CN103492234A - 一种在车辆碰撞时分析固体声的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在车辆碰撞时分析固体声的方法。所述方法包括以多个滤波规程(221、223、225)来滤波固体声信号的步骤，所述固体声信号代表在所述车辆中传播的固体声，其中所述多个滤波规程中的每个被构造为根据所述固体声信号生成经滤波的固体声信号。所述方法还包括将所述经滤波的固体声信号组合(553)为分析信号的步骤。

Description

一种在车辆碰撞时分析固体声的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种在车辆碰撞时分析固体声的方法、一种相应的装置以及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

为了识别车辆的碰撞能够应用固体声传感器。

DE102004038984A1描述了一种借助于检测固体声的传感器进行撞击检测的装置。

发明内容

在这个背景下以本发明依据各独立权利要求提出了一种在车辆碰撞时分析固体声的方法、此外一种应用该方法的装置以及最后一种相应的计算机程序产品。相应的从属权利要求和随后的说明给出了有利的设计方案。

本发明基于的认识在于车辆的车辆结构变得更坚硬。由此得出结论，撞击要求变得更高。特别是车辆前部结构变得更坚硬。由于撞击管理系统(CMS)的设计变化，车辆的碰撞能量吸收能力将发生变化。该撞击管理系统在此能够由车辆的保险杠缓冲器、撞击吸能盒和纵梁组成。保险杠缓冲器在此能够直线地代替弓形的构造，而撞击吸能盒能够宁可大而不是小地构造。

具有10°的碰撞角的所谓的15km/h维修撞击相比于0°的碰撞角提供更大的信号，其生成对于该撞击管理系统的更大的负荷。安全气囊算法的撞击功能对于没有前传感装置(UFS)的车辆类型是次要的。用于固体声信号的系统公差链在这种情况下对于撞击区别而言太高了。该系统公差链在此由车辆公差、控制装置ECU的机械公差和撞击公差组成。

因此滤波器组的应用适用于固体声的分析。一方面，滤波器组的应用实现了相互分离地对撞击特定的频带进行加权。另一方面实现了，应用特定地关断确定的频带，以便减弱车辆结构的共振。

有利地因此实现了车辆的共振频率的关断以及控制装置的共振频率的关断。相比于仅仅带通滤波器的应用产生了更容易和更好的应用、多个自由度和更好的信号，该带通滤波器例如在5-20KHz之间是可调节的。由此产生了在不同的碰撞类型之间更容易的辨别。借助于滤波器组也能够分析高频信号，例如通过车辆的结构的断裂、切断或变形引起这些高频信号。

本发明完成了一种在车辆碰撞时分析固体声的方法，所述方法包括以下步骤：

以多个滤波规程来滤波固体声信号，所述固体声信号代表在所述车辆中传播的固体声，其中所述多个滤波规程中的每个被构造为根据所述固体声信号生成经滤波的固体声信号；以及

将所述经滤波的固体声信号组合为分析信号。

所述车辆能够涉及机动车，特别是轿车。碰撞或撞击能够表示在车辆与一个目标之间的碰撞。在此车辆的结构变形。这引起噪声，其作为固体声通过车辆的结构被传递。在此固体声能够以直至5000米/秒的速度传播。固体声非常敏感地对相应的车辆结构(固体声通过其传播)、对中央控制装置的硬件以及对撞击公差做出反应。因此能够通过分析固体声对碰撞的类型做出推断，通过该碰撞造成固体声。能够以适合的传感器获得固体声。该传感器能够是中央控制装置的部分或设置在车辆结构的一个其他位置上。借助于该传感器能够生成描述固体声的电固体声信号。相应于基本的固体声，固体声信号能够具有大的频域。能够将固体声信号的整个频域或来自整个频域的相关的部分分为不同的滤波范围。因此能够为每个滤波范围配属一个频带。因此滤波规程能够形成带通滤波器。各滤波范围能够是相互间隔的或者具有重叠的带区域。因此能够借助于多个滤波规程中的每个从固体声信号滤出一个频域，并且以相应的经滤波的固体声信号的形式独立于通过另外的滤波规程滤出的另外的频域对该频域进行预加工和再处理。能够将经滤波的固体声信号在没有进一步信号处理的情况下或在进一步信号处理之后进行组合。该组合能够通过加上经滤波的固体声信号实现。因此分析信号能够涉及和信号。对于进一步的信号分析，该分析信号能够包括最初的固体声的相关信息。因此能够将该方法例如应用于测量用于安全气囊应用的固体声信号。

