DE10110168C1

DE10110168C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Spitzenzeiterfassung

Info

Publication number: DE10110168C1
Application number: DE10110168A
Authority: DE
Inventors: Katsuji Imai; Motomi Iyoda; Masuji Oshima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2021-03-03
Also published as: JP2001109738A; US20020152054A1; US6681199B2

Abstract

Es werden ein Produktsummenoperationsabschnitt zur Ausführung einer Produktsummenoperation (Wavelet-Transformation) mit Bezug auf ein eingegebenes Zeitreihensignal unter Verwendung einer komplexen Funktion, bei der der Imaginärteil gegenüber dem Realteil um pi/2 in der Phase verschoben ist, als Integralbasis, ein Phasenberechnungsabschnitt zur Berechnung einer Phase THETA aus dem Verhältnis zwischen dem Realteil und den Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation und ein Spitzenzeiterfassungsabschnitt zur Erfassung eines Zeitpunkts, zu dem die berechnete Phase THETA sich von 2pi zu Null ändert, als eine Spitzenzeit bereitgestellt. Da die Wavelet-Transformation unter Verwendung einer Grund-Wavelet-Funktion ausgeführt wird, die hinsichtlich der Zeit und der Frequenz lokalisiert ist, kann eine Spitzenzeit schnell erfaßt werden. Da keine Differentialoperation verwendet wird, sondern die Produktsummenoperation ausgeführt wird, kann ferner eine durch Störungen oder dergleichen verursachte Fehlerfassung verhindert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spitzenzeiterfassungsvorrichtung und ein Spitzenzeiterfassungsverfahren und insbesondere auf eine Spitzenzeiterfassungsvorrichtung, die eine Spitzenzeit von Zeitreihensignalen unter Verwendung der Wavelet- Transformation erfaßt, und ein Spitzenzeiterfassungsverfahren, das eine Spitzenzeit von unter Verwendung der Wavelet-Transformation eingegebenen Zeitreihensignalen erfaßt.

DE 197 13 087 A1 offenbart ein Fahrzeugpassagier- Rückhaltesystem, bei dem zur Bestimmung des geeigneten Zeitpunkts für eine Betätigung einer Rückhalteeinrichtung eine Wavelet-Transformation genutzt wird. Dabei wird die Wavelet-Transformation zur Auswertung eines eingegebenen Beschleunigungssignals verwendet.

DE 697 00 087 T2 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zur Signalanalyse. Bei der Signalanalyse wird ein Phasenwinkel basierend auf einem Realteil und einem Imaginärteil eines zu analysierenden Signals berechnet.

DE 196 11 973 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines auf ein Fahrzeug einwirkenden Stoßes derart, daß ein Fahrzeugpassagier- Rückhaltesystem betätigt wird. Dabei wird zur Auswertung eines Beschleunigungssignals eine Wavelet-Transformation verwendet. Diese basiert auf einer Mutter-Wavelet-Funktion, bei der es sich beispielsweise um eine Gabor-Funktion handeln kann.

Es wurden verschiedene weitere Spitzenzeiterfassungsverfahren der vorstehend angeführten Art einschließlich eines Verfahrens, bei dem ein Differentialkoeffizient mit Bezug auf eingegebene Zeitreihensignale berechnet wird und basierend auf Schwankungen des Differentialkoeffizienten eine Spitze und eine Spitzenzeit erfaßt werden, eines Verfahrens, bei dem ein Maximalwert von eingegebenen Zeitreihensignalen verfolgt wird und der vor einer Abnahme des Signalwerts unter eine voreingestellte Schwelle erhaltene Maximalwert als Spitzenwert eingestellt wird sowie der Zeitpunkt der Erfassung des Maximalwerts als Spitzenzeit erfaßt wird usw. vorgeschlagen.

Bei dem Verfahren zur Erfassung einer Spitzenzeit basierend auf Schwankungen des Differentialkoeffizienten ist es jedoch wahrscheinlich, daß eine Fehlerfassung durch Störungen auftritt, und die Zuverlässigkeit ist gering. Bei dem Verfahren, bei dem bei einem Fallen eines eingegebenen Zeitreihensignals unter eine voreingestellte Schwelle die Zeit der Erfassung des derzeitigen Maximalwerts als Spitzenzeit eingestellt wird, kann keine Erfassung einer Spitzenzeit ausgeführt werden, bis ein eingegebenes Signal kleiner als die Schwelle ist, und daher erfordert die Erfassung einer Spitzenzeit ein Ausmaß an Zeit.

Eine erste Spitze von Signalen von einem zur Aktivierung einer Insassenschutzvorrichtung, die Insassen zum Zeitpunkt eines Unfalls eines Fahrzeugs schützt, wie beispielsweise einer Airbagvorrichtung oder dergleichen verwendeten Verzögerungssensor wird normalerweise erfaßt, wenn eine vor Seitenelementen eines Fahrzeugs bereitgestellte Stoßstangenverstärkung einem Stoß nachgibt. Eingegebene Signale bis in die Nähe der ersten Spitze werden zur Bestimmung einer Form eines Unfalls (ein Frontalzusammenstoß, ein diagonaler Zusammenstoß, ein Zusammenstoß mit einem Versatz usw.) oder zur Bestimmung eines Zeitpunkts der Aktivierung einer Insassenschutzvorrichtung und einer Art der Aktivierung der Insassenschutzvorrichtung verwendet, obwohl die Situation abhängig von dem Aufbau eines Fahrzeugs variieren kann. Falls eine Spitzenzeit mit Bezug auf Signale von dem durch die Insassenschutzvorrichtung verwendeten Verzögerungssensor erfaßt wird, werden die Erfassungsgenauigkeit und die Schnelligkeit bei der Erfassung einer Spitzenzeit wichtige Faktoren.

Mit der Erfindung wird eine Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Spitzenzeiterfassungsverfahren gemäß Patentanspruch 10 geschaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ziel der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung und des Spitzenzeiterfassungsverfahrens der Erfindung besteht darin, die durch Störungen oder dergleichen verursachten Fehlerfassungen zu verringern, um die Spitzenzeit von genauer eingegebenen Signalen zu erfassen. Ein weiteres Ziel der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung und des Spitzenzeiterfassungsverfahrens der Erfindung besteht darin, eine Spitzenzeit schnell zu erfassen. Ferner besteht ein Ziel der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung der Erfindung darin, die Gültigkeit einer Spitzenzeiterfassung zu bestimmen.

Zur Erreichung zumindest eines der vorstehend angeführten Ziele wenden die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung und das Spitzenzeiterfassungsverfahren der Erfindung die nachstehenden Mittel an.

Bei einer Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich um eine Spitzenzeiterfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Spitzenzeit eines Zeitreihensignals unter Verwendung einer Wavelet-Transformation mit: einer Signaleingabeeinrichtung zur Eingabe des Zeitreihensignals; einer Produktsummenoperationseinrichtung zur Ausführung einer Produktsummenoperation mit Bezug auf das eingegebene Zeitreihensignal unter Verwendung einer vorbestimmten komplexen Funktion als Integralbasis; einer Phasenberechnungseinrichtung zur Berechnung einer Phase basierend auf einem Realteil und einem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation; und einer Spitzenzeitbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Spitzenzeit des Zeitreihensignals basierend auf der berechneten Phase.

