DE102006001366A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Detektion eines Fußgängeraufpralls - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Detektion eines Fußgängeraufpralls vorgeschlagen, wobei wenigstens drei Beschleunigungssensoren vorgesehen sind, die jeweils an der Innenseite der Stoßfängerverkleidung angebracht sind und jeweils ein Signal erzeugen. Der Fußgängeraufprall wird in Abhängigkeit von einem Zeitversatz zwischen wenigstens zwei der drei Signale detektiert. Anhang des wenigstens einen Zeitversatzes wird der Aufprallort erkannt.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion eines Fußgängeraufpralls nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
- Aus
DE 10348386 A1 ist bereits die Verwendung von Beschleunigungssensoren zur Detektion eines Fußgängeraufpralls bekannt. - Offenbarung der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion eines Fußgängeraufpralls haben dem gegenüber den Vorteil, dass eine Konfiguration aus wenigstens drei Beschleunigungssensoren verwendet wird, die an der Innenseite der Stoßfängerverkleidung angebracht sind. Vorzugsweise ist dabei jeweils ein Beschleunigungssensor rechts und links und der dritte Beschleunigungssensor in der Mitte angeordnet. Durch die Auswertung eines Zeitversatzes der auftretenden Signale der drei Beschleunigungssensoren ist vorteilhafter Weise die Detektion des Fußgängeraufpralls an sich und auch die des Aufprallorts in einfacher Weise möglich. Zur Auswertung dieser Beschleunigungssignale wird eine Auswerteschaltung verwendet, die in einem Steuergerät, beispielsweise in einem Airbagsteuergerät angeordnet ist, wobei auch Teile der Auswertung in den Beschleunigingssensoren selbst durchgeführt werden können.
- Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ihre Robustheit. Außerdem können Aufprallobjekte mit nicht zu vernachlässigender Breite, beispielsweise ein Einkaufswagen, erkannt werden, sofern die Überschreitung der Schwelle von allen drei Sensoren praktisch gleichzeitig stattfindet oder innerhalb eines sehr kleinen, evtl. geschwindigkeitszeitabhängigen Zeitintervalls.
- Mit der Erfindung ist es möglich, Auslöse- von Nichtauslösefällen sicher zu unterscheiden.
- Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Aufprallort mittels der wenigstens drei Sensoren zu ermitteln. Dies beruht auf der Tatsache, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Deformations- und Körperschall im Kunststoff der Stoßfängerverkleidung relativ langsam ist. Dadurch wird ein Beschleunigungssensor, der weiter vom Aufprallort entfernt ist, später das Signal erzeugen, als ein Sensor, der in der Nähe des Aufprallorts angebracht ist.
- Durch die Nähe wenigstens einen der Beschleunigungssensoren zum Aufprallort kann auch das Eindringen des Aufprallobjekts in das Fahrzeug registriert werden. Ein mittlerer Abstand von 20–30cm vom Beschleunigungssensor zum Aufprallort hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtung bzw. des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zur Detektion eines Fußgängeraufpralls möglich.
- Besonders vorteilhaft ist, dass die jeweiligen Signale der Beschleunigungssensoren dann erzeugt werden, wenn die Signal vorgegebene oder adaptiv bestimmte, beispielsweise in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit Rauschschwellen überschreiten. Solche Rauschschwellen liegen beispielsweise zwischen 3 und 5g.
- Alternativ ist es jedoch möglich, dass die Signale auch dann erzeugt werden, wenn die Signale bestimmte Signalmerkmale, also Formen zeigen. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem Maximum oder Minimum oder anderen auffälligen Signalformen oder einer bestimmten Größe, wie dem ersten oder zweiten Integral- oder dem Differenzquotienten des Beschleunigungssignals bestimmt werden.
- Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein Zähler vorgesehen ist, der den wenigstens einen Zeitversatz ermittelt. Dieser Zähler kann ein Timerbaustein sein, der im Steuergerät angeordnet ist oder er wird softwaretechnisch in einem Mikrocontroller im Steuergerät realisiert. Dabei ist dann der Mikrocontroller die Auswerteschaltung.
- Vorteilhafter Weise wird der Zeitversatz aus den ersten beiden auftretenden Signalen bestimmt, also den beiden Beschleunigungssensoren, die am nächsten zum Aufprallort angeordnet sind, und der dritte Beschleunigungssensor wird mit seinem Signal zur Plausibilisierung verwendet. Damit wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren besonders robust.
- Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Signale nach ihrem Auftreten gewichtet werden. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der Sensor, der zuerst das Signal erzeugt, also am nächsten am Aufprallort ist, das Signal erzeugt, das am wichtigsten für die Analyse des Aufpralls bzw. des Aufprallobjekts ist. Damit wird die Analyse entscheidend verbessert und schwächere Signale werden nicht so stark in die Analyse eingehen.