因此能够为所述滤波规程中每个配属一个不同的滤波范围。

该方法能够包括将所述在所述车辆中传播的固体声转换为表示所述固体声信号的电信号的步骤。该转换能够借助于适合的固体声传感器实现，其构造为将通过固体声产生的振动转换为电信号。相应的传感器能够在适合的位置上与车辆的结构连接，以便获得通过该结构传递的固体声。而且一个对应的传感器能够设置在车辆的一个控制装置内，以便获得传递到该控制装置中的固体声。

在一个去激活的步骤中能够将所述滤波规程中的至少一个滤波规程去激活。在此能够为所述至少一个滤波规程配属一个滤波范围，所述滤波范围包括一个结构的共振范围，所述固体声经过所述结构传播。因此能够将一个滤波规程的经滤波的固体声信号去激活，该结构的共振频率位于在这个滤波规程的滤波范围中。共振范围能够一次地通过适合的试验获取。该去激活能够如此实现，即关断转化相应的滤波规程的滤波元件或者由进一步的信号处理排除相应的经滤波的固体声信号。如果减弱多个相互间隔的频域，那么也能够将多个滤波规程去激活。通过这种方式能够防止由结构的共振特性产生的最初的固体声信号的失真。

该方法能够包括依据匹配规程对所述经滤波的固体声信号进行匹配的步骤，以便根据所述经滤波的固体声信号生成经匹配经滤波的固体声信号。在所述组合步骤中能够将所述经匹配经滤波的固体声信号组合为所述分析信号。通过这种方式能够加强或减弱固体声信号的确定的频域。特别是对于随后的分析，能够强调相关的频域。通过这种方式简化了引起固体声的碰撞的特征化。

在此能够在调节步骤中基于关于所述碰撞的预测的进一步的发展的信息来调节所述匹配规程。能够基于传感器的信号获取所述碰撞的进一步的发展，这些传感器已经在碰撞之前或直接在碰撞开始之后提供关于碰撞的信息。能够例如相应于预测的碰撞严重性、预测的碰撞方向或预测地通过碰撞涉及的车辆结构对匹配规程进行匹配。通过这种方式能够实施信号分析和信号预加工的对于一种碰撞类型典型的匹配。这提高了引起固体声的碰撞的特征化的准确度。

依据一个实施形式能够为每个滤波规程配属一个不同的频带。为此能够应用多个不同的带通滤波器。也能够将带通滤波器与一个或多个高通滤波器或低通滤波器组合。也能够应用滤波器组。由此能够简单地转化各个滤波规程。

该方法能够包括根据所述分析信号确定所述碰撞的类型的步骤。因此完成了一种用于基于通过碰撞引起的固体声信号确定碰撞的类型的方法。根据分析信号能够意味着分析信号的信息一起进入到碰撞的类型的确定中。

在此能够在所述确定步骤中基于加速度信号与阈值的比较确定所述碰撞的类型。所述加速度信号能够代表所述车辆的加速度。能够基于所述分析信号调节所述阈值。因此能够有利地与已知的分析加速度传感器的信号的碰撞识别方法组合地应用所述方法。在此能够应用固体声的特性以便改善碰撞的识别准确度。

本发明完成了一种在车辆碰撞时分析固体声的装置，具有以下特征：

用于滤波固体声信号的多个滤波器，所述固体声信号代表在所述车辆中传播的固体声，其中为所述多个滤波器中的每个配属一个不同的滤波范围并且所述滤波器中的每个构造为根据所述固体声信号生成经滤波的固体声信号；以及

