DE102006055343B3 - Child seat and occupant differentiating device for motor vehicle, has light source transmitting light beam away by backrest and seat surface, where backrest acts as fixed reference point and occupant acts as textured elevation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterscheidung zwischen rückwärts angeordneten Kindersitzen und erwachsenen Insassen in einem Kraftfahrzeug, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 15.The The invention relates to an apparatus and a method for discrimination arranged between backwards Child seats and adult occupants in a motor vehicle, according to the preambles the claims 1 and 15.
Moderne Airbag-Auslöseeinrichtungen sehen vor, eine Auslösung des Airbags bei einem Unfall davon abhängig zu machen, ob ein mit einem Airbag ausgestatteter Sitz belegt oder frei ist, beziehungsweise welche Art der Belegung vorliegt, beispielsweise ob mit einer Person oder mit einem Gegenstand.modern Airbag triggering devices foresee a trigger the airbag in an accident depending on whether one with seat equipped with an airbag is occupied or free, respectively what type of occupancy is present, for example, whether with a person or with an object.
Bisher in Kraftfahrzeuge installierte Airbag-Auslöseeinrichtungen sehen hierzu Gewichtssensoren für die Fahrzeugsitze oder in den Sitzflächen der Fahrzeugsitze angeordnete Sensormatten vor. Ab einer bestimmten Gewichtskraft oder einer bestimmten Größe der Fläche, auf die Druck ausgeübt wird, erfolgt bei einem Unfall eine Auslösung des Airbags. Gewichtssensoren weisen den Nachteil auf, dass sie nur in der Lage sind zu bestimmen, mit welcher Kraft ein Objekt oder eine Person auf die Sitzfläche drückt. Diese Kraft ist beispielsweise abhängig von der Gurtkraft des Sicherheitsgurts. Darüber hinaus sind Gewichtssensoren nicht in der Lage zwischen Personen und Gegenständen zu unterscheiden. Die aus flächig angeordneten, druckempfindlichen Sensoren bestehenden Sensormatten leiten aus der Größe und Form der Fläche, auf welche Druck auf die Sitzfläche ausgeübt wird, ab, ob auf der Sitzfläche ein Erwachsener sitzt. Eine Unterscheidung zwischen Gegenständen und Personen ist dabei nur eingeschränkt möglich. Darüber hinaus sind auch noch kapazitive Sensoren bekannt, die anhand der durch einen Insassen oder einen Gegenstand verursachten Änderung der Permeabilität in der Lage sind, Insassen und Gegenstände zu erfassen. Auch hierbei ist eine Unterscheidung zwischen Personen und Gegenstände nur eingeschränkt möglich. Die bekannten Lösungen sind außerdem sehr aufwendig in ihrer Herstellung und Integration in Kraftfahrzeuge. Ein weiterer Nachteil der bekannten Gewichtssensoren und Sensormatten ist, dass sie plattformabhängig für jedes Fahrzeugmodell bzw. für jeden Fahrzeugsitz gesondert angefertigt beziehungsweise kalibriert werden müssen.So far installed in motor vehicles airbag deployment devices see weight sensors for this the vehicle seats or arranged in the seats of the vehicle seats Sensor mats in front. From a certain weight or a certain Size of the area, up the pressure exerted If an accident occurs, the airbag is triggered. weight sensors have the disadvantage that they are only able to determine with which force an object or a person presses on the seat surface. These For example, power depends on the belt force of the seat belt. In addition, weight sensors unable to distinguish between persons and objects. The out of area arranged, pressure-sensitive sensors existing sensor mats derive from the size and shape the area, on what pressure on the seat exercised will, from, whether on the seat an adult is sitting. A distinction between objects and People is limited possible. About that In addition, capacitive sensors are still known, based on the change caused by an occupant or an object the permeability are able to capture inmates and objects. Also here is a distinction between persons and objects only limited possible. The known solutions are as well very expensive in their manufacture and integration in motor vehicles. One Another disadvantage of the known weight sensors and sensor mats is that they are platform dependent for each Vehicle model or for each vehicle seat separately made or calibrated Need to become.
Moderne intelligente Airbagsysteme, so genannte Smart-Airbags, sind darüber hinaus in der Lage, die Position eines Insassen oder Gegenstandes beispielsweise im Hinblick darauf zu erfassen, ob sich der Insasse nach vorn beugt, oder eine zurückgelehnte Haltung einnimmt, um den Airbag situationsgerecht an das Unfallgeschehen angepasst zu entfalten.modern In addition, intelligent airbag systems, so-called smart airbags, are able to handle the Position of an occupant or object, for example, with regard to to detect whether the occupant is leaning forward, or one reclined Attitude takes to the airbag situation appropriate to the accident adapted to unfold.
