DE102009052475A1

DE102009052475A1 - Leistungsbasiertes Klassifizierungsverfahren und leistungsbasierter Klassifizierungsalgorithmus für Fahrer

Info

Publication number: DE102009052475A1
Application number: DE102009052475A
Authority: DE
Inventors: Jenne-Tai Rochester Wang; Mark O. Rochester Neal; Chin-Hsu Troy Lin; Bing Deng; Dorel M. Troy Sala
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: CN101916323A; DE102009052475B4; US20100121535A1; US8606465B2

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren zum Klassifizieren der Optimierung von Sicherheitsmerkmalen an einem Fahrzeug für einen Fahrer des Fahrzeugs auf der Grundlage der Körpergröße und Masse des Fahrers bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, dass auf der Grundlage der Fahrerkörpergröße und -masse eine Anzahl von Basisfahrergrößen ermittelt wird und für jede Basisfahrerkörpergröße eine Fahrersitzposition ermittelt wird. Das Verfahren identifiziert ferner einen Satz von abstimmbaren Entwurfsvariablen, die verwendet werden, um die Sicherheitsmerkmale des Fahrzeugs anzupassen, und führt eine Entwurfsoptimierungsanalyse zum Identifizieren eines Optimalentwurfs für die Fahrzeugsicherheitsmerkmale für jede der Basisfahrergrößen durch. Das Verfahren identifiziert dann den Entwurf aus den Optimalentwürfen, der die beste Leistung für zufällig ausgewählte Referenzfahrer bereitstellt, und klassifiziert alle Fahrer in eine vorbestimmte Anzahl von Klassifizierungen, wobei jede Klassifizierung einen bestimmten Optimalentwurf darstellt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität des Einreichungsdatums der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/113,900 mit dem Titel Performance-Based Classification Method and Algorithm for Drivers, die am 12. November 2008 eingereicht wurde.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zum Klassifizieren von Fahrern, indem Fahrerkörpergrößen mit der bestmöglichen Unfallsicherheitsleistung in Beziehung gebracht werden, die durch einen Auswahlsatz von Fahrerschutzentwürfen bereitgestellt werden könnte, und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Klassifizieren von Fahrern, indem eine Körpergrößen- und -masseninformation mit der bestmöglichen Unfallsicherheitsleistung in Beziehung gebracht wird. Es wird auch ein Steueralgorithmus vorgeschlagen, der das Verfahren verwendet, um einem Fahrzeug zu ermöglichen, automatisch den besten Fahrerschutzentwurf für einzelne Fahrer auszuwählen.
2. Erläuterung der verwandten Technik
Moderne Fahrzeuge umfassen oftmals Systeme zum automatischen Einstellen verschiedener Komponenten und Merkmale in dem Fahrzeug für einen bestimmten Fahrer und/oder Fahrgast des Fahrzeugs, von denen viele auf der Größe des Fahrers und den persönlichen Vorlieben des Fahrers basieren. Insbesondere sind moderne Fahrzeuge allgemein entworfen, um Personen mit unterschiedlichen Größen und Vorlieben zu ermöglichen, Merkmale von Fahrzeugsystemen für einen Komfort, eine Zweckmäßigkeit und Betriebsbedürfnisse jeder Person anzupassen. Diese Fahrzeugmerkmale können Fahrzeugsitze, Fußpedale, Rückspiegel, Lenksäulen etc. umfassen. Um den Aufwand eines Wiederanpassens der ausgewählten Merkmale eines Fahrzeugs zu reduzieren, setzen einige Fahrzeuge ein Speichersystem ein, das die bevorzugten Einstellungen für einen oder mehrere Benutzer speichert und ausgestaltet ist, um die Fahrzeugsysteme bei einer Anforderung automatisch an die bevorzugten Einstellungen anzupassen.
Moderne Fahrzeuge umfassen auch eine Anzahl von Sicherheitseinrichtungen, die die Fahrzeuginsassen während eines Unfallereignisses schützen, wie beispielsweise Airbag-Systeme und Sicherheitsgurtsysteme. Fahrzeug-Airbag-Systeme sind komplexe Systeme, die entworfen sind, um die Fahrzeuginsassen zu schützen. Beispielsweise müssen Airbag-Systeme derart entworfen sein, dass sie nicht aktiviert werden, wenn das Unfallereignis nicht schwer genug ist, sie nicht aktiviert werden, wenn das Unfallereignis nicht aus der richtigen Richtung stammt, der Airbag während des Unfallereignisses schnell genug entfaltet wird, der Airbag während des Unfallereignisses mit genug Gas gefüllt wird, um den Fahrzeuginsassen zu schützen, und der Airbag korrekt entlüftet wird, so dass das Gas aus dem Airbag mit der korrekten Strömungsrate entweichen kann, wenn der Fahrzeuginsasse gegen den Airbag gedrückt wird, um die kinetische Energie des Insassen abzuführen, ohne eine hohe Rückprallgeschwindigkeit zu verursachen.
Fahrzeugsicherheitsgurtsysteme können auch mit einem Kraftbegrenzer ausgestattet sein, der die Last an dem Sicherheitsgurt begrenzt, so dass er geeignete Rückhaltekräfte bereitstellt, um den angegurteten Insassen bei einem Unfallereignis zu schützen. Insbesondere ermöglicht der Kraftbegrenzer während eines Unfallereignisses, bei dem der Sicherheitsgurtträger mit hoher Trägheitskraft in den Sicherheitsgurt gedrückt werden kann, dass sich der Sicherheitsgurt ausdehnt oder einen bestimmten Betrag nachgibt, so dass die Sicherheitsgurtkraft während des Ereignisses groß genug ist, um das erforderliche Zurückhalten bereitzustellen, jedoch dem Träger keine Verletzung zuzufügen.