组合器，其构造为将所述经滤波的固体声信号组合为分析信号。

多个滤波器能够通过滤波器组实现。因此提出了在车辆碰撞时分析固体声的滤波器组的应用。多个滤波器能够经由到固体声传感器的电气接口或通过到传递固体声信号的结构的机械接口接收固体声信号。该组合器能够通过逻辑电路实现。该组合器能够具有到另一信号分析单元的电气接口，该组合器能够经由该另一信号分析单元输出分析信号。该装置能够构造为在相应的装置中实施或实现按照本发明的方法的步骤。而且通过以装置型式的本发明的这些实施变型能够快速和有效的解决本发明以之为基础的任务。因此能够将装置理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号的电气装置。该装置能够具有接口，其能够以硬件方式和/或以软件方式构造。在以硬件方式的构造中所述接口能够是例如所谓的系统专用集成电路的部分，其包含本装置的不同的功能。然而也可能的是，这些接口是自身的集成的电路或者至少部分地由离散构成元件组成。在以软件方式的构造中所述接口能够是软件模块，其例如除其他软件模块之外存在于微控制器上。

一种具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码能够存储在如半导体存储器、硬盘存储器或光存储器的机器可读的存储介质上并且用于当所述程序在相应于计算机的装置上、例如分析固体声的装置上执行时实施根据上述实施形式之一的方法。

附图说明

随后根据所附附图示例性地对本发明进一步阐明。其中：

图1依据本发明的一个实施例的车辆的示意图；

图2依据本发明的一个实施例的滤波规程的示意图；

图3依据本发明的一个实施例的分析固体声的信号链的示意图；

图4依据本发明的一个实施例的分析固体声的另一装置的示意图；

图5依据本发明的一个实施例的分析固体声的方法的流程图；

在本发明的优选的实施例的随后的描述中对于在不同的附图中表示并且相似作用的元件使用相同或相似的附图标记，其中不再对这些元件进行重复的描述。

具体实施方式

图1示出了依据本发明的一个实施例的具有分析固体声的装置102的车辆100的示意图。示意地示出了由一个保险杠缓冲器和两个纵梁104组成的车辆结构。如果车辆100在保险杠缓冲器的区域中与一个对象碰撞，那么在此产生的噪音作为固体声沿保险杠缓冲器并且经由纵梁传递到车辆里面。

传播的固体声能够借助于固体声传感器106获得，其在此例如设置在纵梁之一的一个表面上。固体声传感器106构造为获得固体声的机械振动并且将其转换为电固体声信号并且经由适合的接口输出到分析固体声的装置102。固体声传感器106也能够设置在车辆100的控制装置内。

装置102具有多个滤波器，为它们各供应固体声信号。滤波器中的每个构造为让固体声信号的一个确定的频域通过并且输出一个经滤波的固体声信号，其各仅仅包括相应的频域。将各个经滤波的固体声信号组合为一个分析信号。为此装置102能够具有一个相应的组合装置。装置102构造为将分析信号经由适合的接口输出到一个分类装置108。

分类装置108构造为对碰撞进行分类。通过分类能够将碰撞例如关于碰撞严重性和碰撞类型进行分类。根据分类能够实现一个乘客保护机构110例如安全气囊的控制。为此能够将分类装置108构造为基于该分离将用于激活乘客保护机构110的激活信号经由适合的接口提供到乘客保护机构110。

依据一个实施例将分类装置108构造为仅仅基于装置102的分析信号来对碰撞进行分类。

依据另一实施例将分类装置108构造为基于分析信号并且基于加速度传感器112的加速度信号对碰撞进行分类。加速度传感器112构造为获得例如沿纵向并且附加地或备选地沿横向车辆的加速度并且将相应的信息提供到分类装置108。分类装置108构造为依据一个分析规程对其进行分析，以便对碰撞进行分类。分类装置108构造为基于分析信号对分析规程进行匹配。例如分析规程能够包括阈值比较。根据分析信号能够调节这样的阈值比较的阈值。例如能够根据分析信号的一个值或一个时间上的发展来调节该阈值。