Sowohl aufgrund des kurzen Abstandes zwischen dem Airbag und rückwärts angeordneten, so genannten Reboard-Kindersitzen, in denen Kleinkinder mit Blickrichtung nach hinten, entgegen der Fahrtrichtung auf dem Beifahrersitz untergebracht werden, als auch aufgrund der sehr kurzen zur Verfügung stehenden Reaktionszeiten sind jedoch selbst Smart Airbags nicht in der Lage, Reboard-Kindersitze zu erkennen und ihre Auslöseschwelle bzw. ihr Auslöseverhalten an Reboard-Kindersitze anzupassen. Dies kann im Falle eines Unfalls bei einem in einem solchen Kindersitz untergebrachten Kind schwere oder sogar tödliche Verletzungen zur Folge haben.Either due to the short distance between the airbag and arranged backwards, so-called reboard baby seats, where toddlers with a view to the rear, to be accommodated in the passenger seat opposite the direction of travel, as well as due to the very short available reaction times However, even smart airbags are unable to reboard child seats to recognize and their trigger level or their triggering behavior adapt to reboard child seats. This can be in case of an accident in a child accommodated in such a child seat heavy or even deadly Injuries result.
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Da auch die letztgenannten Vorrichtungen keine zuverlässige Unterscheidung zwischen Reboard-Kindersitzen und Insassen eines Kraftfahrzeugs erlauben, wird deshalb eine kostengünstige, plattformunabhängige automatische Erkennungsvorrichtung für Reboard-Kindersitze benötigt.As well as the latter devices Therefore, no reliable distinction between reboard child seats and occupants of a motor vehicle, a cost-effective, platform-independent automatic recognition device for reboard child seats is needed.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine zuverlässigere Unterscheidung zwischen erwachsenen Insassen und rückwärts angeordneten Kindersitzen in einem Kraftfahrzeug erlaubt und welche einfach und universell in einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs integriert werden kann.A The object of the invention is to provide a device available provide a more reliable Distinguishing between adult inmates and arranged backwards Child seats allowed in a motor vehicle and which simple and universal can be integrated into an interior of a motor vehicle.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und eine Verfahren zur Unterscheidung zwischen rückwärts angeordneten Kindersitzen und erwachsenen Insassen in einem Kraftfahrzeug nach den Merkmalen der Ansprüche 1 und 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.The Task is solved by an apparatus and a method for distinguishing between arranged backwards Child seats and adult occupants in a motor vehicle after the Features of the claims 1 and 15. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent ones claims and the description below.
Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterscheidung zwischen rückwärts angeordneten Kindersitzen und Insassen in einem Kraftfahrzeug.One The first object of the invention relates to a device for differentiation arranged between backwards Child seats and passengers in a motor vehicle.
Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Lichtquelle, welche mindestens einen fächer- oder kegelförmigen Lichtstrahl mit einem vorgegebenen Öffnungs- beziehungsweise Raumwinkel über Sitzlehne und Sitzfläche mindestens eines Sitzes eines Kraftfahrzeugs hinweg quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs aussendet, wodurch aus Sicht der Lichtquelle ein sich parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs erstreckender Lichtfächer bzw. ein Lichtkegel mit einer beispielsweise diametralen Erstreckung parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs aufgespannt wird, der einen vorgegebenen Bereich mit einer Erstreckung in Richtung der Längsachse des Kraftfahrzeugs vor der Lichtquelle beleuchtet. Außerdem weist die Vorrichtung einen Empfänger auf, der ein aus mehreren Sensoren bestehendes Sensorfeld umfasst, von denen jeder einen eigenen, begrenzten Winkelbereich innerhalb des Öffnungs- bzw. Raumwinkels des von dem Lichtstrahl beleuchteten Bereichs erfasst. Jeder der Sensoren erzeugt bei einem innerhalb eines vorgebbaren Abstandsbereichs und innerhalb des von ihm beobachteten Winkelbereichs liegenden, das von der Lichtquelle ausgesendete Licht diffus zurückstreuenden Reflexionspunkt eines Objekts ein dem Abstand des Reflexionspunktes äquivalentes Ausgangssignal. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus eine mit dem Empfänger verbundene Auswerteeinheit, welche aus den Ausgangssignalen der einzelnen Sensoren des Sensorfeldes ein Abstandsprofil erstellt, in welchem die in den Lichtfächer oder -kegel ragende Sitzlehne als fester Bezugspunkt und ein in den Bereich des Lichtfächers oder -kegels über der Sitzfläche reichender Insasse oder Gegenstand als reliefartige Erhebung auftreten und anhand dem ein unbelegter Sitz, ein beispielsweise erwachsener Insasse und ein rückwärts angeordneter Kindersitz unterscheidbar ist. Die Vorrichtung sieht darüber hinaus vor, dass der Lichtstrahl mit wechselnder Wellenlänge ausgesendet wird.The Device comprises at least one light source, which at least a fan or cone-shaped Light beam with a predetermined opening or solid angle on seat back and seat at least one seat of a motor vehicle across the longitudinal axis of the motor vehicle emits, thereby, from the perspective of the light source a parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle extending light fan or a beam with an example diametrical extension parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle is clamped, the a predetermined range with an extension in the direction of the longitudinal axis of the motor vehicle illuminated in front of the light source. In addition, the device a receiver which comprises a sensor field consisting of several sensors, each of which has its own, limited angular range within of the opening or solid angle of the area illuminated by the light beam. Each of the sensors generates at one within a predefinable Distance range and within the angle range observed by him lying, the light emitted by the light source diffused back diffuse Reflection point of an object equivalent to the distance of the reflection point Output. The device further comprises a connected to the receiver Evaluation unit, which from the output signals of the individual sensors of the sensor field creates a distance profile in which the in the fan of light or cone projecting seatback as a fixed reference point and a in the area of the fan of light or cones over the seat reaching occupant or object occur as a relief-like elevation and on the basis of an empty seat, for example, adult Inmate and a backward arranged Child seat is distinguishable. The device also provides that the light beam is emitted with changing wavelength.
