DE102005020599B4 - Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Bewegungskenngröße eines mit Rückhaltemitteln ausgestatteten Fahrzeugs und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Bewegungskenngröße (402) eines mit Rückhaltemitteln (101a–101n) ausgestatteten Fahrzeugs (100), mit: a) einer optischen Erfassungseinrichtung (200) zur Erfassung einer Objektkenngröße (201) mindestens eines im Erfassungsbereich (203) der optischen Erfassungseinrichtung (200) befindlichen Objekts (204) und zur Ausgabe von mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202); und b) einer Aufprallerfassungseinrichtung (300) zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) und zur Ausgabe eines von dem Aufprall des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) abhängigen Aufprallerkennungssignals (301) und c) einer Bestimmungseinrichtung (400) zur Verknüpfung der mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202) mit dem von dem Aufprall des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) abhängigen Aufprallerkennungssignals (301) und zur Ausgabe eines von der Verknüpfung abhängigen Steuersignals (401) zur Ansteuerung mindestens eines Rückhaltemittels (101a–101n) des Fahrzeugs (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung (400) mindestens eine Skalierungsänderungsgröße (205) aus den mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202) bestimmt; und einen Skalierungsfaktor in Abhängigkeit von dem Aufprallerkennungssignal (301) und der mindestens einen bestimmten Skalierungsänderungsgröße (205) bestimmt; und die Bewegungskenngröße (402) mittels des Skalierungsfaktors bestimmt; und dass das Steuersignal (401)) zur Ansteuerung mindestens eines Rückhaltemittels (101a–101n) des Fahrzeugs (100) von der mindestens einen Bewegungskenngröße (402) abhängig ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugsicherheitssysteme, welche die Sicherheit von in einem Fahrzeug befindlichen Insassen verbessern, und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Bewegungskenngröße eines mit Rückhaltemitteln ausgestatteten Fahrzeugs.
• Spezifisch betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Bewegungskenngröße eines mit Rückhaltemitteln ausgestatteten Fahrzeugs, welche eine optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Objektkenngröße mindestens eines im Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung befindlichen Objekts und zur Ausgabe eines von der Objektkenngröße abhängigen Objektgrößensignals und eine Aufprallerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs auf das Objekt und zur Ausgabe eines von dem Aufprall des Fahrzeugs auf das Objekt abhängigen Aufprallerkennungssignals aufweist. Eine Bestimmungseinrichtung dient einer Verknüpfung des von der Objektkenngröße abhängigen Objektgrößensignals mit dem von dem Aufprall des Fahrzeugs auf das Objekt abhängigen Aufprallerkennungssignal und einer Ausgabe eines von der Verknüpfung abhängigen Steuersignals zur Ansteuerung mindestens eines Rückhaltemittels des Fahrzeugs.
• Für die Steuerung von Rückhaltesystemen ist es wünschenswert, die relative Auftreffgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, beispielsweise auf einem vorausfahrenden, ruhenden oder sich bewegenden Objekt, zu kennen. Unter Verwendung monokularer Videosysteme ist es nicht möglich, Abstand und Geschwindigkeit zu einem vor dem Fahrzeug liegenden Objekt direkt zu messen, da in nachteiliger Weise ein unbekannter Skalierungsfaktor vorhanden ist.
• Aus der DE 603 12 801 T2 ist bekannt, ein Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug und Steuerverfahren für das Sicherheitsystem für ein Kraftfahrzeug, welches beinhaltet: Stellen einer ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme, Stellen einer zweiten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme, welche in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, die einem inaktiven Zustand der ersten der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme entspricht, und in einer zweiten Betriebsart, die einem aktivierten Zustand der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme entspricht, und Bestimmen einer Kollisionsgefahr mit einem Zielobjekt, wobei das Steuerverfahren außerdem die selektive Aktvierung der ersten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme als Funktion der Kollisionsgefahr beinhaltet, und die Aktivierung der zweiten Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme in der zweiten Betriebsart, wenn die erste Fahrzeugsicherheits-Gegenmaßnahme aktiviert worden ist.
