DE102010028845A1

DE102010028845A1 - Method of detecting vehicle crash, involves directing processed oscillation signal to time domain by performing quefrency analysis to form time domain oscillation signal from which signal components with high/low quefrencies are separated

Info

Publication number: DE102010028845A1
Application number: DE201010028845
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Mariusz Koc
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17
Also published as: CN102259628A; CN102259628B

Abstract

The method involves providing (100) oscillation signal in a frequency range, from signal components representing crash on vehicle. A non-linear process is performed (102) with respect to oscillation signal to obtain processed oscillation signal. The processed signal is directed (104) to time domain by performing quefrency analysis to obtain time domain oscillation signal. The time domain oscillation signal is processed to separate (106) signal components with high and low quefrencies. The information over crash on vehicle is detected (108) using separated signal components. Independent claims are included for the following: (1) device for detecting vehicle crash; and (2) computer program product for detecting vehicle crash.

Description

Stand der TechnikState of the art

Herkömmliche Verfahren zur Crashdetektion nutzen vorzugsweise Beschleunigungsinformationen über das Fahrzeug, um einen Aufprall auf das Fahrzeug oder einen Aufprall des Fahrzeugs auf einen Gegenstand zu detektieren. Dieser Ansatz unterliegt der Beschränkung, dass erst die gesamte Masse des Fahrzeugs eine vorherbestimmte Beschleunigungsschwelle überschreiten muss, bevor ein am Fahrzeug angebrachter Sensor ansprechen kann.Conventional methods for crash detection preferably use acceleration information about the vehicle to detect an impact on the vehicle or an impact of the vehicle on an object. This approach is limited in that first the entire mass of the vehicle must exceed a predetermined acceleration threshold before a vehicle-mounted sensor can respond.

Die DE 10 2004 038 984 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Crashdetektion mit wenigstens einem ersten Sensor, dessen Signal zur Plausibilisierung des Signals wenigstens eines zweiten, einen Crash detektierenden Sensors ausgewertet wird.The DE 10 2004 038 984 A1 shows a device for crash detection with at least one first sensor whose signal is evaluated for plausibility of the signal of at least one second, a crash detecting sensor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen, weiterhin ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved method and an improved device for impact detection in vehicles, furthermore a corresponding computer program product according to the independent patent claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen, mit einem Schritt des Bereitstellens eines Schwingungssignals im Frequenzbereich, wobei das Schwingungssignal eine Überlagerung von direkt durch einen Aufprall auf das Fahrzeug verursachten Signalanteilen und Signalanteilen repräsentiert, die durch den Aufprall und die Übertragung in der Fahrzeugstruktur erzeugt wurden; einem Schritt des Anwendens einer nicht-linearen Verarbeitungsvorschrift auf das bereitgestellte Schwingungssignal, um ein verarbeitetes Schwingungssignal zu erhalten; einem Schritt des Überführens des verarbeiteten Schwingungssignals in einen Quefrenz-Zeitbereich, um ein Zeitbereichsschwingungssignal zu erhalten; einem Schritt des Trennens des Zeitbereichsschwingungssignals in erste Signalkomponenten mit einem niedrigen Quefrenzwert und zweite Signalkomponenten mit einem hohen Quefrenzwert; und einem Schritt des Detektierens einer Information über den Aufprall auf das Fahrzeug und/oder den Aufprall des Fahrzeugs unter Verwendung der ersten und/oder zweiten Signalkomponente.The present invention provides a method for impact detection in vehicles, comprising a step of providing a vibration signal in the frequency domain, wherein the vibration signal represents a superposition of directly caused by an impact on the vehicle signal components and signal components caused by the impact and the transmission in the vehicle structure were generated; a step of applying a nonlinear processing rule to the provided vibration signal to obtain a processed vibration signal; a step of converting the processed oscillation signal into a quench time range to obtain a time-domain oscillation signal; a step of separating the time-domain vibration signal into first low-threshold signal components and second high-threshold second signal components; and a step of detecting information about the impact on the vehicle and / or the impact of the vehicle using the first and / or second signal components.