Typischerweise sind die Airbag-Füll- und -Abblasrate, die Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzerspannung und andere Sicherheitsmerkmale in dem Fahrzeug für eine ”durchschnittliche” Person eingestellt, und können sie nicht für Personen mit geringerem Gewicht und geringerer Größe und Personen mit höherem Gewicht und höherer Größe optimiert werden. Daher wäre es ideal, ein System und Verfahren bereitzustellen, das die Fahrersicherheitsmerkmale an einem Fahrzeug für verschiedene Einzelpersonen personalisiert, welche ähnlich wie andere Fahrzeugmerkmale eingestellt und gespeichert werden können.
Praktisch kann es erwünscht sein, ein Klassifizierungssystem und -verfahren bereitzustellen, das die Fahrersicherheitsmerkmale an einem Fahrzeug nur für einen endlichen Satz von Klassen für verschiedene Gruppen von Einzelpersonen personalisiert, welche ähnlich wie die ande ren oben erwähnten Fahrzeugmerkmale eingestellt und gespeichert werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum Klassifizieren der Optimierung von Sicherheitsmerkmalen an einem Fahrzeug für einen Fahrer des Fahrzeugs auf der Grundlage der Körpergröße und Masse des Fahrers offenbart. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Anzahl von Basisfahrergrößen auf der Grundlage der Fahrerkörpergröße und -masse und ein Ermitteln einer Fahrersitzposition für jede Basisfahrerkörpergröße. Das Verfahren identifiziert auch einen Satz von abstimmbaren Entwurfsvariablen, die verwendet werden, um die Sicherheitsmerkmale des Fahrzeugs anzupassen, und führt eine Entwurfsoptimierungsanalyse zum Identifizieren eines optimalen Entwurfs für die Fahrzeugsicherheitsmerkmale für jede der Basisfahrergrößen durch. Das Verfahren erzeugt auch eine vorbestimmte Anzahl von zufällig ausgewählten Referenzfahrern und führt eine Entwurfsoptimierungsanalyse durch, um Optimalentwurfsvariablen für die Fahrzeugsicherheitsmerkmale für die zufällig ausgewählten Referenzfahrer zu identifizieren. Das Verfahren identifiziert dann für jeden der zufällig ausgewählten Referenzfahrer den Entwurf aus den Optimalentwürfen, der die beste Leistung bereitstellt, und klassifiziert alle Fahrer in eine vorbestimmte Anzahl von Klassifizierungen, wobei jede Klassifizierung einen bestimmten Optimalentwurf darstellt. Dann stellt das Verfahren die Fahrzeugsicherheitsmerkmale für einen bestimmten Fahrzeugfahrer auf der Grundlage der Körpergröße und Masse des Fahrers unter Verwendung der Klassifizierung und der Optimalentwürfe ein.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugfahrers auf einem Fahrersitz eines Fahrzeugs;
2 ist ein Graph mit einer Masse an der horizontalen Achse und einer Körpergröße an der vertikalen Achse, der einen Klassifizierungsprozess für Einzelpersonen mit unterschiedlichen Größen zeigt;
3 ist ein Graph mit der Zeit an der horizontalen Achse und einem Airbag-Druck an der vertikalen Achse, der Kurven für verschiedene Abblasöffnungsgrößen und Zeitverzögerungen eines Fahrzeug-Airbags zeigt;
4 ist ein Graph mit einer Gurtausdehnung an der horizontalen Achse und einer Gurtlast an der vertikalen Achse, der eine Reaktion für einen Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzer zeigt;
5 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der den Ort für Klassifizierungen eines Optimalentwurfs für eine Frau des 5. Perzentils, eine Frau des 50. Perzentils, einen Mann des 50. Perzentils und einen Mann des 95. Perzentils zeigt;
6 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der fünfzig zufällig ausgewählte Einzelpersonen zeigt;
7 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der die fünfzig zufällig ausgewählten Einzelpersonen in dem Graph von 6 durch die in 5 gezeigten Klassifizierungen klassifiziert zeigt;
8 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der Schwellenwertlinien zum Klassifizieren der Datenpunkte der Einzelpersonen in die vier Klassen zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Auswählen des geeigneten Sicherheitsmerkmalsentwurfs für einen bestimmten Fahrer eines Fahrzeugs zeigt;
10 ist ein Graph mit einer Körpermasse an der horizontalen Achse und einer Stehhöhe an der vertikalen Achse, der eine Anzahl von Datenpunkten für verschiedene Einzelpersonen und eine Entwurfsgruppe, in die sie in Bezug auf eine Klassifizierung für eine Frau des 5. Perzentils, eine Frau des 50. Perzentils, einen Mann des 50. Perzentils und einen Mann des 95. Perzentils fallen würden, zeigt;
11 ist ein Graph mit einer Masse an der horizontalen Achse und einer Körpergröße an der vertikalen Achse, der Datenpunkte von Einzelpersonen, die für eine bestimmte Sitzposition eines Beifahrersitzes des Fahrzeugs in verschiedene Entwurfsklassifizierungen fallen, zeigt;
12 ist ein Graph mit einer Masse an der horizontalen Achse und einer Körpergröße an der vertikalen Achse, der die Klassifizierung für die verschiedenen Einzelpersonen für eine andere Sitzposition des Beifahrersitzes des Fahrzeugs zeigt;
13 ist ein Graph mit einem Body-Mass-Index an der horizontalen Achse und einer Sitzposition an der vertikalen Achse, der sieben Entwurfsklassifizierungen in Bezug auf Schwellenwertlinien für verschiedene Einzelpersonen auf der Grundlage ihres Body-Mass-Index und ihrer Sitzposition zeigt; und
14 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Auswählen der Entwurfsklassifizierung für einen bestimmten Fahrgast zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System und ein Verfahren zum Klassifizieren und Optimieren von Sicherheitsmerkmalen eines Fahrzeugs auf der Grundlage eines Fahrer gewichts und einer Fahrerkörpergröße gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt keineswegs, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen einzuschränken.
