DE10012434A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere einen Kraftfahrzeugs, bei dem ein von einem Crash-Sensor (2a-2e) erzeugtes Sensorsignal (S1-S5) zu einer Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) geleitet und dort auf die darin enthaltene Crashinformation unter Zuhilfenahme einer Frequenzanalyse ausgewertet wird, und bei dem ein die Sicherheitseinrichtung (SE) initiierendes Steuersignal (ST) erzeugt wird, wenn durch die Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) das Vorliegen eines Crashs erkannt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Frequenzanalyse des Sensorsignals (S1-S5) mittels einer Wavelet-Transformation durchgeführt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein von einem Crash-Sensor erzeugtes
Sensorsignal zu einer Steuer-/Auswerteeinrichtung geleitet und dort auf die darin
enthaltene Crashinformation unter Zuhilfenahme einer Frequenzanalyse ausgewertet
wird, und bei dem ein die Sicherheitseinrichtung initiierendes Steuersignal erzeugt wird,
wenn durch die Steuer-/Auswerteeinrichtung das Vorliegen eines Crashs erkannt wird,
sowie eine derartige Vorrichtung.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 44 45 996 bekannt. In dieser Druckschrift ist ein
Verfahren zur Auslösung von Rückhaltemitteln, insbesondere in Kraftfahrzeugen,
beschrieben, bei denen ein Beschleunigungssignal eines Crash-Sensors gemessen wird.
Dieses Beschleunigungssignal wird durch eine zeitliche Integration in ein
Geschwindigkeitssignal umgewandelt und das Geschwindigkeitssignal wird zur
Bestimmung eines Auslösekriteriums mit einer Auslöseschwelle verglichen. Hierbei ist
vorgesehen, daß die Integration des Beschleunigungssignals in Abhängigkeit einer
Frequenzanalyse des Beschleunigungssignals beeinflußt wird, wobei die
Frequenzanalyse mittels einer Fast-Fourier Transformation und der dazu benötigten
Teiloperationen durchgeführt wird, indem zu einem vorgebbaren Zeitschritt des
Beschleunigungssignals die Fast-Fourier-Transformation mit einer festlegbaren Anzahl
vorangegangener Zeitschritte mit den dort vorhandenen Beschleunigungssignalen
durchgeführt wird. Das bekannte Verfahren verwendet also eine gefensterte Fourier-
Transformation zur Erstellung einer zeitlich aufgelösten Frequenzanalyse des
Beschleunigungssignals, indem für jeden Zeitschritt bei der Fourier-Analyse des
Beschleunigungssignals die Frequenzwerte 1 bis n der vorangegangenen Zeitspektren
berücksichtigt werden. Durch diese gefensterte Fourier-Transformation verschiebt sich
die Berechnung mit jedem Zeitschritt, d. h., daß zusammen mit dem aktuellen
Beschleunigungswert die vorangegangenen 31 Beschleunigungswerte transformiert
werden. Diese gefensterte Fourier-Transformation wird fortlaufend durchgeführt und bei
jedem neuen Zyklus, d. h., bei jedem neuen Zeitschritt, neu berechnet, so daß sich für
jeden Zeitschritt ein Signalbild ergibt, bei dem der transformierte Beschleunigungswert in
Abhängigkeit der Frequenz, der Zeit und der Ampitude dargestellt ist. Die derart
ermittelte spektrale Beschleunigungsdichte kann nunmehr zur Auswertung
herangezogen werden, wobei der Ampitudenverlauf der spektralen
Beschleunigungsdichte bei unterschiedlichen Frequenzwerten eine unterschiedliche
Höhe zeigt und bei einem bestimmten Frequenzwert einen Maximalwert erkennen läßt.
Indem nun die Ampituden differenziert werden, wobei eine Differenzierung zur
bestimmten, für Crashs typischen Frequenzwerten erfolgt, kann aufgrund der bekannten
Wahrscheinlichkeiten, bei welchen sich aus dem Beschleunigungssignal gewonnenen
Frequenzen ein einfacher oder ein komplizierter Crash eintritt, soll nach den Angaben
der vorgenannten Druckschrift durch die Differenzierung der Ampitudenwerte bei
wählbaren Frequenzspektren eine sichere und zuverlässige Auslösung von
Rückhaltesysteme eingestellt werden.
