CN1798673A - 用于检测行人碰撞的传感器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器系统，用于检测在机动车的前部区域中的行人碰撞，该传感器系统具有至少一个光纤传感器，其在机动车的前部区域中几乎在整个机动车宽度上延伸，并且通过物体的碰撞可在前部区域中变形，其中光纤传感器通过物体的碰撞产生信号。为了给出用于检测在机动车的前部区域中的行人碰撞的具有至少一个光纤传感器的传感器系统，该传感器系统能可靠地区分有生命物体的碰撞和无生命物体的碰撞，除了光纤传感器之外，在机动车的前部区域中还设置有至少一个红外线传感器，该红外线传感器产生用于区分有生命物体的碰撞和无生命物体的碰撞的信号。

Description

用于检测行人碰撞的传感器系统
本发明涉及一种用于检测机动车的前部区域中的行人碰撞的传感器系统，该传感器系统具有至少一个光纤传感器，该光纤传感器在机动车前部区域中并几乎在整个机动车宽度上延伸，并且可通过物体在前部区域中的碰撞产生变形，其中通过物体的碰撞使光纤传感器产生信号。
机动车制造商面临的任务是使新研制的机动车这样得到优化，即在发生事故的情况下在由机动车前面撞倒的行人受到尽可能小的伤害。此时已经证明，在机动车前部区域设置的发动机罩非常适合吸收对行人的碰撞并且将使对行人作用的力最小化，因为发动机罩在撞到行人时会相应的下陷或者说弯曲。然而在现代机动车中，发动机舱中的机组的集成度这样的高，以至于相对于在发动机舱中大部分非常坚硬的机组在发动机罩下面余留有很少的空间。例如，发生事故的行人的上半身例如撞到发动机罩上，此时该发动机罩变形下陷，然而变形路径在通常情况受到很大限制，因为机动车内燃机的汽缸盖仅仅位于发动机罩下几厘米处，而该气缸盖很硬，以至于使得发生事故的行人受到非常重的伤害。为了消除此种情况，对发动机罩进行了改进，在前部出现撞击行人事故的情况下发动机罩从正常的安装位置离开，并且该发动机罩被抬升到该安装位置上大约10到50cm。由此，在抬升起的发动机罩与发动机舱中的机组之间产生一种压皱区，该压皱区使发生事故的行人非直接地碰撞到非常坚硬的机组上。为了实现发动机罩在事故情况下这样被抬升，传感器必须能够首先快速可靠地识别前部撞击的物体，此外还区分被碰撞的物体是行人还是没有生命的物体。当行人发生事故时，发动机罩从它的安装位置离开，并且被抬升起几厘米来保护行人。但是当涉及到碰撞到的物体是无生命的物体时，发动机罩无论如何都不会从正常的安装区离开，因为它将用作吸收能量部件来保护机动车上的乘客。
DE 102 56 950 A1公开了行人保护系统和保护行人的方法。在此给出了在机动车的前部区域安装的用于机动车的光学传感器。该光学传感器包括光源、检测器以及两根光纤，光纤传输光源产生的光并且将光转发到检测器。这两根光纤设置在载体材料上。一根光纤设置有光敏区域，而另一根光纤不设置有光敏区域。将光源的光输入耦合或发射到光纤的一端，这样通过光纤光被传导并且以剩余强度最终到达光纤的另一端。在那里可以用检测器测量剩余的光强度。如果光纤传感器的敏感区域例如由于碰撞物体而变形，这样就会对在这个区域出现的光强度产生影响，进而也对由检测器检测的强度产生影响。
在应用光纤传感器时，人们尝试利用在光纤传感器的评估单元或者说分析单元中被执行的复杂的软件解决方案来区分前部区域碰撞的物体是有生命的物体还是没有生命的物体。如开头所述，该决定对于发动机罩是否应该从它的初始安装位置离开和被抬升或者是否应保持在最初的固定位置是极其重要的。这种在发生事故情况下对于有生命的物体与无生命的物体的区分尤其困难，即使利用复杂的程序也还无法使人满意地解决该问题。
因此，本发明的目的是提供一种具有至少一个光纤传感器的传感器系统，检测在机动车前部区域对行人的碰撞，该传感器系统能够可靠区分出有生命物体的碰撞和无生命物体的碰撞。
根据本发明，这样实现该目的，即除了光纤传感器之外，在机动车的前部区域还设置有至少一个红外线传感器，该红外线传感器产生出区分有生命物体碰撞和无生命物体碰撞的信号。
本发明的优点在于：提供一个信号并借助于该信号能够明确且非常快速地区分机动车撞击的是有生命物体还是无生命物体。由于根据本发明的光纤传感器与红外线传感器的组合使用，将不再需要复杂的计算程序和相应的硬件，其中它们利用光纤传感器根据光传导的特性变化来区别有生命物体的碰撞和无生命物体的碰撞。