1 ist eine Seitenansicht des Fahrersitzbereichs 10 eines Fahrzeugs und zeigt einen Fahrer 12, der auf einem Fahrersitz 14 sitzt. Das Fahrzeug umfasst ein Fahrer-Airbag-System 16, das typischerweise in einem Lenkrad 18 des Fahrzeugs befestigt ist. Der Fahrersitz 14 umfasst einen Sicherheitsgurt 20 mit einem Kraftbegrenzer 22 des oben erläuterten Typs. Der Fahrzeugsitz 14 umfasst auch eine Sitzpositionierungseinrichtung 24, die den Sitz 14 in dem Sitzbereich 10 nach vorne und hinten positioniert.
Die vorliegende Erfindung schlägt einen Prozess zum Klassifizieren von Fahrzeugfahrern und/oder Fahrgästen vor, so dass Fahrzeugsicherheitssysteme, wie beispielsweise eine Airbag-Entfaltungserfassungszeitverzögerung und eine Abblasöffnungsgröße und ein Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzerkraftniveau, für eine bestimmte Einzelperson optimiert werden. Bei einer Ausführungsform identifiziert der Prozess zuerst die Körpermaße eines Fahrzeuginsassen, in diesem Fall des Fahrers, die für einen Ausgang eines Unfallereignisses entscheidend sind. Bei der nachstehenden Erläuterung sind diese Körpermaße die Insassenkörpergröße und -masse, die auf jede geeignete Weise erhalten werden können. Als Nächstes ermittelt der Prozess die Anzahl von Basisinsassengrößen n aus einer Verteilung von Bevölkerungsgrößen unter Verwendung der Körpermaße. Die Fahrerbevölkerungsverteilung jedes Geschlechts kann durch Statistikdaten bereitgestellt werden, die durch das National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) erfasst wurden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform wählt das Verfahren vier Basisinsassengrößen n auf der Grundlage der Körpergröße und -masse aus, im Speziellen einer Frau des 5. Perzentils (F5), einer Frau des 50. Perzentils (F50), eines Mannes des 50. Perzentils (M50) und eines Mannes des 95. Perzentils (M95). 2 ist ein Graph mit einer Masse an der horizontalen Achse und einer Körpergröße an der vertikalen Achse, der die Verteilung von Einzelpersonen für diese Basisgrößen auf der Grundlage der Körpergröße und Masse zeigt.
Dann erzeugt der Prozess Insassenunfallmodelle für jede ausgewählte Basisinsassengröße n.
Dann ermittelt der Prozess die Sitzposition für jede Basisinsassengröße n auf der Grundlage seiner Stehhöhe und von Fahrzeugentwurfsdaten, indem angenommen wird, dass eine Fahrersitzposition ungefähr proportional zu seiner Körpergröße ist.
Dann wählt der Prozess einen Satz von dynamischen abstimmbaren Entwurfsvariablen für jedes bestimmte Insassenschutzsystem aus, wie beispielsweise die Airbag-Abblasöffnungsgröße, die Zeitverzögerung zwischen der ersten und zweiten Stufe des Fahrerseiten-Airbags und das Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzerkraftniveau. 3 ist ein Graph mit der Zeit an der horizontalen Achse und einem Airbag-Druck an der vertikalen Achse, der die Entfaltung des Airbag-Systems 16 für verschiedene Zeitverzögerungen zeigt. 4 ist ein Graph mit einer Länge an der horizontalen Achse und einer Sicherheitsgurtlast an der vertikalen Achse, der eine Sicherheitsgurtausdehnung für verschiedene Sicherheitsgurtlasten wie durch den Kraftbegrenzer 22 bereitgestellt zeigt.

Dann führt der Prozess eine Entwurfsoptimierungsanalyse durch und identifiziert den Basisoptimalentwurf für jede Basisinsassengröße n. Die nachstehende Tabelle I zeigt resultierende Daten für die Basisoptimalent würfe 1–4, wobei eine Klassifizierung F5, F50, M50 bzw. M95 dargestellt ist, und 5 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der den relativen Ort für jede Entwurfsklassifizierung F5, F50, M50 und M95 zeigt. Tabelle I

Optimalentwurf	Airbag-Abblasöffnung (Multiplikator)	Verzögerung 2. Stufe (ms)	Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzer (kN)	Insassengröße
1	7,2	5	2300	F5
2	7,1	10	3500	F50
3	6,9	10	4400	M50
4	5,0	25	6000	M95

Dann wählt der Algorithmus M Zufallsreferenzinsassen aus, die die Insassenbevölkerung darstellen. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Anzahl der ausgewählten Referenzinsassen fünfzig. Für jede Referenzinsassengröße werden Unfallmodelle erzeugt, und unter Verwendung der n Optimalentwürfe wird eine Leistungsanalyse ausgeführt. 6 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der die fünfzig Zufallsinsassengrößen in Bezug auf die Entwurfsklassifizierungen F5, F50, M50 und M95 zeigt.
