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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren
zur Erfassung mechanischer Schwingungen, insbesondere zu einer richtungssensitiven
Erfassung mechanischer Schwingungen. Unter mechanischen Schwingungen
werden hierbei grundsätzlich
alle Arten von mechanischen Schwingungen verstanden, die sich innerhalb
eines Gases wie Luft, einer Flüssigkeit
oder eines Festkörpers ausbreiten
bzw. in Gasen, Flüssigkeiten
oder Festkörpern übertragen
werden können,
beispielsweise Druck- oder Schwingungssignale wie z.B. Luftschall, Flüssigkeitsschall
oder Körperschall.
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Anordnungen
und Verfahren zur Detektion von Körperschall bei einem Fahrzeugcrash
sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So sind insbesondere
Insassenschutzsysteme für
Fahrzeuge bekannt, die Beschleunigungsaufnehmer bzw. Körperschallsensoren
beinhalten. Hierzu wird beispielhaft auf die Druckschriften
DE 195 37 546 A1 und
DE 37 17 427 C3 verwiesen.
Es sind dabei insbesondere Körperschallsensoren
bekannt, die eine Richtungscharakteristik besitzen. Diese Richtungscharakteristik
ist aber in der Regel v.a. entlang einer bevorzugten Richtung ausgebildet,
d.h. es können nur
entlang einer definierten Achse Körperschallsignale richtungssensitiv
erfasst werden. Zur richtungssensitiven Erfassung von festkörpergebundenen
Signalen wie Körperschall
aus verschiedenen Richtungen innerhalb einer Ebene sind daher nach
dem Stand der Technik immer mindestens zwei Beschleunigungsaufnehmer
bzw.
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Körperschallsensoren
erforderlich, die zu einem System bzw. Systemverbund verbunden werden,
um aus dessen Ausgangssignalen die Richtung des Ereignisses, welches
die Signale ausgelöst
hat, bestimmen bzw. berechnen zu können. Auch bei solchen Systemen
sind jedoch die Vorzugsrichtungen der Sensoren zu berücksichtigen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Möglichkeit
zur Erfassung mechanischer Schwingungen, die beispielsweise aufgrund
eines Fahrzeugcrashes auftreten, bereit zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der Ansprüche
1 und 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Ein
erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anordnung
zur Erfassung mechanischer Schwingungen mit zumindest einer Sensoreinrichtung
zur Detektion mechanischer Schwingungen und einer Auswertungseinrichtung
zur Auswertung der detektierten mechanischen Schwingungen. Gemäß der Erfindung
ist nun vorgesehen, dass die Erfassungsanordnung eine Einrichtung
zur Ermittlung von Frequenzparametern aufweist, die mit der Sensoreinrichtung
und der Auswertungseinrichtung signaltechnisch verbunden ist: Damit
ist eine verbesserte Erfassung mechanischer Schwingungen möglich, da
zusätzlich
auch Informationen über
Frequenzparameter ermittelt und ausgewertet werden können. Frequenzparameter
können
insbesondere Frequenzbeträge
oder Änderungen
von Frequenzbeträgen
sein. Sensoreinrichtung, Auswertungseinrichtung und Einrichtung
zur Ermittlung von Frequenzparametern können dabei als funktional und/oder
baulich getrennte Einheiten ausgebildet sein. Es können aber
auch einige oder alle dieser Einrichtungen funktional und/oder baulich
in eine einzige Einrichtung integriert sein. Insbesondere können die
Auswertungseinrichtung und die Einrichtung zur Ermittlung von Frequenzparametern
auch softwaretechnisch realisiert werden.
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Insbesondere
kann mit Hilfe einer solchen Anordnung eine richtungssensitive Erfassung
mechanischer Schwingungen realisiert werden. Die Sensoreinrichtung
muss dabei nicht mehr unmittelbar richtungssensitiv ausgebildet
sein. Durch die Funktionalität
der Ermittlung von Frequenzparametern kann vielmehr indirekt eine
richtungssensitive Signalerfassung über eine Korrelation von Frequenzparametern
und Richtungsparametern erfolgen. Dies ist möglich über die Berücksichtigung physikalischer Effekte,
bei denen Änderung
von Richtungsparametern bei der Detektion zu Frequenzänderungen
führen,
wie beispielsweise bei Doppler-Effekten.
