency-time curve (modulation) .Radar sensors with a frequency of 77 GHz are characterized by a narrow opening angle and a long range Precrash systems a gr number of radar sensors, for example 4 to 6. Each of these sensors is only able to sense a small angular range. The object angles are created by using several Sensors and trilateration or multilateration techniques determined. This is a very complicated and error-prone process. In addition, the system costs are very high due to the use of many sensors, wiring and fusion of the sensor data. Such a system is also from the document DE 101 52 078 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern zumindest einer Fahrzeug-Schutzeinrichtung für zumindest einen Insassen und/oder zumindest einen Fußgänger in der Precrash-Phase, also im Zeitraum kurz vor dem Aufprall, mit mindestens einem Precrash-Sensor zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus for driving at least one vehicle protection device for at least an occupant and / or at least one pedestrian in the precrash phase, ie in the period shortly before the impact, with at least one pre-crash sensor to accomplish.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Ansteuern einer Fahrzeug-Schutzeinrichtung mit einer Radareinrichtung zur Messung einer Entfernung, einer Geschwindigkeit und/oder eines Winkels und zur Ausgabe eines Messsignals, wobei die Radareinrichtung mindestens ein Radarsendeelement aufweist, und dieses einzige Radarsendeelement zur Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmessung im Dauerstrichmodus betreibbar ist.According to the invention this Task solved by a device for driving a vehicle protection device with a radar device for measuring a distance, a speed and / or an angle and for outputting a measurement signal, wherein the radar device has at least one radar transmitter element, and this single Radarsendeelement for distance and / or speed measurement in continuous wave mode is operable.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum Ansteuern einer Fahrzeug-Schutzeinrichtung durch Messen einer Entfernung, einer Geschwindigkeit und/oder eines Winkels mit Radartechnik unter Ausgabe von Messsignalen sowie Ausgeben eines Ansteuersignals auf der Grundlage der bewerteten Messsignale, wobei das Messen mit mindestens einem Radarsendeelement erfolgt, und dieses Radarsendeelement zur Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmessung im Dauerstrichmodus betrieben wird.Furthermore is provided according to the invention a method for driving a vehicle protection device by measuring a Distance, speed and / or angle with radar technology under output of measurement signals and output of a drive signal on the basis of the evaluated measuring signals, wherein the measuring with at least one radar transmitter element, and this Radarsendeelement for distance and / or speed measurement in continuous wave mode is operated.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass für das Ansteuern der Fahrzeug-Schutzeinrichtung ein Radar im Dauerstrichmodus verwendet wird, für den im Allgemeinen eine Funkzulassung besteht. Ein Dauerstrich-Radarsensor sendet ständig, wobei sich die Frequenz linear ändert und die empfangenen Signale ins Basisband abgemischt werden und dort detektiert werden.Of the Advantage of the method according to the invention and the device according to the invention is that for driving the vehicle protection device a radar in continuous wave mode is used for which generally has radio approval. A continuous wave radar sensor sends constantly, where the frequency changes linearly and the received signals are mixed into baseband and be detected there.

Vorzugsweise besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Monopulsantenne zur Winkelmessung. Diese Monopulsantenne besteht günstigerweise aus einer einzigen Sendeantenne und zwei Empfangsantennen. Mit der Monopulstechnik kann somit erreicht werden, dass lediglich ein Radarsensor, vorzugsweise ein Nahbereichsradarsensor im 24 GHz-Bereich, im Fahrzeug untergebracht werden muss. Dies ist hinsichtlich des zur Verfügung zu stellenden Einbauraums besonders vorteilhaft. Gegenüber bekannten Systemen, bei denen Objektwinkel nur durch Ausnutzung mehrerer Sensoren und Trilaterations- bzw.Preferably owns the device according to the invention a monopulse antenna for angle measurement. This monopulse antenna exists favorably from a single transmit antenna and two receive antennas. With the Monopulse technology can thus be achieved that only a radar sensor, preferably a short-range radar sensor in the 24 GHz range, in the vehicle must be accommodated. This is with regard to the available placing installation space particularly advantageous. Opposite known Systems where object angles only by utilizing multiple sensors and trilateration or

Multilaterationstechniken ermittelt werden können, reicht mit der Monopulstechnik ein Einzelsensor für die Winkelmessung.Multilateration Niken can be determined With monopulse technology, a single sensor for angle measurement is sufficient.

