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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zugehörige Auswertevorrichtung zum
Erkennen eines Kindersitzes auf einem Sitz eines Kraftfahrzeuges,
bei dem bzw. bei der ein Aktivierungsmuster einer Sensoranordnung
ermittelt wird, die in dem Sitz an oder unterhalb einer Sitzfläche angeordnet
ist.
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Abhängig von
einer Sitzbelegung eines Sitzes eines Kraftfahrzeugs sollen dem
jeweiligen Sitz zugeordnete Rückhaltesysteme,
z.B. Gurte oder Airbags, im Falle eines Unfalls geeignet angepasst
werden, um Verletzungen von Fahrzeuginsassen zu vermeiden. Die Sitzbelegung
wird dazu in unterschiedliche Klassen klassifiziert, z.B. in "der Sitz ist frei" oder "auf dem Sitz sitzt
eine Person". Insbesondere
soll erkannt werden, wenn auf dem Sitz ein Kindersitz angeordnet
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine zugehörige Auswertevorrichtung
zum Erkennen eines Kindersitzes auf einem Sitz eines Kraftfahrzeugs
zu schaffen, das bzw. die einfach und zuverlässig ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine zugehörige Auswertevorrichtung zum
Erkennen eines Kindersitzes auf einem Sitz eines Kraftfahrzeugs.
Ein Aktivierungsmuster einer Sensoranordnung wird ermittelt. Die
Sensoranordnung ist in dem Sitz an oder unterhalb einer Sitzfläche angeordnet.
Die Sensor anordnung umfasst mindestens drei Sensorzellen, die über die
Sitzfläche verteilt
angeordnet sind. Die Sensorzellen werden jeweils aktiviert, wenn
eine auf die jeweilige Sensorzelle wirkende Kraft einen vorgegebenen
ersten Schwellenwert überschreitet.
Das Aktivierungsmuster wird durch die aktivierten Sensorzellen gebildet und
ist somit geometrischer Natur. Ein Symmetriekennwert wird ermittelt,
abhängig
von dem Aktivierungsmuster. Abhängig
von dem Symmetriekennwert wird auf ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des
Kindersitzes erkannt.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Kindersitze ein unsymmetrisches
Aktivierungsmuster verursachen, insbesondere wenn der Kindersitz
sehr fest an dem Sitz festgegurtet ist. Personen, die auf dem Sitz
sitzen, verursachen jedoch meist ein Aktivierungsmuster, das symmetrischer
ausgebildet ist als das Aktivierungsmuster, das durch einen Kindersitz
verursacht wird. Mittels des Symmetriekennwerts kann so zuverlässig zwischen
einer Person und einem Kindersitz auf dem Sitz unterschieden werden. Das
Nutzen des Symmetriekennwerts vereinfacht das Erkennen des Kindersitzes.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein konvexes Polygon mit
minimalem Umfang so ermittelt, dass das Polygon das Aktivierungsmuster
vollständig
umfasst. Von allen Strecken entlang des Umfangs des Polygons, die
durch jeweils zwei Eckpunkte des Polygons gebildet sind, wird eine
Länge und eine
für einen
Winkel repräsentative
Größe bezogen auf
eine vorgegebene Bezugsachse ermittelt. Der Symmetriekennwert wird
ermittelt abhängig
von den ermittelten Längen
und Größen. Das
Polygon kann z.B. auch ein Dreieck sein. Durch das Polygon können auch
komplexe Aktivierungsmuster vereinfacht dargestellt und ausgewertet
werden. Der Symmetriekennwert kann so sehr einfach ermittelt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird jeweils ein Faktor
abhängig
von der jeweiligen Größe so ermittelt,
dass ein Betrag des Faktors maximal ist, wenn die Größe einem
Winkel entspricht, dessen Betrag 45 Grad bezogen auf die vorgegebene
Bezugsachse beträgt.
Der Betrag des Faktors ist minimal, wenn die Größe einem Winkel entspricht, dessen
Betrag 0 Grad oder 90 Grad bezogen auf die vorgegebene Bezugsachse
beträgt.