Damit können
einfachere Sensoreinrichtungen Verwendung finden, die grundsätzlich unabhängig von
einer bestimmten Vorzugsrichtung in alle Richtungen gleichwertig
Signale detektieren können
und die Sensitivität
der Sensoreinrichtung kann grundsätzlich in alle Richtungen gleichwertig
ausgebildet werden. Es kann die Funktionalität der Ermittlung von Frequenzparametern
auch in Verbindung mit bekannten Sensoren mit Richtungscharakteristik
Anwendung finden, beispielsweise um Messgenauigkeiten zu erhöhen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Erfassungsanordnung
eine Modulationseinrichtung zur Frequenzmodulation der detektierten mechanischen
Schwingungen aufweist, die mit der Sensoreinrichtung signaltechnisch
verbunden ist. Damit ist eine richtungssensitive Erfassung über den Weg
einer synthetischen Korrelation zwischen Richtung und Frequenz auch
für solche
mechanische Schwingungen möglich,
für die
in einem Gas, einer Flüssigkeit
oder einem Festkörper
selbst eine solche Korrelation nicht besteht. Für den Fall des Doppler-Effektes
kann mit Hilfe der Modulationseinrichtung beispielsweise auf synthetischem
Wege eine (von der Erfassungseinrichtung aus gesehen) richtungsabhängige Dopplerverschiebung
erzeugt werden, auch wenn die mechanischen Schwingungen die Erfassungseinrichtung
ohne eine richtungsabhängige
Dopplerverschiebung erreichen. Eine Dopplerverschiebung stellt ebenfalls
eine Art der Frequenzmodulation dar, da die ursprüngliche
Frequenz der Quelle der mechanischen Schwingungen durch den Dopplereffekt
modifiziert wird. Auch die Modulationseinrichtung kann dabei als
funktional und/oder baulich von den übrigen Einrichtungen getrennte
Einheit ausgebildet sein oder mit einigen oder allen der übrigen Einrichtungen
in eine einzige Einrichtung integriert ausgebildet sein.
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Insbesondere
kann dabei vorgesehen werden, dass die Modulationseinrichtung als
Steuereinrichtung zur sequentiellen Ansteuerung von räumlich getrennten,
insbesondere von räumlich
benachbarten, schwingungssensitiven Elementen der Sensoreinrichtung
ausgebildet ist. Mit Hilfe einer solchen Steuereinrichtung kann
auf besonders einfache Weise eine synthetische Dopplerverschiebung
von detektierten mechanischen Schwingungen erzielt werden. Die sequentielle
Ansteuerung räumlich
getrennter schwingungssensitiver Elemente ersetzt dabei eine Relativbewegung
zwischen der Gesamtheit der Elemente und der Schwingungsquelle,
die im Rahmen eines „normalen" Dopplereffektes
zu einer Dopplerverschiebung führen
würde.
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Eine
Weiterbildung dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung sieht
vor, dass die Sensoreinrichtung mindestens eine Gruppe von schwingungssensitiven
Elementen aufweist, die regelmäßig verteilt
in einer Ebene angeordnet sind. Die Elemente können dabei beispielsweise entlang
der Begrenzungslinien geometrischer Figuren wie entlang einer Geraden,
einer Kreislinie, einer Dreieck-, Viereck oder Vielecklinie regelmäßig angeordnet
sein. Bevorzugt weisen die Elemente entlang dieser Linie einen gleichmäßigen Abstand
voneinander auf.
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Für den Fall
mehrerer Gruppen von schwingungssensitiven Elementen kann einerseits
vorgesehen werden, dass die Sensoreinrichtung mindestens zwei Gruppen
von schwingungssensitiven Elementen aufweist, die in einer gemeinsamen
Ebene angeordnet sind. Die Ausgangssignale dieser mindestens zwei
Gruppen von schwingungssensitiven Elementen können dann einer gemeinsamen,
weiteren Auswertungseinrichtung zugeführt werden, um aus den (in
der Regel unterschiedlichen) Ergebnissen der richtungssensitiven
Erfassung jeder der Gruppen und der Kenntnis der Position der Gruppen
in der Ebene eine Bestimmung des Ortes der Schwingungsquelle (Punktortung)
innerhalb der Ebene durchzuführen.