- Die Signale können vorteilhafter Weise jedoch auch über der Zeit aufsummiert oder integriert werden. Wobei hier Integration bedeutet, eine solche Integration, die rechentechnisch möglich ist. Anhand des ersten Integrals oder dieser ersten Summe kann über den Impulssatz eine Massenbestimmung bzw. Abschätzung des Aufprallobjekts durchgeführt werden. Dabei ändert man das zweite Integral oder eine zweifach aufsummierte Summe, dann kann diese zweite Summe oder das zweite Integral zur Bestimmung der Eindringtiefe des Aufprallobjekts in das Fahrzeug vorteilhafter Weise verwendet werden. Über die Eindringtiefe können ansonsten schwer zu unterscheidende Objekte, beispielsweise weiche und schwere wie ein Mensch, von hart und leichten gut diskriminiert werden. Dies liegt daran, dass ein schwerer Gegenstand bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit weiter in den Stoßfänger eindringt als ein leichter.
- Zeichnung
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Es zeigen
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1 eine Anordnung gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung, -
2 ein erstes Blockschaltbild, -
3 ein Beschleunigungszeitdiagramm, -
4 ein zweites Blockschaltbild und -
5 ein Flussdiagramm. - Beschreibung
- Es wurden bereits Beschleunigungssensoren zur Detektion eines Fußgängeraufpralls vorgeschlagen. Hierbei ergibt sich das Problem der robusten Trennung von Auslöse- und Nichtauslösefällen. Insbesondere ist dabei eine Aufprall-Offset-Erkennung notwendig, da der Stoßfänger entlang der Fahrzeugquerrichtung seine Steifigkeit ändert und daher die Signale der Sensoren von ein und demselben Aufprallobjekt bei gleicher Geschwindigkeit vom Offset abhängt. Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren durch die Verwendung von wenigstens drei Beschleunigungssensoren, die an der Stoßfängerverkleidung angeordnet sind, gelöst. Dabei wird der Zeitversatz der Signale der Beschleunigungssensoren ausgewertet.
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1 zeigt in einer Darstellung die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist an der Stoßfängerverkleidung15 , die weitgehend aus Kunststoff gefertigt ist, eine Anordnung von drei Beschleunigungssensoren10 ,12 und13 vorgesehen. Die Beschleunigungssensoren sind beispielsweise über Halter mit der Stoßfängerverkleidung15 verschraubt. Hinter den Beschleunigungssensoren10 ,12 und13 ist ein Biegeträger14 des Fahrzeugs vorgesehen. Durch die gestrichelten Linien wird die Ausbreitung von Signalen angedeutet. Zwischen den Sensoren ist der Abstand L vorgesehen. - Liegt nun ein Aufprall am Ort A vor, dann liefert der Sensor
10 als erster ein Signal zur Zeit t0. Sensor12 liefert dann ein Signal mit einem Zeitversatz vonwobei L der Abstand zum Sensor10 ist und C die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Körperschalls im Stoßfänger ist. Der Sensor13 liefert ein Signal mit dem Zeitversatz. -
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- Dabei wird angenommen, dass die horizontale Ausdehnung des Aufprallobjekts vernachlässigbar ist. Diese Fälle und die Berechnung des Verhältnisses von Δt121 und Δt132 können bei der Offsetbestimmung, das ist der Abstand d, genutzt werden.
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2 erläutert in einem Blockschaltbild, wie die Signale und der Zähler zusammenwirken. Im Block20 erzeugt beispielsweise bei Aufprall an der Stelle A der Beschleunigungssensor10 sein Signal. Damit wird der Timer21 gestartet. Der Timer misst den Zeitversatz Δt121 bis der Sensor12 im Block22 sein Signal erzeugt. Der Timer wird dann auch im Block23 weiterhin den Zeitversatz Δt132 messen, bis auch der Beschleunigungssensor13 im Block24 sein Signal erzeugt. -
3 visualisiert dies in einem Beschleunigungszeitdiagramm. Die Kurve 3.1 repräsentiert hier das Beschleunigungssignal des Sensors10 bei einem Aufprall beim Aufprallpunkt A. Zum Zeitpunkt t0 überschreitet das Signal31 die Rauschschwelle30 . Damit wird zum Zeitpunkt t0 der Timer gestartet. Dieser misst den Zeitversatz Δt1 bis auch das Signal des Sensors12 , das hier mit dem Bezugszeichen32 bezeichnet ist, die Rauschschwelle30 überschreitet. Der Timer zählt jedoch weiterhin den Zeitversatz Δt2 bis auch das Signal33 des Sensors13 die Rauschschwelle30 überschreitet. Anstatt der Rauschschwelle können auch andere Signalmerkmale verwendet werden, um die Zeiten zu messen. -
4 zeigt in einem weiteren Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Beschleunigungssensoren10 ,12 und13 sind über Zweidrahtleitungen mit einem Steuergerät ECU verbunden. Dabei übertragen die Beschleunigungssensoren10 ,12 und13 ihre Daten als digitale Signale, beispielsweise mittels Manchester-Codierung an das Steuergerät ECU. Es ist möglich, dass die Beschleunigungssensoren10 ,12 und13 eine Vorverarbeitung in ihren Bausteinen bereits aufweisen. Die Beschleunigungssensoren10 ,12 und13 können bereits die Rauschschwelle selber prüfen oder die Prüfung übernimmt das Steuergerät ECU mittels des Mikrocontrollers μC. Der Einfachheit halber sind hier im Steuergerät ECU Interfacebausteine und auch andere Bausteine, wie eine Zündkreisansteuerung nicht dargestellt, da sie für das Verstehen der Erfindung nicht wesentlich sind. Der Mikrocontroller μC wertet die Signale der Beschleunigungssensoren10 ,12 und13 erfindungsgemäß aus und steuert in Abhängigkeit davon Fußgängerschutzmittel FGS an. Zur Ermittlung des Zeitversatzes nutzt der Mikrocontroller μC einen Timerbaustein40 . Alternativ ist es möglich, dass der Timer softwaretechnisch durch den Mikrocontroller μC selbst nachgebildet wird. - Anhand der