Dann identifiziert der Prozess, welcher Entwurf der vier Optimalentwürfe jeweils am besten zu den M Referenzinsassengrößen passt. 7 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der zeigt, wie die verschiedenen Referenzinsassengrößen in den bestimmten Optimalentwurf kategorisiert werden.
Dann klassifiziert der Prozess die Referenzinsassengrößen in die n Körperklassen. 8 ist ein Graph mit einer Insassenmasse an der horizontalen Achse und einer Insassenkörpergröße an der vertikalen Achse, der die Klassifizierung der in 6 gezeigten Referenzinsassen zeigt. Bei dieser Klassifizierung ist Klasse 1 für den Basisoptimalentwurf 1 vorgesehen, ist Klasse 2 für den Basisoptimalentwurf 2 vorgesehen, ist Klasse 3 für den Basisoptimalentwurf 3 vorgesehen und ist Klasse 4 für den Entwurf 4 vorgesehen.
In 8 trennt eine Schwellenwertlinie 34 Klasse 1 von Klasse 2, trennt eine Schwellenwertlinie 36 Klasse 2 von Klasse 3 und trennt eine Schwellenwertlinie 38 Klasse 3 von Klasse 4. Um zu ermitteln, in welche Klassifizierung ein neuer Fahrer passt, können die Schwellenwertlinien 34, 36 und 38 durch die folgenden Gleichungen definiert werden. b1 = –m1x + y (1) b2 = –m2x + y (2) b3 = –m3x + y (3)
Wobei x und y die Körpermasse bzw. Körpergröße des Fahrer sind und m₁, m₂ und m₃ die Steigung der Schwellenwertlinien 34, 36 bzw. 38 sind. Bei diesem nicht einschränkenden Beispiel gilt b₁ = 211, b₂ = 226, b₃ = 257 und m₁ = m₂ = m₃ = –1.
9 ist ein Flussdiagramm 40, das einen leistungsbasierten Fahrerklassifizierungsalgorithmus für ein Fahrzeug mit einzelnen Sicherheitssystemen unter Verwendung der oben erläuterten Klassifizierung zeigt. Der Algorithmus ermittelt zuerst in Kasten 42 durch eine beliebige geeignete Technik, ob ein Fahrer in das Fahrzeug eingestiegen ist. Wenn der Fahrer in das Fahrzeug einsteigt, erhält der Algorithmus in Kasten 44 die Körpergrößen- und Körpermasseninformation des Fahrers durch eine beliebige geeignete Technik, wie beispielsweise ein Veranlassen, dass der Fahrzeugfahrer die Informationen spezifisch eingibt.
Der Algorithmus berechnet dann in Kasten 46 eine Klassifizierungsquantität C1 für Klasse 1 unter Verwendung von Gleichung (1), wobei C1 = –m₁x + y. Dann ermittelt der Algorithmus in einer Entscheidungsraute 48, ob die Klassifizierungsquantität C1 kleiner als der Schwellenwert b₁ ist, und wenn dies der Fall ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C1 kleiner oder gleich dem Wert b₁ ist, ermittelt der Algorithmus in Kasten 50, dass der Fahrer ein Klasse-1-Fahrer ist. Dann konfiguriert der Algorithmus die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 1 in Kasten 52 neu.
Wenn die Klassifizierungsquantität C1 in der Entscheidungsraute 48 nicht kleiner als der Schwellenwert b₁ ist, berechnet der Algorithmus in Kasten 54 eine Klassifizierungsquantität C2 unter Verwendung von Gleichung (2), wobei C2 = –m₂x + y. Dann ermittelt der Algorithmus in einer Entscheidungsraute 56, ob die Klassifizierungsquantität C2 kleiner als der Schwellenwert b₂ ist, und wenn dies der Fall ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C2 zwischen den Werten b₁ und b₂ liegt, ermittelt der Algorithmus in Kasten 58, dass der Fahrer ein Klasse-2-Fahrer ist. Dann konfiguriert der Algorithmus die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 2 in Kasten 60 neu.
Wenn der Algorithmus in der Entscheidungsraute 56 ermittelt, dass die Klassifizierungsquantität C2 nicht kleiner als der Schwellenwert b₂ ist, berechnet der Algorithmus unter Verwendung von Gleichung (3) in Kasten 52 eine Klassifizierungsquantität C3, wobei C3 = –m₃x + y. Dann ermittelt der Algorithmus in einer Entscheidungsraute 64, ob die Klassifizierungsquantität C3 kleiner als der Schwellenwert b₃ ist, und wenn dies der Fall ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C3 zwischen den Werten b₂ und b₃ liegt, ermittelt der Algorithmus in Kasten 66, dass der Fahrer ein Klasse-3-Fahrer ist. Dann konfiguriert der Algorithmus die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 3 in Kasten 68 neu.
Wenn der Algorithmus in der Entscheidungsraute 54 ermittelt, dass die Klassifizierungsquantität C3 nicht kleiner als der Schwellenwert b₃ ist, ermittelt der Algorithmus in Kasten 70, dass der Fahrer ein Klasse-4-Fahrer ist, und stellt die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 4 in Kasten 72 ein.