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Andererseits
kann aber auch vorgesehen werden, dass die Sensoreinrichtung mindestens
zwei Gruppen von schwingungssensitiven Elementen aufweist, die in
unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Die Ausgangssignale dieser
mindestens zwei Gruppen von schwingungssensitiven Elementen können dann
wiederum einer gemeinsamen, weiteren Auswertungseinrichtung zugeführt werden,
um aus den unterschiedlichen Ergebnissen der richtungssensitiven
Erfassung jeder der Gruppen und der Kenntnis der Position und Lage
der Gruppen im Raum eine Bestimmung der Richtung, in der die Schwingungsquelle
liegt, innerhalb des dreidimensionalen Raumes durchzuführen (3D-Sensierung-Raumlinie)
Durch Ergänzung
einer dritten oder weiteren Sensoreinrichtung in mindestens einer
weiteren von den ersten beiden unabhängigen Ausrichtung ist auch
eine Raumpositionsbestimmung (Raumortung) möglich.
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Eine
Sensoreinrichtung aus mehreren schwingungssensitiven Elementen kann
beispielsweise derart ausgebildet sein, dass jede Gruppe der Sensoreinrichtung
als (integraler) Sensor mit mehreren schwingungssensitiven Teilbereichen
ausgebildet ist, die beispielsweise facettenförmig angeordnet sind. Ein solcher
Sensor bietet den Vorteil einer einfachen Herstellung, da die einzelnen
schwingungssensitiven Teilbereiche des Sensors fertigungstechnisch
in demselben Arbeitsgang hergestellt werden können. Erst die Gesamtheit dieses
Sensors mit allen schwingungssensitiven Teilbereichen weist dabei
die für
einen Sensor typischen Funktionalitäten auf. Es werden dabei zumindest
gewisse betriebsrelevanten Funktionalitäten eines üblichen Sensors wie beispielsweise
die Stromversorgung oder Ein- und/oder Ausgabeschnittstelle zentralisiert
für alle
schwingungssensitiven Teilbereiche gemeinsam bereitgestellt.
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Alternativ
kann aber auch vorgesehen sein, dass jede Gruppe der Sensoreinrichtung
aus mehreren, für
sich vollständig
funktionsfähigen
Einzelsensoren gebildet ist, die beispielsweise kreisförmig angeordnet
sind. In diesem Fall werden lediglich die Ausgangssignale eines
jeden Einzelsensors von dessen Ausgabeschnittstelle abgegriffen
und einer zentralen Auswertungseinrichtung zugeführt.
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Eine
spezielle Anwendung der vorliegenden Erfindung betrifft eine Insassenschutzeinrichtung
für ein
Fahrzeug, aufweisend eine vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Anordnung,
wobei die Sensoreinrichtung als Luftschall-, Flüssigkeitsschall- oder Körperschall-Sensoreinrichtung
ausgebildet ist. Insassenschutzeinrichtungen mit Körperschall-Sensoreinrichtungen
sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, wie bereits
eingangs ausgeführt
wurde. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Erfassungsanordnung wird
eine gegenüber
dem Stand der Technik deutlich verbesserte Insassenschutzeinrichtung
bereitgestellt.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Erfassung mechanischer Schwingungen, wobei eine Detektion mechanischer
Schwingungenmit Hilfe einer Sensoreinrichtung und eine Auswertung
der detektierten mechanischen Schwingungen mit Hilfe einer Auswertungseinrichtung
erfolgt. Gemäß der Erfindung
ist dabei vorgesehen, dass im Rahmen der Erfassung der mechanischen
Schwingungen eine Ermittlung von Frequenzparametern der erfassten
mechanischen Schwingungen erfolgt. Details und Vorteile einer solchen
Ermittlung von Frequenzparametern, insbesondere die Möglichkeit
einer richtungssensitiven Signalerfassung, wurden bereits im Rahmen
der erfindungsgemäßen Anordnung
ausgeführt.
