CN1809482A - 用于确定一个汽车与一个碰撞物体的接触时刻的装置 - Google Patents

Abstract

本发明建议一种用于确定一个汽车与一个碰撞物体的接触时刻的装置，其中，该装置通过用一个函数(21)对一个从一个加速度信号(10)推导出来的信号(20)进行近似来确定该接触时刻。

Description

用于确定一个汽车与一个 碰撞物体的接触时刻的装置

背景技术

本发明是以根据独立权利要求前序部分的、用于确定一个汽车与一个碰撞物体的接触时刻的装置为依据。

DE 100 65 518 A1已公开借助一个预碰撞传感装置的信号来确定一个汽车与一个碰撞物体的接触时刻。

发明内容

与之相比，根据本发明的、具有独立权利要求特征的、用于确定一个汽车与一个碰撞物体接触时刻的装置有如下优点：仅借用一个加速度信号就能准确地确定接所述触时刻。这种准确的确定是通过由加速度信号推导出来的信号的近似值达到的。将这个近似值输入一个函数，然后可从该函数如此地计算出接触时刻：即确定零点。因为在一个人员保护系统中至少在中央控制装置中存在一个加速度传感器，所以总是存在加速度信号。因此，为了准确地确定接触时刻不必有附加的传感装置。例如二次函数可以用作信号的近似值用的函数。该二次函数表明在准确性和费用方面特别合适。但是在这里也可能是其它的、具有带有较高的或者为分数的幂的部分，或者例如超越的函数部分的函数。非常准确地确定接触时刻是对于人员保护装置如气囊、安全带拉紧器和翻车保护弓架进行时间准确地控制的前提。对于行人的保护来说，确定准确的接触时刻也是一个重要的参数。因此，根据本发明的装置可以提高乘客的安全性。虽然如此，假若采用一种用于确定接触时刻或者用于预测接触时刻的周围环境传感装置，则使用所述根据本发明的装置，以便或者使这种预测令人相信，或者在必要时确定一个差值，然后该差值可分别用于修正周围环境传感装置的预测数值、例如碰撞速度。

通过在从属权利要求中所列措施和改进方案，可以有利地改进根据本发明的、用于确定一个汽车与一个碰撞物体的接触时刻的装置。

特别有利的是，为了产生信号，所述装置对于加速度信号进行滤波，或者进行一次积分或二次积分。为了得到低频函数，这些措施是必要的。单是加速度信号就包含例如太多的高频部分，这些高频部分特别是在确定接触时刻方面使得通过一个函数进行近似变得非常困难。因此或者是必须进行很强的滤波，或者是进行单重或者二重积分，这些积分也有滤波的作用。在使用二重积分时，例如可通过一种二次函数进行近似。然后可从二次函数的顶点位置对接触时刻进行返算。这样就得到一个可简单解决的线性回归问题。特别是可采用第一阶或者更高阶的低通滤波器进行滤波。

此外，在确定接触时刻时该装置附加地考虑一个碰撞速度也是有利的。这之所以有利是因为碰撞速度越高，在汽车中的较硬的结构碰撞得越快，这样，考虑碰撞速度就改进了接触时刻的确定。也就是说在实际的接触与通过抛物线顶点所限定的时刻之间消逝了一段与速度有关的时间间隔。假若从通过抛物线顶点所限定的时间中扣除与速度有关的时间间隔，则得到一种改进。用于计算这个时间间隔的可能的方程式是一个与速度有关的、其形式为f(cv)＝a*cv+b的线性函数，其中，对于一种已确定的汽车来说a和b是可使用的参数。所述碰撞速度特别是可根据固有速度确定，其中在第一次近似时该固有速度可作为碰撞速度使用，或者也可以使用一个周围环境传感装置—例如雷达传感装置、摄像传感装置和/或超声波传感装置的信号，以便特别地考在虑碰撞物体和汽车之间的相对速度。

可以有利的方式通过阈值如此实现对于加速度信号的近似：检验信号是否到达阈值，以便通过该阈值达到该信号的采样时刻(Abtastzeitpunkt)。在最简单的近似中，可以使用两个阈值。然而，四个阈值提供了好的结果。按照可提供使用的计算容量和存储器的多少也可使用更多的阈值。