依据一个实施例能够将装置102的滤波器和附加地或备选地组合装置构造为可调节的。能够由一个调节装置114构造相应的调节，该调节装置经由适合的接口与装置102连接。调节装置114能够构造为将装置102的一个或多个滤波器去激活。为此调节装置114能够将适合的去激活信号输出到装置102。调节装置114能够构造为将经滤波的固体声信号的组合的类型调节为分析信号。调节装置114也能够构造为调节加权，借助于该加权在组合时对经滤波的固体声信号进行加权。为此调节装置114能够将适合的调节信号提供到装置102。能够在调节装置114中永久地存储相应的调节值，基于这些调节值调节装置114进行装置102的调节。如果调节装置114具有一个例如到编程装置的用户接口，那么这些调节值能够由一个用户输入到调节装置114中并且由调节装置114存储。通过这种方式能够将这些调节值例如匹配于车辆的车辆结构。依据一个实施例调节装置114构造为基于车辆的当前信息调节一个调节值。当前信息能够包括车辆的速度或传感器例如加速度传感器112的信息。通过这种方式能够例如将当前行驶参数或关于碰撞的已经存在的信息纳入到在装置102中固体声信号的分析中。

元件102、106、108、112、114中的几个或所有能够设置在车辆100的控制装置中。

根据图2至4示出了频谱密度评估的实施例，该频谱密度评估例如可以实现在图1中示出的装置102中。

图2示出了依据本发明的一个实施例的滤波例程221、223、225的一个示意图。示出了代表N个滤波例程的各滤波例程221、223、225。为各滤波例程221、223、225中的每个配属一个适合的频带，该频带与各滤波例程221、223、225中的其他的各频带不同。这通过各滤波例程221、223、225的视图在一个图中示出，横坐标上描绘的是固体声信号的频率f而纵坐标上描绘的是固体声信号的幅度A(f)。各滤波例程221、223、225中的每个是可编程的，这通过指向滤波例程221、223、225的箭头表明。各滤波例程221、223、225中的每个能够通过一个带通滤波器实现，其能够具有一个相应的编程输入。特别地能够将各滤波例程221、223、225中的每个独立于各滤波例程221、223、225中的其他的激活和去激活。

图3示出了依据本发明的一个实施例的分析固体声的信号链的示意图。示出了一个固体声传感器106、一个模拟-数字转换器307以及一个在例如在图1中示出的车辆的碰撞时分析固体声的装置102。

通过碰撞导致车辆的碰撞引起的加速。此外通过碰撞导致具有大约5-20kHz的频率f的固体声。能够通过固体声传感器106获得该固体声。固体声传感器106能够是CMB传感器，其包括MEMS获得元件(MEMS＝Micro-Electro-Mechanical-System微电子机械系统)。由固体声传感器106生成的模拟信号能够由模拟-数字转换器307转换为数字信号并且作为固体声信号输出到装置102。

装置102能够构造为ASIC或构造为ASIC的逻辑元件。装置102构造为接收模拟-数字转换器307的固体声信号、使其经受信号处理并且作为信号处理的结果输出SBS信号形式的分析信号。装置102具有带有N个带通滤波器221、223、225的带通滤波器组。固体声信号被提供到带通滤波器221、223、225并且由带通滤波器221、223、225滤波。带通滤波器221、223、225中的每个相应于其滤波特性生成经滤波的固体声信号。经滤波的固体声信号由组合装置331组合为分析信号。依据该实施例，在将经滤波的固体声信号供应给组合装置331之前，经滤波的固体声信号在通过带通滤波器221、223、225输出之后各通过装置333经受求绝对值并且通过低通装置335经受低通滤波。组合装置331构造为对经滤波的固体声信号进行求和。例如组合装置331能够构造为实现Sum_Mode(Lin/Log)或Sign_Sum_mode功能。