Die Radareinrichtung kann für eine Frequenzmodulation ausgerichtet sein. Speziell kann die Frequenzmodulation nach dem Prinzip der Linear Frequency Modulated Shift Keying erfolgen. Mit diesem Verfahren ist sehr einfach und zuverlässig der Abstand und die Relativgeschwindigkeit bei kurzer Reaktionszeit zu messen, so dass sich ein Minimum an Falschalarmen ergibt. Mit der Radareinrichtung kann ferner ein Kollisionsort des Fahrzeugs mit einem Fremdobjekt ermittelt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Vorhersage getroffen werden, an welchem Ort und zu welcher Zeit eine Kollision stattfindet, so dass entsprechende Sicherungsmaßnahmen eingeleitet werden können.The Radar device can for be aligned to a frequency modulation. Specifically, the frequency modulation according to the principle of Linear Frequency Modulated Shift Keying. With this method is very easy and reliable the distance and the relative speed to measure at a short reaction time, leaving a minimum False alarms results. The radar device can also have a collision location of the vehicle can be determined with a foreign object. Thus, can advantageously a prediction can be made at which Place and at what time a collision takes place, so that appropriate security measures can be initiated.

Wie bereits angedeutet wurde, kann ein Insassenschutzsystem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer Schutzeinrichtung, die mit der Vorrichtung auslösbar ist, ausgestattet sein. Dabei kann die Schutzeinrichtung einen Gurtstraffer, eine Airbag-Einrichtung, aktive Kopfstützen, eine Einrichtung zur Anhebung/Absenkung des Fahrwerks und/oder eine Sitzeinstelleinrichtung oder andere umfassen. Selbstverständlich können auch beliebig andere Systeme mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angesteuert werden.As has already been suggested, an occupant protection system with the Device according to the invention and a protective device that can be triggered by the device, be equipped. The protective device may include a belt tensioner, an airbag device, active headrests, a device for Raising / lowering of the chassis and / or a seat adjustment or others. Of course, any other systems can with the device according to the invention be controlled.

Vorteilhafterweise wird über eine Auswerteeinrichtung beispielsweise ein reversibler Gurtstraffer ausgelöst. Die Auslösung erfolgt jedoch nur, wenn die Analyse der Sensordaten durch die Auswerteeinrichtung ergibt, dass eine Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt, wie beispielsweise einem Fußgänger, einem Radfahrer, einem Motonadfahrer, einem andern Fahrzeug (PKW; LKW), einem Baum oder Straßenbegrenzungseinrichtungen, eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit aufweist oder unvermeidbar ist.advantageously, will over an evaluation device triggered, for example, a reversible belt tensioner. The release However, this occurs only if the analysis of the sensor data by the evaluation results in a collision between the vehicle and an object, such as a pedestrian, a Cyclist, a motorcyclist, another vehicle (car, truck), a tree or road-limiting facilities, has a very high probability or is unavoidable.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show:

1: Darstellung eines Blockdiagramms zur Signalauswertung 1 : Representation of a block diagram for signal evaluation

2: Darstellung eines Stoßfängers mit einem Radarsensor 2 : Illustration of a bumper with a radar sensor

3: Darstellung des Überwachungsbereiches 3 : Representation of the surveillance area ches

4: Darstellung eines reversiblen Gurtstraffers 4 : Illustration of a reversible belt tensioner

5: Darstellung einer Frequenzmodulation des Sendesignals 5 : Representation of a frequency modulation of the transmission signal

6: Darstellung der Geschwindigkeits- und Entfernungsmesswerte zur Kollisionsermittlung 6 : Display of speed and distance measurement values for collision detection

In 1 ist der Ablauf der Signalauswertung eines Precrash-Systems schematisch dargestellt.In 1 the sequence of signal evaluation of a precrash system is shown schematically.