在本发明的设计方案中，光纤传感器集成在机动车的前保险杠内。保险杠的部分设计为能够在撞击物体时轻易地变形，这样光纤传感器在发生事故的情况下产生相应变形，以产生其最佳信号。
在另一个设计方案中，红外线传感器也集成在机动车前保险杠内。在这个位置上，红外线传感器最早检测物体，由此能较早实现对有生命物体和无生命物体的区分。
在一个改进方案中，光纤传感器和红外线传感器的信号由控制器进行评估。在控制器中，关于事故类型的所提供的信息被收集并进行评估。控制器做出决定，发动机罩是否应该由最初的安装位置被抬升。控制器能够快速而可靠地做出该决定。
在另一个改进方案中，来自温度传感器的信号也被馈送给控制器，在控制器中除了光纤传感器的信号和红外线传感器的信号之外，该来自温度传感器的信号也被评估。因此红外线传感器可以利用各个周围环境温度被校准，这使其能更准确地区分有生命物体与无生命物体。
此外有利的是，当测速器的信号也馈送给控制器时，在控制器中除了光纤传感器的信号、红外线传感器的信号以及温度传感器的信号之外，该测速器的信号也被评估。机动车速度的附加信息是决定发动机罩抬升的重要参数。
本发明允许多个实施例。以下结合附图以例示方式对其中的一个方案进行进一步说明，图中示出了：
图1：具有发动机罩和保险杠的机动车；
图2：通过机动车发动机舱的侧剖视图；
图3：碰撞人的事故状况；
图4：具有光纤传感器的保险杠；
图5：碰撞有生命物体的事故状况；
图6：碰撞无生命物体的事故状况。
图1示出了具有发动机罩2和保险杠3的机动车1。保险杠3设置在机动车1的前部区域4中并包括光纤传感器5。此外，在保险杠3上还设置有红外线传感器6。
图2示出通过机动车1的发动机舱的侧剖视图，该图中仍可看出发动机罩2和保险杠3。在发动机罩2下面在发动机舱中有发动机组10、第一辅助机组11、第二辅助机组12。发动机罩2通常由薄而易弯曲(或者说易沉陷)钢板制成，以此能完全有利地吸收不幸的人9的碰撞。然而在图2中清楚地示出，在机动车1的发动机罩2下面有高集成度的机组10、11、12，它们通常由非常坚硬且不易弯曲的(或者说刚性的)材料制成。发动机组10例如通常设置在发动机罩2下仅几厘米处，由此使撞到发动机罩2上发生事故的人9受到严重伤害。为了避免这种状况，在保险杠3内设置有光纤传感器5，该光纤传感器能识别物体的碰撞。然而用光纤传感器5区分机动车是否撞到有生命物体20或者无生命物体21是有问题的。在控制器7中可以运行程序，此程序根据光纤传感器5的变形特征和由此获得的通过光纤传导的光的特征性的强度变化来区分有生命物体20和无生命物体21。然而，这个区分并不能让人完全满意，在可能区分出有生命物体撞击和无生命物体撞击之前，程序一般情况需要较长的运算时间以及相对高的运算能力。机动车1的前部区域4安置有红外线传感器6，该红外线传感器6根据被撞物体放出的红外线8来识别事故中的撞击对象是否是有生命物体20或者无生命物体21。所有这些信息馈送给控制器7，决定发动机罩抬升装置13是否应该被激活，此外，温度传感器17将当前的周围环境温度的信息提供给控制器7，由此能够校准红外线传感器6。例如在冬天周围环境温度低时，人9会穿温暖的衣服，由此人9发射出的红外光谱与夏天周围环境温度高时人9穿轻便的衣服时是不同的。根据这些情况，当温度传感器17提供当前周围环境温度的信息时，红外线传感器6的信号可以在控制器7中被评估，测速器22的速度信号另外也被馈送给控制器7，以利用其他信息来支持抬升起发动机罩2的决定。
图3中示出人9的事故状况。此时人9在车前被机动车撞到。人9的腿18使保险杠3变形，此时也使安置在其内的光纤传感器5变形，此光纤传感器5将相应的信号发送到控制器7。因为人9是有生命物体20，特征性红外线8被发送到位于保险杠3上的红外线传感器6。红外线传感器6的信号在控制器7中被评估，如果需要可能利用由温度传感器17提供的周围环境温度校准。控制器7利用这些信息做出发动机罩2将被抬起的决定，因为有生命物20被撞。发动机罩抬升方向15在图3中用箭头标出。如在DE 102 56 950A1中所描述的，用至少一个发动机罩抬升装置13来抬升发动机罩。被撞的人9在向着发动机罩2的撞击方向14上移动，由于发动机罩已经被抬起，此时发动机罩距离发动机组10、第一辅助机组11和第二辅助机组12大约15到50cm的距离。因为该发动机罩2是由能容易变形的薄板制成，被撞的人9被抬起的发动机罩2相当温和地支承住，由此受伤的危险大大地降低了。撞击无生命物体21的事故状况将在以下的图6中示出和阐述。