• Aus der DE 102 58 162 A1 ist bekannt, eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung, die ein Kollisionsgegenstandsdatenerfassungselement auf einem Fahrzeug zum Erfassen von Daten wie den physikalischen Parametern des geschätzten Kollisionsgegenstands, bezogen auf eine Kollisionsaufprallkraft von einem geschätzten Kollisionsgegenstand, ein an Bord des Fahrzeugs befindliches Insassenschutzelement, welches bei dem Ereignis einer Fahrzeugkollision aktiviert wird, wodurch ein Insasse in einem vorbestimmten Aktvierungsmodus geschützt wird, und ein Schutzmodussteuerelement zum Ändern des Aktivierungsmodus auf der Grundlage der Daten, enthält. Die Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung kann ebenfalls ein Kollisionserfassungselement zum Erfassen einer tatsächlichen Kollision mit dem geschätzten Kollisionsgegenstand verwenden.
• Aus der DE 102 58 794 A1 ist bekannt, ein Verfahren, bei dem zur Erkennung und Verfolgung von Objekten auf der Basis von von wenigstens einem Sensor für elektromagnetische Strahlung, insbesondere einem Laserscanner, in zeitlicher Folge erfassten, tiefenaufgelösten, Bildpunkte umfassenden Bildern von wenigstens einem Gegenstand in einem Erfassungsbereich des Sensors in aufeinander folgenden Zyklen folgende Schritte ausgeführt werden. Aus Bildpunkten eines aktuellen Bildes wird wenigstens eine aktuelle Objektkontur gebildet, für Objekte in einem vorhergehenden Zyklus wird jeweils, ausgehend von einer dem jeweiligen Objekt in dem vorhergehenden Zyklus zugeordneten Objektkontur, wenigstens eine Objektkontur in dem aktuellen Zyklus prädiziert, für wenigstens eines der Objekte werden aus der aktuellen Objektkontur eine aktuelle Lage bzw. aus der aktuellen Objektkontur und der Objektkontur in einem vorhergehenden Zyklus eine Objektgeschwindigkeit ermittelt.
• Mit bekannten Verfahren ist es möglich, einen Abstand oder eine Geschwindigkeit direkt aus einer Sequenz monokularer Videorahmen zu erfassen. Zu diesem Zweck sei ein Objekt einer Breite w = 1 Meter (m) betrachtet, das sich auf die Kamera mit einer Geschwindigkeit von v = –15 m/s bewegt. Ein weiteres Objekt, das eine Breite von w = 2 m aufweist, möge sich auf die Kamera mit der Geschwindigkeit v = –30 m/s bewegen. Es ist erkennbar, dass beide Objekte offensichtlich die gleiche Zeit benötigen, bis sie die Kamera erreichen bzw. mit dem Fahrzeug zusammentreffen. In unzweckmäßiger Weise besteht die Möglichkeit, dass beide Objekte (w = 1 m oder w = 2 m) ein ähnliches Bild in der Kameraebene erzeugen, derart, dass sie in sämtlichen Rahmen ähnliche Bilder erzeugen. Dies bedeutet, dass ein unbekannter Skalierungsfaktor vorhanden ist, der Objektdimensionen, Geschwindigkeit und ihre Ableitungen betrifft, welcher immer verbleiben wird.
• Aus den oben genannten Gründen ist es in unzweckmäßiger Weise nicht möglich, die Aufprallgeschwindigkeit eines Objekts mit dem Fahrzeug eindeutig zu bestimmen.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung einer Bewegungskenngröße eines Fahrzeugs im Aufprallzeitpunkt mit hoher Präzision und unter Vermeidung von Mehrdeutigkeiten bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Bewegungskenngröße eines mit Rückhaltemitteln ausgestatteten Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Ferner wird die Aufgabe durch ein in dem Patentanspruch 7 angegebenes Verfahren gelöst.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, Ausgangssignale unterschiedlicher Erfassungseinrichtungen miteinander zu verknüpfen. In zweckmäßiger Weise ist eine optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Objektkenngröße, welche mindestens ein im Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung befindliches Objekt erfasst und ein von der Objektkenngröße abhängiges Objektgrößensignal ausgibt, und eine Aufprallerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs auf das Objekt und zur Ausgabe eines von dem Aufprall des Fahrzeugs auf das Objekt abhängigen Aufprallerkennungssignals bereitgestellt, wobei eine Bestimmungseinrichtung das von der Objektkenngröße abhängige Objektgrößensignal mit dem von dem Aufprall des Fahrzeugs auf das Objekt abhängigen Aufprallerkennungssignal verknüpft und ein von der Verknüpfung abhängiges Steuersignal zur Ansteuerung mindestens eines Rückhaltemittels des Fahrzeugs ausgibt.