Das Precrash-System verfügt über einen Radarsensor 1, der Objektdaten an eine Auswerteeinrichtung 2 liefert. Dort werden die Sensordaten verarbeitet und analysiert. Anschließend werden die ausgewerteten Daten einer Prüfung 3 unterzogen, bei der ermittelt wird, ob ein Aufprall unvermeidbar ist oder eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit aufweist. Falls dies der Fall ist, wird eine Sicherheitseinrichtung aktiviert 4. Wenn die Prüfung hingegen ergibt, dass der Aufprall vermeidbar ist, wird zum jetzigen Zeitpunkt die Sicherheitseinrichtung nicht aktiviert 5. Gegebenenfalls könnte die reine binäre Entscheidung durch eine dreifach gestufte Entscheidung ersetzt werden, die darin besteht, dass zusätzlich ein Warnsystem aktiviert wird, wenn beispielsweise eine Kollision mit hoher Wahrscheinlichkeit bevorsteht.The precrash system has a radar sensor 1 , the object data to an evaluation device 2 supplies. There the sensor data are processed and analyzed. Subsequently, the evaluated data will be checked 3 which determines whether an impact is unavoidable or has a very high probability. If so, a safety device is activated 4 , If, on the other hand, the test shows that the impact is avoidable, the safety device will not be activated at the present time 5 , If necessary, the pure binary decision could be replaced by a triple-tiered decision, which consists in additionally activating a warning system, if, for example, a collision with high probability is imminent.

Ein Precrash-System sollte die folgenden Eigenschaften haben:

  • • Robustheit: Das System muss bei allen Wetterbedingungen mit einer minimalen Fehlerrate arbeiten, da jeder Fehlalarm einen Komfortverlust für die Insassen bedeutet.
  • • Wiederverwendbarkeit: Das System kann über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeuges genutzt werden.
  • • Einfacher Aufbau: Es können unkompliziert neue Sensoren oder Aktuatoren in das System integriert werden.
  • • Geringe Berechnungskomplexität des Systems • Geringe Kosten für das System
  • • Kleines Bauvolumen der Komponenten
A precrash system should have the following properties:
  • • Robustness: The system must operate at a minimum error rate in all weather conditions, as each false alarm means a loss of comfort for the occupants.
  • • Reusability: The system can be used throughout the life of the vehicle.
  • • Simple design: It is easy to integrate new sensors or actuators into the system.
  • • Low computational complexity of the system • Low cost for the system
  • • Small construction volume of the components