Bei der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung führt die Produktsummenoperationseinrichtung die Produktsummenoperation mit Bezug auf das durch die Signaleingabeeinrichtung eingegebene Zeitreihensignal aus, indem sie eine vorbestimmte komplexe Funktion als Integralbasis verwendet. Die Phasenberechnungseinrichtung berechnet eine Phase basierend auf dem Realzahlteil bzw. Realteil und dem Imaginärzahlteil bzw. Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation. Die Spitzenzeitbestimmungseinrichtung bestimmt eine Spitzenzeit des Zeitreihensignals basierend auf der berechneten Phase. Die Wavelet-Transformation ist im Vergleich zu einer kurzzeitigen Fourier-Transformation sehr gut für die Analyse eines Zeitreihensignals in einem Zeitbereich und einem Frequenzbereich geeignet. Falls eine Transformationsfrequenz und Signalverläufe des Realteils und des Imaginärteils geeignet ausgewählt werden, ermöglicht die Wavelet-Transformation die Analyse eines Signals, auf das abgezielt wird. Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung erfaßt eine Spitzenzeit eines Zeitreihensignals durch die Verwendung einer auf der Wavelet-Transformation basierenden Signalanalyse.

Da die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung die Produktsummenoperation mit Bezug auf das eingegebene Zeitreihensignal unter Verwendung der vorbestimmten komplexen Funktion ausführt und keine Differentialoperation ausführt, ist die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung zur Vermeidung einer auf Störungen basierenden Fehlerfassung in der Lage. Folglich kann die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden. Da die Bestimmung einer Spitzenzeit basierend auf der basierend auf dem Realteil und dem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation berechneten Phase ausgeführt wird, kann ferner die Bestimmung unmittelbar nach einer tatsächlichen Spitze ausgebildet werden. Daher ist die Vorrichtung im Vergleich zu einer Vorrichtung, die eine Spitzenzeit bestimmt, wenn das Signal kleiner als eine voreingestellte Schwelle wird, zur schnellen Erfassung einer Spitzenzeit in der Lage. Ferner handelt es sich bei den bei der Vorrichtung ausgeführten arithmetischen Operationen um die Produktsummenoperation mit Bezug auf das Zeitreihensignal, die Phasenberechnung mit Bezug auf ein Ergebnis der Produktsummenoperation usw. und sie können schnell ausgeführt werden. Daher kann eine Spitzenzeit schnell erfaßt werden.

Bei der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann es sich bei der Produktsummenoperationseinrichtung um eine Einrichtung handeln, die eine Gabor-Funktion als die vorbestimmte komplexe Funktion verwendet. Ferner kann es sich bei der Produktsummenoperationseinrichtung auch um eine Einrichtung handeln, die als die vorbestimmte komplexe Funktion eine Funktion verwendet, die einen Realteil mit einem lokalisierten Signalverlauf und einen Imaginärteil mit einem lokalisierten Signalverlauf, der gegenüber dem Realteil um π/2 in der Phase verzögert ist, umfaßt. Bei der so aufgebauten erfindungsgemäßen Spitzenzeiterfassungsvorrichtung kann es sich bei der Spitzenzeitbestimmungseinrichtung um eine Einrichtung zur Bestimmung eines Zeitpunkts, zu dem die durch die Phasenberechnungseinrichtung berechnete Phase sich von 2π zu Null ändert, als die Spitzenzeit handeln. Falls eine einen Realteil mit einem lokalisierten Signalverlauf und einen Imaginärteil mit einem lokalisierten Signalverlauf, der gegenüber dem Realteil um π/2 in der Phase verzögert ist, aufweisende Funktion einschließlich der Gabor-Funktion als Integralbasis verwendet wird, wird die Produktsumme des Realteils ein positiver Wert, wenn der Realteil einer Spitze des Signals überlagert wird. In dem Fall nimmt der um π/2 in der Phase verzögerte Imaginärteil Null an, und daher ist die Produktsumme des Imaginärteils Null. Daher wird es durch eine geeignete Auswahl von Vorzeichen des Realteils und des Imaginärteils möglich, einen Zeitpunkt, zu dem die basierend auf dem Realteil und dem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation berechnete Phase sich von 2π zu Null ändert, als eine Zeit zu bestimmen, zu der sich das Signal bei einer Spitze befindet.

Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann ferner eine Gültigkeitsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Gültigkeit eines Ergebnisses der durch die Spitzenzeitbestimmungseinrichtung ausgebildeten Bestimmung aufweisen. Daher kann die Gültigkeit der erfaßten Spitzenzeit berücksichtigt werden. Bei der so aufgebauten erfindungsgemäßen Spitzenzeiterfassungsvorrichtung kann es sich bei der Phasenberechnungseinrichtung um eine Einrichtung zur Berechnung einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine spitzenzeiterfassungsbezweckte Transformationsfrequenz und einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz, die höher als die spitzenzeiterfassungsbezweckte Transformationsfrequenz ist, handeln, und bei der Gültigkeitsbestimmungseinrichtung kann es sich um eine Einrichtung zur Bestimmung der Gültigkeit basierend auf der bezüglich des Ergebnisses mit Bezug auf die gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz berechneten Phase handeln. Bei der Wavelet-Transformation ermöglichen es Erhöhungen der Transformationsfrequenz, Spitzen bei höheren Frequenzen zusätzlich zu einer Spitze bei einer für das Signal bestimmten Frequenz zu erfassen.

Daher ermöglicht die Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation unter Verwendung der gültigkeitsbestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz, die höher als die spitzenzeiterfassungsbezweckte Transformationsfrequenz ist, eine empfindlichere Spitzenerfassung als die Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation unter Verwendung der spitzenzeiterfassungsbezweckten Transformationsfrequenz. Daher ist es durch einen Vergleich der durch die Verwendung der Transformationsfrequenz, die eine empfindlichere Spitzenerfassung ermöglicht, erfaßten Spitzenzeit und der durch die Spitzenzeitbestimmungseinrichtung bestimmten Spitzenzeit möglich, die Gültigkeit der durch die Spitzenzeitbestimmungseinrichtung bestimmten Spitzenzeit zu bestimmen. Die Bestimmung der Gültigkeit umfaßt eine Bestimmung dahingehend, ob eine Spitzenzeit vergangen ist, ohne erfaßt zu werden, usw.. Falls bei einem Beispiel für eine derartige Bestimmung hinsichtlich der Erfassung einer ersten Spitzenzeit eines Zeitreihensignals eine Spitze bei der Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation unter Verwendung der gültigkeitsbestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz erfaßt wird, wohingegen bei der Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation unter Verwendung der spitzenzeiterfassungsbezweckten Transformationsfrequenz keine entsprechende Spitze erfaßt wird und die Zeit einer zweiten Spitze als eine Spitzenzeit erfaßt wird, wird daraufhin bestimmt, daß die bestimmte Spitzenzeit hinsichtlich der Gültigkeit als die erste Spitzenzeit unsicher ist oder nicht erfaßt ist. Ferner kann bei der so aufgebauten erfindungsgemäßen Spitzenzeiterfassungsvorrichtung die gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz das Einfache bis Zweifache der spitzenzeiterfassungsbezweckten Transformationsfrequenz betragen.

Bei der die Gültigkeitsbestimmungseinrichtung aufweisenden Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung kann es sich bei der Gültigkeitsbestimmungseinrichtung um eine Einrichtung zur Bestimmung, daß eine gültige Bestimmung ausgebildet wird, falls eine Spitzenzeit in einer vorbestimmten Zeit vor und nach einem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem die bezüglich des Ergebnisses mit Bezug auf die gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz berechnete Phase sich von 2π zu Null ändert, handeln.

Ferner kann es sich bei der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung bei dem Zeitreihensignal um ein durch eine Entfernung einer Hochfrequenzkomponente aus einem durch eine bei einem Fahrzeug bereitgestellte Verzögerungserfassungseinrichtung erfaßten Signal erzeugtes Signal handeln, und bei der Phasenberechnungseinrichtung kann es sich um eine Einrichtung zur Berechnung einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine vorbestimmte Transformationsfrequenz in einem Bereich von 100 bis 150 Hz handeln. Daher wird es möglich, die Verzögerung des Fahrzeugs als Zeitreihensignal zu betrachten und eine Spitzenzeit des Signals zu erfassen.