Die vorgenannte Analyse der Sensorsignale wird deshalb durchgeführt, um Signale, die
durch einen Crash verursacht werden, und bei denen die Sicherheitseinrichtungen des
Kraftfahrzeugs ausgelöst werden sollen, also den sogenannten Crash-Signalen, von den
sogenannten Misuse-Signalen, also von Signalen, die nicht durch einen Crash verursacht
werden und bei deren Auftreten naturgemäß nicht die Sicherheitseinrichtungen des
Kraftfahrzeugs aktiviert werden sollen, oder von Signalen, bei denen zwar eine Kollision
des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis stattfindet, aber aufgrund der geringen
Unfallschwere keine Verletzungsgefahr für die Fahrzeuginsassen besteht und
demgemäß keine Auslösung einer Sicherheitseinrichtung erfolgen soll, zu unterscheiden.
Es sollen z. B. bestimmte Rückhalteeinrichtungen für die Fahrzeuginsassen, z. B.
Seitenairbags, z. B. nicht auslösen, wenn ein Radfahrer in die Tür des Fahrzeugs fährt,
oder wenn ein Stein von unten gegen die Fahrzeugtür geschleudert wird.
Das bekannte Verfahren besitzt nun den Nachteil, daß es die Fourier-Analyse
grundsätzlich nur erlaubt, die auftretenden Sensorsignale hinsichtlich der darin
enthaltenen Frequenzspektren und der Ampituden der dazugehörigen Wellen zu
analysieren; sie läßt jedoch grundsätzlich keine Aussagen über das zeitliche Auftreten
einzelner Frequenzen oder Frequenzbereiche zu. Um nun zu versuchen, dies zu
erreichen, wird bei dem bekannten Verfahren in die Fourier-Transformation eine
festlegbare Anzahl vorangegangener Zeitabschnitte in diesen Analyseprozeß
miteinbezogen, so daß jeweils ein bestimmtes Zeitfenster berücksichtigt wird. Eine
derartige Frequenzanalyse, bei der die Fenstergröße willkürlich durch die Anzahl der
vorangegangenen Teilabschnitte, die in den Analyseprozeß miteingehen, festgelegt wird,
ist jedoch äußerst kritisch bezüglich der Wahl dieses Zeitfensters: Wird das Zeitfenster
zu groß gewählt, so tritt eine Verschmierung des Informationsgehalts auf, wird es zu
klein gewählt, ergibt die Analyse nur bestimmte Frequenzkomponenten, die dann kein
Rückschluß mehr auf das Gesamtsignal erlauben, so daß es bei dem bekannten
Verfahren durchaus der Fall sein kann, daß aufgrund einer nicht-angepaßten Wahl der
Fenstergröße ein einen Crash repräsentierendes Sensorsignal als irrelevant für die
Auslösung der Sicherheitseinrichtung aufgefaßt oder ein Misuse-Signal dazu führt, daß
die Sicherheitseinrichtungen ausgelöst werden. Diese starre Fensterung läßt also eine
signaladaptive, d. h., eine signalangepaßte Auflösung des Sensorsignals nicht zu.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine bessere Adaption der
Frequenzanalyse an den Signalverlauf gegeben ist.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, daß die
Frequenzanalyse des Sensorsignals mittels einer Wavelet-Transformation durchgeführt
wird.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen besitzen den Vorteil, daß das Sensorsignal des
Crash-Sensors zu jedem Zeitpunkt in seine Frequenzbestandteile zerlegt dargestellt
werden kann. Die Wavelet-Transformierte des Sensorsignals ist also in vorteilhafter Art
und Weise eine Funktion der Zeit und der Frequenz, so daß das Sensorsignal mit Hilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Art und Weise besonders einfach in
seine Frequenzbestandteile zerlegt darstellen läßt, wobei zu jedem Zeitpunkt die
einzelnen Frequenzkomponenten ermittelbar sind. Ein weiterer, besonders wichtiger
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Wavelet-
Transformation in vorteilhafter Art und Weise bewirkt, daß die Frequenzanalyse des
Sensorsignals unabhängig von der Wahl eines Zeitfensters ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Wavelet-Transformierte
des Sensorsignals mit charakteristischen Unfallspektren, die in der Auswerteeinrichtung
gespeichert sind, verglichen wird und bei einer innerhalb vorgegebener Grenzen
liegenden Übereinstimmung der Wavelet-Transformierten mit dem gespeicherten
Signalmuster die Auslösung der entsprechenden Sicherheitseinrichtung durchgeführt
wird. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch besonders einfach
empirisch gewonnene Signalmuster in den Auslöseprozeß der Sicherheitseinrichtungen
miteinbeziehbar sind.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu
entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, und
Fig. 2 eine Darstellung einer Wavelet-Transformierten eines Sensorsignals.