Mit Quefrenz wird eine Art Normzeit in der Einheit Sekunden bezeichnet, die bei einer Überführung eines verarbeiteten Signals im Frequenzbereich in den Zeitbereich Anwendung findet. Der Zeitbereich wird also auf der Basis der Quefrenz bestimmt. Diese Normzeit oder Quefrenz entspricht keiner tatsächlichen Zeit sondern einer durch die Transformation bedingten virtuellen Zeit, wie es einem Fachmann für die Durchführung der Cepstral Analysis geläufig ist. Unter Signalkomponenten mit einem niedrigen Quefrenzwert werden Signalkomponenten betrachtet, die gegenüber anderen Signalkomponenten des Zeitbereichsschwindungssignals einen niedrigen Quefrenzwert haben. Diese ersten Signalkomponenten bilden meist eine Gruppe von mehreren aufeinanderfolgenden Werten, die von einer Gruppe von ebenfalls aufeinanderfolgenden Werten mit hohen Quefrenzwerten beabstandet sind.Quizzency refers to a type of standard time, in seconds, that applies when a processed signal in the frequency domain is converted into the time domain. The time range is thus determined on the basis of the quency. This standard time or quency does not correspond to an actual time but to a virtual time due to the transformation, as is familiar to a person skilled in the art for carrying out the cepstral analysis. Low-threshold signal components are considered to have signal components that have a low quency value with respect to other signal components of the time-domain slew signal. These first signal components usually form a group of several consecutive values which are spaced from a group of likewise successive values with high quency values.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen, mit folgenden Merkmalen: einer Einrichtung zum Bereitstellen eines Schwingungssignals im Frequenzbereich, wobei das Schwingungssignal eine Überlagerung von direkt durch einen Aufprall auf das Fahrzeug verursachten Signalanteilen und Signalanteilen repräsentiert, die durch die Übertragung in der Fahrzeugstruktur angeregt wurden; einer Einrichtung zum Anwenden einer nicht-linearen Verarbeitungsvorschrift auf das bereitgestellte Schwingungssignal, um ein verarbeitetes Schwingungssignal zu erhalten; einer Einrichtung zum Überführen des verarbeiteten Schwingungssignals in einen Quefrenz-Zeitbereich, um ein Zeitbereichsschwingungssignal zu erhalten; einer Einrichtung zum Trennen des Zeitbereichsschwingungssignal, um erste Signalkomponenten mit einem niedrigen Quefrenzwert und zweite Signalkomponenten mit einem hohen Quefrenzwert zu erhalten; und einer Einrichtung zum Detektieren einer Information über den Aufprall auf das Fahrzeug und/oder den Aufprall des Fahrzeugs unter Verwendung der ersten und/oder zweiten Signalkomponente(n).Furthermore, the present invention provides an apparatus for impact detection in vehicles, having the following features: a device for providing a vibration signal in the frequency domain, wherein the vibration signal represents a superposition of directly caused by an impact on the vehicle signal components and signal components caused by the transmission in the Vehicle structure were stimulated; means for applying a non-linear processing instruction to the provided oscillation signal to obtain a processed oscillation signal; means for converting the processed oscillation signal into a quench time range to obtain a time domain oscillation signal; means for separating the time domain oscillation signal to obtain first low-threshold signal components and high high-threshold second signal components; and means for detecting information about the impact on the vehicle and / or the impact of the vehicle using the first and / or second signal component (s).