Die entsprechenden Ausführungen
gelten auch für
das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann insbesondere vorgesehen werden, dass vor der Auswertung der
mechanischen Schwingungen eine Frequenzmodulation der detektierten
mechanischen Schwingungen erfolgt. Eine solche Frequenzmodulation
kann beispielsweise durch einen Doppler-Effekt, insbesondere durch einen synthetischen
Doppler-Effekt, erzielt werden. Auch hierzu wird auf die Ausführungen
zu der erfindungsgemäßen Anordnung
und deren Weiterbildungen verwiesen, die entsprechend für diese
Weiterbildung des Verfahrens gelten.
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Eine
spezielle Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
eine sequentielle Ansteuerung von räumlich getrennten, insbesondere
von räumlich
benachbarten, schwingungssensitiven Elementen der Sensoreinrichtung erfolgt.
Wie bereits oben ausgeführt
kann mit Hilfe einer solchen Steuereinrichtung auf besonders einfache
Weise eine synthetische Dopplerverschiebung von detektierten mechanischen
Schwingungen erzielt werden.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines speziellen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung am Beispiel einer Insassenschutzeinrichtung
in Verbindung mit den Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1:
ein Fahrzeug mit Erfassungseinrichtung;
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2:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung
für eine Insassenschutzeinrichtung;
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3:
eine sequentielle Ansteuerung kreisförmig angeordneter signalsensitiver
Elemente zur synthetischen Dopplerfrequenzverschiebung;
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4:
eine Darstellung des Prinzips der synthetischen Dopplerfrequenzverschiebung;
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5:
eine richtungsabhängige
Frequenzkennlinie der resultierenden Dopplerfrequenzverschiebung;
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6:
eine Erfassungseinrichtung mit mehreren Sensoreinrichtungen; und
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7:
eine Positionierung einer Erfassungseinrichtung an einem einer 3D-Fahrzeugstruktur.
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1 zeigt
eine Fahrzeugstruktur 4 mit einer Erfassungseinrichtung 1 für mechanische
Schwingungen (Körperschall),
die als Teil einer Insassenschutzeinrichtung ausgebildet ist. Das
Fahrzeug bewegt sich in Fahrtrichtung X. Die Erfassungseinrichtung 1 weist
eine Sensoreinrichtung 2 auf und ist dazu ausgebildet,
eine richtungssensitive Erfassung von festkörpergebundenen Körperschallsignalen durchzuführen. Die
Erfassungseinrichtung 1 dient dazu, die Ausbreitungsrichtung
und die Amplitude von Störsignaturen
in Form von Körperschallsignalen 3.1 zu
erfassen, die auf Grund einer Crash-Einwirkung 3 oder eines
sonstigen Störungsereignisses
die Fahrzeugstruktur 4 durchlaufen. Die Erfassungseinrichtung
kann also insbesondere dazu verwendet werden, ein Störungsereignis
wie einen Crash zu detektieren und zumindest richtungsmäßig zu lokalisieren,
um daraufhin geeignete Maßnahmen
zum Insassenschutz einzuleiten.
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In 2 sind
schematisch in Form eines Blockschaltbildes die Komponenten der
Erfassungseinrichtung 1 dargestellt. Diese weist eine Sensoreinrichtung 2 zur
Detektion von festkörpergebundenen Körperschallsignalen
auf, die signaltechnisch mit einer Einrichtung 5 zur Ermittlung
von Frequenzparametern, speziell zur Ermittlung der Frequenz fres, verbunden ist. Diese wird bevorzugt
als FM-Empfänger ausgebildet.