Die oben erläuterte Technik zum Ermitteln von Sicherheitssystemeinstellungen für den Fahrzeugfahrer nimmt an, dass der Fahrer die Position des Sitzes 14 auf der Grundlage seiner Körpergröße einstellt, und somit werden die Klassifizierungsentwürfe für die Sicherheitssysteme dementsprechend eingestellt. Für einen Fahrzeuginsassen auf dem Beifahrersitz des Fahrzeugs kann der Beifahrersitz aus verschiedenen Gründen, wie beispielsweise, dass eine große Person auf dem Rücksitz dahinter sitzt, möglicherweise nicht gemäß der Körpergröße des Fahrgasts eingestellt werden. Daher erfordert ein Ermitteln der optimalen Sicherheitsmerkmalseinstellungen für einen Fahrzeuginsassen auf dem Beifahrersitz eine andere Analyse als die des Fahrers, die oben erläutert ist. Bei einer Ausführungs form wird die Größe des Fahrgasts durch die Position des Sitzes und den Body-Mass-Index (BMI) des Fahrgasts, der die Körpermasse geteilt durch die Körpergröße im Quadrat darstellt, ermittelt. Der Prozess zum Ermitteln der Klassifizierungen für die Sicherheitsmerkmalseinstellungen und dann das Ermitteln, in welche Klasse der Fahrgast fällt, erfolgt wie folgt.
Der Prozess identifiziert zuerst die gewünschten Körpermaße eines Fahrgasts, die die Körpergröße und die Körpermasse umfassen. Dann wählt der Prozess die Gesamtanzahl von Basisinsassengrößen n aus, was gleich ist wie für den Fahrer wie oben erläutert, wobei die Verteilung der Bevölkerungsgrößen unter Verwendung der Körpermaße in Betracht gezogen wird. Dann ermittelt der Prozess die Anzahl von ausgewählten Sitzpositionen L, zum Beispiel drei, vorne, Mitte und hinten.
Dann erzeugt der Prozess Insassenunfallmodelle für jede Basisinsassengröße n an jeder ausgewählten Sitzposition L. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform werden auf der Grundlage von vier Basisinsassengrößen n und der drei Sitzpositionen L zwölf Entwürfe bereitgestellt. Die zwölf Entwürfe umfassen eine vordere Sitzposition für eine Frau des 5. Perzentils (F5 vorne), eine mittlere Sitzposition für eine Frau des 5. Perzentils (F5 Mitte), eine hintere Sitzposition für eine Frau des 5. Perzentils (F5 hinten), eine vordere Sitzposition für eine Frau des 50. Perzentils (F50 vorne), eine mittlere Sitzposition für eine Frau des 50. Perzentils (F50 Mitte), eine hintere Sitzposition für eine Frau des 50. Perzentils (F50 hinten), eine vordere Sitzposition für einen Mann des 50. Perzentils (M50 vorne), eine mittlere Sitzposition für einen Mann des 50. Perzentils (M50 Mitte), eine hintere Sitzposition für einen Mann des 50. Perzentils (M50 hinten), eine vordere Sitzposition für einen Mann des 95. Perzentils (M95 vorne), eine mittlere Sitzposition für einen Mann des 95. Perzentils (M95 Mitte) und eine hintere Position für einen Mann des 95. Perzentils (M95 hinten).

Dann führt der Prozess eine Entwurfsoptimierungsanalyse durch und identifiziert er den optimalen Entwurf für jede Basisinsassengröße n an jeder Sitzposition L, hier Basisoptimalentwürfe genannt. Der Prozess wählt einen Satz von dynamischen Entwurfsvariablen des Insassenschutzsystems aus, wie beispielsweise die Airbag-Abblasöffnungsgröße und die Zeitverzögerung zwischen der ersten und zweiten Stufe des Fahrgastseiten-Airbags und das Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzerkraftniveau. Die nachfolgende Tabelle II zeigt einen Satz von Ergebnissen der Optimierungsanalyse für die zwölf Optimalentwürfe für eine Airbag-Abblasöffnungsposition, eine Verzögerung der 2. Stufe des Airbags und ein Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzerkraftniveau. Tabelle II

Optimalentwurf	Abblasöffnung (Multiplikator)	Verzögerung Generator 2. Stufe (ms)	Sicherheitsgurtbegrenzer (kN)	Insassengröße & Sitzposition
1	2,62	10	2780	F5 vorne
2	0	Unbeschränkt	2300	F5 Mitte
3	7,2	Unbeschränkt	2300	F5 hinten
4	1,92	20	3690	F50 vorne
5	1,5	10	4010	F50 Mitte
6	1,21	10	4420	F50 hinten
7	2,04	30	2310	M50 vorne
8	2,85	30	4880	M50 Mitte
9	2,62	30	5180	M50 hinten
10	2,27	25	5810	M95 vorne
11	2,17	25	5950	M95 Mitte
12	1,59	5	5980	M95 hinten

Dann betrachtet der Prozess die Basisoptimalentwürfe und ihre Unfallleistungsergebnisse, um die Anzahl von Basisoptimalentwürfen zu einem kleineren Satz zusammenzuführen oder zu reduzieren, wenn dies möglich ist. Tabelle III zeigt, dass die zwölf Entwürfe leicht auf sieben Basisoptimalentwürfe reduziert werden können, nämlich die Entwürfe 4–6, 8–10 und 12. Tabelle III

Optimalentwurf	Abblasöffnung (Multiplikator)	Verzögerung Generator 2. Stufe (ms)	Sicherheitsgurtbegrenzer (kN)	Insassengröße & Sitzposition
4	1,92	20	3690	F50 vorne
5	1,5	10	4010	F50 Mitte
6	1,21	10	4420	F50 hinten
8	2,85	30	4880	M50 Mitte
9	2,62	30	5180	M50 hinten
10	2,27	25	5810	M95 vorne
12	1,59	5	5980	M95 hinten

Dann ermittelt der Prozess eine gewünschte Anzahl von Referenzinsassengrößen M und wählt die Referenzinsassen als sinnvolle Verteilung auf der Grundlage der realen Weltbevölkerung zufällig aus. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Anzahl von ausgewählten Refe renzinsassen fünfundsechzig. Der Prozess verteilt die Sitzposition jedes Referenzinsassen zufällig. 10 ist ein Graph mit einer Körpermasse an der horizontalen Achse und einer Stehhöhe an der vertikalen Achse, der Verteilungen für die zufällig ausgewählten Insassen für die sieben Entwürfe und vier Insassengrößen F5, F50, M50 und M95 zeigt. Für jeden Referenzinsassen an einer bestimmten Sitzposition werden Unfallmodelle erzeugt, und unter Verwendung der Basisoptimalentwürfe wird eine Leistungsanalyse ausgeführt.