Um diese Anforderungen zu erfüllen, benötigt das Precrash-System folgende Komponenten: zumindest eine Sensoreinrichtung, zumindest einen Auslösealgorithmus und zumindest einen Aktuator. Die Sensoreinrichtung sensiert die Umgebung um das Fahrzeug und stellt dynamische Objektdaten, wie beispielsweise Position, Relativgeschwindigkeit, Beschleunigung, oder geometrische Objektdaten, wie beispielsweise Länge, Breite, Höhe zur Verfügung. Die dynamischen Daten werden benötigt, um die Zeit bis zum Unfall bzw. bis zur Kollision zu ermitteln. Zusätzlich bietet es sich an, Fahrzeugdynamikdaten (wie z. B. Eigengeschwindigkeit, Eigengierrate) mit für die Berechnung heranzuziehen. Mittels der geometrischen Daten kann beispielsweise der Ort des Aufschlages am Fahrzeug ermittelt werden. Eine Auswerteeinrichtung verarbeitet und analysiert die Sensordaten und führt beispielsweise eine Plausibilitätsprüfung der Sensordaten durch. Die Auswerteeinrichtung analysiert die aktuellen Verkehrsszenarien und entscheidet, ob ein Aufprall vermeidbar ist oder nicht. In dem Fall, dass der Aufprall unvermeidbar ist, sendet die Auswerteeinrichtung ein Auslösesignal an den zumindest einen Aktuator zum Aktivieren zumindest einer Sicherheitseinrichtung bevor der Aufprall stattfindet, also in der Precrash-Phase. Beispielsweise wird zumindest ein reversibler Gurtstraffer elektronisch angesteuert, der dazu beiträgt, dass sich der zumindest eine Insasse in einer optimale Sitzposition beispielsweise im Hinblick auf zumindest einen auszulösenden Airbag befindet. (Vermeidung out-of-position des Insassen bezüglich des Airbags)Around to meet these requirements needed the precrash system comprises the following components: at least one sensor device, at least one triggering algorithm and at least one actuator. The sensor device senses the Surrounding the vehicle and provides dynamic object data, such as for example position, relative velocity, acceleration, or geometric object data, such as length, width, Height to Available. The dynamic data is needed to determine the time until the accident or until the collision. additionally it is appropriate to use vehicle dynamics data (such as airspeed, Eigengierrate) with for to use the calculation. By means of geometric data can For example, the location of the impact on the vehicle can be determined. An evaluation device processes and analyzes the sensor data and leads For example, a plausibility check of Through sensor data. The evaluation facility analyzes the current traffic scenarios and decides whether an impact is avoidable or not. By doing If the impact is unavoidable, the evaluation device sends a trigger signal to the at least one actuator for activating at least one safety device before the impact takes place, ie in the precrash phase. For example At least one reversible belt tensioner is controlled electronically. that helps that the at least one occupant in an optimal seating position for example, with regard to at least one airbag to be triggered located. (Avoiding out-of-position of the occupant in relation to the airbags)

Erst nach einer erfolgreichen Objektklassifikation kann die Kollisionswahrscheinlichkeit, die Zeit bis zum Aufprall (TTC) und die Zeit (TEXIT), die nötig ist, um eine Unfallvermeidung durch den Fahrer einzuleiten, genau ermittelt werden. Mittels dieser Informationen gilt ein Unfall als unvermeidbar, wenn die Kollisionswahrscheinlichkeit sehr hoch und TTC gegenüber TEXIT sehr klein ist.Only after a successful object classification can the collision probability, time to impact (TTC) and time (T EXIT ) necessary to initiate accident avoidance by the driver be accurately determined. Using this information, an accident is considered unavoidable if the probability of collision is very high and TTC is very small compared to T EXIT .

Die wichtigsten Eigenschaften eines solchen Precrash-Systems sind die Robustheit mit einer minimalen Fehlerrate und eine sehr kurze Verarbeitungs- bzw. Auswertezeit der Sensorsignale für eine sehr schnelle Auslösung von Schutzeinrichtungen.The The most important features of such a precrash system are the Robustness with a minimum error rate and a very short processing or Evaluation time of the sensor signals for a very fast release of protective devices.

Das Precrash-System weist zumindest einen Radarsensor 6 auf, der z. B. mit einer Frequenz von 24 GHz arbeitet. Dieser zumindest eine Sensor 6 wird als Short-Range-Radar (SRR) Sensor bezeichnet und ist beispielsweise in einem Stoßfänger 7 des Fahrzeuges integriert, wie in 2 dargestellt.The precrash system has at least one radar sensor 6 on, the z. B. operates at a frequency of 24 GHz. This at least one sensor 6 is referred to as a short-range radar (SRR) sensor and is for example in a bumper 7 integrated in the vehicle, as in 2 shown.