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Computerprogammprodukt mit Programmcode, zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird. Insbesondere kann das Computerprogrammprodukt auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein und zur Durchführung des Verfahrens nach der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, wenn das Programm auf einem Steuergerät oder einer entsprechend ausgelegten Vorrichtung ausgeführt wird.Further, the present invention provides a computer program product with program code for performing the method described above when the program is executed on a controller. In particular, the computer program product may be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and used to carry out the method according to the embodiment described above when the program is executed on a controller or a correspondingly designed device.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass aus der Kenntnis der tieffrequenten (tiefquefrenten) und/oder hochfrequenten (hochquefrenten) Signalkomponenten des Cepstrums eine sehr gute Unterscheidung des Aufprallortes und/oder der Aufprallgeschwindigkeit eines Objektes auf das Fahrzeug als Information über den Aufprall möglich wird. Insbesondere bei Fahrzeugen in Leichtbauweise wie Carbonfasern oder Aluminium, die zukünftig vermehrt in den Markt kommen werden, treten bei Brüchen dieser Leichtbauelemente hoch- und tieffrequente Signalanteile auf, die sich zur Diskriminierung von unterschiedlichen Einschlagorten und/oder Geschwindigkeiten des Objektes auf das Fahrzeug einsetzen lassen. Bei einer solchen Auswertung können beispielsweise die tieffrequenten Signalanteile durch eine Übertragungsfunktion verursacht sein, die von der Fahrzeugstruktur auf hochfrequente Anregungen durch die Brüche entstehen. Dies wiederum führt bei einer Kenntnis der typischen Signalverläufe bei vorbestimmten Einschlagstellen und/oder Einschlagwinkeln von Objekten auf das Fahrzeug zu einer Möglichkeit, dass die Signalanteile mit den niedrigen Quefrenzwerten (tieffreqente Signalanteile) einen Hinweis auf den tatsächlichen Einschlagort und/oder den Einschlagwinkel des Objektes auf das Fahrzeug bestimmbar wird. Diese Bestimmung kann durch einen Vergleich der Signalanteile mit den niedrigen Quefrenzwerten mit den vorbestimmten Quefrenzprofilen erfolgen.The present invention is based on the recognition that from the knowledge of the low-frequency (deep-frequency) and / or high-frequency (high-frequency) signal components of the cepstrum a very good distinction of the impact location and / or the impact velocity of an object on the vehicle as information about the impact becomes possible. In particular, in lightweight vehicles such as carbon fibers or aluminum, which will increasingly come into the market in the future, occur in fractures of these lightweight components high and low-frequency signal components that can be used to discriminate different impact locations and / or speeds of the object on the vehicle. In such an evaluation, for example, the low-frequency signal components may be caused by a transfer function that arise from the vehicle structure to high-frequency excitations by the fractions. This in turn leads, with a knowledge of the typical waveforms at predetermined impact points and / or angles of impact of objects on the vehicle to a possibility that the signal components with the low Quefrenzwerten (low-frequency signal components) an indication of the actual impact location and / or the steering angle of the object the vehicle becomes determinable. This determination can be made by comparing the signal components with the low Quefrenzwerten with the predetermined Quefrenzprofilen.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist die Nutzung der Trennung von Anregungsereignissen und der Übertragungsfunktion auf diese Anregungsereignisse (die beispielsweise Beschleunigungssignale und/oder Körperschallsignale sein können) und der anschließenden Diskriminierung.An important aspect of the invention is the use of the separation of excitation events and the transfer function to these excitation events (which may be, for example, acceleration signals and / or structure-borne sound signals) and the subsequent discrimination.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Bereitstellens eine Fensterung eines im Zeitbereich vorliegenden Eingangssignals und eine anschließende Transformation des gefensterten Eingangssignals in den Frequenzbereich durchgeführt werden, um das Schwingungssignal im Frequenzbereich zu erhalten. Bei der Transformation des gefensterten Eingangssignals in den Frequenzbereich kann es sich um eine Fouriertransformation, eine diskrete Fourier Transformation, eine Fourier-Reihe oder eine kontinuierliche Fourier-Transformation handeln. Ebenso ist eine Wavelettransformation möglich. Das Schwingungssignal im Frequenzbereich kann ein Frequenzspektrum sein und zeigt die Intensität einzelner Frequenzen in einem Zeitbereich. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch numerisch ausgereifte Verfahren ein gut verarbeitbares Signal im Frequenzbereich erhalten werden kann.According to an embodiment of the invention, in the step of providing, a windowing of an input signal present in the time domain and a subsequent transformation of the windowed input signal into the frequency domain can be performed in order to obtain the oscillation signal in the frequency domain. The transformation of the windowed input signal into the frequency domain may be a Fourier transform, a discrete Fourier transform, a Fourier series, or a continuous Fourier transform. Likewise, a wavelet transformation is possible. The vibration signal in the frequency domain may be a frequency spectrum and shows the intensity of individual frequencies in a time domain. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a well processable signal in the frequency domain can be obtained by numerically mature methods.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Bereitstellens eine Energie von spektralen Anteilen eines im Zeitbereich vorliegenden Eingangssignals bestimmt werden und anschließend die spektralen Anteile Tiefpass-gefiltert werden, um das Schwingungssignal im Frequenzbereich zu erhalten. Das Bestimmen einer Energie von spektralen Anteilen eines im Zeitbereich vorliegenden Eingangssignals kann, durch eine vorausgehende Filterung gewonnenen Frequenzbändern eines im Zeitbereich vorliegenden Eingangssignals durch Aufsummierung oder Integration der Signalintensitäten in den Frequenzbändern über eine Zeitspanne durchgeführt werden. Durch eine anschließende Tiefpassfilterung kann eine Glättung des, aus einzelnen Werten bestehenden Signals erreicht werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass hierdurch auf sehr einfache Weise das Signal im Frequenzbereich erhalten werden kann.According to a further embodiment of the invention, in the step of providing an energy of spectral portions of an input signal present in the time domain can be determined and then the spectral components are low-pass filtered to obtain the oscillation signal in the frequency domain. Determining an energy of spectral portions of an input signal present in the time domain may be performed by a prior filtering frequency bands of an input signal present in the time domain by summing or integrating the signal intensities in the frequency bands over a period of time. Subsequent low-pass filtering can be used to smooth out the signal consisting of individual values. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that in this way the signal in the frequency domain can be obtained in a very simple way.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann Schritt des Anwendens eine Logarithmierung des bereitgestellten Schwingungssignals durchgeführt werden, um das verarbeitete Schwingungssignal zu erhalten. Durch eine Logarithmierung des bereitgestellten Schwingungssignals können die einzelne überlagerten Anteile in dem Schwingungssignal von einer Multiplikation der Anteile in eine Summation der Anteile überführt werden, so dass sich die einzelnen Anteile des Signals im Frequenzbereichs einfach trennen lassen. Eine Logarithmierung ist rechenintensiv aber äußerst exakt.According to another embodiment of the invention, a step of applying a logarithm of the provided oscillation signal may be performed to obtain the processed oscillation signal. By logarithmizing the oscillation signal provided, the individual superimposed components in the oscillation signal can be converted from a multiplication of the components into a summation of the components, so that the individual components of the signal can be easily separated in the frequency domain. A logarithm is computationally intensive but extremely accurate.