Bei einem Spitzenzeiterfassungsverfahren gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich um ein Spitzenzeiterfassungsverfahren zur Erfassung einer Spitzenzeit eines eingegebenen Zeitreihensignals unter Verwendung einer Wavelet-Transformation mit: einer Ausführung einer Produktsummenoperation mit Bezug auf das eingegebene Zeitreihensignal unter Verwendung einer vorbestimmten komplexen Funktion als Integralbasis; einer Berechnung einer Phase basierend auf einem Realteil und einem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation; und einer Erfassung einer Spitzenzeit basierend auf der berechneten Phase.

Da das Spitzenzeiterfassungsverfahren gemäß der zweiten Ausgestaltung die Produktsummenoperation mit Bezug auf das eingegebene Zeitreihensignal unter Verwendung der vorbestimmten komplexen Funktion ausführt und keine Differentialoperation ausführt, ist das Spitzenzeiterfassungsverfahren zur Vermeidung einer auf Störungen basierenden Fehlerfassung in der Lage. Folglich kann die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden. Da die Bestimmung einer Spitzenzeit basierend auf der basierend auf dem Realteil und dem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation berechneten Phase ausgeführt wird, kann ferner die Bestimmung unmittelbar nach einer tatsächlichen Spitze ausgebildet werden. Daher ist das Verfahren im Vergleich zu einem Verfahren, das eine Spitzenzeit bestimmt, wenn das Signal kleiner als eine voreingestellte Schwelle wird, zur schnellen Erfassung einer Spitzenzeit in der Lage. Ferner handelt es sich bei den bei dem Verfahren ausgeführten arithmetischen Operationen um die Produktsummenoperation mit Bezug auf das Zeitreihensignal, die Phasenberechnung mit Bezug auf ein Ergebnis der Produktsummenoperation usw. und sie können schnell ausgeführt werden. Daher kann eine Spitzenzeit schnell erfaßt werden.

Bei dem Spitzenzeiterfassungsverfahren gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann eine Gabor-Funktion als die vorbestimmte komplexe Funktion verwendet werden, oder es kann eine Funktion, die einen Realteil mit einem lokalisierten Signalverlauf und einen Imaginärteil mit einem lokalisierten Signalverlauf, der gegenüber dem Realteil um π/2 in der Phase verzögert ist, umfaßt, als die vorbestimmte komplexe Funktion verwendet werden. Bei dem so aufgebauten erfindungsgemäßen Spitzenzeiterfassungsverfahren kann es sich bei dem Spitzenzeiterfassungsschritt um einen Schritt der Erfassung eines Zeitpunkts, zu dem die berechnete Phase sich von 2π zu Null ändert, als die Spitzenzeit handeln.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ersichtlich, bei der gleiche Bezugszeichen zur Darstellung gleicher Elemente verwendet sind und bei der:

Fig. 1 ein funktionelles Blockschaltbild zeigt, das einen Aufbau einer Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht, die eine Eingabe von Signalen von fahrzeugseitig installierten Beschleunigungssensoren akzeptiert;

Fig. 2 ein Beispiel für die Installation der Beschleunigungssensoren und der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel bei einem Fahrzeug veranschaulicht;

Fig. 3 eine grafische Darstellung zeigt, die einen Hardwareaufbau der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht;

Fig. 4 eine grafische Darstellung zeigt, die ein Beispiel für den Ausdruck einer Gabor-Funktion auf einer Zeitachse veranschaulicht;

Fig. 5 eine grafische Darstellung zeigt, die eine Beziehung unter dem Realteil R, dem Imaginärteil I, dem Ausmaß P und der Phase θ der Wavelet-Transformation X(a, b) angibt;

Fig. 6 eine grafische Darstellung zeigt, die eine Beziehung zwischen dem Zeitreihensignal X(t) und der Phase θ(t) der Wavelet-Transformation X(a, b) veranschaulicht;

Fig. 7 eine grafische Darstellung zeigt, die eine Beziehung zwischen der Fensterbreite und dem Fensterkoeffizienten K angibt;

Fig. 8 eine grafische Darstellung zeigt, die eine Beziehung zwischen der Phase θ(t) und dem durch einen Beschleunigungssensor während eines Unfalls des Fahrzeugs erfaßten Signal (Verzögerungssignal) angibt;

Fig. 9 eine grafische Darstellung zeigt, die eine Beziehung zwischen der Phase θ(t) und dem durch den Beschleunigungssensor während eines Unfalls des Fahrzeugs erfaßten Signal (Verzögerungssignal) angibt;

Fig. 10 ein Flußdiagramm zeigt, das eine von der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung ausgeführte Spitzenzeiterfassungsprozeßroutine veranschaulicht;

Fig. 11 eine grafische Darstellung zeigt, die einen bei einer Erfassung aufeinanderfolgender Spitzenzeiten ausgeführten Prozeß veranschaulicht; und

Fig. 12 ein Flußdiagramm zeigt, das eine von der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung ausgeführte Spitzenzeitgültigkeitsbestimmungsprozeßroutine veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Funktionsblockschaltbild, das einen Aufbau einer Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht, die eine Eingabe von Signalen von fahrzeugseitig installierten G-Sensoren bzw. Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 zur Erfassung einer Beschleunigung akzeptiert. Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel für die Installation der Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 und der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel bei einem Fahrzeug. Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist zusammen mit dem Beschleunigungssensor 12 in der Nähe einer Mittelkonsole des Fahrzeugs installiert, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 einen Signaleingabeabschnitt 22 zur Eingabe von Erfassungssignalen von dem Beschleunigungssensor 12 sowie den an vorne rechts und vorne rechts befindlichen Orten bei dem Fahrzeug installierten Beschleunigungssensoren 14 und 16 mit einem vorbestimmten Abtastzeitverlauf, einen Produktsummenoperationsabschnitt 24 zur Ausführung einer Produktsummenoperation mit Bezug auf das eingegebene Signal von jedem Beschleunigungssensor unter Verwendung einer komplexen Funktion als Integralbasis, einen Phasenberechnungsabschnitt 26 zur Berechnung einer Phase des Realteils und des Imaginärteils eines Ergebnisses der Produktsummenoperation, einen Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 zur Erfassung einer Spitzenzeit des Signals basierend auf der berechneten Phase und einen Gültigkeitsbestimmungsabschnitt 29 zur Bestimmung einer Gültigkeit der von dem Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 erfaßten Spitzenzeit.

Die Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 sind zur Erfassung eines Zeitpunkts der Aktivierung einer fahrzeugseitig installierten Insassenschutzvorrichtung wie beispielsweise einer Airbagvorrichtung oder dergleichen bei dem Fahrzeug installiert. Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird für eine Verarbeitung vor der Bestimmung des Straßenzustands oder der Form eines Unfalls (ein Frontalzusammenstoß, ein diagonaler Zusammenstoß, ein Zusammenstoß mit einem Versatz usw.) basierend auf bei einem Fahren des Fahrzeugs auf einer unebenen Straße oder bei einem Unfall des Fahrzeugs von den Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 erhaltenen Signalen und vor der Bestimmung des Zeitpunkts der Aktivierung der Insassenschutzvorrichtung (z. B. der Airbagentfaltungsgeschwindigkeit der Airbagvorrichtung) und der Art und Weise der Aktivierung der Vorrichtung (z. B. der Airbagentfaltungsgeschwindigkeit im Falle einer Airbagvorrichtung) verwendet. Die erste Spitze bei dem von jedem Beschleunigungssensor 12, 14 und 16 während eines Unfalls des Fahrzeugs erfaßten Signalverlauf der Verzögerung (negativen Beschleunigung) wird normalerweise erfaßt, wenn eine vor Seitenelementen des Fahrzeugs angeordnete Stoßstangenverstärkung einem Stoß nachgibt, obwohl dies abhängig von der Form des Unfalls nicht der Fall sein kann. Der von jedem Beschleunigungssensor 12, 14 und 16 bis in die Nähe der ersten Spitze erfaßte Signalverlauf variiert häufig abhängig von der Form des Unfalls, obwohl dies abhängig von dem Aufbau des Fahrzeugs nicht der Fall sein kann.