Es wird jeweils ein Summand ermittelt durch Multiplizieren der Länge und
des Faktors der jeweiligen Strecke des Polygons. Der Symmetriekennwert
wird gebildet aus einer Summe der Summanden aller Strecken des Polygons.
Dies hat den Vorteil, dass der Symmetriekennwert sehr einfach ermittelt
werden kann. Die erforderlichen Rechenoperationen sind sehr einfach.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der jeweilige Faktor
einen Betrag von 1 aufweist, wenn die Größe einem Winkel entspricht,
dessen Betrag 45 Grad bezogen auf die vorgegebene Bezugsachse beträgt. Der
jeweilige Faktor weist einen Betrag von 0 auf, wenn die Größe einem
Winkel entspricht, dessen Betrag 0 Grad oder 90 Grad bezogen auf
die vorgegebene Bezugsachse beträgt.
Ferner weist der jeweilige Faktor einen Betrag auf, der linear zwischen
0 und 1 interpoliert ist, wenn die Größe einem Winkel entspricht,
dessen Betrag zwischen 0 Grad und 45 Grad oder zwischen 45 Grad
und 90 Grad bezogen auf die vorgegebene Bezugsachse beträgt. Der
Vorteil ist, dass ein solcher Faktor sehr einfach ermittelbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Vorhandensein
des Kindersitzes erkannt, wenn ein Betrag des Symmetriekennwerts
größer ist als
ein vorgegebener zweiter Schwellenwert. Dies hat den Vorteil, dass
das Vorhandensein des Kindersitzes sehr einfach erkannt werden kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Sitz eines Kraftfahrzeugs,
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2 ein
System zum Klassifizieren einer Sitzbelegung,
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3 ein
erstes Beispiel zur Ermittlung eines Symmetriekennwerts,
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4 ein
zweites Beispiel zur Ermittlung des Symmetriekennwerts,
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5 ein
Transformationsdiagramm,
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6 ein
Ablaufdiagramm eines ersten Programms und
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7 ein
Ablaufdiagramm eines zweiten Programms.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Ein
Sitz 1 eines Kraftfahrzeugs weist ein Sitzpolster 2 mit
einer Sitzfläche 3 auf
(1). An oder unterhalb der Sitzfläche 3 ist
eine Sensoranordnung 4 angeordnet. In dem Sitz 1 ist
ferner eine Auswertevorrichtung 5 angeordnet, die ausgebildet
ist zum Auswerten eines Sensorsignals der Sensoranordnung 4 und
zum Klassifizieren einer Sitzbelegung des Sitzes 1.
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2 zeigt
die Sensoranordnung 4, die mit der Auswertevorrichtung 5 gekoppelt
ist. Die Sensoranordnung 4 umfasst Sensorzellen 6,
die über
die Sitzfläche 3 verteilt
in oder an der Sensoranordnung 4 angeordnet sind. Die Sensoranordnung 4 und
die Auswertevorrichtung 5 bilden ein System zur Klassifizierung
der Sitzbelegung des Sitzes 1. Dieses System ist vorzugsweise
gekoppelt mit einer Rückhalteeinheit,
z.B. einer Airbageinheit 7. Die Auswertevorrichtung 5 führt der
Airbageinheit 7 das Klassifikationsergebnis der Sitzbelegung
zu, sodass abhängig von
dem Klassifikationsergebnis ein Airbag z.B. deaktiviert wird, d.h.
der Airbag nicht auslösbar
ist, wenn ein Kindersitz auf dem Sitz 1 erkannt wurde, oder
aktiviert wird, d.h. der Airbag auslösbar ist, wenn eine Person
auf dem Sitz 1 erkannt wurde.
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Die
Sensoranordnung 4 umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von
Sensorzellen 6, mindestens jedoch drei Sensorzellen 6.
