CN102325672A - 用于车辆碰撞分类的方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了用于识别车辆碰撞的方法，其包括通过接口接收线性信号(1)和转动信号(2)的步骤，其中，所述线性信号(1)包括关于线性运动的信息以及所述转动信号(2)包括关于车辆的转动运动的信息。此外，该方法包括基于所述线性信号(1)和所述转动信号(2)提供分析信号(71)的步骤，其中，所述分析信号具有关于所述碰撞的信息。

Description

用于车辆碰撞分类的方法和控制装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的方法、根据权利要求10所述的控制装置、以及根据权利要求11所述的计算机程序产品。

背景技术

在迄今为止的用于车辆的乘员保护装置的触发算法中，实质上考虑了车辆的线性运动。常常通过质点(Punktmasse)的运动来近似该运动。

对于碰撞分类(碰撞＝Crash)，能够使用线性加速度传感器的信号。在此，能够使用两条特性曲线，其中，一条用于误用(Misuse)抑制，而另一条用于乘员保护装置的触发判决的产生。在此，评估信号能量，并且仅当存在持续的信号能量时才进行乘员保护装置的触发。在该概念中，仅考虑了线性运动。

迄今为止，在碰撞严重程度方面，在早期碰撞阶段低估了转动碰撞。常常只有借助于复杂的信号处理才能够及时地完成偏置碰撞的识别，例如在EuroNCAP中所进行的碰撞类型ODB(Offset DeformableBarrier，偏置变形壁障)。

DE 101 49 112A1中提出了一种用于形成约束系统的触发判决的方法，其中，尤其涉及以下情况，车辆在打滑过程后侧滑并随后陷到具有高摩擦系数的底土上。根据行驶动力学数据来确定所述触发判决，其中，侧滑角与车辆横向速度及车辆倾斜运动相结合被用作行驶动力学数据。通过阈值比较形成所述触发判决。

发明内容

在此背景下，通过本发明提出根据独立权利要求所述的用于车辆碰撞分类的方法、使用此方法的控制装置以及相应的计算机程序产品。各从属权利要求和下面的说明书给出有利的设计方案。

本发明基于以下认识，即能够不仅仅通过线性运动来描述真实的车辆运动。通过碰撞中出现的线性运动以及转动运动，更加真实地描述在现场发生的碰撞。因此，依据本发明，除了线性动能之外，还考虑转动动能及其持续性。由此，能够适当地考虑具有转动的碰撞。

本发明的核心在于不仅在真实的碰撞中而且在碰撞试验室中所进行的碰撞中考虑了转动的信号能量。依据本发明，若出现持续的转动功率或持续的线性功率时，则能够进行乘员保护装置的触发。另外，能够应用已知的双特征曲线(Doppelkennlinien)和算法。

通过线性和转动运动的组合，实现了迄今为止“低估的”碰撞的及时的识别。其带来了碰撞严重程度和触发时间点的改善的确定。由此，有利地，已能够在早期碰撞阶段在碰撞严重程度方面识别转动碰撞。由此，也能够借助于较简便的信号处理来及时地完成偏置碰撞的识别。依据本发明，还可能考虑总的、在早期的碰撞阶段期间所转换的机械功率，即总功率或总能量。能够通过使用双特征曲线来考虑在碰撞时出现的转动能量和/或转动功率的持续性。由此，能够提高触发判决的鲁棒性。依据本发明的方式还使得协作的使用成为可能，并且由此使得在主动式和被动式安全的系统中的传感装置的节省成为可能。由此，例如，ESP-系统的传感器能够作为安全气囊-系统的碰撞传感器使用，并且因此提供新的安全气囊-功能性。

本发明实现了用于车辆碰撞分类的方法，其具有以下步骤：通过接口接收线性信号，其中，所述线性信号包括关于所述车辆的线性运动的信息；通过接口接收转动信号，其中，所述转动信号包括关于所述车辆的转动运动的信息；以及基于所述线性信号和所述转动信号，提供分析信号，其中，所述分析信号具有关于所述碰撞的信息。

线性信号和转动信号能够表示由传感器提供的信号。传感器能够是加速度传感器，其安置在车辆中。线性运动能够是车辆在行驶方向上的运动。转动运动能够是旋转运动，例如，横摆运动。能够在接口处提供分析信号。关于碰撞的信息能够适于示出碰撞类型。关于碰撞的信息还能够适于示出特别是要求触发乘员保护装置的碰撞。由此，能够使用关于碰撞的信息来做出乘员保护装置的触发判决。

