CN101010223A - 测定汽车与障碍物碰撞的方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种测定汽车与障碍物的碰撞的装置，其中超声接收单元被用于测定由碰撞产生的声音，并且通过分析所述的超声信号来测定该汽车的碰撞。

Description

测定汽车与障碍物碰撞的方法

背景技术

本发明以独立权利要求所述类型的汽车碰撞测定装置为出发点。已经公知在汽车中采用超声传感器进行测距。在这种情况下，最好所有超声传感器被实施成超声信号的发射单元和接收单元。由超声发射和接收单元发出超声信号并且被汽车周围的一个障碍物反射。反射回的信号被该超声发射和接收单元重新接收。根据延迟时间和超声速度来确定该障碍物与超声传感器之间的距离。优选地在利用该测量距离的条件下运行一种报警装置，以警示司机驾驶过于接近该障碍物。为了能够接收超声信号，该超声发射和接收单元具有一个振动膜，在所述振动膜上布置一个压电元件。该压电元件在一个第一工作方式中用于激励该膜振动以从而发出超声信号。此外还可以把由该膜记录的振动传输给所述压电元件，从而该振动导致，可以在该压电元件上引出放大和分析对应于所述振动的电压，以确定反射信号的延迟时间并且据此测定距离值。

此外还公知，在汽车中采用加速度传感器，所述加速度传感器检测汽车的一个突然减速。如果汽车与一个障碍碰撞，汽车就会因此强烈地制动，从而可以通过所述加速度传感器控制由此产生的减速。依据所测定的减速可以触发汽车中的约束保护装置，例如安全带或者气囊。

发明的优点

与上述现有技术相比，本发明测定汽车与障碍物的碰撞的装置的优点在于：采用一个超声接收单元识别与障碍物的碰撞。在此，膜的接收单元用于检测由于汽车与障碍物的碰撞所产生的声音。如果汽车与障碍物碰撞，车身或者车身部分就由于受到碰撞而产生形变。该形变产生的声音通过空气并且特别是通过汽车传播。该声波也抵达至超声接收单元。尽管超声接收单元的膜一般优先针对某一超声频率而设计，然而也由于碰撞造成的形变触发该频率范围内的强烈振动。除了单纯的测距以外，在分析该声音信号时超声传感器可以测定一个碰撞的实际输入。在碰撞开始时就已经可以测定由此产生的声音信号，从而不必在汽车中出现高的加速度时才进行测定，对此，例如一个加速度传感器在只有当出现碰撞时才可以进行测定。至少可以借助于超声接收单元通过所述碰撞测定来了解加速度传感器的测量值。如果例如只是强烈地制动而没有发生碰撞，那么就不必触发气囊。另一方面，如果确实存在碰撞就可以加速该触发过程。由此可以通过早期识别与障碍物的碰撞、特别是与另一辆汽车的碰撞来提高安全性。

通过以从属权利要求中提出的措施，使得可以对独立权利要求所述的测定汽车与障碍物碰撞的装置进行有利的扩展和改善。特别有利的是：把所述超声接收单元布置在汽车的减震器或者布置在汽车侧面，因为这些位置预计是障碍物与汽车最早的接触点。从而所述超声接收单元尽可能地接近碰撞出现时产生的声音的位置。

特别有利的是，分析所产生声音信号的幅度和/或持续时间。从而可以获得关于碰撞严重程度的信息。由此例如可以在较小碰撞的情况下避免不必要地触发气囊。

此外特别有利的是：提供一个向汽车中的约束保护装置传输碰撞信息的接口，以在一个方面能够早期触发这样一个约束保护装置并且在另一个方面避免不必要的触发。

此外有利的是：把超声接收单元设计成一般可以用来以公知的方式测定与汽车周围障碍物的距离，在一个方面可以因而不需要安装附加的接收单元，而在另一个方面使得可以实现一种对于汽车中超声距离装置提高行驶安全性的附加功能。