Das in 3 dargestellte Fahrzeug 10 weist einen Sensor auf, der einen Bereich 11 von circa 40 Metern um das Fahrzeug mit einem Öffnungswinkel von circa 60° überwacht. Alle Objekte in diesem Bereich, wie beispielsweise Fahrzeuge, Fußgänger, Motorradfahrer, Radfahrer, Bäume oder Straßenbegrenzungen, können mit einer hohen Objektklassifikationswahrscheinlichkeit erkannt werden. Der Radarsensor ermittelt die Objektentfernung, die Relativgeschwindigkeit und den Winkel an sich in simultaner Art und Weise.This in 3 illustrated vehicle 10 has a sensor that covers an area 11 of about 40 meters around the vehicle with an opening angle of about 60 ° monitored. All objects in this area, such as vehicles, pedestrians, motorcyclists, cyclists, trees or road boundaries, can be detected with a high object classification probability. The radar sensor determines the object distance, the relative velocity and the angle itself in a simultaneous manner.

Für die Signalverarbeitung und Entscheidungsfällung hinsichtlich des Auslösens von Schutzeinrichtungen ist ein spezieller Auslösealgorithmus nötig. Hierbei werden die aktuellen Objektdaten analysiert und deren zukünftige Bewegungsabläufe vorausberechnet. Basierend auf diesen Analysen wird die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt berechnet. Der Auslösealgorithmus trifft die Entscheidung, ob die Schutzsysteme in den aktiven Zustand versetzt werden müssen, da eine Kollision unvermeidbar ist. Beispielsweise wird zumindest ein reversibler Gurtstraffer 13 (vgl. 4) ausgelöst, um mindestens einen Insassen durch den Gurt 14 in eine optimale Position im Hinblick auf eine mögliche Airbagauslösung zu bringen. Somit ist die Gefahr der Verletzung des Insassen durch out-of-position bezüglich des Airbags minimiert.For the signal processing and decision-making regarding the triggering of protective devices, a special triggering algorithm is necessary. Here, the current object data are analyzed and their future motion sequences are calculated in advance. Based on these analyzes will calculates the probability of a collision between the vehicle and the object. The triggering algorithm makes the decision as to whether the protection systems must be put into the active state, since a collision is unavoidable. For example, at least one reversible belt tensioner 13 (see. 4 ) triggered by at least one occupant through the belt 14 to bring into an optimal position with regard to a possible airbag deployment. Thus, the risk of injury to the occupant by out-of-position with respect to the airbag is minimized.

Der Objektbewegungsablauf muss exakt bestimmt werden, damit der reversible Gurtstraffer nur in gefährlichen Situationen ausgelöst wird, d.h. die Sensoren müssen sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit und Genauigkeit auszeichnen. Die Qualität der gemessenen Daten steht dabei in direktem Zusammenhang mit der verwendeten Wellenform. Die Auflösung der Entfernungs- und Geschwindigkeitsdaten, die Genauigkeit der Objektposition wie auch die Funktionssicherheit kann aus der Wellenformcharakteristik abgeleitet werden. Aufgrund der hohen Anforderungen an das Precrash-System wurde die Frequenzmodulationswellenform (LFMSK) gewählt, wie sie in der DE 100 50 278 A1 näher beschrieben ist (vgl. 5). Dieses Messverfahren hat viele Vorteile, wie beispielsweise kurze Messzeit, gleichzeitige Messung von Entfernung und Geschwindigkeit, geringe Anzahl von Fehlern, gutes Verhalten beim Vorhandensein von vielen Objekten, geringe Berechnungskomplexität und vieles mehr. Die empfangenen Daten werden entsprechend vorgegebenen Schritten A, B in die In-phase(Realteil) und Quadraturphase- (Imaginärteil) Komponente zerlegt. Die beiden Zeitsequenzen A, B werden fouriertransformiert. In den resultierenden komplexen Spektren von A und B können Objekte bei Peak-Positionen detektiert werden. Die gemessenen Frequenzen dieser lokalen Maxima sind abhängig von der Objektentfernung und -geschwindigkeit. Unter Verwendung der Frequenzmessungen und der Informationen über die Signalphasen können die Entfernung und die Geschwindigkeit des Objektes einfach kalkuliert werden. Die Frequenz- und die Phasenmessungen sind jeweils abhängig von der Entfernung und der Geschwindigkeit des Objektes.The object movement sequence must be determined exactly, so that the reversible belt tensioner is triggered only in dangerous situations, ie the sensors must be characterized by high performance and accuracy. The quality of the measured data is directly related to the waveform used. The resolution of the distance and velocity data, the accuracy of the object position as well as the reliability can be derived from the waveform characteristic. Due to the high demands on the precrash system, the frequency modulation waveform (LFMSK) was chosen, as used in the DE 100 50 278 A1 is described in more detail (see. 5 ). This measurement method has many advantages, such as short measurement time, simultaneous measurement of distance and velocity, low number of errors, good behavior in the presence of many objects, low computational complexity and much more. The received data are decomposed according to predetermined steps A, B in the in-phase (real part) and quadrature phase (imaginary part) component. The two time sequences A, B are Fourier transformed. In the resulting complex spectra of A and B, objects at peak positions can be detected. The measured frequencies of these local maxima are dependent on the object distance and speed. Using the frequency measurements and the information about the signal phases, the distance and speed of the object can be easily calculated. The frequency and phase measurements depend on the distance and speed of the object.