Auch kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Schritt des Anwendens ein Vergleich von Werten des bereitgestellten Schwingungssignals mit Werten aus einer vorherbestimmten Tabelle und eine Substitution der Werte des bereitgestellten Schwingungssignals durch, den vorherbestimmten Werten gemäß der Tabelle zugeordneten und hinterlegten Werten durchgeführt werden, um das verarbeitete Schwingungssignal zu erhalten. Durch eine Substitution der Logarithmierung als nicht-lineare Verarbeitungsvorschrift durch eine Lookup-Tabelle ist es möglich auch mit begrenzter Rechenleistung zeitkritische Vorgänge zeitnah, d. h. in Echtzeit zu verarbeiten. Der geringe Verlust an Exaktheit gegenüber der ausführlichen Logarithmierung des bereitgestellten Signals wird durch die kürzere Signalverarbeitungszeit aufgewogen.Also, in a further embodiment of the invention, in the step of applying, comparing values of the provided oscillation signal with values from a predetermined table and substituting the values of the provided oscillation signal by values assigned to the predetermined values according to the table, and the to get processed vibration signal. By substituting the logarithmization as a non-linear processing rule by a lookup table, it is possible, even with limited computing power, to perform time-critical operations promptly, ie. H. to process in real time. The small loss of accuracy over the verbose logarithmization of the signal provided is offset by the shorter signal processing time.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Überführens eine Signaltransformation, insbesondere ein inverse diskrete Fourier-Transformation durchgeführt werden, um das Zeitbereichsschwingungssignal zu erhalten. Eine inverse diskrete Fourier-Transformation entspricht einer Synthese eines im Frequenzbereich vorliegenden Signals zu einem im Zeitbereich vorliegenden Signal. Durch die vorhergehende Logarithmierung bzw. die Anwendung der nicht-linearen Verarbeitungsvorschrift auf der Basis der Tabelle wird vorteilhaft eine Entzerrung der Informationen im verarbeiteten Schwingungssignal erreicht, die eine einfache Analyse der Signalanteile erst ermöglicht. Die resultierenden Signale im Zeitbereich besitzen die formale Einheit Sekunden, die korrekte Interpretation erfolgt aber als transformierte Frequenz. According to one embodiment of the invention, in the step of transferring, a signal transformation, in particular an inverse discrete Fourier transformation, may be carried out in order to obtain the time-domain oscillation signal. An inverse discrete Fourier transformation corresponds to a synthesis of a signal present in the frequency domain to a signal present in the time domain. Due to the preceding logarithmization or the application of the non-linear processing instruction on the basis of the table, an equalization of the information in the processed oscillation signal is advantageously achieved, which makes a simple analysis of the signal components possible in the first place. The resulting signals in the time domain have the formal unit seconds, but the correct interpretation takes place as a transformed frequency.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Überführens das verarbeitete Schwingungssignal unter Verwendung einer Filterbank in das Zeitbereichsschwingungssignal überführt werden. Bei einer Vermeidung einer numerisch exakten Überführung des verarbeiteten Schwingungssignals aus dem Frequenzbereich in das Zeitbereichschwingungssignal und der damit einhergehenden Substitution eines exakten Transformationsverfahrens durch ein einfacheres Filterbank-basiertes Verfahren, können aufwändige Rechenprozesse vermieden werden und die Signalverarbeitungszeit reduziert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Trennens eine Fensterfunktion auf das Zeitbereichsschwingungssignal angewandt werden, um die ersten Signalkomponenten mit einem niedrigen Quefrenzwert und die zweiten Signalkomponenten mit einem hohen Quefrenzwert zu erhalten. Durch eine Signaltrennung ist es auf einfache Art und Weise möglich unterschiedliche Bereiche des Signals voneinander zu trennen. In dem Zeitbereichschwingungssignal sind unterschiedliche Informationen in unterschiedlichen Quefrenzwerten enthalten. Die Auswertung der unterschiedlichen Informationen der einzelnen Quefrenzwerte erfordert jedoch eine Trennung des Zeitbereichsschwingungssignals.According to an embodiment of the invention, in the step of transfer, the processed oscillation signal may be converted to the time domain oscillation signal using a filter bank. In avoiding a numerically exact transfer of the processed oscillation signal from the frequency domain into the time domain oscillation signal and the concomitant substitution of an exact transformation method by a simpler filter bank based method, complex computational processes can be avoided and the signal processing time can be reduced. According to another embodiment of the invention, in the step of separating, a window function may be applied to the time-domain vibration signal to obtain the first low-threshold signal components and the second high-threshold second signal components. By a signal separation, it is possible in a simple manner to separate different areas of the signal from each other. The time-domain vibration signal contains different information in different quency values. However, the evaluation of the different information of the individual Quefrenzwerte requires a separation of the time-domain vibration signal.