Dann identifiziert der Prozess den Entwurf, der die beste Leistung liefert, aus den sieben Basisoptimalentwürfen für jeden Referenzinsassen an der gewählten Sitzposition. 11 und 12 sind Graphen mit einer Körpermasse an der horizontalen Achse und einer Körpergröße an der vertikalen Achse, die eine Insassengruppierung für die sieben Basisoptimalentwürfe für eine Sitzzone 1 bzw. eine Sitzzone 2 zeigen. Sitzzone 1 ist die Sitzzone vor dem mittleren Bereich der gesamten Sitzposition und Sitzzone 2 ist die Sitzzone hinter dem mittleren Bereich der gesamten Sitzposition.
Dann gruppiert der Prozess die Referenzinsassen an verschiedenen Sitzpositionen mit dem gleichen besten Optimalentwurf. 13 ist ein Graph mit einem Body-Mass-Index an der horizontalen Achse und einer Sitzposition an der vertikalen Achse, der das Gruppieren der Referenzinsassen und die vier Insassengrößen für die sieben Basisoptimalentwürfe zeigt. Dieser Graph wird verwendet, um eine Klassifizierung C1, C2, C3, C4, C5, C6 und C7 bereitzustellen, die die optimalen Sicherheitsmerkmalspositionen für den Fahrgast einstellt. Wie oben trennt eine Schwellenwertlinie 80 Klasse C1 von Klasse C2, trennt eine Schwellenwertlinie 82 Klasse C2 von Klasse C3, trennt eine Schwellenwertlinie 84 Klasse C3 von Klasse C4, trennt eine Schwellenwertlinie 86 Klasse C4 von Klasse C5, trennt eine Schwellenwertlinie 88 Klasse C5 von Klasse C6 und trennt eine Schwel lenwertlinie 90 Klasse C6 von Klasse C7. Die Schwellenwertgleichungen werden für jede Klasse C₁–C₇ wie folgt ermittelt: b1 = –m1x + y (4) b2 = –m2x + y (5) b3 = –m3x + y (6) b4 = –m4x + y (7) b5 = –m5x + y (8) b6 = –m6x + y (9)
Wobei x und y der Body-Mass-Index des Fahrgasts bzw. die Sitzposition sind und m_i die Steigung der Schwellenwertlinien 80–90 ist. Bei dieser Ausführungsform gilt b₁ = 1,833, b₂ = 2,067, b₃ = 2,347, b₄ = 2,427, b₅ = 2,713, b₆ = 2,833 und m₁ = m₂ = m₃ = m₄ = m₅ = m₆ = –0,067.
Sobald die Klassifizierungen C1–C7 definiert wurden, kann ein Algorithmus bereitgestellt werden, der die Sicherheitsmerkmale für den Fahrgast auf die gleiche Weise wie oben für den Fahrer erläutert einstellt. 14 ist ein Flussdiagramm 100, das solch einen Algorithmus zeigt. In Kasten 102 ermittelt der Algorithmus, ob ein Fahrgast in das Fahrzeug eingestiegen ist. Wenn in Kasten 102 ein Fahrgast in das Fahrzeug eingestiegen ist, erhält der Algorithmus die Körpergröße und Körpermasse des Fahrgasts und ermittelt er in Kasten 104 die Sitzposition des Fahrgasts.
Dann berechnet der Algorithmus in Kasten 106 den Body-Mass-Index des Fahrgasts und die Klassifizierungsquantität C1 unter Verwendung von Gleichung (4), wobei C1 = –m₁x + y, und ermittelt er in einer Entscheidungsraute 108, ob die Klassifizierungsquantität C1 kleiner als der Schwellenwert b₁ ist. Wenn die Klassifizierungsquantität C1 in der Entscheidungsraute 108 kleiner als der Schwellenwert b₁ ist, ermittelt der Algorithmus in Kasten 110, dass der Fahrgast ein Klasse-1-Fahrgast ist, und stellt er in Kasten 112 die Fahrzeugsicherheitssysteme für den Basisoptimalentwurf 1 ein.
Wenn die Klassifizierungsquantität C1 in der Entscheidungsraute 108 nicht kleiner als der Schwellenwert b₁ ist, berechnet der Algorithmus in Kasten 114 unter Verwendung von Gleichung (5) die Klassifizierungsquantität C2, wobei C2 = –m₂x + y, und ermittelt er in einer Entscheidungsraute 116, ob die Klassifizierungsquantität C2 kleiner als der Schwellenwert b₂ ist. Wenn die Klassifizierungsquantität C2 in der Entscheidungsraute 116 kleiner als der Schwellenwert b₂ ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C2 zwischen den Schwellenwerten b₁ und b₂ liegt, ermittelt der Algorithmus in Kasten 118, dass der Fahrgast ein Klasse-2-Fahrgast ist, und konfiguriert er in Kasten 120 die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 2 neu.