Die Sensorzellen 6 sind vorzugsweise matrixförmig über die
Sitzfläche 3 verteilt
angeordnet. Die Sensorzellen 6 können beispielsweise als Schalter
ausgebildet sein, die abhängig
von einer auf die jeweilige Sensorzelle 6 wirkenden Kraft
jeweils ein- oder ausgeschaltet werden. Vorzugsweise wird die jeweilige
Sensorzelle 6 eingeschaltet, wenn die auf die Sensorzelle 6 wirkende Kraft
einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet. Entsprechend
wird die Sensorzelle 6 ausgeschaltet, wenn die auf die
Sensorzelle 6 wirkende Kraft den vorgegebenen ersten Schwellenwert unterschreitet.
Die jeweilige Sensorzelle 6 ist aktiviert, wenn sie eingeschaltet
ist, und deaktiviert, wenn sie ausgeschaltet ist.
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Vorzugsweise
sind die Sensorzellen 6 jedoch so ausgebildet, dass diese
jeweils einen Messwert bereitstellen, der repräsentativ ist für die Kraft, die
auf die jeweilige Sensorzelle 6 wirkt. Beispielsweise ist
der Messwert proportional zu der Kraft. Die jeweilige Sensorzelle 6 ist
aktiviert, wenn der zugehörige
Messwert den vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet, und deaktiviert,
wenn der Messwert den vorgegebenen ersten Schwellenwert unterschreitet.
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Abhängig von
der Sitzbelegung wirken unterschiedliche Kräfte auf die jeweiligen Sensorzellen 6 der
Sensoranordnung 4. Auf dem Sitz 1 sitzende Personen
verursachen eine überwiegend
symmetrische Aktivierung der Sensorzellen 6 auf einer linken
und einer rechten Sitzhälfte.
Ein auf dem Sitz 1 angebrachter Kindersitz verursacht jedoch
eine überwiegend
unsymmetrische Aktivierung der Sensorzellen 6 auf der linken
und der rechten Sitzhälfte.
Wird der Kindersitz beispielsweise sehr fest mit dem Gurt des Sitzes 1 befestigt,
dann ist die Kraft, die auf die Sitzfläche 3 und die Sensoranordnung 4 wirkt,
auf der Sitzhälfte
größer, an
der das Gurtschloss angeordnet ist. Befindet sich das Gurtschloss
z.B. auf der linken Seite des Sitzes 1, dann werden somit
Sensorzellen 6 der linken Sitzhälfte stärker belastet als Sensorzellen 6 der
rechten Sitzhälfte.
Entsprechend sind auf der linken Sitzhälfte mehr Sensorzellen 6 aktiviert
als auf der rechten Sitzhälfte.
Aktivierte Sensorzellen 6 bilden ein Aktivierungsmuster.
Das Aktivierungsmuster ist im Wesentlichen symmetrisch für eine auf
dem Sitz 1 sitzende Person und unsymmetrisch für den auf
dem Sitz 1 angebrachten Kindersitz. Das Klassifizieren
der Sitzbelegung des Sitzes 1 erfolgt jedoch bevorzugt
abhängig
von weiteren Merkmalen des jeweiligen Aktivierungsmusters oder der
jeweiligen Messwerte der Sensorzellen 6, beispielsweise
abhängig
von einem Gewicht der auf dem Sitz 1 sitzenden Person oder
eines auf dem Sitz 1 angeordneten Gegenstandes, z.B. des
Kindersitzes. Die auf dem Sitz 1 sitzende Person weist
beispielsweise ein Gewicht von mindestens 40 Kilogramm auf, der
Kindersitz hat jedoch beispielsweise nur ein Gewicht von etwa 15
Kilogramm. Das Gewicht kann z.B. aus den Messwerten der Sensorzellen 6 näherungsweise
ermittelt werden.
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3 und 4 zeigen
jeweils ein Beispiel eines Aktivierungsmusters, das durch einen
Kindersitz auf dem Sitz 1 verursacht wird. Sensorzellen 6, die
nicht aktiviert sind, sind als weiße Punkte dargestellt. Sensorzellen 6,
die aktiviert sind, sind als schwarze Punkte dargestellt und sind
im Folgenden als aktivierte Sensorzellen 8 bezeichnet.