Hinsichtlich eines Hardwareaufbaus ist die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Mikrocomputer ausgebildet, der eine CPU 32 als Zentralkomponente umfaßt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 umfaßt ferner ein Verarbeitungsprogramme speicherndes ROM 34, ein RAM 36 zur vorübergehenden Speicherung von Daten und eine Eingabeverarbeitungsschaltung 38, die einen Teil des Signaleingabeabschnitts 22 bildet. Die Abschnitte der in Fig. 1 veranschaulichten Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel funktionieren in einer Art und Weise, bei der die Hardware und die Software integriert sind, wenn ein in dem ROM 34 gespeichertes Verarbeitungsprogramm gestartet wird.

Als nächstes sind der Betrieb der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel und insbesondere ein Betrieb der Erfassung einer Spitzenzeit aus einem eingegebenen Signal zusammen mit dem Prinzip des Betriebs beschrieben. Zuerst ist das Prinzip der Erfassung einer Spitze eines eingegebenen Signals beschrieben. Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfaßt eine Spitze eines Signals von jedem der Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 sowie die Zeit der Spitze unter Verwendung der Wavelet- Transformation. Bei der Wavelet-Transformation X(a, b) eines Zeitreihensignals X(t) handelt es sich um eine Entwicklung, wie sie in Gleichung (2) veranschaulicht ist, bei der ein Paar von ähnlichen Funktionen ϕa, b(t) wie in Gleichung (1) veranschaulicht eine Grundfunktion darstellt, das durch eine "a"-gefaltete maßstabsgetreue Transformation einer hinsichtlich der Zeit und der Frequenz lokalisierten Grund-Wavelet-Funktion ϕ(t), der eine Verschiebungstransformation (Translationsversetzung) des Ursprungs um "b" folgt, erhalten wird. Der Parameter "a" der maßstabsgetreuen Transformation ist proportional zu dem Kehrwert der Frequenz f. Der Parameter "a" der maßstabsgetreuen Transformation ist proportional zu dem Kehrwert der Frequenz f.

ϕa,b(t) = a^-1/2ϕ((t - b)/a) (1)

X(a,b) = X(t)ϕa,b(t) (2)

Was die Grund-Wavelet-Funktion ϕ(t) betrifft, verwendet die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Gabor-Funktion wie in Gleichung (3), d. h. eine komplexe Funktion, bei der der Imaginärteil gegenüber dem Realteil um π/2 in der Phase verschoben ist. In Gleichung (3) handelt es sich bei ω_o um eine durch die Frequenz f bestimmte Konstante (ω_o = 2πf), und bei α handelt es sich um eine weitere Konstante.

ϕ(t) = exp(-αt² + i ω_ot) = exp(-αt²).(cos(ω_ot) + i sin(ω_ot)) (3)

In Fig. 4 ist ein Ausdruck der Gabor-Funktion auf der Zeitachse veranschaulicht, wobei in Gleichung (3) α = π. Wie es in Fig. 4 angegeben ist, ist die Gabor-Funktion in dem Bereich von -T bis T auf der Zeitachse lokalisiert, und die Signalverläufe des Realteils und des Imaginärteils sind um π/2 gegeneinander verschoben. Bei der Wavelet- Transformation des Zeitreihensignals X(t) handelt es sich im einzelnen um eine Produktsummenoperation des Zeitreihensignals X(t) und einer Funktion einschließlich eines geeignet ausgewählten Parameters der maßstabsgetreuen Transformation "a" (ω_o in Gleichung (3)). Bei dem Intervall der arithmetischen Operation handelt es sich um den Bereich, in dem der Signalverlauf lokalisiert ist (der Bereich von -T bis T in Fig. 4). Auf diesen Bereich wird als "Fenster" Bezug genommen.

Die Wavelet-Transformation X(a, b) des Zeitreihensignals X(t) basierend auf der Gabor-Funktion ergibt eine komplexe Zahl, da es sich bei der Gabor-Funktion um eine komplexe Funktion handelt. Fig. 5 gibt eine Beziehung unter dem Realteil R, dem Imaginärteil I, dem Ausmaß P und der Phase θ der Wavelet-Transformation X(a, b) an. Das Ausmaß P wird wie in Gleichung (4) berechnet. Die Phase θ wird durch Gleichung (5) bestimmt.

Das Ausmaß P bedeutet ein zweckdienliches Ausmaß der Wavelet-Transformation X(a, b), und es handelt sich dabei um eine nichtdimensionale Größe. Die Phase θ bewegt sich abhängig von den Ausmaßen und Vorzeichen des Realteils R und des Imaginärteils I zwischen 0 und 2π.

Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Zeitreihensignal X(t) und der Phase θ(t) der Wavelet-Transformation X(a, b) veranschaulicht. Bei der grafischen Darstellung beträgt die Frequenz des Zeitreihensignals X(t) in einem Intervall A 50 Hz, in einem Intervall B 100 Hz und in einem Intervall C 200 Hz. Die Abtastfrequenz des Zeitreihensignals X(t) beträgt 2 kHz. Hinsichtlich der Phase θ(t) werden Transformationsfrequenzen f wie folgt eingestellt. D. h., ein Bereich von Frequenzen wird auf 1,5 Oktaven oberhalb und unterhalb von 125 Hz eingestellt, und Transformationsfrequenzen f werden mit Inkrementen von 1/2 Oktave in dem Bereich eingestellt. Die Fensterbreite wird auf das Zweifache der Periode T jeder Frequenz f (T = 1/f) eingestellt. Da die Transformationsfrequenz f und ω_o bei der Gabor-Funktion in Gleichung (3) eine Beziehung von ω_o = 2πf aufweisen, wie es vorstehend angeführt ist, handelt es sich bei der Produktsummenoperation zur Bestimmung der Phase θ(t) um eine arithmetische Operation unter Verwendung der Gabor-Funktion in Gleichung (3), die durch eine Ersetzung der durch die Transformationsfrequenz f bestimmten Konstante ω_o mit Bezug auf das Zeitreihensignal X(t) erhalten wird.

Wie es in der grafischen Darstellung gemäß Fig. 6 angegeben ist, ändert sich die Phase θ(t) der Transformationsfrequenz f in der Nähe der Frequenz des Zeitreihensignals X(t) zu Zeitpunkten (t1, t3 und t5 in der grafischen Darstellung) von 2π zu Null, zu denen die Amplitude des Zeitreihensignals X(t) ein lokales Maximum (Spitze) erreicht. Die Phase θ(t) wird zu Zeitpunkten (t2, t4 und t6 in der grafischen Darstellung) π, zu denen die Amplitude ein lokales Minimum (Tiefstand) erreicht. Dies ist zu erklären wie folgt. Bei der in Gleichung (3) ausgedrückten Gabor-Funktion ist der Signalverlauf des Imaginärteils I mit Bezug auf den Signalverlauf des Realteils R um π/2 verschoben, wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist. Es wird angenommen, daß die Transformationsfrequenz f gegenwärtig im wesentlichen gleich der Frequenz des Zeitreihensignals X(t) ist. Wenn die Amplitude des Zeitreihensignals X(t) maximal ist, passen der Signalverlauf des Zeitreihensignals X(t) und der Signalverlauf des Realteils R der Gabor- Funktion auf eine derartige Weise zusammen, daß sie im wesentlichen einander überlagert sind, und daher stellt die Produktsummenoperation des Realteils R einen positiven Wert bereit. Im Gegensatz dazu erzeugt der um π/2 verschobene Imaginärteil I durch die Produktsummenoperation einen Wert von Null. Daher stellt die Berechnung der Phase θ basierend auf Gleichung (5) einen Wert von 2π oder Null bereit. Falls geeignete Vorzeichen des Realteils R und des Imaginärteils I in Gleichung (3) ausgewählt werden, ändert sich die Phase θ(t) in der Nähe jedes Maximums von 2π zu Null. Wenn die Amplitude des Zeitreihensignals X(t) minimal ist, überlagern sich der Signalverlauf des Zeitreihensignals X(t) und der Signalverlauf des Realteils R der Gabor- Funktion mit entgegengesetzten Vorzeichen, und daher stellt die Produktsummenoperation des Realteils R einen negativen Wert bereit, und die Produktsumme des Imaginärteils I wird "0". Daher wird in Gleichung (5) die Phase θ als 2π oder Null berechnet. Mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Beziehung ist es nicht erforderlich, daß die Frequenz des Zeitreihensignals X(t) und die Wavelet- Transformationsfrequenz f vollkommen gleich sind, sondern es kann ein zufriedenstellendes Ergebnis erhalten werden, falls eine Frequenz als Transformationsfrequenz f eingestellt wird, die höher als eine oder gleich einer Frequenz in der Nähe der Frequenz des Zeitreihensignals X(t) ist, wie es aus Fig. 6 ersichtlich ist.