Es sind, wie eingangs zum Stand der Technik ausgeführt wurde, Lasertriangulationssensoren bekannt, welche eine Laserlichtquelle und einen als Fotodiode mit streifenförmig gezogener beleuchtungsempfindlicher Fläche ausgebildeten Empfänger um fassen. Mit ihnen lässt sich der Abstand zu einer von der Laserlichtquelle beleuchteten Stelle auf der Oberfläche eines Objekts wie etwa eines Gegenstandes oder einer Person messen. Die Stelle wird als Reflexionspunkt bezeichnet. Die Lage eines Auftreffpunkts des am Reflexionspunkt reflektierten und diffus zurück gestreuten Laserlichts entlang der streifenförmig gezogenen beleuchtungsempfindlichen Fläche verändert sich dabei in Abhängigkeit vom Abstand des Reflexionspunkts zum Lasertriangulationssensor. Je nach Lage des Auftreffpunkts verändert sich das Verhältnis zwischen bestimmten Strömen im Lasertriangulationssensor. Das Verhältnis dieser elektrischen Ströme ergibt ein analoges Ausgangssignal welches somit ein Maß für den Abstand des Reflexionspunkts vom Lasertriangulationssensor ist. Der Empfänger des oben beschriebenen Lasertriangulationssensors ist als PSD-Sensor, abgeleitet von Photo-Sensitive Device oder Position Sensing Detector, bekannt. Der Vorteil dieses Empfängertyps ist eine einfach zu realisierende Messelektronik und seine hohe Abtastrate von bis zu 10 MHz. Ein alternativer Empfänger mit ähnlichem Funktionsprinzip stellt ein CCD-Sensor, abgeleitet von Charge Coupled Device, dar.It are, as stated in the prior art, laser triangulation sensors known which a laser light source and a photodiode with in strips drawn illuminated sensitive surface trained receiver to summarize. Lets with them the distance to one of the laser light source illuminated Place on the surface of an object such as an object or a person. The location is called a reflection point. The location of a point of impact the reflected at the reflection point and diffused back scattered Laser light along the strip-shaped light-sensitive surface changes depending on from the distance of the reflection point to the laser triangulation sensor. Depending on the location of the point of impact, the ratio between certain currents in the laser triangulation sensor. The ratio of these electrical currents results an analog output signal which thus provides a measure of the distance of the reflection point from the laser triangulation sensor. The receiver of the above Laser triangulation sensor is a PSD sensor derived from Photo-Sensitive Device or Position Sensing Detector, known. The advantage of this receiver type is an easy to implement measuring electronics and its high Sampling rate of up to 10 MHz. An alternative receiver with similar Operating principle is a CCD sensor derived from charge coupled Device, dar.
Erfindungsgemäß wird nunmehr eine Lichtquelle verwendet, welche einen fächer- oder kegelförmigen Laserstrahl mit einem vorgegebenen Öffnungs- bzw. Raumwinkel aussendet. Die Lichtquelle kann eine kostengünstige LED, aber auch ein Laser sein. Hierdurch wird ein durch den Öffnungswinkel bzw. den Raumwinkel vorgegebener Bereich vor der Lichtquelle beleuchtet. Zusätzlich wird ein Empfänger verwendet, der ein aus mehreren Sensoren bestehendes Sensorfeld umfasst, von denen jeder einzelne einen Abstand zu einem innerhalb eines vorgegebenen Abstandsbereichs und innerhalb des von dem fächer- oder kegelförmigen Lichtstrahls beleuchteten Bereichs liegenden Reflexionspunkt auf einem Objekt zu bestimmen in der Lage ist. Jeder Sensor beobachtet dabei einen eigenen Winkelbereich innerhalb des Öffnungs- bzw. Raumwinkels des von dem Lichtstrahl beleuchteten Bereichs. Jeder Sensor erzeugt bei einem innerhalb des vorgegebenen Abstandsbereichs und in Richtung des von ihm beobachteten Winkelbereichs liegenden Reflexionspunkt ein dem Abstand des Reflexionspunktes analoges Ausgangssignal. Ein innerhalb des von dem fächer- oder kegelförmigen Lichtstrahls beleuchteten Bereichs liegendes Objekt kann beispielsweise ein Insasse und/oder ein Gegenstand, wie etwa eine Sitzlehne und/oder ein Kindersitz, insbesondere ein rückwärts angeordneter Kindersitz sein. Eine mit dem Empfänger verbundene Auswerteeinheit erstellt aus den von den einzelnen Sensoren des Sensorfeldes bestimmten Abständen ein Abstandsprofil. Ein unbelegter Sitz, ein von einem, beispielsweise erwachsenen, Insassen belegter Sitz und ein von einem rückwärts angeordneten Kindersitz belegter Sitz erzeugen jeweils unterschiedliche Abstandsprofile. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen einem unbelegten Sitz, einem Insassen und einem rückwärts angeordneten Kindersitz unterscheiden. Die einzelnen Sensoren des Sensorfeldes können beispielsweise PSD-Sensoren oder CCD-Sensoren sein. Ebenso ist denkbar, einen CMOS-Sensor zu verwenden. Solche Sensoren weisen einen wesentlich höheren Dynamikbereich auf und weisen dadurch einem wesentlich höheren Helligkeitsbereich auf, innerhalb dem sie eingesetzt werden können. So können CMOS-Sensoren beispielsweise im Dunkeln wesentlich besser sehen, als andere Sensoren.According to the invention, a light source is now used which emits a fan-shaped or cone-shaped laser beam with a predetermined opening or solid angle. The light source can be a low-cost LED, but also a laser. As a result, an area predetermined by the opening angle or the solid angle is illuminated in front of the light source. In addition, a receiver is used which comprises a multi-sensor sensor array, each of which is capable of determining a distance to a reflection point on an object within a given range of distances and within the range illuminated by the fan or conical light beam , Each sensor observes its own angular range within the opening or solid angle of the area illuminated by the light beam. Each sensor generates at one within the given distance range and in the direction of it Observed angular range lying reflection point a the distance of the reflection point analog output signal. An object lying within the area illuminated by the fan or conical light beam may be, for example, an occupant and / or an object, such as a seat back and / or a child seat, in particular a rear-facing child seat. An evaluation unit connected to the receiver creates a distance profile from the distances determined by the individual sensors of the sensor field. An unoccupied seat, a seat occupied by a, for example, adult, occupant and a seat occupied by a rearward-facing child seat each produce different spacing profiles. As a result, the device according to the invention can distinguish between an empty seat, an occupant and a rear-facing child seat. The individual sensors of the sensor field can be, for example, PSD sensors or CCD sensors. It is also conceivable to use a CMOS sensor. Such sensors have a much higher dynamic range and thus have a much higher brightness range within which they can be used. For example, CMOS sensors can see much better in the dark than other sensors.
Indem der Lichtstrahl moduliert, also mit wechselnder Wellenlänge von der Lichtquelle ausgesendet wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer geeigneten, entsprechenden Filterung des Lichts unabhängig von den vorherrschenden Temperatur- und Lichtverhältnissen zuverlässig betrieben werden.By doing the light beam is modulated, ie with changing wavelength of the light source is emitted, the device according to the invention in Connection with a suitable, appropriate filtering of the light independently from the prevailing temperature and light conditions reliable operate.
Wichtig ist hervorzuheben, dass als Messprinzip, nach dem die Abstände zu den Reflexionspunkten bestimmt werden, erfindungsgemäß sowohl das Triangulationsprinzip, als auch das Prinzip der Laufzeitmessung geeignet ist.Important It should be emphasized that the measuring principle according to which the distances to the Reflection points are determined according to the invention, both the triangulation principle, as well as the principle of transit time measurement is suitable.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass sie mit überschaubaren, kostengünstigen, sowie einfach in ein Kraftfahrzeug integrierbaren Mitteln in der Lage ist, zwischen einem unbelegten Sitz, einem erwachsenen Insassen und einem rückwärts angeordneten Kindersitz zu unterscheiden.The inventive device points opposite The prior art has the advantage that they are manageable, cost-effective, as well as easily integrated in a motor vehicle means in a position is, between a blank seat, an adult inmate and a backward arranged Child seat to distinguish.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sensoren des Sensorfeldes PSD-Sensoren und/oder CCD-Sensoren und/oder CMOS-Sensoren sind. Solche Sensoren sind bekannt und auf dem Markt verfügbar und erlauben dadurch eine kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.A advantageous embodiment of the invention provides that the sensors of the sensor array are PSD sensors and / or CCD sensors and / or CMOS sensors. Such sensors are known and available in the market and allow thereby a cost-effective Production of the device according to the invention.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Lichtstrahl impulsartig von der Lichtquelle ausgesendet wird. Hierdurch wird die Strahlenbelastung der Insassen gering gehalten, da der Lichtstrahl nicht kontinuierlich, sondern zu diskreten Zeitpunkten ausgesendet wird. Ein weiterer Vorteil ist eine geringere Umgebungslichtabhängigkeit, da kurzfristig abgegebene Impulse heller als das Umgebungslicht ausgesendet werden können.A Another advantageous embodiment of the invention provides that the light beam is emitted in pulses from the light source. As a result, the radiation exposure of the occupants is kept low because the light beam is not continuous, but at discrete times is sent out. Another advantage is a lower ambient light dependence, because short-term emitted pulses brighter than the ambient light can be sent out.