附图说明

在附图中表示本发明的几个实施例，在下述说明中对这些实施例进行更详细的叙述。

这些附图是：

图1根据本发明的装置的方框图；

图2信号和相应的近似；

图3流程图。

具体实施方式

本发明的目的是准确地确定其中设置有所述装置的汽车和一个碰撞物体之间的接触时刻，所述碰撞物体可能是另一汽车，也可能是其它的物体，如电灯柱、房屋墙壁、或者行人或者骑自行车人。所述接触时刻对于控制人员保护装置—如气囊、安全带拉紧器或者翻车保护弓架以及对于控制行人保护装置很重要。准确地了解接触时刻对于确定碰撞严重程度、并且因此对于人员保护装置在它们的回拉力方面的控制特别有帮助。这特别是涉及多级的气囊和安全带拉紧器。

根据本发明建议，仅根据碰撞速度和从加速度信号推导出来的信号尽可能准确地确定接触所述时刻。所述加速度信号有利地已在通常设置在汽车管道中的中央控制装置来产生。当然为了产生这个加速度信号也可使用外部的加速度传感器或者一个运动的传感器平台。因为所述加速度信号本身具有太多的高频成分，以便通过一个函数进行一次有意义的近似，所以需要对该信号进行平整。这种平整或者可以通过一个相应的滤波、最好通过一个低通滤波实现，和/或也可以通过单重积分或者多重积分达到。在计算接触时刻时可有利地考虑碰撞速度。关于碰撞速度可以使用固有速度、和/或周围环境传感装置的信号。这样一种信号例如可以是在汽车和碰撞物体之间的相对速度。

图1在一个方框图中表示根据本发明的装置。一个控制装置12具有至少一个加速度传感器，并且从这个加速度传感器得到一个信号10。这个加速度传感器通常至少沿汽车纵向方向设置。当然，这些加速度传感器也可以角度的形式设置在控制装置12中，特别是也已公开将两个加速度传感器以45°设置。这种布局使得在一个平面内采集加速度成为可能。通常也在汽车的横向方向设置一个加速度传感器。

所述控制装置具有一个处理器13。在该处理器中有一个用于确定接触时刻的算法14运行。除了算法14外还有其它的算法运行，例如用于确定回拉装置的释放时间。控制装置12通过点火电路控制回拉装置15。属于回拉装置的有：可逆的安全带拉紧器16-特别是那种通过电动机操作的可逆式安全带拉紧器、烟幕爆发式安全带拉紧器17、安全气囊18和翻车保护弓架19。上述所列的一种选择是考虑碰撞速度。该碰撞速度11可以借助相对速度、也就是借助一种周围环境传感器的信号、和/或固有速度来确定。最简单的解决方法是，将借助车轮转速传感器所确定的、和/或由转速表信息承担的固有速度用作碰撞速度。中央加速度传感器10的信号同样通过处理器13进行滤波，和/或进行单重或者二重积分，以实现平整。然后所述经平整的信号通过处理器13中的一个函数、并在算法14中进行近似，以便由例如二次函数的顶点计算出接触时刻。也可选择在考虑碰撞速度11时对所计算的接触时刻进行一次修正。

图2是对信号时间流程图中的近似方法的说明。纵座标表示加速度信号的第二次积分，而横座标表示的是时间。加速度的第二次积分用虚线曲线20表示。在此设置了四个阈值SW1、SW2、SW3和SW4，这些阈值是时间不变量，也就是说它们不随时间而变化。若信号20超过了各阈值SW1、SW2、SW3和SW4，则它通过时刻T1、T2、T3和T4作出标记。这样就具有了信号20的采样数值。通过这些采样数值建立了例如一个二次函数，该函数尽可能好地描述在时刻T1、T2、T3和T4和阈值SW1、SW2、SW3和SW4之间的关系。若时刻在阈值上的映射是二次的，则根函数将所述阈值映射到时刻上。因为阈值是在本方法运行之前确定的，所以下面讨论根函数也就是将阈值映射到时刻上。这个根函数通常具有下述形式：