Eine Erfassungszeitverzögerung td mit Bezug auf eine Spitzenzeit kommt der Hälfte der für die arithmetische Operation benötigten Zeit gleich, wenn die Spitze dem Signalverlauf des Realteils R der Gabor-Funktion entspricht, (d. h. dem Intervall der arithmetischen Operation) d. h. der Periode T, wie es aus dem in Fig. 4 gezeigten Signalverlauf ersichtlich ist. Die Transformationsfrequenz f beträgt z. B. 125 Hz, und die Erfassungszeitverzögerung td beträgt 8 ms. Falls das Ziel lediglich in einer Erfassung einer Spitzenzeit des Zeitreihensignals X(t) besteht, muß das Intervall der arithmetischen Operation nicht auf den gesamten Bereich des in Fig. 4 angegebenen Fensters eingestellt werden, sondern kann auf einen verkleinerten Bereich eingestellt werden, der bei der Spitze des Signalverlaufs des Realteils R zentriert ist. In diesem Fall wird das Verhältnis des Intervalls der arithmetischen Operation zu der Breite des Fensters als Fensterkoeffizient K bezeichnet. Fig. 7 gibt eine Beziehung zwischen der Fensterbreite und dem Fensterkoeffizienten K an. Die Erfassungszeitverzögerung td und der Fensterkoeffizient K weisen eine Beziehung von td = K.T auf. Falls z. B. die Transformationsfrequenz f 125 Hz beträgt und der Fensterkoeffizient K 0,125 ist, beträgt die Erfassungszeitverzögerung td 1 ms. Somit verringern Senkungen des Fensterkoeffizienten K die Erfassungszeitverzögerung td und verringern auch das Ausmaß der Operation.

Als nächstes ist die Auswahl von Transformationsfrequenzen f für Signale von den Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 beschrieben. Fig. 8 und 9 zeigen grafische Darstellungen, die jeweils eine Beziehung zwischen der Phase θ(t) und einem bei einem Unfall des Fahrzeugs von dem Beschleunigungssensor 12 erfaßten Signal (d. h. einem Verzögerungssignal) veranschaulichen. Normalerweise zeigt das Verzögerungssignal X(t) abhängig von der Form und dem Aufbau des Fahrzeugs, der Form des Unfalls usw. verschiedene Signalverläufe und umfaßt beträchtliche durch Vibrationen des Fahrzeugs verursachte Hochfrequenzkomponenten. Daher werden unter Verwendung eines Kalman-Filters Hochfrequenzkomponenten aus Signalen von dem Beschleunigungssensor 12 entfernt, und es wird ein gleitender Mittelwert von Signalen, aus denen die Hochfrequenzkomponenten entfernt sind, als eingegebenes Signal bestimmt. Wie es aus Fig. 8 und 9 ersichtlich ist, wird die Spitzenzeiterfassung bei Phasen θ(t) von relativ hohen Transformationsfrequenzen f wie z. B. den Phasen θ(t) von f = 250 Hz und 354 Hz empfindlich, bei denen Spitzen erfaßt werden, die nicht als Spitzen angesehen werden können (siehe die rechte Seite der Spitzenzeit tp in Fig. 8). Im Gegensatz dazu wird die Spitzenzeiterfassung bei Phasen θ(t) von relativ niedrigen Transformationsfrequenzen f wie z. B. den Phasen θ(t) von f = 44 Hz und 63 Hz träge, und die Erfassung einer Spitze schlägt in einigen Fällen fehl (siehe die Spitzenzeit tp in Fig. 9). Daher ist es wünschenswert, daß Transformationsfrequenzen f durch Crashtests und dergleichen unter Verwendung von mit Spitzenzeiterfassungsvorrichtungen 20 ausgestatteten Fahrzeugen eingestellt werden. Wie es aus Fig. 8 und 9 ersichtlich ist, wird eine Transformationsfrequenz f von etwa 100 bis 150 Hz als für Passagierfahrzeuge geeignet angesehen.

Das Prinzip der Erfassung einer Spitzenzeit des Zeitreihensignals X(t) basierend auf der Phase θ(t) sowie der Auswahl eines Fensterkoeffizienten K und einer Transformationsfrequenz f wurde beschrieben. Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zur Erfassung einer Spitzenzeit eines Signals von jedem der Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 durch eine Erzeugung eines Zeitreihensignals X(t) aus dem Signal von jedem der Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 sowie durch eine Verwendung einer durch einen Fahrzeugcrashtest oder dergleichen eingestellten Transformationsfrequenz f in der Lage. Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel tastet das Signal von jedem Beschleunigungssensor 12, 14 und 16 mit einer Abtastfrequenz von 2 kHz ab und führt zur Entfernung von Hochfrequenzkomponenten einen Kalman-Filter-Prozeß bei den abgetasteten Signalen aus und führt einen Prozeß des gleitenden Mittelwerts unter Verwendung von zehn Abtastwerten aus, wodurch ein Verzögerungssignal X(t) erzeugt wird. Der Produktsummenoperationsabschnitt 24 führt zur Spitzenerfassung eine Produktsummenoperation des Verzögerungssignals X(t) von dem Signaleingabeabschnitt 22 unter Verwendung der Gabor-Funktion gemäß Gleichung (3) basierend auf einer Einstellung der Transformationsfrequenz f auf 125 Hz und einer Einstellung des Fensterkoeffizienten K auf 0,125 aus. Ferner führt der Produktsummenoperationsabschnitt 24 zur Gültigkeitsbestimmung eine Produktsummenoperation des Verzögerungssignals X(t) unter Einstellung der Transformationsfrequenz f auf 200 Hz aus. Die Gültigkeitsbestimmung ist nachstehend beschrieben. Danach berechnet der Phasenberechnungsabschnitt 26 eine Phase θ aus dem Realteil R und dem Imaginärteil I des Ergebnisses der Produktsummenoperation, d. h. der Wavelet-Transformation X(a, b), wie in Gleichung (5). Der Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 erfaßt daraufhin eine Zeit, zu der die Phase θ sich von 2π zu Null ändert, und bestimmt die Zeit als eine Spitzenzeit und gibt die Spitzenzeit aus.