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Trennens eine Signalfilterung des Zeitbereichsschwingungssignals durchgeführt werden, um die ersten Signalkomponenten mit einem niedrigen Quefrenzwert und die zweiten Signalkomponenten mit einem hohen Quefrenzwert zu erhalten. Durch die Verwendung einer Filterfunktion ist es möglich eine Trennung des Zeitbereichschwingungssignals mit einfachen kostengünstigen Mitteln zu bewerkstelligen. Da die Signalbereiche von Übertragungsfunktion und Anregung auf der Quefrenzskala weit auseinander liegen, wirkt sich eine Überschneidung der Bereiche oder die Ausblendung eines Mittelbereichs, die durch die Trennung der Quefrenzwerte resultiert, kaum auf das erhaltene Ergebnis aus.According to another embodiment of the invention, in the step of separating, signal filtering of the time-domain vibration signal may be performed to obtain the first low-threshold signal components and the second high-threshold second signal components. By using a filter function, it is possible to accomplish separation of the time domain vibration signal with simple inexpensive means. Since the signal areas of the transfer function and excitation on the quench scale are far apart, overlapping of the areas or suppression of a central area resulting from the separation of the queference values hardly affects the result obtained.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung können Schritt des Detektierens die ersten Signalkomponenten mit einem niedrigen Quefrenzwert mit vorherbestimmten Quefrenzverläufen verglichen werden, wobei die vorherbestimmten Quefrenzverläufe Informationen über einen Aufprallort und/oder eine Aufprallart repräsentieren und wobei die zweiten Signalkomponenten mit einem hohen Quefrenzwert durch eine Anzahl von Maxima in einem Quefrenzintervall und/oder eine Intensität der Maxima eine Information über eine Aufprallintensität repräsentieren. Die vorher bestimmten Quefrenzverläufe können durch eine Simulation eines Aufpralls an einem virtuellen Fahrzeug oder durch Aufzeichnungen während normierter Kollisionen, beispielsweise unter Laborbedingungen gewonnen werden. Diese vorbestimmten Quefrenzverläufe repräsentieren dabei einen bestimmten Aufprallort und/oder eine bestimmte Aufprallgeschwindigkeit auf das Fahrzeug. Während des Vergleichs können die Signalkomponenten mit niedrigem Quefrenzwert auf größtmögliche Übereinstimmung mit den Werten der vorher bestimmten Quefrenzverläufen verglichen werden, um die Informationen über Aufprallort und Aufprallart zu extrahieren und hierdurch eine möglichst genaue Lokalisierung und Klassifizierung des Aufpralls zu ermöglichen. Dabei können die Signalkomponenten mit niedrigem Quefrenzwert demjenigen Quefrenzverlauf zugeordnet werden, der den Werten der tatsächlich bestimmten (d. h. der auf Messung beruhenden) Werte des betreffenden Quefrenzverlaufs am ähnlichsten ist. Ferner kann eine Rate von Maxima der Signalkomponenten mit hohem Quefrenzwert erfasst werden. Eine hohe Anzahl von Maxima in einem Quefrenz-Intervall kann ferner einer hohen Aufprallintensität zugeordnet werden wogegen eine geringe Anzahl von Maxima im betreffenden Quefrenz-Intervall eine niedrige Aufprallintensität repräsentiert. Analog dazu ist es möglich Informationen über die Aufprallintensität zu gewinnen, indem die Höhe der Maxima der Signalanteile mit den hohen Quefrenzwerten ausgewertet wird. Basierend auf den Informationen über Aufprallintensität, Aufprallort un/oder Aufprallart(-typ) können aktive Sicherheitselemente im Fahrzeug wie Personenrückhaltesysteme oder Passanten-Schutzsysteme gezielt aktiviert werden. Ebenso ist eine Notabschaltung bestimmter Fahrzeugsysteme in einem vom Aufprall betroffenen Bereich des Fahrzeugs möglich.According to another embodiment of the invention, step of detecting may be to compare the first low-threshold signal components with predetermined quench curves, the predetermined quench curves representing information about impact location and / or impact type, and the second high quench signal components by a number of Maxima in a Quefrenzintervall and / or an intensity of the maxima represent information about an impact intensity. The predetermined quench curves can be obtained by simulating a crash on a virtual vehicle or by recording during normalized collisions, for example under laboratory conditions. These predetermined Quefrenzverläufe represent a certain impact location and / or a certain impact speed on the vehicle. During the comparison, the low-threshold signal components can be compared as closely as possible to the values of the predetermined quench histories to extract the impact site and impact mode information, thereby enabling the most accurate location and classification of the impact. In this case, the signal components with a low quenquency value can be assigned to the quential gradient curve which is most similar to the values of the actually determined (that is to say, the measurement-based) values of the quential response curve concerned. Further, a rate of maxima of the high-threshold signal components may be detected. Furthermore, a high number of maxima in a quench interval can be assigned to a high impact intensity, whereas a small number of maxima in the relevant quench interval represents a low impact intensity. Analogously, it is possible to obtain information about the impact intensity by evaluating the height of the maxima of the signal components with the high quential values. Based on the information on impact intensity, impact location and / or impact type (type), active safety elements in the vehicle such as passenger restraint systems or pedestrian protection systems can be specifically activated. Likewise, an emergency shutdown of certain vehicle systems in an impacted area of the vehicle is possible.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät (d. h. eine Vorrichtung) das Einheiten aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The present invention further provides a controller (i.e., apparatus) having units configured to perform the steps of the method of the invention. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Unter einem Steuergerät/einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bastehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device / a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially based on discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen; 1 a block diagram of a first embodiment of a method according to the invention for impact detection in vehicles;