Prinzipiell könnte
aber auch die Einrichtung 5 zur Erfassung zur differenziellen
Erfassung von Frequenzen, also zur Erfassung von Frequenzunterschieden
in Abhängigkeit
von weiteren Parametern (z.B. Zeit oder Ort) ausgebildet sein. Die
Frequenzerfassungseinrichtung 5 ist signaltechnisch mit einer
Auswertungseinrichtung 6 verbunden (kann auch implementiert
sein), die eine richtungssensitive Auswertung der detektierten Körperschallsignale 3.1 unter Berücksichtigung
der erfassten Frequenzen fres und der physikalischen
Prinzipien der Dopplerverschiebung durchführt. Die Dopplerverschiebung
der detektierten Körperschallsignale
resultiert bei diesem Ausführungsbeispiel
nicht aus einer Relativbewegung zwischen der Störquelle 3 und der
Sensoreinrichtung 2. Sie wird vielmehr synthetisch erzeugt
mit Hilfe einer Steuereinrichtung 7, die zur Ansteuerung der
Sensoreinrichtung 2 dient und durch die Art der Ansteuerung
der Sensoreinrichtung 2 eine richtungsabhängige, insbesondere
eine winkelabhängige
Frequenzmodulation der detektierten Körperschallsignale 3.1 bewirkt.
Diese Methode wird nachfolgend genauer anhand der 3 beispielhaft
erläutert.
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Schließlich weist
die Erfassungseinrichtung 1 eine Schnittstelle 8 auf,
die dazu dient, die Erfassungseinrichtung 1 mit weiteren
Signalverarbeitungskomponenten des Fahrzeuges zu verbinden, beispielsweise
mit einem Bordcomputer, einer Airbagsteuerung oder ähnlichem.
Die Schnittstelle 8 kann insbesondere drahtgebunden, drahtlos
oder als optische Schnittstelle ausgebildet sein.
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Die 3 zeigt
ein Beispiel für
das Prinzip der Erzeugung einer synthetischen Dopplerfrequenzverschiebung
von detektierten Körperschallsignalen 3.1.,
die durch ein Störereignis 3 ausgelöst wurden. Dazu
ist im Beispiel nach 3 eine Gruppe 9 von
signalsensitiven Elementen 2.1 der Sensoreinrichtung 2 kreisförmig in
einer Ebene 14 angeordnet. Es erfolgt nun durch die (in 3 nicht
dargestellte) Steuereinrichtung 7 eine sequentielle Ansteuerung 2.2 benachbarter
signalsensitiver Elemente 2.1. Im Beispiel nach 3 erfolgt
diese sequentielle Ansteuerung 2.2 entgegen dem Uhrzeigersinn,
wie durch die dargestellten Pfeile symbolisiert. Einem jeden der
signalsensitiven Elemente 2.1 ist ein bestimmter Winkel ω zwischen
0° und 360° zugeordnet,
wie ebenfalls in 3 dargestellt.
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Anhand
der 4 soll kurz das Prinzip der synthetischen Dopplerfrequenzverschiebung
erläutert
werden. In 4a) bewegt sich eine Detektionseinrichtung
relativ zu einer Signalquelle, die ein Signal S einer definierten
Frequenz aussendet, zwischen den Endpunkten A und B hin und her,
d.h. auf die Signalquelle zu und von ihr weg. Es wird dann vom FM-Empfänger aufgrund
der entstehenden Dopplerverschiebung die in 4a)
unten dargestellte Frequenzkennlinie fres erfasst.
Das Signal S wird also frequenzmoduliert erfasst.
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In 4b) sind statt einer Detektionseinrichtung
D zwei Detektionseinrichtungen A, B vorgesehen, die das Signal S
erfassen, aber selbst in Ruhe bleiben. Es wird nun zwischen den
Detektionseinrichtungen A, B hin- und hergeschaltet, d.h. die Einrichtungen
A, B werden sequentiell mit einer Frequenz f angesteuert. Diese
Ansteuerung wirkt so, als würde sich
eine einzige Detektionseinrichtung zwischen den Positionen der Detektionseinrichtungen
A, B mit der Frequenz f/2 sprunghaft hin- und herbewegen. Es ergibt
sich eine resultierende Frequenzkennlinie fres wie
in 4b) unten dargestellt, d.h. es
entsteht eine synthetische, sprunghafte Dopplerverschiebung des detektierten
Signals S.