依据该实施例装置102具有两个另外的输入341、343。经由输入之一341能够将用于激活或去激活带通滤波器221、223、225的激活信号供应给滤波器组。该激活信号能够构造为使能BP标志，例如以[110..1]的形式。能够为带通滤波器221、223、225之一分配一个标志，其限定相应的带通滤波器221、223、225的激活状态。根据如何设置各个标志或通过激活信号设置，能够相互独立地激活或去激活带通滤波器221、223、225。如果将一个带通滤波器221、223、225去激活，那么其不能生成经滤波的固体声信号。经由输入中另一343能够将调节信号供应给组合装置331，借助于该调节信号能够调节组合装置331的组合方式。该调节信号能够构造为使能BP逻辑模式信号，借助于其能够释放组合装置331的相应的逻辑方式。

通过应用滤波器组产生了用于带通方法的改善的方案。在此应用至少三个用于覆盖整个频域的带通滤波器代替应用仅仅一个带通滤波器。

依据一个实施例第一带通滤波器bp1包括5-10kHz的频域，第二带通滤波器bp2包括10-15kHz的频域而第三带通滤波器bp3包括15-20kHz的频域。因此通过三个带通滤波器覆盖5kHz与20kHz之间的相关的频域。带通滤波器bp1、bp2、bp3能够涉及在图3中示出的带通滤波器221、223、225。

依据另一个实施例第一带通滤波器bp1包括5-9kHz的频域，第二带通滤波器bp2包括9-13kHz的频域、第三带通滤波器bp3包括13-17kHz的频域而第四带通滤波器bp4包括17-20kHz的频域。

依据另一个实施例能够应用具有任意数量N个带通滤波器的带通滤波器组。

为了进一步的评估能够将每个滤波器组激活或去激活。借助于特定的可编程的逻辑调节能够应用其他的评估滤波器组的策略。借助于求和模式能够累加滤波器组的带通滤波器的信号。这意味着，对各个带通滤波器的经滤波的固体声信号进行加权，亦即将其指数地、对数地或线性地累加。依据一个符号求和模式每个滤波器组具有用于累加的符号，亦即符号bp1＝符号bp2＝符号bpN/2＝1；符号bpN/2+1＝-1＝…＝符号bpN＝-1。这意味着，各个带通滤波器的经滤波的固体声信号在累加之前各设有符号。

因此滤波器组的滤波器的特定的去激活的应用是可能的。依据一个实施例带通滤波器bp2223应该对于控制装置ECU的结构共振特性是不敏感的。安全气囊ECU的结构共振特性能够基于不同的耗费的部分如塑料、铝壳体或连接元件非常地不同。借助于通过去激活一个或多个滤波器减弱结构共振特性的效果，焦点能够位于用于支持撞击区别的一个撞击特定的频谱上。加权，亦即在频率上加权的指数、对数或线性的发展在校准鲁棒性方面起一定的作用。能够为较高的频率基于较高的公差选择较低的加权。与之相对地能够对较低的频率更强地进行加权。

如在图3中示出的，可以为每个带通滤波器221、223、225配属一个确定的函数。所述确定的函数能够涉及加权函数。该加权函数能够是线性的、包括求绝对值、改变符号、包括施加偏移量、是常数或是对数的。作为结果仅仅还保留一个信号。如在图3中那样该信号能够是通过在组合装置331中的求和模式的累加的结果。该信号能够随后到达触发算法中。也能够对于每个通道后置一个独立的绝对值滤波器333和低通滤波器335。

图4示出了依据本发明的另一个实施例的分析固体声的信号链的示意图。该信号链具有区别地相应于在图3中示出的信号链，该区别在于不设有组合装置。依据该实施例将带通滤波器223的经滤波的固体声信号在求绝对值和低通滤波之后由装置102直接作为以SBS信号形式的分析信号输出。

相应于在图3中示出的实施例实现滤波器组221、223、225的应用而不是唯一的带通滤波器的应用。能够实现滤波器组的特定的去激活的应用。例如带通滤波器bp2223能够在其频域中对于ECU的结构共振特性是不敏感的。