2 ein Schema einer Signalverzerrung durch eine Übertragungsfunktion bei der Entstehung eines Signals aus einem Aufprall eines Objektes auf das Fahrzeug; 2 a schematic of a signal distortion by a transfer function in the formation of a signal from an impact of an object on the vehicle;

3 ein Diagramm eines beispielhaften Ergebnisses nach einem Schritt der Anwendung einer nichtlinearen Verarbeitungsvorschrift gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen; 3 a diagram of an exemplary result after a step of applying a non-linear processing rule according to an embodiment of a method according to the invention for impact detection in vehicles;

4 ein Diagramm eines beispielhaftes Resultats nach einem Verfahrensschritt der Rückführung eines Schwingungssignals aus dem Frequenzbereich in ein Zeitbereichschwingungssignal im Zeitbereich gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen; 4 a diagram of an exemplary result after a step of returning a vibration signal from the frequency domain in a time domain vibration signal in the time domain according to an embodiment of a method according to the invention for impact detection in vehicles;

5 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen; 5 a flowchart of another embodiment of a method according to the invention for impact detection in vehicles;

6 ein Ablaufdiagramm eines vereinfachten Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 6 a flowchart of a simplified method for impact detection in vehicles according to an embodiment of the present invention; and

7 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Vorrichtung. 7 a block diagram of an embodiment of the present invention as a device.

Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweites Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal/den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal/Schritt oder nur das zweite Merkmal/Schritt aufweist.The same or similar elements may be indicated in the figures by the same or similar reference numerals, wherein a repeated description is omitted. Furthermore, the figures of the drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. It is clear to a person skilled in the art that these features are also considered individually or that they can be combined to form further combinations not explicitly described here. Furthermore, the invention is explained in the following description using different dimensions and dimensions, wherein the invention is not limited to these dimensions and dimensions to understand. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step, this can be read such that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature / the first feature and the second feature / the second step and according to another embodiment either only the first feature / step or only the second feature / step.

Neuartige Fahrzeugstrukturen, welche auf Leichtbau ausgelegt sind, werden sich nach Experteneinschätzung im Crashsignal deutlich von konventionellen Signalen, die durch Deformation einer Stahlträgerstruktur entstehen, unterscheiden. Im Leichtbau spielen Kunststoffe und durch Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff eine große Rolle. Die Zerstörung von solchen Kunststoffstrukturen kann zu Sprödbruchprozessen führen, welche die tragende Fahrzeugstruktur, z. B. einen Aluminium-Rahmen, anregen. Der Rahmen wiederum hat ein gewisses Übertragungsverhalten bis hin zum Crash-Sensor.Novel vehicle structures, which are designed for lightweight construction, will differ significantly from conventional signals resulting from deformation of a steel girder structure in the crash signal, experts estimate. In lightweight construction plastics and carbon fiber reinforced plastic play a major role. The destruction of such plastic structures can lead to brittle fracture processes involving the load bearing vehicle structure, e.g. As an aluminum frame, stimulate. The frame in turn has a certain transmission behavior up to the crash sensor.

Die Anregung kann beispielsweise Geschwindigkeitsinformationen enthalten, die Übertragungsfunktion trägt potentiell Informationen über Aufprallort und Entwicklung der Struktur im Crash (Deformation, Versteifung, Verkürzung).The excitation may, for example, contain speed information, the transfer function potentially carries information about the location of impact and development of the structure in the crash (deformation, stiffening, shortening).

Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Informationen, die in der Anregung sowie der Übertragungsfunktion enthalten sind aus einem Unfallsignal zu extrahieren und auszuwerten, um beispielsweise Personenschutzmittel im Fahrzeug basierend auf der erkannten Aufprallart, -stärke und/oder -ort auszulösen und hierdurch einen Fahrzeuginsassen optimal zu schützen. Eine solche verbesserte Auswertungsmöglichkeit erfordert jedoch die Trennung der Anregung gegenüber der Übertragungsfunktion, die nicht einfach durchführbar ist, da die Signalanteile sowohl der Anregung als auch der Übertragungsfunktion nur in einem Signal kombiniert vorliegen.For this reason, it is advantageous to extract the information contained in the excitation and the transfer function from an accident signal and evaluate, for example, to trigger personal protection means in the vehicle based on the detected impact type, strength and / or location and thereby a vehicle occupant optimally protected. However, such an improved evaluation possibility requires the separation of the excitation over the transfer function, which is not easy to carry out, since the signal components of both the excitation and the transfer function are combined in one signal only.