附图说明

下面在附图中示出并且在下面的说明详细阐述了本发明的实施例，其中：

图1示出根据本发明的测定汽车与障碍物的碰撞的装置。

图2示出在发生碰撞时，一个测距和一个根据本发明的测定声音信号的方法的示例性测量信号。

图3示出一个根据本发明的用于测定碰撞的方法的实施方式。

具体实施方式

根据本发明用于测定碰撞的装置最好应用在汽车中。图1示出一个汽车1的前部区域。在汽车前侧2上布置有超声传感器3。还在汽车的左和右侧布置超声传感器4。在该实施方式中，超声传感器3、4被实施成超声发射和接收单元。对于运行根据本发明的碰撞测定装置，超声传感器却足以仅仅作为超声接收单元工作。超声传感器3、4最好安装在汽车的减震器中。作为替代方案，侧面布置的超声传感器4还可以布置在汽车车身的侧面区域中。超声传感器3、4通过一个数据总线6被连接到一个分析单元5。在一个第一实施方式中，从超声传感器3、4直接向分析单元5传输声音信号。在另一个实施方式中，还直接在超声传感器分析对接收到的声音信号进行分析：与一个障碍物有多大距离或者是否发生了碰撞。在这种情况下，把结果信号传输给分析单元5用于进一步分析。在一个优选的实施方式中，传输一种二进制化的声音信号。通过在超过一个预先规定的幅度值时把二进制化的分析信号设置为1来获得这种二进制化的声音信号。如果测定的幅度在该值以下，就把所述信号设置为0。接着由该分析单元进一步处理该二进制化的分析信号。为此，这里所述的实施方式中，所述分析单元5具有一个用于测距的第一处理单元7。此外，在一个根据本发明的实施方式中，该分析单元5具有至少一个用于测定碰撞的分析单元。在此示出的实施方式中，分析单元7、8被组合在一个分析单元5中。然而它们也可以分开地被布置在汽车中。

在一个第一实施方式中，该分析单元5与警示司机用的输出单元连接。特别是，该分析单元5与向司机警示同障碍物发生碰撞的一个显示器9进行连接。为此，最好在汽车与一个障碍相距过于接近时，显示一个报警符号。此外，还可以数字形式显示当前距离值或者以符号显示。此外分析单元5与扬声器10进行连接，所述扬声器10依据汽车与一个障碍物距离来输出声音信号。然而如果已经出现了一个严重的碰撞，则通过输出单元9、10输出报警一般不再有意义了，因为司机不再能够反应了。

如果分析单元5测出一个碰撞，则就通过一个第二数据总线11，例如一个CAN总线，向汽车中的约束保护装置传输一个对应的信息。例如在该数据总线上连接一个气囊12和/或一个安全带13。此外可以在该数据总线上连接其它的约束保护装置。这例如可以是汽车中的其它气囊单元，例如一个侧气囊。

下面借助于图2说明图1中所示的碰撞报警装置的工作方式。在图2的第一图表20中按照时间进程示出了由超声接收单元接收的声音信号随时间的变化。在第二个、与之关联的图表中，同样地在时间上示出一个由超声接收单元依据该所接收的声音信号而产生的、二进制化的分析信号。在一个第一时间间期22中超声接收单元只接收干扰信号，所述干扰信号例如是由于汽车的行驶运动而产生的。该二进制化的分析信号的值为0。在第二时间间期23中，超声传感器发出一个信号。所述膜振动受到激励。在此，所述二进制化的分析信号被设置为1。第三时间间期24对应于声音信号从障碍物反射回所需要的时间。在第四时间间期25中接着接收被反射的声音信号，其幅度明显地小于所发出的声音信号的幅度。究其原因在于：在反射过程中发出的声音信号遭受到衰减。

在一个接着的第五时间间期36中，运行所述超声传感器而不输出信号。接着在在第六时间间期27中出现一个碰撞。由于车身的形变，产生一个具有随机图案的声音信号，其中产生一个随机信号序列中的二进制化的分析信号，而不发出一个信号。与规则的图案相反或者还与单个的稀松地出现的超声信号的误检测相反，可以从所接收的声音信号的随机图案推断出一个碰撞。