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lichtquelle einen Infrarotlichtstrahl aussendet. Infrarotlicht liegt außerhalb des vom menschlichen Auge erfassbaren Wellenlängenbereichs und lenkt dadurch den Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht vom Verkehrsgeschehen ab.A Particularly advantageous embodiment of the invention provides that the light source emits an infrared light beam. infrared light is outside of the human eye detectable wavelength range and directs the driver of the motor vehicle from the traffic.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist Lichtquelle ein Lambert-Strahler. Dadurch wird sichergestellt, dass der durch den Öffnungs- bzw. Raumwinkel begrenzte, von dem Lichtstrahl beleuchtete Bereich gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass den Sensoren in allen Winkelbereichen eine zur Erfassung ausreichende diffuse Rückstreuung zur Verfügung steht.According to one advantageous embodiment of the device according to the invention is a light source a Lambert radiator. This will ensure that through the opening or solid angle limited, illuminated by the light beam area evenly lit. becomes. This can ensure that the sensors in all Angle ranges sufficient for the detection diffuse backscatter to disposal stands.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Lichtquelle ein Line-Laser.According to one Another advantageous embodiment of the device according to the invention the light source is a line laser.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung seitlich eines Sitzes im Innenraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Eine Anordnung seitlich eines Sitzes erlaubt eine besonders zuverlässige Unterscheidung zwischen einem, beispielsweise erwachsenen, Insassen, einem rückwärts angeordneten Kindersitz und freien Sitz, da sich aus dieser Beobachtungsrichtung ein besonders einfach interpretierbares Abstandsprofil ergibt. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei in der B-Säule angeordnet. Eine Anordnung in der A- oder B-Säule erlaubt eine weitgehend plattformunabhängige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.A Particularly advantageous embodiment of the invention provides that the device laterally of a seat in the interior of a motor vehicle is arranged. An arrangement on the side of a seat allows one particularly reliable Distinction between one, for example, adult, inmates, arranged backwards Child seat and free seat, as seen from this direction of observation gives a particularly easy interpretable distance profile. Preferably is the device according to the invention while in the B-pillar arranged. An arrangement in the A or B pillar allows a largely platform-independent Embodiment of the device according to the invention.
Eine andere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung oberhalb eines Sitzes im Innenraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Eine Anordnung oberhalb eines Sitzes erlaubt zum einen eine einfache Integration in ein Kraftfahrzeug und zum anderen eine zuverlässige Unterscheidung zwischen erwachsenem Insassen, rückwärts angeordnetem Kindersitz und freiem Sitz, da sich aus dieser Beobachtungsrichtung ein ebenfalls besonders einfach interpretierbares Abstandsprofil ergibt. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei im Dachhimmel angeordnet, beispielsweise im Bereich des Rückspiegels oder im Bereich der Innenraumbeleuchtung oder im Bereich der Dachkonsole mit den Betätigungsvorrichtungen beispielsweise für Schiebedach, Innenraumbeleuchtung, Bordcomputer und dergleichen. Eine Anordnung im Dachhimmel erlaubt eine plattformunabhängige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Another, particularly advantageous embodiment of the invention provides that the device is arranged above a seat in the interior of a motor vehicle. An arrangement above a seat allows for a simple integration into a motor vehicle and on the other a reliable distinction between adult occupant, rear-facing child seat and free seat, as results from this direction of observation also a particularly easy interpretable distance profile. Preferably, the device according to the invention is arranged in the headliner, for example in the area of the rearview mirror or in the area of the interior lighting or in the area of the overhead console with the actuating device For example, directions for sunroof, interior lighting, on-board computer and the like. An arrangement in the headliner allows a platform-independent configuration of the device according to the invention.