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Für den Fall
der 3 ergibt sich auf Grund des gleichen Effektes
eine synthetische Dopplerverschiebung der detektierten Körperschallsignale 3.1, so
dass die von der Frequenzerfassungseinrichtung 7 erfassten
Frequenzen fres der detektierten Körperschallsignale 3.1 auf
der in 5 dargestellten Frequenzkennlinie liegen. Diese
zeigt, dass die erfasste resultierende Frequenz fres vom
Winkel ω,
also von der Richtung, welche die Störquelle 3 zur Sensoreinrichtung 2 besitzt,
abhängt.
Die 5 zeigt das Ergebnis für den Fall der 3,
d.h. das Maximum der Frequenzkennlinie für fres ergibt
sich für
einen Winkel ω=270°, da im Fall
der 3 die Störquelle
in einem Winkel von 270° zur
Ausrichtung der Sensoreinrichtung 2 liegt.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 3 wird die Sensoreinrichtung 2 durch
einen einzigen Sensor mit einer Mehrzahl von signalsensitiven Facettenelementen 2.1 gebildet.
Diese Facettenelemente sind als Teilelemente des Sensors 2 ausgebildet
und können
verfahrenstechnisch in einem gemeinsamen Arbeitsgang hergestellt
werden. Die Gesamtheit aus den Facettenelementen 2.1 und
in 3 nicht dargestellte gemeinsame Funktionseinheiten
des Sensors 2 wie Stromversorgung, Ein/Ausgabeschnittstelle
bildet den Sensor 2 in seiner funktionsfähigen Form. Die
Facettenelemente 2.1 stellen also in diesem Beispiel lediglich
signalsensitive Flächen
dar, die mit den übrigen
Funktionseinheiten des Sensors signaltechnisch verbunden sind.
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Durch
die sequentielle Ansteuerung bzw. Auswertung der einzeln auswertbaren
Facettenelemente 2.1 ergibt sich quasi eine zyklische Distanzänderung
zwischen Sender (Störquelle 3)
und Detektor (Sensoreinrichtung 2). Diese zyklische Distanzänderung
entsteht dadurch, dass in 3 die Facettenelemente 2.1 im
Bereich um 90° einen
größeren Abstand
zur Störquelle 3 haben
als die Facettenelemente 2.1 im Bereich um 270°. Die zyklische,
sequentielle Ansteuerung führt
zu Bildung eines virtuellen Signaldetektors, der sich auf einer
Kreisbahn bewegt.
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Alternativ
kann aber statt eines einzigen Sensors mit mehreren Facettenelementen
auch eine Gruppe von für
sich voll funktionsfähigen
Sensoren 2.1 vorgesehen werden, die zusammen die Sensoreinrichtung 2 bilden.
Auch diese Sensoren 2.1 können analog zum Beispiel nach 3 kreisförmig angeordnet
sein.
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Wie 4 zeigt,
führt eine
sequentielle Ansteuerung von einzelnen signalsensitiven Elementen nicht
zu der gleichen Form von Dopplerverschiebung, wie sie sich durch
einen bewegten Empfänger ergibt.
Vielmehr entsteht statt einer Dopplerfrequenz-Wellenform eine Folge
von Dopplerpulsen. Es wird daher bevorzugt vorgesehen, dass diese
Dopplerpulse gefiltert werden, bevor sie einer weiteren Auswertung
zugeführt
werden. Eine solche Filteranordnung kann beispielsweise in die Auswertungseinrichtung 6 integriert
werden. Hierzu kann beispielsweise ein Switched Capacitor Filter
(SCF) verwendet werden, dem eine Tiefpass- Filteranordnung, z.B. aus zwei aktiven
Tiefpassfiltern, nachgeschaltet ist. Insbesondere kann vorgesehen
werden, dass das SCF von demselben Taktgeber angesteuert wird wie
die Steuereinrichtung 7 zur Ansteuerung der signalsensitiven
Elemente 2.1. Damit wird auf relativ einfache weise sichergestellt,
das die Ausgangsfrequenz der SCF-Anordnung genau der Frequenz der
Dopplerpulse entspricht.