• In zweckmäßiger Weise verknüpft die vorliegende Erfindung das Ausgangssignal eines monokularen Videosensors mit dem Ausgangssignal eines Sensors, der den Aufprallzeitpunkt bestimmt. Letzterer Sensor ist typischerweise als ein Kontaktsensor oder als ein Beschleunigungssensor ausgelegt. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen der Kameraebene und dem Kontaktpunkt, der durch den Kontaktsensor überwacht wird, bekannt, derart, dass ein unbekannter Skalierungsfaktor und daher die Aufprallgeschwindigkeit erfasst werden können.
• Ein Algorithmus bestimmt die Aufprallgeschwindigkeit und die Aufprallbeschleunigung, die auf einem von der Objektkenngröße abhängigen Objektgrößensignal beruht.
• Zur Bestimmung der Beschleunigung im Aufprallzeitpunkt (d. h. der Aufprallbeschleunigung) sind wenigstens drei aufeinander folgende Aufnahmen mittels des monokularen Videosensors erforderlich.
• Es ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass zeitaufwändige Wiederverarbeitungsschritte durchgeführt werden können, bevor ein tatsächlicher Aufprall stattfindet. Der abschließende Verarbeitungsschritt, der die Unsicherheit über die Skalierung beseitigt, wird nach der ersten Kontaktierung durch den Kontaktsensor erfasst. Dieser Schritt ist weit weniger zeitaufwändig als die zuvor genannten Videoverarbeitungsschritte und kann beispielsweise in einer Airbag-Steuervorrichtung durchgeführt werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Bewegungskenngröße eines mit Rückhaltemitteln ausgestatteten Fahrzeugs weist im Wesentlichen auf:
• a) eine optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Objektkenngröße mindestens eines im Erfassungsbereich der optischen Erfassungseinrichtung befindlichen Objekts und zur Ausgabe eines von der Objektkenngröße abhängigen Objektgrößensignals; und
• b) eine Aufprallerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs auf das Objekt und zur Ausgabe eines von dem Aufprall des Fahrzeugs auf das Objekt abhängigen Aufprallerkennungssignals, wobei eine Bestimmungseinrichtung zur Verknüpfung des von der Objektkenngröße abhängigen Objektgrößensignals mit dem von dem Aufprall des Fahrzeugs auf das Objekt abhängigen Aufprallerkennungssignal und zur Ausgabe eines von der Verknüpfung abhängigen Steuersignals zur Ansteuerung mindestens eines Rückhaltemittels des Fahrzeugs bereitgestellt ist.
• Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen mindestens einer Bewegungskenngröße eines mit Rückhaltemitteln ausgestatteten Fahrzeugs im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:
• a) Erfassen einer Objektkenngröße mindestens eines im Erfassungsbereich einer optischen Erfassungseinrichtung befindlichen Objekts mittels der optischen Erfassungseinrichtung;
• b) Ausgeben von mindestens zwei von der Objektkenngröße abhängigen Objektgrößensignalen aus der optischen Erfassungseinrichtung;
• c) Bestimmen einer Skalierungsänderungsgröße aus den mindestens zwei von der Objektkenngröße abhängigen Objektgrößensignalen mittels einer Bestimmungseinrichtung;
• d) Erfassen eines Aufpralls des Fahrzeugs auf das Objekt mittels einer Aufprallerfassungseinrichtung;
• e) Ausgeben eines von dem Aufprall des Fahrzeugs auf das Objekt abhängigen Aufprallerkennungssignals;
• f) Bestimmen eines Skalierungsfaktors in Abhängigkeit von dem Aufprallerkennungssignal und der bestimmten Skalierungsänderungsgröße; und
• g) Bestimmen der Bewegungskenngröße mittels des Skalierungsfaktors und Steuern mindestens eines Rückhaltemittels des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der bestimmten Bewegungskenngröße.
• In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Objektkenngröße als ein optischer Zeilensensor ausgebildet. Ferner ist es möglich, dass die optische Erfassungseinrichtung als ein zweidimensionaler Sensor, beispielsweise als ein zweidimensionaler optischer Array-Sensor (Feldsensor) ausgebildet ist. Vorzugsweise wird hierbei ein CCD-(Charge Coupled Device-; Ladungsgekoppelte Einrichtung)Sensor oder ein CMOS-Sensor eingesetzt.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Objektkenngröße als eine Videokamera mit monokularem Bildungssystem ausgebildet.
• Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Aufprallerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs auf das Objekt als ein Kontaktsensor ausgebildet.
• Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Aufprallerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Aufprallens des Fahrzeugs auf das Objekt als ein Beschleunigungssensor ausgebildet.
• Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird als die Bewegungskenngröße eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zu einem Objekt bestimmt.
• Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird als die Bewegungskenngröße eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs relativ zu einem Objekt bestimmt.
• Auf diese Weise wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit geschaffen, eine Bewegungskenngröße, wie beispielsweise die Aufprallgeschwindigkeit bzw. die Aufprallbeschleunigung zum Zeitpunkt des Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Objekt, mit hoher Präzision und ohne ein Auftreten von Mehrdeutigkeiten zu bestimmen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• In den Zeichnungen zeigen:
• 1 ein schematisches Übersichtsbild zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen von Bewegungskenngrößen eines Fahrzeugs, wobei unterschiedliche Erfassungspositionen eines Objekts durch die optische Erfassungseinrichtung gezeigt sind;
• 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abstandsänderung zu einem Objekt als Funktion der Zeit mit einer Verdeutlichung des Aufprallzeitpunkts;
• 3(a), (b) und (c) wie in 2 dargestellte Diagramme, wobei unterschiedliche Aufprallgeschwindigkeiten veranschaulicht sind; und
• 4(a), (b) zwei weitere Diagramme mit unterschiedlichen Verläufen einer Abstandsänderung als Funktion der Zeit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
• In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
• 1 zeigt ein Fahrzeug 100, welches mit Rückhaltemitteln 101a–101n (in der Figur nur schematisch durch einen Kasten angezeigt) ausgestattet ist. In dem Fahrzeug befindet sich eine optische Erfassungseinrichtung 200, die beispielsweise als eine monokulare Videokamera ausgelegt ist, welche in einem oberen Bereich einer Windschutzscheibe angebracht sein kann. Die optische Erfassungseinrichtung 200 weist einen Erfassungsbereich 203 auf, der durch gestrichelte Linien gekennzeichnet ist. In dem Erfassungsbereich 203 befindet sich ein (in dem gezeigten Fall vor dem Fahrzeug sich bewegendes) Objekt 204 in unterschiedlichen Abständen (z₁, z₂, z₃, z₄).
• Bevor im Folgenden auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen von Bewegungskenngrößen eines Fahrzeugs eingegangen wird, sind im Folgenden kurz die Annahmen zusammengestellt, unter welchen eine Bestimmung in einer Bewegungskenngröße gemäß dem in 1 veranschaulichten Diagramm ermöglicht ist:
• (i) Es wird nur eine Längskomponente einer en Bewegung zwischen dem Objekt 204 und dem Fahrzeug 100 betrachtet;
• (ii) es wird angenommen, dass die Kamera in einer Vorwärtsrichtung der relativen Bewegung ausgerichtet ist und dass die Bildebene senkrecht auf dieser Richtung angeordnet ist;
• (iii) es wird angenommen, dass der vom Aufprallsensor ermittelte Aufprallzeitpunkt einer Zeitachse zugeordnet ist, die dem Videosensor entspricht; und
• (iv) es wird ein Bewegungsmodell mit einer konstanten Beschleunigung angenommen, um die Aufprallgeschwindigkeit zu bestimmen.
• Im Folgenden wird zunächst auf die Entfernungsmessungen von dem Fahrzeug 100 zu dem vor dem Fahrzeug befindlichen Objekt 204 eingegangen, wobei auf die 1 und 2 Bezug genommen wird.
• Um die Aufprallgeschwindigkeit zu bestimmen, ist ein Differenzabstand z(t_j) – z(t_i) erforderlich. In nachteiliger Weise stellt ein einzelnes Videobild diesen Abstand nicht bereit, auch nicht den Quotienten von Abständen. Indem zwei aufeinander folgende Bilder betrachtet werden, die zu den Zeitpunkten t_i und t_j aufgenommen sind, wird die Möglichkeit eröffnet, eine Skalierungsänderung bzw. eine Skalierungsänderungsgröße 205 zu bestimmen. Eine derartige Skalierungsänderungsgröße ist durch die folgende Gleichung (1) angegeben:

  

  wobei W die Objektbreite (oder -höhe) ist, die über der Zeit konstant ist, f die Fokuslänge (Brennweite) ist, und die Abstände von der Kameraebene zu dem vor dem Fahrzeug befindlichen Objekt 204 mit z_i = Z(t_i) und z_j = z(t_j) bezeichnet sind. Die entsprechenden Objektbreiten sind mit w_i und w_j bezeichnet.
• Die Längskomponente der relativen Geschwindigkeit, d. h. derjenigen Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 100 und dem sich vor dem Fahrzeug befindlichen, sich bewegenden Objekt 204 ist durch die folgende Gleichung (2) gegeben:

  

  wobei das Vorzeichen derart definiert ist, dass v > 0 zu einem Aufprall führt. Hierbei ist mit a die Beschleunigung bezeichnet.
• Der relative Abstand ergibt sich somit gemäß der folgenden Gleichung (4) zu:

  
• Der relative Abstand zwischen den nächsten Punkten des Fahrzeugs 100 und dem Objekt 204 wird gemessen. Für eine Beschleunigung, die zwischen den Zeitpunkten t und t₀ konstant ist, vereinfacht sich die obige Gleichung (4) zu der Gleichung (5):

  
• 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Abstand 502 (z) zu einem vor dem Fahrzeug 100 befindlichen Objekt 204 als Funktion der Zeit (t) 501 angegeben ist. Hierbei bezeichnet ein Bezugszeichen 504 den Abstand zwischen der optischen Erfassungseinrichtung und der Fahrzeugfrontseite (beispielsweise der Vorderseite der Stoßstange), d. h. eine Zeit t₄ ist der Zeitpunkt, zu dem ein Aufprall auftritt (Aufprallzeit).
• t₅ ist der (hypothetische) Zeitpunkt, wenn das Objekt 204 die Kameraebene (z = 0, siehe 1) treffen würde, unter der Annahme, dass eine konstante relative Verlangsamung gegeben ist und kein Aufprall auftritt.
• t₆ ist der (hypothetische) Zeitpunkt, wenn die relative Geschwindigkeit v = 0 erreichen würde, unter der Annahme, dass eine konstante relative Verlangsamung auftritt und kein Aufprall vorhanden ist. Somit bezeichnet in 2 (und der folgenden 3) ein Bezugszeichen 506 den Zeitpunkt, zu welchem die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Objekt 204 Null ist. In den 2 bis 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 507 denjenigen Zeitpunkt, zu dem das zuletzt verarbeitete Bild aufgenommen wurde, d. h. den letzten Bildaufnahmezeitpunkt, während die Bezugszeichen 508 und 509 den vorletzten bzw. vorvorletzten Bildaufnahmezeitpunkt bezeichnen. Somit ergibt sich unter Bezugnahme auf die 2 folgende Beziehung für die unterschiedlichen Zeitpunkte: t₁ (vorvorletzter Bildaufnahmepunkt 509) < t₂ (vorletzter Bildaufnahmezeitpunkt 508) < t₃ (letzter Bildaufnahmezeitpunkt 507) < t₄ (Aufprallzeitpunkt 503) < t₅ (hypothetischer Bildebene-Auftreffzeitpunkt 505) < t₆ (hypothetischer Zeitpunkt, zu welchem Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug 100 und Objekt 204 Null ist).
• Zur Vereinfachung wird im Folgenden der Zeitpunkt t₆ Null gesetzt, d. h. t₆ = 0 (Zeitpunkt, zu welchem Relativgeschwindigkeit Null ist → 0). Ferner wird der Abstand z(t₆) = 0 gesetzt, d. h. der Abstand zwischen der Bildebene 206 der optischen Erfassungseinrichtung 200 und dem vor dem Fahrzeug 100 befindlichen Objekt 204 beträgt 0. Somit ergibt sich aus der obigen Gleichung (5) folgende Vereinfachung gemäß Gleichung (6):