Sowohl ein Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung seitlich eines Sitzes, als auch oberhalb eines Sitzes erlaubt eine zuverlässige Unterscheidung zwischen erwachsenem Insassen, rückwärts angeordnetem Kindersitz und freiem Sitz bei allen Sitz- und Rückenlehneneinstellungen.Either an arrangement of the device according to the invention side of a seat, as well as above a seat allows one reliable Distinction between adult occupant, rear-facing child seat and free seat for all seat and backrest adjustments.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der vorgebbare Abstandsbereich 0 bis 60 cm umfasst. Dieser Abstandsbereich ist insbesondere bei einer seitlichen Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft, da die Mitte der Sitzfläche, auf der ein dort befindliches Objekt, insbesondere eine Person oder ein Kindersitz seine größten Abmessungen aufweist, nicht weiter beispielsweise von der B-Säule entfernt ist. Darüber hinaus deckt der Abstandsbereich auch den Fall ab, dass ein Erwachsener oder ein Gegenstand die erfindungsgemäße Vorrichtung abdeckt.A advantageous embodiment of the invention provides that the predefinable Distance range 0 to 60 cm includes. This distance range is particular advantageous in a lateral arrangement of the device according to the invention, because the middle of the seat, on the object there, in particular a person or a child seat its largest dimensions not further example of the B-pillar is removed. About that In addition, the distance range also covers the case of being an adult or an article covers the device according to the invention.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der vorgebbare Abstandsbereich 10 bis 120 cm umfasst. Dieser Abstandsbereich ist insbesondere bei einer Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oberhalb eines Sitzes, insbesondere im Dachhimmel vorteilhaft, da der Abstand eines Objekts, insbesondere einer Person oder eines Kindersitzes vom Dachhimmel innerhalb dieser Größenordnung liegt.A Another advantageous embodiment of the invention provides that the predeterminable distance range comprises 10 to 120 cm. This distance range is in particular in an arrangement of the device according to the invention above a seat, in particular in the headliner advantageous since the distance of an object, in particular a person or a person Child seat from the headliner lies within this order of magnitude.
Eine zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Öffnungs- beziehungsweise Raumwinkel des fächer- oder kegelförmigen Lichtstrahls 90° beträgt. Hierdurch kann ein besonders weiter Verstellbereich eines Sitzes von nur einer Stelle aus ausreichend genau beobachtet werden.A additional advantageous embodiment of the invention provides that the opening or solid angle of the fan or cone-shaped Light beam is 90 °. hereby can be a particularly wide adjustment of a seat of only one Place from being observed with sufficient accuracy.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestimmt der Empfänger den Abstand zu einem Reflexionspunkt durch Laufzeitmessung oder durch Triangulation.According to one advantageous embodiment of the invention, the receiver determines the Distance to a reflection point by transit time measurement or by Triangulation.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterscheidung zwischen rückwärts angeordneten Kindersitzen und erwachsenen Insassen in einem Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:
- – Beleuchten eines vorgegebenen Bereichs in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs mittels eines über Sitzlehne und Sitzfläche mindestens eines Sitzes eines Kraftfahrzeugs hinweg quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs verlaufenden fächer- oder kegelförmigen Lichtstrahls, der einen sich parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs erstreckenden Lichtfächer bzw. einen Lichtkegel mit ei ner Erstreckung parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs aufspannt, wobei der Lichtstrahl mit wechselnder Wellenlänge ausgesendet wird,
- – Erfassen der Winkelbereiche und der Abstände von auf der Oberfläche eines innerhalb des beleuchteten Bereichs befindlichen Objekts liegenden, den Lichtstrahl diffus rückstreuenden Reflexionspunkten,
- – Erstellen eines Abstandsprofils anhand der erfassten Winkelbereiche und Abstände, in welchem die in den Lichtfächer oder -kegel ragende Sitzlehne als fester Bezugspunkt und ein in den Bereich des Lichtfächers oder -kegels über der Sitzfläche reichender Insasse oder Gegenstand als reliefartige Erhebung auftreten,
- – Unterscheiden zwischen einem unbelegten Sitz, einem Insassen und einem rückwärts angeordneten Kindersitz anhand des erstellten Abstandsprofils, sowie
- – Verwendung der durch die Unterscheidung gewonnenen Information über die Art der Belegung eines Sitzes zur Entscheidung über eine Airbag-Auslösung.
- - Illuminating a predetermined area in an interior of a motor vehicle by means of a seat back and seat at least one seat of a motor vehicle across transverse to the longitudinal axis of the motor vehicle extending fan or conical light beam extending parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle light fan or a cone of light with egg ner extension parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle spans, wherein the light beam is emitted with changing wavelength,
- Detecting the angular ranges and the distances of reflection points lying on the surface of an object located within the illuminated area and diffusing the light beam diffusely,
- - Creating a distance profile based on the detected angular ranges and distances in which the projecting in the light fan or cone seat back as a fixed reference point and in the area of the light fan or cone over the seat reaching occupant or object occur as a relief-like survey,
- - Distinguish between an empty seat, an occupant and a rear-facing child seat based on the created distance profile, as well
- - Use of the information obtained by the distinction on the type of occupancy of a seat for the decision on an airbag deployment.