Wenn die Klassifizierungsquantität C2 in der Entscheidungsraute 116 nicht kleiner als der Schwellenwert b₂ ist, berechnet der Algorithmus in Kasten 122 die Klassifizierungsquantität C3 unter Verwendung von Gleichung (6), wobei C3 = –m₃x + y, und ermittelt er in einer Entscheidungsraute 124, ob die Klassifizierungsquantität C3 kleiner als der Schwellenwert b₃ ist. Wenn die Klassifizierungsquantität C3 in der Entscheidungsraute 104 kleiner als der Wert b₃ ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C3 zwischen den Schwellenwerten b₂ und b₃ liegt, ermittelt der Algorithmus in Kasten 126, dass der Fahrgast ein Klasse-3-Fahrgast ist, und konfiguriert er in Kasten 128 die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 3 neu.
Wenn der Algorithmus in der Entscheidungsraute 124 ermittelt, dass die Klassifizierungsquantität C3 nicht kleiner als der Schwellenwert b₃ ist, berechnet der Algorithmus in Kasten 130 die Klassifizierungsquantität C4 unter Verwendung von Gleichung (7), wobei C4 = –m₄x + y, und ermittelt er in einer Entscheidungsraute 132, ob die Klassifizierungsquantität C4 kleiner als der Schwellenwert b₄ ist. Wenn die Klassifizierungsquantität C4 in der Entscheidungsraute 132 kleiner als der Schwellenwert b₄ ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C4 zwischen den Schwellenwerten b₃ und b₄ liegt, ermittelt der Algorithmus in Kasten 134, dass der Fahrgast ein Klasse-4-Fahrgast ist, und konfiguriert er in Kasten 136 die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 4 neu.
Wenn der Algorithmus in der Entscheidungsraute 132 ermittelt, dass die Klassifizierungsquantität C4 nicht kleiner als der Schwellenwert b₄ ist, berechnet der Algorithmus die Klassifizierungsquantität C5 in Kasten 138 unter Verwendung von Gleichung (8), wobei C5 = –m₅x + y, und ermittelt er in einer Entscheidungsraute 140, ob die Klassifizierungsquantität C5 kleiner als der Schwellenwert b₅ ist. Wenn die Klassifizierungsquantität C5 in der Entscheidungsraute 140 kleiner als der Schwellenwert b₅ ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C4 zwischen den Schwellenwerten b₃ und b₄ liegt, ermittelt der Algorithmus in Kasten 142, dass der Fahrgast ein Klasse-5-Fahrgast ist, und konfiguriert er in Kasten 144 die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 5 neu.
Wenn der Algorithmus in der Entscheidungsraute 140 ermittelt, dass die Klassifizierungsquantität C5 nicht kleiner als der Schwellenwert b₅ ist, berechnet der Algorithmus in Kasten 146 die Klassifizierungsquantität C6 unter Verwendung von Gleichung (9), wobei C6 = –m₆x + y, und ermittelt er in einer Entscheidungsraute 148, ob die Klassifizierungsquantität C6 kleiner als der Schwellenwert b₆ ist. Wenn die Klassifizierungsquantität C6 kleiner als der Schwellenwert b₆ ist, was bedeutet, dass die Klassifizierungsquantität C6 zwischen den Schwellenwerten b₅ und b₆ liegt, ermittelt der Algorithmus in Kasten 150, dass der Fahrgast ein Klasse-6-Fahrgast ist, und stellt er die Fahrzeugsicherheitssysteme in Kasten 152 unter Verwendung des Basisoptimalentwurfs 6 ein.
Wenn die Klassifizierungsquantität C6 in der Entscheidungsraute 148 nicht kleiner als der Schwellenwert b₆ ist, ermittelt der Algorithmus in Kasten 154, dass der Fahrgast ein Klasse-7-Fahrgast ist, und stellt er in Kasten 156 die Fahrzeugsicherheitssysteme unter Verwendung des Entwurfs 7 ein.