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Eine
Links-Rechts-Symmetrie des Aktivierungsmusters wird als ein Symmetriekennwert
SK ermittelt. Dazu wird ein Polygon 10 ermittelt, das die
aktivierten Sensorzellen 8 mit minimalem Umfang umschließt. Das
Polygon 10 ist ferner konvex ausgebildet, d.h. das Polygon 10 weist
keine Einbuchtungen auf. Das Polygon 10 weist Eckpunkte
Pi auf, die jeweils einer aktivierten Sensorzelle 8 zugeordnet
sind. Seiten des Polygons 10, die auch als Strecken bezeichnet
werden können,
sind durch jeweils zwei Eckpunkte Pi entlang des Umfangs des Polygons 10 gegeben,
z.B. durch die Eckpunkte P1 und P2, die Endpunkte der Strecke (P1,
P2) sind. Das erste Beispiel (3) weist
die Eckpunkte P1 bis P6 auf, das zweite Beispiel (4)
weist die Eckpunkte P1 bis P7 auf. Jeder Strecke des Polygons 10 kann
eine Länge
Li und eine Größe zugeordnet
werden, die repräsentativ
ist für
einen Winkel αi
zwischen der jeweiligen Strecke und einer vorgegebenen Bezugsachse 9.
Diese Größe kann
der Winkel αi
oder ein weiterer Winkel sein. Die Größe kann auch eine Steigung oder
ein anderes Maß für den Verlauf
der jeweiligen Strecke des Polygons 10 bezogen auf die
vorgegebene Bezugsachse 9 sein. Die Bezugsachse 9 verläuft in dem
ersten und dem zweiten Beispiel von der linken Sitzhälfte zu
der rechten Sitzhälfte,
z.B. parallel zu einer Rücklehne
des Sitzes 1. Die Bezugsachse 9 kann jedoch auch
anders verlaufen. Der Strecke (P1, P2) ist beispielsweise die Länge L1 und
der Winkel α1
zugeordnet.
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Die
Größe ist beispielsweise
ein Faktor Fi, der aus dem Winkel αi zwischen der jeweiligen Strecke
des Polygons 10 und der vorgegebenen Bezugsachse 9 gebildet
wird. Der Strecke (P1, P2) ist dann z.B. der Faktor F1 zugeordnet.
Ein Betrag des Faktors Fi ist beispielsweise gleich 1, wenn die
Größe einem
Winkel αi
entspricht, dessen Betrag etwa 45 Grad bezogen auf die vorgegebene Bezugsachse 9 beträgt (5).
Der Betrag des Faktors Fi ist gleich 0, wenn die Größe einem
Winkel αi
entspricht, dessen Betrag 0 Grad oder 90 Grad bezogen auf die vorgegebene
Bezugsachse 9 beträgt.
Für Winkel αi zwischen
0 Grad und 45 Grad oder zwischen 45 Grad und 90 Grad ist der Betrag
des Faktors Fi zwischen 0 und 1 interpoliert, so dass eine Funktion
mit dreieckförmigem
Verlauf für
den Betrag des Faktors Fi abhängig
von einem Betrag des Winkels αi
resultiert. In dem ersten und dem zweiten Beispiel werden die Winkel αi so ermittelt,
dass diese die Bedingung 0 Grad ≤ αi ≤ 90 Grad erfüllen. Das
Vorzeichen des jeweiligen Faktors Fi ist abhängig von dem Verlauf der jeweiligen
Strecke. In dem ersten und dem zweiten Beispiel ist das Vorzeichen
negativ, wenn der zugehörige
Winkel αi
sich nach links öffnet.
Dies ist beispielhaft für
die Winkel α2
und α5 in 3 und
für den
Winkel α6
in 4 gezeigt. Entsprechend ist das Vorzeichen positiv,
wenn der zugehörige
Winkel αi sich
nach rechts öffnet.
Dies ist beispielhaft für
den Winkel α4
in 4 gezeigt.