在图3中示出一个根据本发明的碰撞测定方法。在一个测量步骤30中运行所述接收单元，其中在一个第一检验步骤31中由分析单元5按一个规则的时间间隔来检验：是否把一个超声接收单元的一个二进制化分析信号设置为1。如果不是这样的情况，就返回到测量步骤30请求一个重复。如果测量一个分析信号，就在第二检验步骤32中检验：此前是否发射了一个还没有接收到回波的发射信号。如果是这种情况，就进到一个距离分析步骤33，其中根据发射的、反射的信号的延迟时间确定距离。依据所述距离向司机输出对应于该距离的报警，也就是优选地向司机输出一个光信号和/或声音信号。在距离分析以后返回到测量步骤30。如果在第二检验步骤32中确定：此前没有发出过信号，就进到一个第三检验步骤34。在第三检验步骤34中检验：所检测到的信号是否是一个单个的干扰信号，亦即一个可能的出错检测。如果在一个预先规定的时间段中，例如一个毫秒中，没有出现其它的声音信号，那么就可能是一个出错信号，并且返回到测量步骤30。然而如果出现具有其它的交变宽度和具有交变的时间间隔的信号，那么就可能会是一个碰撞。因此转到一个碰撞报警步骤35。在碰撞报警步骤35中，向汽车中的约束保护装置的控制单元转交一个对应的碰撞警报。在一个第一实施方式中，所述约束保护装置从而至少切换到一个报警状态。其它碰撞测定装置可以在一个由其测定的、可能的碰撞方面进行理解。在另一个实施方式中还可以取决于由分析单元传输的碰撞报警信号直接触发汽车中的一个约束保护装置。此外任何其它装置(例如自动呼救发射机、制动放大器、自动的车门解锁或者用于切断供油的装置)还可以自动地考虑所接收的信号并且实施针对碰撞情况设置的功能。

在一个优选的实施方式中，分析单元选择接收的二进制化分析信号使得：根据单个信号的持续时间并且从信号传输的时间长度来确定碰撞的严重性。进入的信号越多并且这些信号持续得越长，碰撞就越严重，因为在此情况下，车身的形变就越严重并且从而产生一个强的声音信号。从而分析单元5还可以确定一个碰撞的严重性并且向汽车中的约束保护装置传输关于碰撞的严重性的对应信息。

Claims (7)

1、测定汽车与障碍物的碰撞的装置，带有一个超声接收单元和一个分析单元，所述超声接收单元被布置在汽车中使得：由汽车的车身或者车身部分形变产生的声音被传送给该超声接收单元，其中该超声接收单元把一个对应于被测定的声音的信号向分析单元传输并且其中该分析单元对该传输的信号进行分析，以确定该汽车与障碍物的碰撞。

2、根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，

所述超声接收单元被布置在汽车的减震器中或者被布置在汽车侧面。

3、根据以上权利要求之一所述的装置，

其特征在于，

所述分析单元借助于车身或者车身部分的形变所产生声音信号的幅度和/或持续时间来确定碰撞的严重程度。

4、根据权利要求3所述的装置，

其特征在于，

该碰撞的时间点和/或碰撞的严重性被传输。

5、根据以上权利要求之一所述的装置，

其特征在于，

具有一个接口，用于向汽车中的一个约束保护装置的控制装置传输一个测定的碰撞。

6、根据以上权利要求之一所述的装置，

其特征在于，

分析单元被设计成：用于根据超声接收单元所接收的一个超声信号的延迟时间来测定与汽车周围障碍物之间的距离。

7、测定汽车与障碍物的碰撞的方法，在所述方法中，一个超声接收单元被布置在汽车中使得：由汽车车身或者车身部分的形变所产生的声音被传送给该超声接收单元，其中该超声接收单元把一个对应于所测定声音的信号传输给所述的分析单元，并且该分析单元所传输的信号进行分析，以确定该汽车与一个障碍物的碰撞，其中，所述分析单元借助于碰撞产生的声音信号来确定该汽车与障碍物的碰撞。

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