图4示出保险杠3，在保险杠内部集成有至少一个光纤传感器5。光纤传感器5由导光的纤维构成，从光耦合器16将光输入耦合到光纤中，该光通过光纤传感器5传递并且之后再次在光耦合器16中通常由光电二极管读出。通过光纤传感器5传输的光强度是光纤传感器5变形位置和变形度的量度。图4示出在预定安装位置(无变形)的光纤传感器5。在光耦合器16中测量一定的恒定光强度。光纤传感器5几乎在整个机动车宽度19上延伸。来自于光耦合器16的强度信息被提供给控制器7并且在那里被处理。
此外在保险杠3上还设置有红外线传感器6，红外线传感器6将其信号传递到控制器7。控制器7评估红外线传感器6的红外线光谱并如果需要，利用温度传感器17提供的温度信息对其校准。如果红外线传感器6提供的光谱对应生命物体20，那么该信息将与光纤传感器5的信号做比较。当光纤传感器5没有变形，控制器7也不会触发发动机罩抬升的信号。发射红外线8的有生命物体20非常靠近地在机动车前移过，但是没有造成光纤传感器5的变形，那么发动机罩仍然可靠地处于它的最初位置。作为其它信号的测速器22的信号也馈送到控制器7上用于发动机罩抬起，机动车速度也能帮助决定是否应该抬起发动机罩2。
图5示出撞击有生命物体20的事故状况。人9的腿18被保险杠3撞到并且腿使保险杠变形。由此光纤传感器5也因人9的腿18变形，因此光耦合器16接收到一个光强度信号并且将该信号转发给控制器7，该信号示出了保险杠3被撞中并且变形。因为被车撞到的物体是有生命的物体20，它将发出特征性红外射线8，此红外射线被红外线传感器6检测到。红外线传感器6将检测的光谱提供给控制器7，在周围环境温度与机动车速度的帮助下做出决定，发动机罩2将被抬升，因为人9被撞击。不仅由此决定发动机罩是否应该被抬起，而且还决定必须抬高多少，以确保最佳保护功能。在此，当前的机动车速度起到了重要的作用。光纤传感器5、红外线传感器6、环境温度传感器17和测速器22的信息的结合使得可以准确的决定是否并且怎样来保护被撞物体。
图6示出撞击无生命物体21的事故状况。这里在机动车1的前部区域4设置的光纤传感器5检测保险杠3的变形，但红外线传感器6没有识别出有生命物体20的特征性红外线光谱。在这类事故状况中，控制器7必须可靠地决定发动机罩2保持在它最初的位置上，以完全有效地保护机动车乘客23不受在事故中出现的力的伤害。

Claims (6)

1.一种用于检测机动车(1)的前部区域(4)中行人碰撞的传感器系统，该传感器系统具有至少一个光纤传感器(5)，该光纤传感器在机动车(1)的前部区域(4)中几乎在整个机动车宽度(19)上延伸，并且通过物体(18，20，21)在前部区域(4)的碰撞而变形，通过物体(18，20，21)的碰撞使光纤传感器(5)产生信号，其特征在于，除了光纤传感器(5)之外，在机动车(1)的前部区域(4)还设置有至少一个红外线传感器(6)，所述红外线传感器(6)产生用于区分有生命物体(18，20)的碰撞和无生命物体(21)的碰撞的信号。
2.根据权利要求1所述的用于检测行人碰撞的传感器系统，其特征在于，所述光纤传感器(5)集成于机动车(1)的前保险杠(3)中。
3.根据权利要求1和/或2所述的用于检测行人碰撞的传感器系统，其特征在于，所述红外线传感器(6)集成于机动车(1)的前保险杠(3)中。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的用于检测行人碰撞的传感器系统，其特征在于，所述光纤传感器(5)和红外线传感器(6)的信号由所述控制器(7)评估。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的用于检测行人碰撞的传感器系统，其特征在于，温度传感器(17)的信号也被馈送到控制器(7)，除了所述光纤传感器(5)和所述红外线传感器(6)的信号之外，所述温度传感器的信号也在控制器(7)中被评估。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的用于检测行人碰撞的传感器系统，其特征在于，测速器(22)的信号也被馈送给控制器(7)，除了光纤传感器(5)、红外线传感器(6)和温度传感器(17)的信号之外，所述测速器的信号也在所述控制器(7)中被评估。
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