Nachstehend ist die Bestimmung bezüglich der Gültigkeit der Spitzenzeit beschrieben. Wie es vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 beschrieben ist, steigern Erhöhungen der Transformationsfrequenz f die Spitzenzeiterfassungsempfindlichkeit und verringern Senkungen der Transformationsfrequenz f die Spitzenzeiterfassungsempfindlichkeit. Selbst wenn durch einen Crashtest eine genauere Transformationsfrequenz f eingestellt wird, ist nicht sichergestellt, daß eine zuverlässige Spitzenerfassung mit Bezug auf alle Unfallverzögerungssignalverläufe möglich ist. Beispielsweise wird gemäß Fig. 9 die Spitzenzeit tp erfaßt, falls die Transformationsfrequenz 177 Hz oder höher ist, aber die Spitzenzeit wird nicht erfaßt, falls die Transformationsfrequenz f 125 Hz beträgt. Daher ist es möglich, zu bestimmen, ob eine Spitzenzeit tp vergangen ist, ohne erfaßt zu werden, oder zu bestimmen, ob eine erfaßte Spitzenzeit tp gültig ist, indem ein unter Verwendung einer durch ein Experiment oder dergleichen eingestellten Transformationsfrequenz f (auf die nachstehend als "erfassungsbezweckte Transformationsfrequenz fp" Bezug genommen ist) erhaltenes Ergebnis mit einem unter Verwendung einer Transformationsfrequenz f ("bestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz fj"), die etwa das 1,2-fache bis 2,0-fache der erfassungsbezweckten Transformationsfrequenz fp beträgt, erhaltenen Ergebnis verglichen wird. D. h., falls bei dem unter Verwendung der erfassungsbezweckten Transformationsfrequenz fp erhaltenen Ergebnis keine Spitzenzeit tp erfaßt wird, wohingegen bei dem unter Verwendung der bestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz fj erhaltenen Ergebnis eine Spitzenzeit tp erfaßt wird, kann es bestimmt werden, daß die Erfassung einer Spitzenzeit tp unsicher ist. Falls eine Spitzenzeit tp sowohl bei dem unter Verwendung der erfassungsbezweckten Transformationsfrequenz fp erhaltenen Ergebnis als auch bei dem unter Verwendung der bestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz fj erhaltenen Ergebnis erfaßt wird, kann es bestimmt werden, daß die erfaßte Spitzenzeit tp gültig ist. Der Gültigkeitsbestimmungsabschnitt 29 der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel empfängt die durch den Phasenberechnungsabschnitt 26 basierend auf dem Ergebnis der von dem Produktsummenoperationsabschnitt 24 unter Verwendung von 200 Hz als bestimmungsbezweckter Transformationsfrequenz fj ausgeführten Produktsummenoperation berechnete Phase θ. Daraufhin erfaßt der Gültigkeitsbestimmungsabschnitt 29 auf ähnliche Weise wie der Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 eine Spitzenzeit und empfängt die von dem Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 erfaßte Spitzenzeit und bestimmt die Gültigkeit der erfaßten Spitzenzeit und gibt das Ergebnis der Bestimmung zu dem Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 aus. Der Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 gibt eine erfaßte Spitzenzeit aus, falls das Ergebnis der Bestimmung "gültig" ist. Falls das Ergebnis der Bestimmung "ungültig" ist, gibt der Spitzenzeiterfassungsabschnitt 28 ein Signal aus, das angibt, daß keine Spitzenzeit erfaßt ist.

Die vorstehend beschriebene Erfassung einer Spitzenzeit wird ausgeführt, indem eine in Fig. 10 veranschaulichte Spitzenerfassungsprozeßroutine ausgeführt wird. Diese Routine wird mit Bezug auf sowohl die Phase θp(t) als Ergebnis der erfassungsbezweckten Transformationsfrequenz fp als auch die Phase θj(t) als Ergebnis der bestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz fj ausgeführt. Die Routine wird gestartet, wenn das von dem Beschleunigungssensor 12 erfaßte Signal über einen Wert wie z. B. 2 G (9,81 m/s²), 3 G (9,81 m/s²) oder dergleichen hinausgeht.

Wenn die Spitzenerfassungsprozeßroutine ausgeführt wird, weist die CPU 32 zuerst als Initialisierungsprozeß der Zeit einen Wert "0" zu (Schritt S100) und erhöht die Zeit t um eine Abtastzeit Ts (Schritt S102). Anschließend bestimmt die CPU 32, ob die Phase θ(t) größer als ein vorbestimmter Wert Δ1 ist, und bestimmt, ob eine Phase θ(t + Ts) kleiner als ein vorbestimmter Wert Δ2 ist (Schritt S104, S106). Da es sich bei der Erfassung einer Spitzenzeit um die Erfassung einer Zeit handelt, zu der die Phase θ sich von 2π zu Null ändert, wie es vorstehend angeführt ist, kann die Erfassung ausgeführt werden, indem bestimmt wird, ob eine derartige Phasenänderung zwischen einem Zeitpunkt t und einem Zeitpunkt "t + Ts" vorhanden ist. Dies berücksichtigend werden daher der vorbestimmte Wert Δ1 und der vorbestimmte Wert Δ2 voreingestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der vorbestimmte Wert Δ1 "2π - 1", und der vorbestimmte Wert Δ2 beträgt "2π - 2".

Falls die Phase θ(t) höchstens Δ1 beträgt oder falls die Phase θ(t + Ts) zumindest Δ2 beträgt, kehrt die CPU 32 zu dem Schritt S102 zurück und bestimmt, daß keine Spitze vorhanden ist. Falls demgegenüber die Phase θ(t) größer als Δ1 ist und die Phase θ(t + Ts) kleiner als Δ2 ist, bestimmt die CPU 32 daraufhin, ob die Phase θ(t - Td) größer als ein vorbestimmter Wert Δ3 ist (Schritt S108). Bei der Phase θ(t - Td) handelt es sich bei Td um eine vorbestimmte Zeitdauer. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist Td auf das Dreifache der Abtastzeit Ts eingestellt (Td = 3Ts). Diese Verarbeitung zur Bestimmung, ob die Spitze zu dem Zeitpunkt t bei der vorbestimmten Zeitdauer vor dem Zeitpunkt t eine größere Phase als den vorbestimmten Wert Δ3 zeigt, ist zur Bestimmung, ob es sich bei der Spitze zu dem Zeitpunkt t um eine klare Spitze handelt, bereitgestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der vorbestimmte Wert Δ3 π.

Falls die Phase θ(t - Td) höchstens den vorbestimmten Wert Δ3 beträgt, bestimmt die CPU 32, daß es sich bei der Spitze zu dem Zeitpunkt t nicht um eine klare Spitze handelt, und kehrt zu dem Schritt S102 zurück. Falls die Phase θ(t - Td) größer als der vorbestimmte Wert Δ3 ist, bestimmt die CPU 32, daß es sich bei der Spitze zu dem Zeitpunkt t um eine klare Spitze handelt. Daraufhin bestimmt die CPU 32, ob der zu dem Zeitpunkt t auftretende Wert, d. h. der Spitzenwert X(t), größer als der nach dem Verstreichen einer Zeit Tb nach dem Zeitpunkt t auftretende Wert X(t + Tb) ist (Schritt S110). Bei dem Wert X(t + Tb) handelt es sich bei Tb um eine vorbestimmte Zeitdauer. Bei dieser Verarbeitung handelt es sich um eine Verarbeitung zur Erfassung einer größeren Spitze, falls das Verzögerungssignal aufeinanderfolgende Spitzen zeigt. Fig. 11 gibt einen Fall an, in dem Spitzen aufeinanderfolgend erfaßt werden. Falls das Verzögerungssignal X(t) aufeinanderfolgende Spitzen zu einem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t2 aufweist und der Spitzenwert X(t1) kleiner als der Wert X(t + Tb) ist, wie es in Fig. 11 angegeben ist, wird die Spitze zu dem Zeitpunkt t1 nicht als eine Spitze bestimmt, aber die Spitze zu dem Zeitpunkt t2 wird als eine Spitze bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist Tb auf das Zehnfache der Abtastzeit Ts eingestellt (Tb = 10Ts).