In Fig. 1 ist nun eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Durchführung eines
Verfahrens zur Auslösung mindestens einer Sicherheitseinrichtung SE eines
Kraftfahrzeugs K dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist eine Steuer-/Auswerteeinrichtung 2
auf, der die Sensorsignale eine Anzahl von Crash-Sensoren 3a-3e zugeführt sind. Im
beschriebenen Fall ist der Crash-Sensor 3a als ein Deformationssensor ausgebildet,
durch den eine Deformation des Frontbereichs des Kraftfahrzeugs K erfaßbar und ein
diese Information repräsentierendes Sensorsignal S1 zur Steuer-/Auswerteeinrichtung 2
leitbar ist. Die beiden Crash-Sensoren 3b, 3c sind als Seitenaufprall-Sensoren
ausgebildet, die eine Deformation des Seitenbereichs des Kraftfahrzeugs K, die bei
einem Seitenaufprall auftritt, erfassen und entsprechende Sensorsignale S2, S3 zur
Steuer-/Auswerteeinrichtung 2 leiten. Der Crash-Sensor 3d ist als
Beschleunigungssensor ausgebildet, der die bei einem Unfall auftretende
Beschleunigung mißt und ein entsprechendes, diese Information repräsentierendes
Signal S4 erzeugt. Der Sensor 3e ist als ein Pre-Crash-Sensor ausgebildet, durch den
die Umgebung des Kraftfahrzeugs K überwachbar und bei einer definierte Kriterien
überschreitenden Annäherung eines Objekts an das Kraftfahrzeug K ein Sensorsignal S5
erzeugbar ist, das dann zur Steuer-/Auswerteeinrichtung 2 geleitet wird.
Es ist dem Fachmann klar ersichtlich, daß die vorgenannte, beispielhafte Auflistung der
als Crash-Sensor 3a-3e einsetzbaren Sensoren nur exemplarischen Charakter besitzen
und keinesfalls als abschließend zu betrachten ist. Vielmehr ist es möglich, das
beschriebene Verfahren für jeden Sensor einzusetzen, durch den sicherheitsrelevante
Informationen erfaßbar und ein diese Informationen repräsentierendes Sensorsignal
erzeugbar ist.
Das Verfahren wird im folgenden anhand des Crash-Sensors 3a beschrieben, da die
Vorgangsweise bei den von den weiteren Crash-Sensoren 3b-3e gelieferten
Sensorsignalen S2-S5 in entsprechender Weise erfolgt: Die Steuer-/Auswerteeinrichtung
2, der das Sensorsignal S1 des Crash-Sensors 3a zugeführt wird, bereitet dieses nun in
an und für sich bekannter und daher nicht mehr näher beschriebenen Art und Weise für
den nachfolgenden Signalverarbeitungsvorgang auf, wobei es für bestimmte
Einsatzzwecke durchaus möglich ist, daß das Sensorsignal S1 unmittelbar einer
Frequenzanalyseeinheit 2a der Steuer-/Auswerteeinrichtung 2 zugeführt wird. Die
Frequenzanalyseeinheit 2a führt nun eine Wavelet-Transformation des ihr zugeführten
Sensorsignals S1 durch. Derartige Frequenzanalyseeinheiten 2a zur Durchführung einer
Wavelet-Transformation sind bekannt, so daß die genaue Funktionsweise einer
derartigen Frequenzanalyseeinheit 2a hier nicht mehr beschrieben werden muß. Die
Wavelet-Transformierte des Sensorsignals S1 ist nun eine Funktion der Zeit t und der
Frequenz f, d. h., die Wavelet-Transformierte des Sensorsignals S1 ist eine gewichtete
Superposition von zeitlich aufgelösten Frequenzspektren, so daß es die Wavelet-
Transformierte des Sensorsignals S1 in vorteilhafter Art und Weise erlaubt, nicht nur die
Frequenzanteile des Sensorsignals S1 und deren Ampituden, sondern auch den
zeitlichen Verlauf dieser Frequenzanteile zu ermitteln.
In Fig. 2 ist nun die Wavelet-Transformierte eines typischen Sensorsignals dargestellt.
Auf der Abszisse dieses Diagramms ist die Zeit in Millisekunden und auf der Ordinate die
Frequenz in Kilohertz dargestellt. Man erkennt auf diesem Isoplot-Diagramm, daß das
Sensorsignal vier Maxima aufweist, die ungefähr bei 2, 5,5, 8 und 9,5 ms liegen. Die
Amplituden der einzelnen Frequenzkomponenten der Maxima sind durch die Iso-Linien
?? gegeben. Die Fig. 2 zeigt somit deutlich, daß es das beschriebene Verfahren in
vorteilhafter Art und Weise erlaubt, einfach und von der Wahl eines Zeitfensters
unabhängig ein Sensorsignal zeitlich aufgelöst in seine Frequenzspektren zu zerlegen,
wobei für jede einzelne Frequenzkomponente ihre Amplitude und ihr zeitliches Auftreten
ermittelbar ist.