能够通过线性分析信号和转动分析信号的组合来确定分析信号，其中，线性分析信号具有基于所述线性信号的关于所述碰撞的信息以及转动分析信号具有基于所述转动信号的关于所述碰撞的信息。线性和转动分量的组合使得改善的碰撞的识别和分类成为可能。

根据一设计方案，基于线性信号，不仅能够识别触发碰撞(点火(Fire))，相应于其应该触发约束装置，而且还能够识别非触发碰撞(误用)，相应于其不应该触发所述约束装置，并且线性分析信号能够被构造以在所识别的触发碰撞的情况下具有第一值，而在所识别的非触发碰撞的情况下具有第二值。能够通过触发碰撞和非触发碰撞的区别来防止乘员保护装置的错误触发。

此外，线性信号能够包括关于所述车辆的线性加速度的信息，并且能够分析以下方程，以用于触发碰撞和非触发碰撞的识别，

$a_x=\frac{P_{\mathrm{Lin}}}{m}\·\frac{1}{\mathrm{dv}}$

式中，

a_x：车辆的线性加速度

P_Lin：线性动态功率

m：车辆的质量

dv：车辆的线性速度变化。

此外，基于转动信号，不仅能够识别触发碰撞，而且还能够识别非触发碰撞，并且转动分析信号能够被构造以在所识别的触发碰撞的情况下具有第一值，而在所识别的非触发碰撞的情况下具有第二值。通过这种方式，能够再次避免错误触发。

此外，转动信号能够包括关于所述车辆的转动速度的信息，并且能够分析以下方程，以用于触发碰撞和非触发碰撞的识别：

$\stackrel{\·\·}{\mathrm{\Ψ}}=\frac{P_{\mathrm{Rot}}}{J}\·\frac{1}{\stackrel{\·}{\mathrm{\Ψ}}}$

式中，

车辆的转动加速度

P_Rot：转动动态功率

m：车辆的质量

车辆的转动速度。

根据另一实施例，能够使用多维的分类器根据线性信号和转动信号来确定关于碰撞的信息。由此，能够使用神经网络、隐马尔可夫模型或支持向量机实现对包含在线性信号和转动信号中的信息的分析。

线性信号能够表示关于车辆的线性动能的信息，而转动信号能够表示关于车辆的转动动能的信息，并且能够基于所述线性动能和所述转动动能来确定关于碰撞的信息。由此，能够考虑在碰撞时作用于车辆的总能量。

例如，能够基于车辆的线性加速度、线性速度、转动加速度和转动加速度来确定关于碰撞的信息。所需要的值能够由已知的传感器提供或者借助于较简便的信号处理根据传感器信号来获得。

还能够通过本发明的以控制装置形式的实施变型来快速且有效地解决构成本发明基础的任务。控制装置在这里能够被理解为电气装置，其处理传感器信号并据此输出控制信号。此控制装置能够具有接口，其能够以硬件方式和/或软件方式构造。在以硬件方式的构造中，接口能够是例如所谓ASIC系统的部分，此系统包含控制装置的各种不同的功能。然而，还可能的是，接口为特有的集成电路或者至少部分地由分立的组件构成。在以软件方式的构造中，接口能够是软件模块，其例如能够存在于另外还有其他软件模块的微控制器上。

有利的还有具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码存储在机器可读的介质上，如半导体存储器、硬盘存数器或者光存储器，并用于当程序在控制装置上实施时，执行根据前述实施方式之一的方法。

附图说明

下面将根据所附的附图示例性地详细解释本发明。附图中：

图1示出了根据本发明的一实施例的系统的方框图；

图2示出了根据本发明的另一实施例的系统的方框图；

图3示出了碰撞时转动信号能量；以及

图4示出了碰撞时线性信号能量。

具体实施方式

相同的或者相似的元件在附图中通过相同或者相似的附图标记表示。此外，附图中的图、图的说明以及权利要求包含组合的很多特征。在此本领域技术人员清楚的是，能够单独地考虑这些特征或者将其组合成另外的、在此未详细描述的组合。

图1示出了根据本发明的实施例的用于车辆碰撞分类的系统的方框图。尤其示出了系统可能的结构和可能的功能。系统被构造，以便实施依据本发明的用于车辆碰撞分类的方法。

根据依据本发明的用于分类的方法，能够通过接口接收线性信号1。线性信号1能够具有关于车辆的线性运动的信息。例如，线性信号1能够表示车辆的线性加速度a_x。此外，能够通过接口接收转动信号2，其中，转动信号2能够包括关于车辆的转动运动的信息。例如，转动信号2能够表示车辆的角速度。基于线性信号1和转动信号2，能够获得关于碰撞的信息，并且在接口以分析信号71的形式提供关于碰撞的信息。基于关于碰撞的信息，分析信号71适合于乘员保护装置的触发。