In 6 ist die Ermittlung von Entfernung und Geschwindigkeit in Form einer graphischen Lösung dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass die Phasenmessung und die Frequenzmessung an sich mehrdeutig sind, aber die Kombination der beiden Messungen zu einem Schnittpunkt der Geraden führt, der die gewünschten Werte für Entfernung R0 und Geschwindigkeit v0 ermitteln lässt. Dieser Schnittpunkt stellt den Kollisionsort dar. Durch Variation von fShift und fSweep (vergleiche 5) verändern sich die Steigungen der Geraden. Die zuverlässigsten Ergebnisse werden erzielt, wenn die beiden Geraden annähernd senkrecht zueinander verlaufen.In 6 the determination of distance and speed is shown in the form of a graphical solution. It can be seen that the phase measurement and the frequency measurement per se are ambiguous, but the combination of the two measurements leads to an intersection of the straight line which allows the desired values for distance R 0 and speed v 0 to be determined. This intersection represents the collision location. By varying f Shift and f Sweep (compare 5 ) the slopes of the lines change. The most reliable results are achieved when the two straight lines are approximately perpendicular to each other.

In jeden Sensor, der als Monopulsantenne ausgestaltet ist, sind eine TX-Antenne und zwei RX-Antennen integriert. Basierend auf der Monopulstechnik kann mit dem Radar im Dauerstrichmodus der genaue Azimutwinkel (Der Azimutwinkel beschreibt die horizontale Richtung) der Objekte bestimmt werden. Ein spezielle Eigenschaft der verwendeten Radarsensoren ist die Fähigkeit kleine Objekte mit einem geringen Querschnitt (RCS), wie beispielsweise Fußgänger in einer Entfernung von bis zu 40 Metern, zu erfassen. Somit ist eine Objektklassifikation hoher Qualität bei gleichzeitig geringen Systemkosten mittels dieser Radarsensoren möglich.In each sensor configured as a monopulse antenna is one TX antenna and two RX antennas integrated. Based on the monopulse technology can with the radar in continuous wave mode, the exact azimuth angle (The azimuth angle describes the horizontal direction) of the objects. A special one Feature of the radar sensors used is the ability small objects with a small cross-section (RCS), such as Pedestrians in a distance of up to 40 meters. Thus, one is Object classification of high quality with low system costs possible by means of these radar sensors.