Die vorstehende Erläuterung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird aus solch einer Erläuterung und aus den begleitenden Zeichnungen und den Ansprüchen leicht erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen definiert abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Klassifizieren eines Fahrzeugfahrers zum Optimieren von Fahrzeugsicherheitssystemen und -einrichtungen für den Fahrer, wobei das Verfahren umfasst, dass eine Anzahl von Basisfahrergrößen auf der Grundlage einer Bevölkerungsverteilung für jedes Geschlecht ermittelt wird; eine Fahrersitzposition für jede Basisfahrerkörpergröße ermittelt wird; ein Satz von abstimmbaren Entwurfsvariablen, die verwendet werden, um die Fahrzeugsicherheitssysteme und -einrichtungen anzupassen, identifiziert wird; eine Entwurfsoptimierungsanalyse zum Identifizieren eines Optimalentwurfs für die Fahrzeugsicherheitssysteme und -einrichtungen für jede der Basisfahrergrößen durchgeführt wird; eine vorbestimmte Anzahl von zufällig ausgewählten Referenzfahrern erzeugt wird; Unfallsimulationen für jeden Optimalentwurf für alle zufällig ausgewählten Referenzfahrer durchgeführt werden; für jeden der zufällig ausgewählten Referenzfahrer der Entwurf, der die beste Leistung bereitstellt, aus den Optimalentwürfen identifiziert wird; alle Fahrer in eine vorbestimmte Anzahl von Klassifizierungen klassifiziert werden, wobei jede Klassifizierung einen bestimmten Optimalentwurf darstellt, der für jede der Basisfahrergrößen identifiziert wird; und die Fahrzeugsysteme und -einrichtungen für einen bestimmten Fahrzeugfahrer auf der Grundlage der Körpergröße und Masse eines Fahrers unter Verwendung der Klassifizierung und Optimalentwürfe eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Fahrergröße durch die Körpermasse und die Körpergröße ermittelt wird, und/oder wobei die Fahrerbevölkerungsverteilung jedes Geschlechts Statistikdaten darstellt, die durch ein National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) erfasst werden, und/oder wobei die Anzahl von Referenzfahrern etwa fünfzig ist, und/oder wobei eines der Fahrzeugsicherheitssysteme ein Airbag-System ist und Entwurfsvariablen für das Airbag-System eine Abblasöffnungsgröße und eine Zeitverzögerung zwischen der ersten und zweiten Stufe einer Airbag-Auslösung umfassen, und/oder wobei eine der Fahrzeugsicherheitseinrichtungen ein Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzer ist und eine Entwurfsvariable für den Kraftbegrenzer die Kraftbegrenzerspannung einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass Insassenunfallmodelle für jede Basisfahrergröße bereitgestellt werden, mit denen die Entwurfsoptimierungsanalyse durchgeführt wird, und/oder ferner umfassend, dass Insassenunfallmodelle für die Referenzfahrer, mit denen die Unfallsimulationen durchgeführt werden, bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl von Basisinsassengrößen vier Größen beträgt und die Anzahl von Klassifizierungen und Entwürfen vier ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Klassifizieren aller Fahrer umfasst, dass die Fahrer auf der Grundlage einer Linie klassifiziert werden, die einen Schwellenwert definiert, wobei die Schwellenwertlinien jede Entwurfsklassifizierung in einem Referenzsystem einer Körpermasse und einer Körpergröße abgrenzen.
Verfahren zum Klassifizieren eines Fahrzeugfahrers zum Optimieren von Fahrzeugsicherheitssystemen und -einrichtungen für den Fahrer, wobei das Verfahren umfasst, dass vier Basisfahrergrößen auf der Grundlage einer Bevölkerungsverteilung jedes Geschlechts hinsichtlich Körpergröße und -masse ermittelt werden; eine Fahrersitzposition für jede Basisfahrerkörpergröße ermittelt wird; ein Satz von abstimmbaren Entwurfsvariablen identifiziert wird, die verwendet werden, um die Fahrzeugsicherheitssysteme und -einrichtungen anzupassen; Insassenunfallmodelle für jede Basisfahrergröße bereitgestellt werden; eine Entwurfsoptimierungsanalyse zum Identifizieren eines Optimalentwurfs für die Fahrzeugsicherheitssysteme und -einrichtungen unter Verwendung der Insassenunfallmodelle für jede der Basisfahrergrößen durchgeführt wird; eine vorbestimmte Anzahl von zufällig ausgewählten Referenzfahrern erzeugt wird; Insassenunfallmodelle für die Referenzfahrer bereitgestellt werden; Unfallsimulationen mit vier Optimalentwürfen unter Verwendung der Insassenunfallmodelle für die zufällig ausgewählten Referenzfahrer durchgeführt werden; für jeden der zufällig ausgewählten Referenzfahrer der Entwurf aus den Optimalentwürfen identifiziert wird, der die beste Leistung bereitstellt; und alle Fahrer in eine vorbestimmte Anzahl von Klassifizierungen klassifiziert werden, wobei jede Klassifizierung einen bestimmten Optimalentwurf darstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, dass die Fahrzeugsysteme und -einrichtungen für einen bestimmten Fahrzeugfahrer auf der Grundlage der Körpergröße und Masse des Fahrers unter Verwendung der Klassifizierungen und Optimalentwürfe eingestellt werden, und/oder wobei eines der Fahrzeugsicherheitssysteme ein Airbag-System ist und Entwurfsvariablen für das Airbag-System eine Abblasöffnungsgröße und eine Zeitverzögerung zwischen der ersten und zweiten Stufe einer Airbag-Auslösung umfassen, und eine weitere der Fahrzeugsicherheitseinrichtungen ein Sicherheitsgurt-Kraftbegrenzer ist, und eine Entwurfsvariable für den Kraftbegrenzer die Kraftbegrenzerspannung einstellt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, wobei die vier Basisgrößen eine Frau des 5. Perzentils, eine Frau des 50. Perzentils, einen Mann des 50. Perzentils und einen Mann des 95. Perzentils darstellen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Klassifizieren aller Fahrer umfasst, dass die Fahrer auf der Grundlage einer Linie klassifiziert werden, die einen Schwellenwert definiert, wobei die Schwellenwertlinien jede Entwurfsklassifizierung abgrenzen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Klassifizieren aller Fahrer umfasst, dass für jede Klassifizierung eine Gleichung in Form von b = –mx + y verwendet wird, wobei b ein Schwellenwert ist, m die Steigung der Schwellenwertlinie ist, x die Körpermasse eines Fahrers ist und y die Körpergröße eines Fahrers ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, wobei das Einstellen der Fahrzeugsysteme und -einrichtungen für einen bestimmten Fahrzeugfahrer umfasst, dass eine Klassifizierungsquantität auf der Grundlage der Körpergröße und Körpermasse eines Fahrers ermittelt wird und in Bezug auf den Optimalentwurf ermittelt wird, worin diese Klassifizierungsquantität fällt.