系统能够具有例如以积分器为形式的装置10和例如以微分器为形式的装置20。此外，系统能够具有用于线性动能的分析的装置30，其又具有用于非触发碰撞(误用)的识别的装置31和用于触发碰撞(点火/非点火(Fire/NoFire))的识别的装置32。此外，相应地，用于转动动能的分析的装置40能够具有用于触发碰撞(点火/非点火)的识别的装置41和用于非触发碰撞(误用)的识别的装置42。借助于装置31、32或装置41、42能够在非触发碰撞和触发碰撞之间做出区别。

能够由装置10和装置30接收线性信号1以用于线性动能的分析。装置10被构造，以便相应于该线性信号向装置30提供信号11以用于线性动能的分析。信号11能够表示车辆的速度变化dv。用于识别非触发碰撞的装置31被构造，以便基于线性信号1和信号11，向组合装置50提供信号33。用于识别触发碰撞的装置32被构造，以便基于线性信号1和信号11，向组合装置50提供信号34。信号33、34能够被构造，以便示出，是否识别出触发碰撞或非触发碰撞。组合装置50能够是“与”门。组合装置50能够被构造，以便向组合装置70提供线性分析信号51，组合装置70能够是“或”门。

以相应地方式，能够由装置20和装置40接收线性信号2，用于转动动能的分析。装置20被构造，以便相应于转动信号向装置40提供信号21以用于转动动能的分析。信号21能够表示车辆的横摆角加速度。用于识别触发碰撞的装置41被构造，以便基于转动信号2和信号21，向组合装置60提供信号44，其中，其能够是“与”门。用于识别非触发碰撞的装置42被构造，以便基于转动信号2和信号21，向组合装置60提供信号43。信号43、44能够被构造，以便示出，是否识别出触发碰撞或非触发碰撞。组合装置60能够是“与”门。组合装置60能够被构造，以便向组合装置70提供转动分析信号61，组合装置70被构造，以便基于线性分析信号51和转动分析信号61，提供分析信号71。

根据图1所示的实施例，在线性的信号路径中，线性加速度传感器的数据1，例如x-加速度，能够在积分器10中在时间上积分以及提供信号11，例如速度变化dv。代替积分器，还能够在块10中使用窗口积分器或过滤器，其近似地实现窗口积分器。在块30中处理量1、11，在该块中评估线性动能或动态功率。线性动能E_Lin可计算得

$E_{\mathrm{Lin}}=\frac{1}{2}m\·{\mathrm{dv}}^2\⇒P_{\mathrm{Lin}}=\frac{d}{\mathrm{dt}}{E}_{\mathrm{Lin}}=m\·\mathrm{dv}\·a_x$

$\⇒a_x=\frac{P_{\mathrm{Lin}}}{m}\·\frac{1}{\mathrm{dv}}$

从该方程能够得出，在信号1(例如，a_x)和信号11(例如，dv)之间存在物理关系。在图1所示的系统中，在误用-块31以及点火/非点火-块32中考虑了该关系。

假设外部作用于车辆的线性功率仅在严重的车辆碰撞中超过确定的碰撞功率的阈值P_Lin，则由此从方程的物理关系中得出双曲线型的阈值函数a_x(dv，P_Lin)，其可清楚地在a_x-dv图表中分离在碰撞-和误用-事件之间的区域。在全制动情况下，车辆上的动量传递dv是大的，而作用于传感器元件的力a_x是小的。在锤击情况下，作用于传感器元件上的力是大的，而车辆上的动量传递是小的。然而，如果在车辆碰撞期间，作用于传感器元件的力a_x相对于动量传递dv不成比例地减小，则其源于需要激活约束装置的高的碰撞速度或硬的碰撞壁障。如果车辆碰撞中的减速度a_x相对于动量传递相对较小，则其源于较低的碰撞速度和软的障碍。在该情况下，不需要激活约束装置。