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Es
können
aber auch andere, alternative aber gleichwirkende Maßnahmen
für diese
Signalverarbeitung verwendet werden. Insbesondere kann die SCF-Anordnung auch eine
aktive Integratorschaltung aufweisen (Active SCF). Diese ermöglicht es, die
Signale mehrerer Dopplerpulse aufzuintegrieren. Auf diese Weise
kann die Information eines bestimmten signalsensitiven Elementes 2.1 oder
ggf. eines gesamten Umlaufes einer virtuellen Detektoreinrichtung
gespeichert werden und für
einen längeren
Zeitraum zu Auswertungszwecken abgerufen werden. Es ergeben sich
Ausgangssignale, deren Amplitude deutlich höher ist als die der einzelnen
Dopplerpulse, da die Signalamplituden weiterer Umläufe der
virtuellen Detektoreinrichtung zu den Amplituden eines ersten Umlaufes
hinzuaddiert werden. Dadurch kann insbesondere eine Sensoreinrichtung 2 nach 3 mit
einem kleineren Radius verwendet werden. Aufgrund der Aufintegration
der Signale vergrößert jeder weitere
Umlauf, der zu einem ersten Umlauf hinzuaddiert wird, den Radius
der Sensoreinrichtung 2 virtuell um den Betrag des tatsächlichen
Radius der Sensoreinrichtung 2.
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6 zeigt
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel.
Dabei wird die Sensoreinrichtung 2 jeweils durch zwei Gruppen 9a, 9b von
(nicht im Detail dargestellten) signalsensitiven Elementen 2.1 gebildet,
die jeweils wie im Beispiel nach 3 kreisförmig angeordnet
sind. Die Details zu den Gruppen 9a, 9b sind also
aus 3 zu entnehmen.
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Nach 6a) sind beide Gruppen 9a, 9b räumlich getrennt
in einer gemeinsamen Ebene 14 angeordnet. Tritt nun an
einer bestimmten Position 16 in dieser Ebene ein Störereignis
entsprechend 3 auf, so wird für jede der
beiden Gruppen 9a, 9b die entsprechende Richtung 15a, 15b bestimmt,
in der das Störereignis,
also die Position 16 von der jeweiligen Gruppe 9a, 9b aus
gesehen liegt. Aus der Kenntnis dieser Richtungen 15a, 15b und
der Position der Gruppen 9a, 9b in der Ebene 14 kann
die Position 16 in der Ebene 14 eindeutig bestimmt
werden. Damit ist eine Punktortung des Störereignisses in der Ebene 14 möglich.
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6b) zeigt dagegen den Fall, dass die beiden
Gruppen 9a, 9b in verschiedenen Ebenen 14a, 14b angeordnet
sind. Tritt nun ein Störereignis
im dreidimensionalen Raum auf, so kann wiederum für jede der
beiden Gruppen 9a, 9b die Richtung 15a, 15b bestimmt
werden, in der die Projektion 16a, 16b des Ortes 16 des
Störereignisses
in jeweiligen Ebene 14a, 14b liegt, wiederum jeweils
von den Gruppen 9a, 9b aus gesehen. Aus den Richtungen 15a, 15b in den
Ebenen 14a, 14b kann dann die Richtung 17 im dreidimensionalen
Raum bestimmt werden, in der der Ort 16 des Störereignisses
von der Sensoreinrichtung 2 aus gesehen liegt. Grundsätzlich können auch
mehr als zwei Gruppen 9a, 9b vorgesehen werden,
um z.B. auch für
diesen Fall eine Punktortung durchzuführen.
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In 7 ist
ein Anwendungsfall für
das Beispiel nach 6b) dargestellt.
Hier wird an einem Knotenpunkt 13 der Fahrzeugstruktur 4,
die durch eine Verbindung aus Längsträger 10,
Querträger 11 und
B-Säule 12 gebildet
wird, eine Anordnung nach 6b vorgesehen,
um eine 3D-Linien-Sensierung von Störereignissen in der Fahrzeugstruktur 4 zu
ermöglichen.