Das Unterscheiden erfolgt anhand eines geeigneten Algorithmus. Der Algorithmus kann beispielsweise eine Integration der Fläche unter einer von den einzelnen Abstandswerten gebildeten Kurve, oder einen Vergleich mit Referenzprofilen oder dergleichen umfassen.The Distinguishing takes place using a suitable algorithm. The algorithm For example, an integration of the area under one of the individual Distance values formed curve, or a comparison with reference profiles or the like.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der vorgegebene Bereich von einer an einem einzigen Punkt angeordneten Lichtquelle aus beleuchtet wird. Hierdurch wird ein besonders geringer Herstellungsaufwand erreicht, da nur eine einzige Lichtquelle, die einen vorgebbaren Öffnungs- bzw. Raumwinkelbereich beleuchtet, benötigt wird.A advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the predetermined range of one arranged at a single point Light source is lit off. This will be a particularly low Manufacturing cost reached, since only a single light source, the a predefinable opening or solid angle area illuminated, is needed.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:The Invention will be explained below with reference to the drawings. there demonstrate:
Eine
in
Jeder
der Sensoren
Wichtig
ist hervorzuheben, dass die Darstellung in
Eine
Integration der Vorrichtung
Wichtig ist hervorzuheben, dass die Erfindung vorsieht, zwischen einem Reboard-Kindersitz und einem erwachsenen Insassen eines Kraftfahrzeugs durch Infrarotlasertriangulation zu unterscheiden. Hierzu wird vorzugsweise ein so genannter Line-Laser mit einem vorgegebenen Öffnungswinkel, sowie ein geeigneter Empfänger verwendet, der ein aus mehreren Sensoren bestehendes Sensorfeld umfasst. Als Sensoren sind PSD-Sensoren oder CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren vorgesehen. Ein Line-Laser emittiert Licht in einem eng begrenzten Wellenlängenbe reich, vorzugsweise monochromatisches Licht. Ein PSD-Sensor, abgeleitet von Photo-Sensitive Device oder Position Sensing Detector, stellt prinzipiell eine Fotodiode mit streifenförmig gezogener beleuchtungsempfindlicher Fläche dar. Je nach Lage eines von einem Gegenstand oder einer Person auf die beleuchtungsempfindliche Fläche reflektierten Lichtpunkts wird ein analoges Signal ausgegeben. Der Vorteil dieses Empfängertyps ist eine einfach zu realisierende Messelektronik und seine hohe Abtastrate von bis zu 10 MHz.It is important to note that the invention provides for distinguishing between a child safety seat and an adult occupant of a motor vehicle by infrared laser triangulation. For this purpose, preferably a so-called line laser with a predetermined opening angle, as well as a suitable receiver is used which comprises a sensor field consisting of a plurality of sensors. As sensors PSD sensors or CCD sensors or CMOS sensors are provided. A line laser emits light in a narrow range th Wellenlängenbe rich, preferably monochromatic light. A PSD sensor, derived from the Photo-Sensitive Device or Position Sensing Detector, basically represents a photodiode with a strip-sensitive illumination-sensitive surface. Depending on the position of a light spot reflected by an object or a person on the illumination-sensitive surface, an analog signal is output. The advantage of this type of receiver is its easy-to-use measuring electronics and its high sampling rate of up to 10 MHz.
Die Abstandsmessung erfolgt durch Triangulation. Bei einem freien, nicht besetzten Sitz oder einem nicht benutzten Reboard-Kindersitz befindet sich nur die Rückenlehne des Sitzes innerhalb des Erfassungsbereichs. Hieraus ergibt sich ein eingeschränkter Bereich, innerhalb dem nur geringe Abstände gemessen werden. Wenn der Sitz von einem erwachsenen Insassen belegt ist, ist der Bereich, innerhalb dem geringe Abstände gemessen werden, wesentlich größer. Dieser größere Bereich ergibt sich aus der Rückenlehne und der Breite des Oberkörpers des Insassen.The Distance measurement is done by triangulation. At a free, not occupied seat or an unused reboard child seat is located only the backrest of the seat within the coverage area. It follows a restricted one Area within which only small distances are measured. If the Seat occupied by an adult occupant is the area within the short distances be measured, much larger. This larger area arises from the backrest and the width of the upper body of the Occupants.
Bevorzugte Anordnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs sind zum einen seitlich eines Sitzes und zum anderen oberhalb eines Sitzes.preferred Arrangements of the device according to the invention in the interior of a motor vehicle are on the one side of a Seat and the other above a seat.
Bei einer Anordnung seitlich eines Sitzes erfolgt die Abstandsmessung von der Seite. Hierbei sind der Infrarotlicht aussendende Line-Laser und das zugehörige Sensorfeld des Empfängers seitlich des Sitzes angeordnet, beispielsweise in der B-Säule des Kraftfahrzeugs. Der vorgegebene Abstandsbereich deckt dabei vorzugsweise 0 bis 60 cm ab.at an arrangement laterally of a seat is the distance measurement of the page. Here are the infrared light emitting line laser and the associated one Sensor field of the receiver arranged laterally of the seat, for example in the B-pillar of the Motor vehicle. The predetermined distance range preferably covers 0 to 60 cm from.
Bei einer Anordnung oberhalb eines Sitzes erfolgt die Abstandsmessung von oben. Hierbei sind der Infrarotlicht aussendende Line-Laser und das zugehörige Sensorfeld des Empfängers oberhalb des Sitzes angeordnet, beispielsweise im Dachhimmel. Der vorgegebene Abstandsbereich deckt dabei vorzugsweise 10 bis 60 cm ab.at an arrangement above a seat is the distance measurement from above. Here are the infrared light emitting line laser and the associated one Sensor field of the receiver arranged above the seat, for example in the headliner. Of the predetermined distance range covers preferably 10 to 60 cm from.