Die Wavelet-Transformierte wird nun von der Steuer-/Auswerteeinrichtung 2 mit in ihre
gespeicherten, typische Crash-Szenarien repräsentierenden Crash-Mustern verglichen,
wobei bevorzugt wird, daß diese Crash-Muster in Versuchen dadurch ermittelt werden,
daß die Sensorsignale S1-S5 bei einem Crash-Test oder einem im Labor simulierten
Crash des Kraftfahrzeugs K ermittelt und ebenfalls durch das vorstehend beschriebene
Verfahren aufbereitet wurden, so daß durch die Steuer-/Auswerteeinrichtung 2 die
Wavelet-Transformierte der aktuell auftretenden Sensorsignale S1-S5 mit Wavelet-
Transformierten von Sensorsignalen, die bei einem unter definierten Bedingungen
stattfindenden Crash aufgezeichnet wurden, verglichen wird. Eine derartige
Vorgangsweise erlaubt in vorteilhafter Art und Weise eine besonders einfache
Klassifikation des Unfallgeschehens und daher eine entsprechende situationsangepaßte
Aktivierung der Sicherheitseinrichtungen.
Wird nun eine innerhalb definierter Grenzen liegende Übereinstimmung zwischen dem
Sensorsignal S1 bzw. seiner Wavelet-Transformierten und einem der gespeicherten
Crash-Muster festgestellt, erzeugt die Steuer-/Auswerteeinheit 2 ein Steuersignal ST,
welches die Auslösung der Sicherheitseinrichtung SE bewirkt.
Claims (7)
1. Verfahren zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, bei dem ein von einem Crash-Sensor (2a-2e) erzeugtes
Sensorsignal (S1-S5) zu einer Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) geleitet und dort
auf die darin enthaltene Crashinformation unter Zuhilfenahme einer
Frequenzanalyse ausgewertet wird, und bei dem ein die Sicherheitseinrichtung
(SE) initiierendes Steuersignal (ST) erzeugt wird, wenn durch die Steuer
/Auswerteeinrichtung (2) das Vorliegen eines Crashs erkannt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Frequenzanalyse des Sensorsignals (S1-S5) mittels
einer Wavelet-Transformation durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsignal
(S1-S5) einer Frequenzanalyseeinheit (2a) zur Durchführung der Wavelet-
Transformation zugeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Steuer /Auswerteeinrichtung (2) Crash-Muster
gespeichert sind, und daß die Wavelet-Transformierte des Sensorsignals (S1-S5)
mit den einzelnen Crash-Mustern verglichen wird, und daß bei einer innerhalb
vorgegebener Grenzen liegenden Übereinstimmung zwischen dem Sensorsignal
(S1-S5) bzw. einer Wavelet-Transformierten und einem der gespeicherten Crash-
Muster durch die Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) das die Sicherheitseinrichtung
(SE) auslösende Steuersignal (ST) erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Crash-Muster derart generiert werden, indem unter
definierten Bedingungen ein Crash durchgeführt oder in einem Labor simuliert
wird und die dabei von den Crash-Sensoren (2a-2e) gelieferten Sensorsignale
(S1-S5) einer Wavelet-Transformation unterworfen werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) ein Sensorsignal (S1,
S2, S3) eines Deformationssensors (2a-2c) oder ein Sensorsignal (S4) eines
Beschleunigungssensors oder ein Sensorsignal (S5) eines Pre-Crash-Sensors
(3e) zugeführt wird.
6. Vorrichtung zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, die eine Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) aufweist, der ein
Sensorsignal (S1-S5) eines Crash-Sensors (2a-2e) zuführbar ist, und durch die
ein Steuersignal (ST) für die Sicherheitseinrichtung (SE) erzeugbar ist, wenn
durch die Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) das Vorliegen eines Crashs erkannt
wird, wobei die Steuer-/Auswerteeinrichtung (2) eine Frequenzanalyseeinheit (2a)
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Frequenzanalyseeinheit (2a)
eine Wavelet-Transformation des ihr zugeführten Sensorsignals (S1-S5)
durchführbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung
das Sensorsignal (S1, S2, S3) eines Deformationssensors (3a, 3b, 3c), das
Sensorsignal (S4) eines Beschleunigungssensors (3d) oder das Sensorsignal
(S5) eines Pre-Crash-Sensors (3e) zuführbar ist.
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