Auf Basis des Messmodus und der daraus resultierenden Messwerte für ein einzelnes Objekt erfolgt die Auslösung der Schutzmechanismen. Das Auslösesignal besitzt eine hohe Zuverlässigkeit (geringe Falschalarmrate). Dies resultiert aus den speziell für dieses System verwendeten Auslösekriterien:

  • 1. Kollisionsort am eigenen Fahrzeug
  • 2. statistische Wahrscheinlichkeit der Kollision am Kollisionsort
  • 3. Zeit bis zur Kollision
  • 4. maximale Ausweichradien
  • 5. Historie des beobachteten Zieles (Objektes)
Based on the measurement mode and the resulting measured values for a single object, the protection mechanisms are triggered. The trigger signal has a high reliability (low false alarm rate). This results from the triggering criteria used specifically for this system:
  • 1. Collision location on your own vehicle
  • 2. Statistical probability of the collision at the collision location
  • 3. Time to collision
  • 4. maximum evasion radii
  • 5. History of the observed target (object)

Der Kollisionsort ergibt sich aus der bekannten Dynamik des eigenen Fahrzeuges und der gemessenen Bewegung des potentiellen Kollisionspartners. Die statistische Wahrscheinlichkeit der Kollision am Kollisionsort resultiert aus der Unsicherheit der gemessenen Größen, welche hier bedingt durch das Messprinzip als sehr gering anzusetzen sind. Die Zeit bis zur Kollision ergibt sich aus dem berechneten Kollisionsort und der Dynamik der beteiligten Objekte. Auf Basis einer in diesem System durchgeführten Klassifikation der Objekte (handelt es sich um einen LKW, PKW, Zweirad [Motorrad, Fahrrad], Fußgänger, Baum oder ein anderes Objekt) lassen sich die maximalen Ausweichradien des Kollisionspartners berechnen. Auf Basis der Ausweichradien lässt sich feststellen, ob die Kollision unvermeidbar ist. Die Historie des beobachteten Objektes beinhaltet die Detektionsgüte (Messfrequenz, Rauschpegel), die Bewegungsänderungen und verschiedene Messprinzip-bedingte Eigenschaften über den gesamten Beobachtungszeitraum. Durch die Auswertung der Historie ist man nicht auf eine Einzelmessung angewiesen, die unter Umständen sehr verrauscht ist. Vielmehr kann das Objekt über längere Zeit auf dem Kollisionskurs beobachtet werden, so dass eine zuverlässige Entscheidung hinsichtlich des Auslösens eines Sicherheitsmechanismus getroffen werden kann.Of the The collision location results from the known dynamics of one's own Vehicle and the measured movement of the potential collision partner. The statistical probability of the collision at the collision location results from the uncertainty of the measured quantities, which Due to the measuring principle, they are to be set very low here. The time until the collision results from the calculated collision location and the dynamics of the objects involved. Based on one in this System performed classification objects (is a truck, car, two-wheeler [motorcycle, Bicycle], pedestrian, tree or another object) can be the maximum escape radii of the collision partner. Based on the alternative radii, it can be determined whether the collision is unavoidable. The history of the observed Object contains the detection quality (measurement frequency, noise level), the movement changes and various measuring principle-related properties over the entire observation period. By the evaluation of the history one does not depend on a single measurement, which may be very is noisy. Rather, the object may be on the collision course for a long time be observed, making a reliable decision regarding of triggering a security mechanism can be taken.

1, 61, 6
Radarsensorradar sensor
22
Auswerteeinrichtungevaluation
33
Prüfungexam
44
Aktivierungactivation
55
keine Aktivierungnone activation
77
Stoßfängerbumper
1010
Fahrzeugvehicle
1111
Sensorbereichsensor range
1313
Gurtstrafferpretensioners
1414
Gurtbelt

Claims (14)