Falls der Spitzenwert X(t) kleiner oder gleich dem Wert X(t + Tb) ist, bestimmt die CPU 32, daß eine größere Spitze unmittelbar folgt, und kehrt zu dem Schritt S102 zurück. Falls der Spitzenwert X(t) größer als der Wert X(t + Tb) ist, bestimmt die CPU 32, daß es sich bei der Spitze zu dem Zeitpunkt t um eine zu erfassende Spitze handelt, und gibt daraufhin die Spitzenzeit t und den Spitzenwert X(t) aus (Schritt S112). Anschließend kehrt die CPU 32 zu dem Schritt S102 zurück.

Durch die vorstehend beschriebene Verarbeitung ist es möglich, den Zeitpunkt einer größeren Spitze und den Wert der Spitze zu erfassen, falls das Signal aufeinanderfolgende klare Spitzen aufweist.

Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Gültigkeit der Spitzenzeit tp unter Verwendung der Spitzenzeit tp mit Bezug auf die Phase θp(t) als Ergebnis der erfassungsbezweckten Transformationsfrequenz fp und der Spitzenzeit tj mit Bezug auf die Phase θj(t) als Ergebnis der bestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz fj bei der Spitzenerfassungsprozeßroutine gemäß Fig. 10. Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, das eine von der Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 ausgeführte Spitzenzeitgültigkeitsbestimmungsprozeßroutine veranschaulicht. Wenn diese Routine ausgeführt wird, wartet die CPU 32 zuerst auf eine Erfassung einer Spitzenzeit tj mit Bezug auf die Phase θj(t) als Ergebnis der bestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz fj (Schritt S120) und bestimmt daraufhin, ob eine Spitzenzeit tp mit Bezug auf die Phase θp(t) als Ergebnis der erfassungsbezweckten Transformationsfrequenz fp vor dem Verstreichen einer Zeit Δt im Anschluß an die Spitzenzeit tj erfaßt wird (Schritt S122). Falls so eine Spitzenzeit tp erfaßt wird, bestimmt die CPU 32, ob die Zeit der erfaßten Spitzenzeit tp nach einem durch eine Subtraktion der Zeit Δt von der bestimmungsbezweckten Spitzenzeit tj bestimmten Zeitpunkt liegt (Schritt S124). D. h., bei der Verarbeitung der Schritte S122 und S124 handelt es sich um eine Verarbeitung zur Bestimmung, ob eine Spitzenzeit tp in dem Zeitbereich von ±Δt von der bestimmungsbezweckten Spitzenzeit tj erfaßt wird. Wie es vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 beschrieben ist, ist die bestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz fj höher als die erfassungsbezweckte Transformationsfrequenz fp und stellt eine höhere Empfindlichkeit für die Spitzenzeiterfassung bereit. Daher ermöglicht die bestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz fj eine Erfassung von mehr Spitzenzeiten als die erfassungsbezweckte Transformationsfrequenz fp. Obwohl die erfassungsbezweckte Transformationsfrequenz fp durch Experimente und dergleichen derart voreingestellt ist, daß sie zu dem Fahrzeug paßt, ist ein echter Unfall nicht notwendigerweise das gleiche wie ein Testunfall. Daher kann der Signalverlauf des Verzögerungssignals X(t) nicht einzigartig bestimmt werden, und in einigen Fällen kann eine Spitzenzeit vergehen, ohne erfaßt zu werden. Die vorstehend beschriebene Verarbeitung ist dazu in der Lage, zu bestimmen, ob eine Spitzenzeit vergangen ist, ohne erfaßt zu werden. Die Zeit Δt kann als ein zulässiger Wert der Abweichung zwischen der Erfassung einer Spitzenzeit tj basierend auf der bestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz fj und der Erfassung einer Spitzenzeit tp basierend auf der erfassungsbezweckten Transformationsfrequenz fp eingestellt werden und kann gemäß der Abtastzeit, der Kennlinie des Verzögerungssignals X(t) usw. bestimmt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Zeit Δt 2 ms.

Falls eine Spitzenzeit tp zwischen ±Δt von der bestimmungsbezweckten Spitzenzeit tj erfaßt wird, bestimmt die CPU 32, daß die Spitzenzeit gültig ist, und gibt die Spitzenzeit tp sowie den Spitzenwert X(tp) als Ergebnisse aus (Schritt S126). Daraufhin beendet die CPU 32 diese Routine. Falls demgegenüber keine Spitzenzeit tp zwischen ±Δt von der bestimmungsbezweckten Spitzenzeit tj erfaßt wird, bestimmt die CPU 32, daß die Spitzenzeit ungültig oder nicht erfaßt ist, und erzeugt eine Ausgabe, die eine ungültige Erfassung angibt (stellt z. B. einen Zustandsmerker ein) (Schritt S126). Danach beendet die CPU 32 diese Routine.

Die Spitzenzeit tp und der Spitzenwert X(tp), die wie vorstehend beschrieben erfaßt werden, oder die eine ungültige Erfassung angebende Ausgabe werden anschließend bei Prozessen wie z. B. einem Prozeß zur Bestimmung einer Form eines Unfalls, einem Prozeß zur Inbetriebnahme einer Insassenschutzvorrichtung usw. verwendet. Derartige Prozesse stellen keinen Hauptinhalt der Erfindung dar und sind nicht weiter beschrieben.

Die vorstehend beschriebene Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist zur Erfassung einer Spitzenzeit und eines Spitzenwerts des Signals von jedem der Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 in der Lage. Da die Wavelet-Transformation verwendet wird, ist die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 ferner dazu in der Lage, die Erfassung einer Spitzenzeit in einer kurzen Zeit im Anschluß an die Spitzenzeit schnell auszuführen. Da die Spitzenzeiterfassung keine Differentialoperation verwendet, sondern die Produktsummenoperation verwendet, kann ferner eine durch Störungen verursachte Fehlerfassung einer Spitzenzeit verhindert werden. Da es bestimmt wird, ob eine Spitzenzeit gültig oder nicht erfaßt ist, kann ferner eine sehr zuverlässige Spitzenzeit gewonnen werden, wodurch anschließende Prozesse genauer werden.

Die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel führt die Verarbeitung des Schritts S108 in der in Fig. 10 veranschaulichten Spitzenzeiterfassungsprozeßroutine aus, um eine Spitzenzeit einer klaren Spitze zu erfassen. Zur Erfassung einer Spitzenzeit eines größeren Spitzenwerts, falls das Verzögerungssignal X(t) aufeinanderfolgende Spitzen aufweist, führt die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 ferner die Verarbeitung des Schritts S110 in der Spitzenzeiterfassungsprozeßroutine aus. Die Verarbeitung des Schritts S108 und die Verarbeitung des Schritts S110 können jedoch weggelassen werden, falls alle Spitzenzeiten erfaßt werden. Es ist ebenfalls möglich, lediglich die Verarbeitung des Schritts S108 oder die Verarbeitung des Schritts S110 auszuführen.

Obwohl die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel bestimmt, ob eine Spitzenzeit nicht erfaßt oder gültig ist, kann die Bestimmung bezüglich der Gültigkeit weggelassen werden. In einem derartigen Fall wird der in Fig. 1 gezeigte Gültigkeitsbestimmungsabschnitt 29 überflüssig, und die von dem Produktsummenoperationsabschnitt 24 sowie dem Produktsummenoperationsabschnitt 24 basierend auf der bestimmungsbezweckten Transformationsfrequenz fj ausgeführte Verarbeitung wird ebenfalls überflüssig.

Ferner führt die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Kalman-Filter-Prozeß oder den Prozeß des gleitenden Mittelwerts als einen Vorprozeß für die Produktsummenoperation aus, um Hochfrequenzkomponenten aus den Signalen von den Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 zu entfernen. Da diese Prozesse von der Kennlinie des eingegebenen Zeitreihensignals abhängen, ist es jedoch ebenfalls möglich, diese Prozesse als Vorprozeß für die Produktsummenoperation wegzulassen oder die Prozesse durch andere von dem eingegebenen Zeitreihensignal abhängige Prozesse zu ersetzen.