  
• Unter der Annahme eines konstanten Abtastintervalls T ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen den unterschiedlichen Zeitpunkten: t₂ = t₁ + T; und t₃ = t₂ + 1 = t₁ + 2·T.
• Mit der Zeitdifferenz t₄ – t₃ = τ wird eine Latenzzeit bezeichnet, welche diejenige Zeit ist, die von einer Bildaufnahme verstreicht, bis die Ergebnisse verfügbar sind, zuzüglich eines (unbekannten) Zeitanteils, der niedriger oder gleich dem Video-Abtastratenintervall ist. Im Folgenden sei angenommen, dass die Latenzzeit τ bestimmbar ist.
• Mit den obigen Bezeichnungen lassen sich die Skalierungsänderungen zwischen aufeinander folgenden Aufnahmen i, j durch die folgenden Gleichungen (7) bis (9) angeben:

  

  indem ferner die Größen ν₃ und α₃ durch die folgenden Gleichungen (10) bzw. (11) als die Geschwindigkeit und Beschleunigung mit einem unbekannten Skalierungsfaktor 1/z₃ definiert werden:

  

  ergibt sich unter Verwendung der Gleichungen (7) und (9):

  

  
• Durch Beziehung z₄ = z₃ + v₃·τ + a/2·τ² wird die folgende Gleichung (14) erhalten:

  

  indem die obige Gleichung (14) in die folgende Gleichung (15) ν₄ = ν₃ + ατ = z₃(ν₃ + α₃τ) (15) eingesetzt wird, wird schließlich die Aufprallgeschwindigkeit v₄ im Aufprallzeitpunkt erhalten.
• Die 2, 3 und 4 zeigen jeweils Diagramme eines Abstands zwischen der Bildebene 206 der optischen Erfassungseinrichtung 200 und dem vor dem Fahrzeug 100 befindlichen Objekt 204 als Funktion der Zeit 501, wobei unterschiedliche Aufprallgeschwindigkeiten vorherrschen. 3(a) entspricht dem in 2 gezeigten Diagramm, während der 3(b) eine Aufprallgeschwindigkeit von 100 km/h (Relativgeschwindigkeit) zwischen dem Fahrzeug 100 und dem vor dem Fahrzeug befindlichen Objekt 204 zugrunde liegt.
• Die 3(c) zeigt die in 3(b) gezeigten Verhältnisse, wobei hier die Bildaufnahmezeitpunkte 507 (letzter Bildaufnahmezeitpunkt), 508 (vorletzter Bildaufnahmezeitpunkt) und 509 (vorvorletzter Bildaufnahmezeitpunkt) gegenüber den entsprechenden Bildaufnahmezeitpunkten der 3(b) verschoben sind. Somit zeigen die 3(a) bis 3(b) die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer Aufprallgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Aufpralls, d. h. zum Zeitpunkt 503 (Aufprallzeitpunkt).
• 4 zeigt zwei weitere Diagramme, die Verläufe des Abstands (z) 502 als Funktion der Zeit (t) 501 veranschaulichen. Während in 4(a) ein sich dem Abstand zwischen der optischen Erfassungseinrichtung und der Fahrzeugfront annähernder asymptotischer Verlauf gezeigt wird, zeigt 4(b) den in 4(a) gezeigten asymptotischen Verlauf bei verschobenen Zeitpunkten 507, 508 und 509.
• Es sei darauf hingewiesen, dass die Objektgröße 201, aus welcher das Objektgrößensignal 202 abgeleitet wird, der Breite oder der Höhe W bzw. einer Diagonale oder einem anderen charakteristischen Abstand (siehe oben stehende Gleichungen) des Objekts entspricht. Die Skalierungsänderungsgröße 205 ist durch die oben stehenden Gleichungen (7), (8) und (9) beispielsweise gegeben.
• In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
• Bezugszeichenliste