Vorrichtung zum Ansteuern einer Fahrzeug-Schutzeinrichtung (13) mit einer Radareinrichtung (1, 6) zur Messung einer Entfernung, einer Geschwindigkeit und/oder eines Winkels und zur Ausgabe eines Messsignals, dadurch gekennzeichnet, dass die Radareinrichtung (1, 6) mindestens ein Radarsendeelement aufweist, und dieses Radarsendeelement zur Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmessung im Dauerstrichmodus betreibbar ist.Device for activating a vehicle safety device ( 13 ) with a radar device ( 1 . 6 ) for measuring a distance, a speed and / or an angle and for outputting a measuring signal, characterized in that the radar device ( 1 . 6 ) has at least one Radarsendeelement, and this Radarsendeelement for distance and / or speed measurement in continuous wave mode is operable. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Monopulsantenne zur Winkelmessung aufweist.Apparatus according to claim 1, which is a monopulse antenna for angle measurement. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Monopulsantenne genau eine Sendeantenne und zwei Empfangsantennen umfasst.Apparatus according to claim 2, wherein the monopulse antenna includes exactly one transmitting antenna and two receiving antennas. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radareinrichtung (1, 6) für eine Frequenzmodulation ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the radar device ( 1 . 6 ) is designed for a frequency modulation. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Frequenzmodulation nach dem Prinzip der Linear Frequency Modulated Shift Keying, LFMSK, erfolgt.Apparatus according to claim 4, wherein the frequency modulation according to the principle of linear frequency modulated shift keying, LFMSK, he follows. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit der Radareinrichtung (1, 6) ein Kollisionsort des Fahrzeugs (10) mit einem Fremdobjekt ermittelbar ist.Device according to one of the preceding claims, wherein with the radar device ( 1 . 6 ) a collision location of the vehicle ( 10 ) can be determined with a foreign object. Insassenschutzsystem mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Schutzeinrichtung (13), die mit der Vorrichtung auslösbar ist.Occupant protection system with a device according to one of the preceding claims and a protective device ( 13 ), which is triggered by the device. Insassenschutzsystem nach Anspruch 7, wobei die Schutzeinrichtung (13) einen Gurtstraffer, eine Airbag-Einrichtung, aktive Kopfstützen, eine Einrichtung zum Anheben/Absenken des Fahrwerks und/oder eine Sitzeinstell-Einrichtung umfasst.Occupant protection system according to claim 7, wherein the protective device ( 13 ) comprises a belt tensioner, an airbag device, active headrests, a device for raising / lowering the chassis and / or a seat adjustment device. Verfahren zum Ansteuern einer Fahrzeug-Schutzeinrichtung (13) durch Messen einer Entfernung, einer Geschwindigkeit und/oder eines Winkels mit Radartechnik unter Ausgabe von Messsignalen und Ausgeben eines Ansteuersignals auf der Grundlage der bewerteten Messsignale, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen mit mindestens einem Radarsendeelement erfolgt, und dieses Radarsendeelement zur Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmessung im Dauerstrichmodus betrieben wird.Method for activating a vehicle protection device ( 13 ) by measuring a distance, a velocity and / or an angle with radar technology by outputting measuring signals and outputting a driving signal on the basis of the evaluated measuring signals, characterized in that the measuring takes place with at least one radar transmitting element, and this radar transmitting element for distance and / or or speed measurement is operated in continuous wave mode. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Winkelmessung durch Monopulstechnik erfolgt.The method of claim 9, wherein the angle measurement done by monopulse technology. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Winkelmessung durch eine Monopulsantenne, die genau eine Sendeantenne und zwei Empfangsantennen aufweist, erfolgt.The method of claim 10, wherein the angle measurement through a monopulse antenna, which has exactly one transmitting antenna and two Receiving antennas, takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Messen durch frequenzmodulierte Signale erfolgt.Method according to one of claims 9 to 11, wherein the measuring done by frequency modulated signals. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die frequenzmodulierten Signale nach dem Prinzip der Linear Frequency Modulated Shift Keying, LFMSK, moduliert sind.The method of claim 12, wherein the frequency modulated Signals according to the principle of Linear Frequency Modulated Shift Keying, LFMSK, are modulated. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei ein Kollisionsort des Fahrzeugs (10) mit einem Fremdobjekt ermittelt wird.Method according to one of claims 9 to 13, wherein a collision location of the vehicle ( 10 ) is determined with a foreign object.
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