Obwohl die Spitzenzeiterfassungsvorrichtung 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Spitzenzeit des Signals von jedem Beschleunigungssensor 12, 14 und 16 erfaßt, ist das Ausführungsbeispiel nicht auf die Erfassung bezüglich der Signale von den Beschleunigungssensoren 12, 14 und 16 beschränkt, sondern ist auf eine Erfassung einer Spitzenzeit von jedem Zeitreihensignal anwendbar. Bei einer derartigen Anwendung kann die Transformationsfrequenz f gemäß der Kennlinie des Zeitreihensignals geeignet ausgewählt werden.

Während die Erfindung unter Bezugnahme darauf beschrieben ist, was gegenwärtig als bevorzugtes Ausführungsbeispiel davon angesehen wird, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel oder die offenbarten Aufbauten beschränkt ist. Die Erfindung kann im Gegenteil in verschiedenen Formen verkörpert werden, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Es werden ein Produktsummenoperationsabschnitt zur Ausführung einer Produktsummenoperation (Wavelet- Transformation) mit Bezug auf ein eingegebenes Zeitreihensignal unter Verwendung einer komplexen Funktion, bei der der Imaginärteil gegenüber dem Realteil um π/2 in der Phase verschoben ist, als Integralbasis, ein Phasenberechnungsabschnitt zur Berechnung einer Phase θ aus dem Verhältnis zwischen dem Realteil und dem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation und ein Spitzenzeiterfassungsabschnitt zur Erfassung eines Zeitpunkts, zu dem die berechnete Phase θ sich von 2π zu Null ändert, als eine Spitzenzeit bereitgestellt. Da die Wavelet-Transformation unter Verwendung einer Grund- Wavelet-Funktion ausgeführt wird, die hinsichtlich der Zeit und der Frequenz lokalisiert ist, kann eine Spitzenzeit schnell erfaßt werden. Da keine Differentialoperation verwendet wird, sondern die Produktsummenoperation ausgeführt wird, kann ferner eine durch Störungen oder dergleichen verursachte Fehlerfassung verhindert werden.

Claims

1. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Spitzenzeit eines Zeitreihensignals unter Verwendung einer Wavelet-Transformation, gekennzeichnet durch:
eine Signaleingabeeinrichtung zur Eingabe des Zeitreihensignals;
eine Produktsummenoperationseinrichtung zur Ausführung einer Produktsummenoperation mit Bezug auf das eingegebene Zeitreihensignal unter Verwendung einer vorbestimmten komplexen Funktion als Integralbasis;
eine Phasenberechnungseinrichtung zur Berechnung einer Phase basierend auf einem Realteil und einem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation; und
einer Spitzenzeitbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Spitzenzeit des Zeitreihensignals basierend auf der berechneten Phase.

2. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Produktsummenoperationseinrichtung um eine Einrichtung handelt, die eine Gabor-Funktion als die vorbestimmte komplexe Funktion verwendet.

3. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Produktsummenoperationseinrichtung um eine Einrichtung handelt, die als die vorbestimmte komplexe Funktion eine Funktion verwendet, die einen Realteil mit einem lokalisierten Signalverlauf und einen Imaginärteil mit einem lokalisierten Signalverlauf, der gegenüber dem Realteil um π/2 in der Phase verzögert ist, umfaßt.

4. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Spitzenzeitbestimmungseinrichtung um eine Einrichtung zur Bestimmung eines Zeitpunkts, zu dem die von der Phasenberechnungseinrichtung berechnete Phase sich von 2π zu Null ändert, als die Spitzenzeit handelt.

5. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Gültigkeitsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Gültigkeit eines Ergebnisses der von der Spitzenzeitbestimmungseinrichtung ausgebildeten Bestimmung.

6. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet:
daß es sich bei der Phasenberechnungseinrichtung um eine Einrichtung zur Berechnung einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine spitzenzeiterfassungsbezweckte Transformationsfrequenz und einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz, die höher als die spitzenzeiterfassungsbezweckte Transformationsfrequenz ist, handelt; und
daß es sich bei der Gültigkeitsbestimmungseinrichtung um eine Einrichtung zur Bestimmung der Gültigkeit basierend auf der bezüglich des Ergebnisses mit Bezug auf die gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz berechneten Phase handelt.

7. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz das Einfache bis Zweifache der spitzenzeiterfassungsbezweckten Transformationsfrequenz beträgt.

8. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Gültigkeitsbestimmungseinrichtung um eine Einrichtung zur Bestimmung, daß eine gültige Bestimmung ausgebildet wird, falls eine Spitzenzeit in einer vorbestimmten Zeit vor und nach einem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem die bezüglich des Ergebnisses mit Bezug auf die gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz berechnete Phase sich von 2π zu Null ändert, handelt.

9. Spitzenzeiterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei es sich bei dem Zeitreihensignal um ein durch eine Entfernung einer Hochfrequenzkomponente aus einem von einer bei einem Fahrzeug bereitgestellten Verzögerungserfassungseinrichtung erfaßten Signal erzeugtes Signal handelt; und
wobei es sich bei der Phasenberechnungseinrichtung um eine Einrichtung zur Berechnung einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine vorbestimmte Transformationsfrequenz in einem Bereich von 100 bis 150 Hz handelt.

10. Spitzenzeiterfassungsverfahren zur Erfassung einer Spitzenzeit eines eingegebenen Zeitreihensignals unter Verwendung einer Wavelet-Transformation, gekennzeichnet durch:
eine Ausführung einer Produktsummenoperation mit Bezug auf das eingegebene Zeitreihensignal unter Verwendung einer vorbestimmten komplexen Funktion als Integralbasis;
eine Berechnung einer Phase basierend auf einem Realteil und einem Imaginärteil eines Ergebnisses der Produktsummenoperation; und
eine Erfassung einer Spitzenzeit basierend auf der berechneten Phase.

11. Spitzenzeiterfassungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gabor-Funktion als die vorbestimmte komplexe Funktion verwendet wird.

12. Spitzenzeiterfassungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Funktion, die einen Realteil mit einem lokalisierten Signalverlauf und einen Imaginärteil mit einem lokalisierten Signalverlauf, der gegenüber dem Realteil um π/2 in der Phase verzögert ist, umfaßt, als die vorbestimmte komplexe Funktion verwendet wird.

13. Spitzenzeiterfassungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Spitzenzeiterfassungsschritt um einen Schritt der Erfassung eines Zeitpunkts, zu dem die berechnete Phase sich von 2π zu Null ändert, als die Spitzenzeit handelt.

14. Spitzenzeiterfassungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch eine Bestimmung einer Gültigkeit eines Ergebnisses der durch den Spitzenzeiterfassungsschritt ausgebildeten Bestimmung.

15. Spitzenzeiterfassungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet:
daß es sich bei dem Phasenberechnungsschritt um einen Schritt der Berechnung einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine spitzenzeiterfassungsbezweckte Transformationsfrequenz und einer Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz, die höher als die spitzenzeiterfassungsbezweckte Transformationsfrequenz ist, handelt; und
daß der Gültigkeitsbestimmungsschritt die Gültigkeit basierend auf der bezüglich des Ergebnisses mit Bezug auf die gültigkeitsbestimmungsbezweckte Transformationsfrequenz berechneten Phase bestimmt.

16. Spitzenzeiterfassungsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet:
daß es sich bei dem Zeitreihensignal um ein durch eine Entfernung einer Hochfrequenzkomponente aus einem von einer bei einem Fahrzeug bereitgestellten Verzögerungserfassungseinrichtung erfaßten Signal erzeugtes Signal handelt; und
daß der Phasenberechnungsschritt eine Phase bezüglich eines Ergebnisses der Produktsummenoperation mit Bezug auf eine vorbestimmte Transformationsfrequenz in einem Bereich von 100 bis 150 Hz berechnet.