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Der
Faktor Fi kann auch anders ermittelt werden. Jedoch sind vorzugsweise
bezogen auf die vorgegebene Bezugsachse 9 schräg verlaufende
Strecken des Polygons 10 höher gewichtet als parallel oder
senkrecht verlaufende Strecken des Polygons 10.
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Die
Länge Li
und der Faktor Fi der jeweiligen Strecke des Polygons 10 werden
jeweils miteinander multipliziert und bilden so jeweils einen Summanden. Der
Symmetriekennwert SK ist gebildet durch eine Summe aller dieser
Summanden des Polygons 10. Ist das Aktivierungsmuster symmetrisch,
dann ist ein Betrag des Symmetriekennwerts SK klein, z.B. etwa Null.
Ist das Aktivierungsmuster jedoch unsymmetrisch, dann ist der Betrag
des Symmetriekennwerts SK groß,
z.B. etwa 50. Der Betrag des Symmetriekennwerts SK ist auch abhängig von
einem Längenmaß der Längen Li
und gege benenfalls von der Anordnung der Sensorzellen 6 in
der Sensoranordnung 4.
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6 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines ersten Programms. Das erste Programm beginnt
in einem Schritt S1. Der Schritt S1 wird beispielsweise ausgeführt nach
einem Starten des Kraftfahrzeugs oder nach einem Schließen des
Gurtschlosses. In einem Schritt S2 wird das Aktivierungsmuster der
Sensoranordnung 4 erfasst. In einem Schritt S3 wird aus
dem erfassten Aktivierungsmuster der Symmetriekennwert SK ermittelt.
Abhängig
von dem Symmetriekennwert SK wird in einem Schritt S4 die Sitzbelegung
des Sitzes 1 ermittelt und als ein Klassifikationsergebnis
OC bereitgestellt. Beispielsweise wird ein Kindersitz erkannt, wenn
der Symmetriekennwert einen Betrag aufweist, der größer ist
als ein zweiter Schwellenwert. In dem Schritt S5 wird das Klassifikationsergebnis
OC überprüft. Wurde
der Kindersitz erkannt, wird in einem Schritt S6 der Airbag, der
dem Sitz 1 zugeordnet ist, deaktiviert, so dass der Airbag nicht
auslösbar
ist. Der Programmablauf wird dann in dem Schritt S2 fortgeführt, beispielsweise
nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeitdauer T W oder nach erneutem
Schließen
des Gurtschlosses. Ist die Bedingung in dem Schritt S5 jedoch nicht
erfüllt,
d.h. wurde kein Kindersitz erkannt, dann wird in einem Schritt S7
der Airbag, der dem Sitz 1 zugeordnet ist, aktiviert, d.h.
der Airbag ist auslösbar.
Der Programmablauf wird in dem Schritt S2 fortgeführt, beispielsweise
nach Ablauf der Wartezeitdauer T W oder nach erneutem Schließen des
Gurtschlosses.
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7 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines zweiten Programms, das als der Schritt
S3 ausgeführt werden
kann. Das Programm beginnt in einem Schritt S8. In einem Schritt
S9 wird das Polygon 10 zu dem aktuellen Aktivierungsmuster
ermittelt. In einem Schritt S10 wird für jede Strecke des Polygons 10 die Länge Li und
der Winkel αi
oder die Steigung oder eine ähnliche
Größe ermittelt.
In einem Schritt S11 wird der Winkel αi in den Faktor Fi transformiert,
z.B. entsprechend der in 5 dargestellten Funktion. In einem
Schritt S12 wird der Symmetriekennwert SK ermittelt als Summe über alle
Strecken des Polygons 10 der jeweiligen Länge Li multipliziert
mit dem jeweiligen Faktor Fi. Das zweite Programm endet in dem Schritt
S13.
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Auswertevorrichtung 5 ist
vorzugsweise ausgebildet zum Ausführen der Schritte S1 bis S4
sowie der Schritte S8 bis S13. Die Airbageinheit 7 ist
vorzugsweise ausgebildet zum Ausführen der Schritte S5 bis S7.