在块31中排除以下情况，即引入信号能量由误用引入，由此大并且通常短暂。对于线性碰撞，误用能够也许是锤击或路边石头的冲撞，其可能在传感器信号1中引起短暂的纵向加速度。因为这些由误用所引发的信号1不应该足以触发乘员保护装置，所以将进一步检查所引入的信号能量的持续性。在块32中考虑并且评估线性信号能量的持续性。两个块31、32均包含两维的特征曲线，将检验其是否被超过。如果块31中的特征曲线一次或在其他本发明的表现形式中多次连续地被超过，则信号线33的状态由“0”变化到“1”。如果块32中的特征曲线一次或在其他本发明的表现形式中多次连续地被超过，则信号线34的状态由“0”变化到“1”。在块50中，进行两个信号33、34的逻辑“与”运算。通过这个方法和方式，如果不是误用，则信号51正包括逻辑“1”，以及如果信号能量是持续的，则由此是应该触发约束装置的碰撞。

相应地，在转动的信号路径中，转动速度传感器的数据2，例如横摆角速度，能够在微分器20中对时间求导并且提供求导得出的信号21，例如横摆角加速度。在此，微分器20能够通过在两个过滤的或未过滤的、相继的或时移的信号2的信号值之间的差分运算来实现。微分器20的另一有利的实现方式能够是递归最小二乘(RekursiverLeast Square)估计器。在块40中处理信号2和21，在该块中评估转动动能或动态功率。转动动能E_Rot可计算得

$E_{\mathrm{Rot}}=\frac{1}{2}J\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\Ψ}}}^2\⇒P_{\mathrm{Rot}}=\frac{d}{\mathrm{dt}}{E}_{\mathrm{Rot}}=J\·\stackrel{\·}{\mathrm{\Ψ}}\·\stackrel{\·\·}{\mathrm{\Ψ}}$

$\⇒\stackrel{\·\·}{\mathrm{\Ψ}}=\frac{P_{\mathrm{Rot}}}{J}\·\frac{1}{\stackrel{\·}{\mathrm{\Ψ}}}$

从该方程能够得出，在例如是横摆角速度的信号2和例如是横摆角加速度的信号21之间存在物理关系。在图1所示的系统中，在误用-块42以及点火/非点火-块41中考虑了该关系。在块42中排除以下情况，即信号能量由误用引入，由此大并且通常短暂。对于转动碰撞，误用可能也许是侧面撞到挡泥板的足球或与轻便摩托车的侧面碰撞。如此的碰撞能够在传感器信号中引起短暂的横摆角加速度。因为这些信号不应该足以触发乘员保护装置，所以将进一步检查所引入的信号能量的持续性。因此，在块41中将考虑并且评估转动信号能量的持续性。两个块41、42均包含两维的特征曲线，将检验其是否被超过。如果块42中的特征曲线一次或在本发明的其他表现形式中多次连续地被超过，则信号线43的状态由“0”变化到“1”。如果块41中的特征曲线一次或在本发明的其他表现形式中多次连续地被超过，则信号线44的状态由“0”变化到“1”。在块60中，进行两个信号33、34的逻辑“与”运算。通过这个方法和方式，如果是误用，则信号61正包括逻辑“1”，以及如果信号能量是持续的，则其由此是应该触发约束装置的碰撞。

在组合装置70中能够进行线性和转动路径的合并。如果既存在转动碰撞又存在线性碰撞，则触发触发判决。该逻辑在块70以逻辑“或”运算计算两条路径的合并。系统的输出表示点火旗标71，其能够触发约束装置。

图2示出了根据本发明的另一实施例的用于车辆碰撞分类的依据本发明的系统的方框图。在此，代替图1中所描述的结构，使用多维的分类器100。多维的分类器100被构造，以便基于线性信号1、信号11、转动信号21和信号21而产生分析信号71。线性信号1又能够包括线性加速度a_x，信号11能够包括速度变化dv，转动信号2能够包括角速度

以及信号21能够包括车辆的转动加速度

根据该实施例，分类器100能够构造为四维的分类器。多维的分类器100的有利的表现形式是神经网络。另一有利的表现形式存在于支持向量机。以支持向量机为基础的方法以此为特征，即其确实足够以小的微处理器-资源来实施，并且此外使用非常小的碰撞集。这相比于神经网络是尤为有利的。

线性路径和转动路径的依据本发明的合并根据以下情况计算，即现实世界的与墙或壁障的正面碰撞场景能够不仅仅通过点质量来描述。只有转动和线性运动的组合才可全面地描述碰撞(Crash)。

图3和4示出了在转动和非转动碰撞中的信号能量的比较。信号幅度越大，则信号能量分量越大。

图3示出了低通过滤的车辆的纵向加速度关于时间的图形化表示。在横轴上标注了时间t以及在纵轴上标注了纵向加速度g。不同的特征曲线301、302表示不同的车辆碰撞。从图3中可见，表示转动碰撞的特征曲线301几乎不具有纵向加速度信号。由此，信号能量是小的。与之相反，表示非转动碰撞的特征曲线302具有强的纵向加速度信号。