如在图4中所示出的那样仅仅由一个绝对值/滤波函数能够控制带通的选择。

图5示出了依据本发明的一个实施例的分析固体声的方法的流程图。在步骤551中以多个滤波规程对固体声信号进行滤波，以便生成多个经滤波的固体声信号。该滤波能够以一个滤波器组实现，如其例如根据图2至4所描述的那样。在步骤553中将经滤波的固体声信号组合为分析信号。该组合能够以一个组合装置实施，如其例如在图3中所示出的那样。

该分析信号能够例如由用于人员保护装置的触发算法的核心算法继续使用。相应的触发算法包括核心算法，其基于中央x/y传感器和核心阈值。该x/y传感器能够涉及沿车辆的纵向和横向传感的加速度传感器。该核心阈值能够预定触发阈值。如果该触发阈值通过一个由x/y传感器提供的信号或一个由此获取的信号超过核心阈值，那么能够实现人员保护装置的触发。触发算法还包括一个附加函数。依据附加函数基于外围传感器或SBS传感器(SBS＝structure-bome sound＝固体声)实施核心阈值的匹配。为此能够应用由在图3和4中示出的装置102提供的SBS信号。

为了相应地预加工固体声信号依据一个实施例应用多个带通滤波器。每个带通滤波器是可编程的或可调节的。此外每个带通滤波器是可接通的和可断开的。而且每个带通滤波器是线性地或对数地可加权的。例如一个振动器能够实施试验，其中振动控制装置，以便知道该控制装置的共振频率。随后能够关断包括共振频率的频带的带通滤波器。

所描述的以及在图中示出的各实施例仅仅是示例性地选择。能够完全地或关于单个特征将不同的各实施例相互进行组合。一个实施例也能够通过另一实施例的特征补充。此外能够重复以及以不同于所述的顺序的顺序执行依据本发明的方法步骤。

Claims (11)

1.一种在车辆(100)碰撞时分析固体声的方法，所述方法包括以下步骤：

以多个滤波规程(221、223、225)来滤波(551)固体声信号，所述固体声信号代表在所述车辆(100)中传播的固体声，其中所述多个滤波规程中的每个被构造为根据所述固体声信号生成经滤波的固体声信号；以及

将所述经滤波的固体声信号组合(553)为分析信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述多个滤波规程中的每个配属一个不同的滤波范围。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，具有将在所述车辆(100)中传播的所述固体声转换为表示所述固体声信号的电信号的步骤。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，具有将所述多个滤波规程(221、223、225)中的至少一个滤波规程去激活的步骤，其中为所述至少一个滤波规程配属一个滤波范围，所述滤波范围包括一个结构的共振范围，所述固体声经过所述结构传播。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，具有依据匹配规程对所述经滤波的固体声信号进行匹配的步骤，以便根据所述经滤波的固体声信号生成经匹配经滤波的固体声信号并且在此在所述组合步骤中将所述经匹配经滤波的固体声信号组合为所述分析信号。

6.根据权利要求5所述的方法，具有基于关于所述碰撞的预测的进一步的发展的信息来调节所述匹配规程的步骤。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，为所述每个滤波规程(221、223、225)配属一个不同的频带。

8.根据上述权利要求之一所述的方法，具有根据所述分析信号确定所述碰撞的类型的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述确定步骤中基于加速度信号与阈值的比较来确定所述碰撞的类型，其中所述加速度信号代表所述车辆(100)的加速度，并且基于所述分析信号来调节所述阈值。

10.一种在车辆(100)碰撞时分析固体声的装置(200)，具有以下特征：

用于滤波固体声信号的多个滤波器(221、223、225)，所述固体声信号代表在所述车辆(100)中传播的固体声，其中为所述多个滤波器中的每个配属一个不同的滤波范围并且所述滤波器中的每个被构造为根据所述固体声信号生成经滤波的固体声信号；以及

组合器(331)，其构造为将所述经滤波的固体声信号组合为分析信号。

11.一种具有程序代码的计算机程序产品，用于当所述程序在用于分析固体声的装置(200)上执行时实施根据权利要求1至9之一所述的方法。

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