100

Fahrzeug

101a–101n

Rückhaltemittel

200

Optische Erfassungseinrichtung

201

Objektkenngröße

202

Objektgrößensignal

203

Erfassungsbereich

204

Objekt

205

Skalierungsänderungsgröße

206

Bildebene

300

Aufprallerfassungseinrichtung

301

Aufprallerkennungssignal

400

Bestimmungseinrichtung

401

Steuersignal

402

Bewegungskenngröße

403

Längsgeschwindigkeit

404

Längsbeschleunigung

501

Zeit

502

Abstand

503

Aufprallzeitpunkt

504

Abstand optische Erfassungseinrichtung-Fahrzeugfront

505

Bildebene-Auftreffzeitpunkt

506

Zeitpunkt, zu welchem Relativgeschwindigkeit Null ist

507

Letzter Bildaufnahmezeitpunkt

508

Vorletzter Bildaufnahmezeitpunkt

509

Vorvorletzter Bildaufnahmezeitpunkt

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Bewegungskenngröße (402) eines mit Rückhaltemitteln (101a–101n) ausgestatteten Fahrzeugs (100), mit: a) einer optischen Erfassungseinrichtung (200) zur Erfassung einer Objektkenngröße (201) mindestens eines im Erfassungsbereich (203) der optischen Erfassungseinrichtung (200) befindlichen Objekts (204) und zur Ausgabe von mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202); und b) einer Aufprallerfassungseinrichtung (300) zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) und zur Ausgabe eines von dem Aufprall des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) abhängigen Aufprallerkennungssignals (301) und c) einer Bestimmungseinrichtung (400) zur Verknüpfung der mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202) mit dem von dem Aufprall des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) abhängigen Aufprallerkennungssignals (301) und zur Ausgabe eines von der Verknüpfung abhängigen Steuersignals (401) zur Ansteuerung mindestens eines Rückhaltemittels (101a–101n) des Fahrzeugs (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung (400) mindestens eine Skalierungsänderungsgröße (205) aus den mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202) bestimmt; und einen Skalierungsfaktor in Abhängigkeit von dem Aufprallerkennungssignal (301) und der mindestens einen bestimmten Skalierungsänderungsgröße (205) bestimmt; und die Bewegungskenngröße (402) mittels des Skalierungsfaktors bestimmt; und dass das Steuersignal (401)) zur Ansteuerung mindestens eines Rückhaltemittels (101a–101n) des Fahrzeugs (100) von der mindestens einen Bewegungskenngröße (402) abhängig ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Erfassungseinrichtung (200) zur Erfassung einer Objektkenngröße (201) als ein optischer Zeilensensor ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Erfassungseinrichtung (200) zur Erfassung einer Objektkenngröße (201) als ein zweidimensionaler optischer Array-Sensor ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Erfassungseinrichtung (200) zur Erfassung einer Objektkenngröße (201) als eine Videokamera mit monokularem Abbildungsystem ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallerfassungseinrichtung (300) zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) als ein Kontaktsensor ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallerfassungseinrichtung (300) zur Erfassung eines Aufpralls des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) als ein Beschleunigungssensor ausgebildet ist.
7. Verfahren zum Erfassen mindestens einer Bewegungskenngröße (402) eines mit Rückhaltemitteln (101a–101n) ausgestatteten Fahrzeugs (100), mit den folgenden Schritten: a) Erfassen einer Objektkenngröße (201) mindestens eines im Erfassungsbereich (203) einer optischen Erfassungseinrichtung (200) befindlichen Objekts (204) mittels der optischen Erfassungseinrichtung (200); b) Ausgeben von mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202) aus der optischen Erfassungseinrichtung (200); c) Bestimmen mindestens einer Skalierungsänderungsgröße (205) aus den mindestens zwei von der Objektkenngröße (201) abhängigen Objektgrößensignalen (202) mittels einer Bestimmungseinrichtung (400); d) Erfassen eines Aufpralls des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) mittels einer Aufprallerfassungseinrichtung (300); e) Ausgeben eines von dem Aufprall des Fahrzeugs (100) auf das Objekt (204) abhängigen Aufprallerkennungssignals (301); f) Bestimmen eines Skalierungsfaktors in Abhängigkeit von dem Aufprallerkennungssignal (301) und der mindestens einen bestimmten Skalierungsänderungsgröße (205); und g) Bestimmen der Bewegungskenngröße (402) mittels des Skalierungsfaktors und Steuern mindestens eines Rückhaltemittels (101a–101n) des Fahrzeugs (100) in Abhängigkeit Von der mindestens einen bestimmten Bewegungskenngröße (402).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als die Bewegungskenngröße (402) eine Längsgeschwindigkeit (403) des Fahrzeugs (100) relativ zu einem Objekt (204) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als die Bewegungskenngröße (402) eine Längsbeschleunigung (404) des Fahrzeugs (100) relativ zu einem Objekt (204) bestimmt wird.

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