图4示出了RLS-过滤的车辆的横摆角加速度关于时间的图形化表示。在横轴上标注了时间t以及在纵轴上标注了纵向加速度rad/s²。从图4中可见，与图3相比较，转动碰撞的特征曲线301示出了非常强的横摆角加速度信号。由此，信号能量是高的。与之相反，非转动碰撞的特征曲线302具有小的横摆角加速度信号。图3中所示的线性信号能量和图4中所示的转动信号能量的组合对总信号能量给以了提示。因此，能够通过图3中所示的线性加速度信号301、302和图4中所示的转动运动信号301、302的组合来更好地识别严重的转动碰撞的碰撞严重程度，例如EuroNCAP或角碰撞。

图3和图4中的横穿的线例如可以是阈值曲线，其能够根据碰撞特定的特征而变化。图3中的阈值曲线例如标记了在通常的标准化的碰撞试验室测试的偏置-碰撞中的最大可预期的纵向加速度。与之相反，图4中的阈值曲线标记了在上述的偏置-碰撞中的最小可预期的转动加速度。此外，阈值曲线还能够根据碰撞严重程度进一步变化。

依据本发明的方式能够例如在涉及来自安全气囊-控制装置或DCU的数据的安全气囊项目中可获利地使用。这些系统具有在算法中以足够高的采样频率的转动信号。

所描述的实施例仅仅是作为示例而选择的，并且能够相互结合。

Claims (11)

1.用于车辆碰撞分类的方法，其包括以下步骤：

通过接口接收线性信号(1)，其中，所述线性信号包括关于所述车辆的线性运动的信息；

通过接口接收转动信号(2)，其中，所述转动信号包括关于所述车辆的转动运动的信息；以及

基于所述线性信号和所述转动信号，提供分析信号(71)，其中，所述分析信号具有关于所述碰撞的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过线性分析信号(51)和转动分析信号(61)的组合(70)确定所述分析信号(71)，其中，所述线性分析信号具有基于所述线性信号的关于所述碰撞的信息以及所述转动分析信号具有基于所述转动信号的关于所述碰撞的信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述线性信号(1)，不仅能够识别触发碰撞，相应于其应该触发约束装置，而且还能够识别非触发碰撞，相应于其不应该触发所述约束装置，并且其特征在于，所述线性分析信号(51)被构造以在所识别的触发碰撞的情况下具有第一值，而在所识别的非触发碰撞的情况下具有第二值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述线性信号(1)包括关于所述车辆的线性加速度的信息，并且分析以下方程以用于识别所述触发碰撞和所述非触发碰撞：

$a_x=\frac{P_{\mathrm{Lin}}}{m}\·\frac{1}{\mathrm{dv}}$

式中，

a_x：所述车辆的线性加速度

P_Lin：线性动态功率

m：所述车辆的质量

dv：所述车辆的线性速度变化。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的方法，其特征在于，基于所述转动信号(2)，不仅能够识别触发碰撞，而且还能够识别非触发碰撞，并且其中，所述转动分析信号(61)被构造以在所识别的触发碰撞的情况下具有第一值，而在所识别的非触发碰撞的情况下具有第二值。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述转动信号(2)包括关于所述车辆的转动加速度的信息，并且分析以下方程，以用于识别所述触发碰撞和所述非触发碰撞：

$\stackrel{\·\·}{\mathrm{\Ψ}}=\frac{P_{\mathrm{Rot}}}{J}\·\frac{1}{\stackrel{\·}{\mathrm{\Ψ}}}$

式中，

所述车辆的转动加速度

P_Rot：转动动态功率

J：所述车辆的质量

所述车辆的转动速度。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，使用多维的分类器根据所述线性信号(1)和所述转动信号(2)确定关于所述碰撞的所述信息。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述线性信号(1)表示关于所述车辆的线性动能的信息，而所述转动信号(2)表示关于所述车辆的转动动能的信息，并且基于所述线性动能和所述转动动能，确定关于所述碰撞的所述信息。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，基于所述车辆的线性加速度、线性速度、转动加速度和转动速度，确定关于所述碰撞的所述信息。

10.控制装置，用于执行根据权利要求1至9中任意一项所述的方法的所有步骤。

11.具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码被储存在机器可读的载体上，以用于当所述程序在控制装置上实施时，执行根据权利要求1至9中任意一项所述的方法。

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