5 , und zwar an dem dargestellten Flussdiagramm wird das erfindungsgemäße Verfahren, das auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß4 abläuft, näher erläutert. In Verfahrensschritt500 erzeugt der am Auftreffpunkt nächst liegende Sensor sein Signal. Dabei bedeutet hier Signalerzeugung, dass das Signal über der vorgegebenen Schwelle, hier der Rauschschwelle, liegt. Der Zähler wird sodann in Verfahrensschritt501 gestartet. Dies wird im Beispiel durch den Timerbaustein40 realisiert, der durch den Mikrocontroller μC gestartet wird. In Folge des Aufpralls erzeugen auch die Sensoren12 und13 jeweils das zweite und das dritte Signal. Mittels des Zählers40 wird dabei der Zeit-Offset bestimmt. Anhand des Zeitversatzes ist es möglich, den Aufprallort und den Aufprall an sich zu bestimmen. Dies wird in Verfahrensschritt503 durchgeführt. In Verfahrensschritt504 erfolgt hier als Option – dies ist nicht notwendiger Weise der Fall – die Bestimmung des ersten Integrals des Beschleunigungssignals, um daraus über den Impulssatz die Masse des Aufprallobjekts abzuschätzen, was in Verfahrensschritt504 durchgeführt wird. Als das Signal wird vorzugsweise das erste auftretende Signal verwendet. Als eine weitere Option wird hier in Verfahrensschritt505 das zweite Integral gebildet, um die Eindringtiefe des Aufprallobjekts zu bestimmen. Daran ist es dann möglich, eine Charakterisierung des Aufprallobjekts durchzuführen. Anstatt der Integrale, die hier mittels des Mikrocontrollers μC durchgeführt werden, können auch andere Summationstechniken verwendet werden. Es versteht sich, dass die Integration derart gemeint ist, wie sie ein Rechner durchführen kann.
Claims (12)
- Vorrichtung zur Detektion eines Fußgängeraufpralls mit: – wenigstens drei Beschleunigungssensoren (
10 ,12 ,13 ) die jeweils an der Innenseite der Stoßfängerverkleidung (15 ) angebracht sind und jeweils ein Signal erzeugen, – einer Auswerteschaltung (μC), die in Abhängigkeit von wenigstens einem Zeitversatz (Δt1, Δt2) zwischen zwei der drei Signale den Fußgängeraufprall detektiert und einen Aufprallort erkennt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Beschleunigungssensoren (
10 ,12 ,13 ) das jeweilige Signal dann erzeugen, wenn das jeweilige Signal eine jeweilige Rauschschwelle (30 ) überschreitet. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Beschleunigungssensoren (
10 ,12 ,13 ) das jeweilige Signal in Abhängigkeit von einer Signalform erzeugen. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zähler (
40 ) vorgesehen ist, der den wenigstens einen Zeitversatz (Δt1, Δt2) ermittelt. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) den wenigstens einen Zeitversatz (Δt1, Δt2) aus den ersten beiden auftretenden Signalen bestimmt und das Signal des dritten Beschleunigungssensors zur Plausibilisierung verwendet.
- Verfahren zur Detektion eines Fußgängeraufpralls mit folgenden Verfahrensschritten: – wenigstens drei Beschleunigungssensoren (
10 ,12 ,13 ), die jeweils an der Innenseite der Stoßfängerverkleidung (15 ) angebracht sind, erzeugen jeweils ein Signal; – der Fußgängeraufprall wird in Abhängigkeit von wenigstens einem Zeitversatz zwischen zwei der drei Signale detektiert; – anhand des wenigstens einen Zeitversatzes wird der Aufprallort erkannt. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Signal erzeugt wird, wenn das jeweilige Signal eine jeweilige Rauschschwelle (
30 ) überschreitet. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Signal in Abhängigkeit von einer Signalform erzeugt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zeitversatz (Δt1, Δt2) aus den ersten beiden auftretenden Signalen bestimmt wird und das dritte Signal zur Plausibilisierung verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale nach ihrem Auftreten gewichtet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6–10, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Signal über der Zeit summiert oder integriert wird und dass diese erste Summe oder dieses erste Integral für eine Massebestimmung eines Aufprallobjekts verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6–11, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Signal über der Zeit zweimal summiert oder zweimal integriert wird und dass diese zweite Summe oder dieses zweite Integral zur Bestimmung einer Eindringtiefe des Aufprallobjekts in das Fahrzeug verwendet wird.
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