In beiden Fällen weist der Line-Laser einen Öffnungs- oder Raumwinkel von vorzugsweise 90° auf, bzw. erzeugt einen Fächer oder einen Kegel mit einem Öffnungs- bzw. Raumwinkel von vorzugsweise 90°.In both cases the line laser has an opening or solid angle of preferably 90 °, or generates a fan or a cone with an opening or solid angle of preferably 90 °.
Der Verfahrensablauf zur erfindungsgemäßen Unterscheidung zwischen erwachsenen Insassen und rückwärts angeordneten Kindersitzen ist unkompliziert und bedient sich in seiner Umsetzung bestehender Sensor-Technologien. Das Integrationskonzept im Dachhimmel erlaubt einen allgemeinen Aufbau, der in unterschiedlichen Fahrzeugplattformen zum Einsatz kommen kann. Die plattformunabhängige Bauart der erfindungsgemäßen Vorrichtung verringert Entwicklungs- und Herstellungskosten sowohl für die Bestandteile der Vorrichtung, wie etwa Lichtquelle, Empfänger und Auswerteeinheit, als auch für die Integration der Vorrichtung in ein Kraftfahrzeug. Mit nur kleinen Änderungen kann die oben beschriebene Vorrichtung auch für Fahrzeuginsassen auf dem Fahrersitz und auf den Rücksitzen angewandt werden. Sowohl die Ausführungsform mit Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung seitlich des Sitzes, als auch oberhalb des Sitzes arbeiten zuverlässig für alle Sitz- und Rückenlehneneinstellungen. Zusätzlich ist auch denkbar, mit nur einer im Innenraum eines Kraftfahrzeugs angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung alle Sitzplätze im Kraftfahrzeug im Hinblick auf Belegung und Art der Belegung zu überwachen.Of the Procedure for the distinction between adult inmates and arranged backwards Child seats is uncomplicated and uses in its implementation existing sensor technologies. The integration concept in the headliner allows a general layout, in different vehicle platforms can be used. The platform-independent design of the device according to the invention is reduced Development and manufacturing costs for both the components of the device, such as light source, receiver and evaluation unit, as well as for the integration of the device in a motor vehicle. With only small changes can the device described above also for vehicle occupants on the Driver's seat and in the back seats be applied. Both the embodiment with arrangement of Device according to the invention from the side of the seat, as well as above the seat, work reliably for all seat and backrest adjustments. additionally is also conceivable, with only one in the interior of a motor vehicle arranged device according to the invention all seats in the vehicle with regard to occupancy and type of occupancy to monitor.
Durch eine periodische Modulation des emittierten Infrarotlaserlichts in Verbindung mit einer geeigneten, entsprechenden Filterung des Infrarotlaserlichts kann die erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig von der Helligkeit der Umgebung von direkter Sonneneinstrahlung bis hin zu völliger Dunkelheit zur Abstandsmessung und damit zur Unterscheidung zwischen Reboard-Kindersitzen und erwachsenen Fahrzeuginsassen verwendet werden.By a periodic modulation of the emitted infrared laser light in conjunction with a suitable, appropriate filtering of the Infrared laser light, the device according to the invention can be independent of the brightness of the environment from direct sunlight until towards complete Darkness for distance measurement and thus for the distinction between Reverse child seats and adult vehicle occupants used become.
Wichtig ist hervorzuheben, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Unterscheidung zwischen Reboard-Kindersitzen und erwachsenen Fahrzeuginsassen mittels Abstandsmessung berührungslos erfolgt, wodurch eine in ein Kraftfahrzeug integrierte erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl im Alltagsbetrieb, als auch im Falle von Unfällen, bei denen keine Airbag-Auslösung erfolgt, im Vergleich zu Gewichtssensoren oder Sensormatten nur in geringem Maße mechanischen Kräften ausgesetzt ist. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wesentlich langlebiger, ausfallsicherer und wartungsärmer als die bekannten Gewichtssensoren oder Sensormatten.Important It should be emphasized that in the device according to the invention a distinction between Reboard child seats and adult vehicle occupants by means of distance measurement contactless takes place, whereby a device integrated in a motor vehicle according to the invention both in everyday use, as well as in the event of accidents at where no airbag deployment occurs, compared to weight sensors or sensor mats only in small Dimensions mechanical forces is exposed. As a result, the device according to the invention is much more durable, fail-safe and low-maintenance as the known weight sensors or sensor mats.
Darüber hinaus ist der Herstellungsaufwand für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Unterscheidung zwischen Reboard-Kindersitzen und erwachsenen Fahrzeuginsassen aufgrund des einfachen Verfahrens der Abstandsmessung wesentlich geringer, als für ähnliche, mittels Gewichtssensoren oder Sensormatten arbeitende Vorrichtungen.Furthermore is the manufacturing cost for a device according to the invention to distinguish between reboard child seats and adult vehicle occupants much less due to the simple method of distance measurement, as for similar, by means of weight sensors or sensor mats working devices.
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