$f\left(\mathrm{SW}\right)=a\sqrt{-\mathrm{SW}+b}+c.$

这个函数必须服从附带条件，那它对于阈值0的导数具有数值无限。因此得出：

$f^{\′}\left(\mathrm{SW}\right)=-a\frac{1}{\sqrt{-\mathrm{SW}+b}}.$

从中得出，b＝0。然后得出

$f\left(\mathrm{SW}\right)=a\sqrt{-\mathrm{SW}}+c.$

因为阈值SW1至SW4是在应用阶段、也就是在控制装置中使用之前规定的，所以该根号表达式可预先计算出来，这样，对于确定顶点位置来说就是一个线性的回归问题。这个问题由于它的计算不费事，就可以在控制器中使用时计算出来。

参数c描述根函数的顶点位置。如图2所示，从中得出了从接触时刻起到时刻T1、也就是直到超过阈值SW1这段时间间隔的第一次近似。这就是说，如果知道时刻T1和加数c就可返算出接触时刻。若在计算中一同考虑碰撞速度，则得到另一改进。这个碰撞速度可通过汽车固有速度在第一次近似中求出近似值。也就是碰撞速度越高，汽车中的更坚硬的结构碰撞得更快，并且从T1和c中计算出来的接触时刻更接近实际数值，因为直到产生重要的加速度信号所消逝的时间间隔更短。若从这个如此计算的接触时刻中扣除与碰撞速度成线性关系的延续时间，则改进了对于接触时刻的计算。

可相应于计算能力，用较多或较少的阈值和时刻、用一种更简单的例如一个线性的函数、或者更复杂的函数例如是在再增加一项的情况下、用一个第三根号、或者用一个更简单的也就是成段地为恒定的函数、或者用一个更复杂的方程式在考虑碰撞速度的情况下进行计算。通过这样一些措施可以减少计算费用，或者提高计算的精度。在图2中用附图标记21表示回归曲线。

图3在一个流程图中说明根据本发明的装置的运行过程。在方法步骤300中用控制装置中的一个加速度传感器采集加速度，并且产生一个加速度信号。该加速度传感器为微机械的，当然也可另行设计。所述加速度信号例如输送到控制装置中的一个微控制器的模拟输入端；或者是一种数字式的加速度传感器，该传感器本身已输出数字信号。已在模拟区域可通过滤波器、例如低通滤波器进行平整，其中，这些滤波器也可以电子地实现，然后通过微控制器将这些滤波器应用在数字信号中。在方法步骤301中完成这种平整。在此所采用的加速度信号的二重积分也属于此，这种积分也导致平整。这样就存在一种低频函数，在方法步骤302中通过一个函数进行一种近似。这种近似是借助于在已二重积分的加速度信号处的支持位置、也就是预移动进行的。这些支持位置是通过阈值以及已求近似的函数采用阈值的时间确定的。从这个已求近似的函数中计算出顶点。在第一次近似中这个顶点确定接触时刻。这在方法步骤304中进行。若从这个如此算出的接触时刻中扣除与碰撞速度成线性关系的持续时间，则对于接触时刻的计算得到改进。在方法步骤303中提供碰撞速度，以便然后在确定接触时刻时的方法步骤304中考虑该碰撞速度。如上所述考虑碰撞速度是可选择的。

Claims (9)

1.用于确定一个汽车与一个碰撞物体的接触时刻的装置，其特征在于，该装置是如此配置的，即该装置通过用一个函数(21)对一个从一个加速度信号(10)推导出来的信号(20)进行近似来确定该接触时刻。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，为了产生信号(20)该装置对加速度信号(10)进行滤波或者进行一次或者两次积分。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在确定接触时刻时该装置附加地考虑一个碰撞速度(11)。

4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，该装置根据固有速度来确定所述碰撞速度(11)。

5.按照权利要求3或4所述的装置，其特征在于，该装置根据一个周围环境信号确定所述碰撞速度(11)。

6.按照前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置借助于至少两个阈值(SW1、SW2、SW3、SW4)对于信号(20)进行近似。

7.按照前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置使用一个二次函数(21)。

8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置从二次函数(21)的一个顶点确定所述接触时刻。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置在确定接触时刻时线性地考虑碰撞速度。

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