Ein etablierter Ansatz zur Signalanalyse kann in der Cepstrum-Analyse gesehen werden, wie sie von B. P. Bogen, M. J. R. Healy und J. W. Tukey in „The Quefrency Alanysis of Time Series for Echoes: Cepstrum, Pseudo-Autocovariance, Cross-Cepstrum, and Saphe Cracking” Proceedings of the Symposium an Time Series Analysis (Hrsg.: M. Rosenblatt), Kapitel 15, S. 209–243. New York: Wiley, 1963 , vorgestellt ist. Dieser Ansatz zur Signalanalyse wird beispielsweise für die Trennung von Anregung und Übertragungsfunktion eingesetzt. Eine Hauptanwendung der Cepstral-Analysis findet sich in der Sprachkodierung und -analyse. Weiterhin wird die Cesptral Analysis beispielsweise im Bereich der Unterscheidung von seismischen Signalen von Erdbeben gegenüber Atombombentest eingesetzt. Ein Verfahren zur vorteilhaften Trennung von Anregung und Übertragungsverhalten für eine Crashdetektion, insbesondere der Einsatz einer Cepstrum-Analyse, ist im Stand der Technik nicht bekannt. Ausgehend von diesem Stand der Technik wird daher ein verbesserter Ansatz zur Trennung und Extraktion der relevanten Informationen in einem Crashsignal nachfolgend näher vorgestellt.An established approach to signal analysis can be seen in cepstrum analysis as described by BP Bogen, MJR Healy, and JW Tukey, in "The Quefrency Alanysis of Time Series for Echoes: Cepstrum, Pseudo-Autocovariance, Cross-Cepstrum, and Saphe Cracking" Proceedings of the Symposium on Time Series Analysis (Hrsg .: M. Rosenblatt), Chapter 15, pp. 209-243. New York: Wiley, 1963 , is presented. This approach to signal analysis is used for example for the separation of excitation and transfer function. A major application of cepstral analysis is in speech coding and analysis. Furthermore, the Cesptral Analysis is used for example in the field of distinguishing seismic signals from earthquakes to atomic bomb test. A method for the advantageous separation of excitation and transmission behavior for a crash detection, in particular the use of a cepstrum analysis, is not known in the prior art. Based on this prior art is therefore a improved approach to the separation and extraction of relevant information in a crash signal detailed below.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens 90 zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen. Gezeigt ist ein Schritt des Bereitstellens 100 eines Schwingungssignals im Frequenzbereich. Darauf folgt ein Schritt des Anwendens 102 einer nichtlinearen Verarbeitungsvorschrift auf das bereitgestellte Schwingungssignal, um ein verarbeitetes Schwingungssignal zu erhalten. Anschließend folgt ein Schritt des Überführens 104 des verarbeiteten Schwingungssignals in den Zeitbereich um ein Zeitbereichsschwingungssignal zu erhalten. Darauf folgt ein Schritt des Trennens 106 des Zeitbereichsschwingungssignals in eine erste Signalkomponente und eine zweite Signalkomponente. Zuletzt folgt ein Schritt des Detektierens 108 einer Information unter Verwendung der ersten und zweiten Signalkomponent(n). 1 shows a block diagram of an embodiment of a method according to the invention 90 for impact detection in vehicles. Shown is a step of providing 100 a vibration signal in the frequency domain. This is followed by a step of applying 102 a non-linear processing instruction on the provided vibration signal to obtain a processed vibration signal. This is followed by a transfer step 104 of the processed oscillation signal in the time domain to obtain a time domain oscillation signal. This is followed by a step of separation 106 the time domain oscillation signal into a first signal component and a second signal component. Finally, a step of detecting follows 108 an information using the first and second signal component (s).

Im Schritt 100 wird ein Schwingungssignal im Frequenzbereich bereitgestellt, das aus Signalanteilen eines Aufpralls und Signalanteilen, die durch den Aufprall in der Fahrzeugstruktur angeregt wurden besteht. Beide Signalanteile sind überlagert. Das Schwingungssignal im Frequenzbereich repräsentiert ein Ausgangssignal, das im Zeitbereich aufgenommen ist. Zur Gewinnung des Schwingungssignals im Frequenzbereich kann beispielsweise eine diskrete Schwingungsanalyse, wie eine diskrete Fourier-Transformation durchgeführt werden.In step 100 a vibration signal is provided in the frequency domain, which consists of signal components of an impact and signal components, which were excited by the impact in the vehicle structure. Both signal components are superimposed. The oscillation signal in the frequency domain represents an output signal which is recorded in the time domain. To obtain the oscillation signal in the frequency domain, it is possible, for example, to perform a discrete oscillation analysis, such as a discrete Fourier transformation.

Im Schritt 102 wird das bereitgestellte Schwingungssignal im Frequenzbereich einer Verarbeitungsvorschrift unterzogen, die einen nichtlinearen Charakter hat, beispielsweise eine Logarithmierung. Dadurch wird ein verarbeitetes Schwingungssignal erhalten.In step 102 For example, the provided oscillation signal in the frequency domain is subjected to a processing instruction which has a nonlinear character, for example a logarithm. As a result, a processed vibration signal is obtained.

Im Schritt 104 wird das verarbeitete Schwingungssignal unter Verwendung einer Verarbeitungsvorschrift aus dem Frequenzbereich zurück in den Zeitbereich überführt. Durch die beschriebenen Schritte, insbesondere die Anwendung der nicht-linearen Verarbeitungsvorschrift und die nachfolgende Rücktransformation, ist der erhaltene Zeitbereich ein abstrakter und kein realer Zeitbereich. Dieser Zeitbereich wird beispielsweise in der Sprachverarbeitung als Quefrenz bezeichnet. Dieser Zeitbereich ist eher als eine Form der Frequenz zu interpretieren, die ausgewertet werden kann und die besondere Rückschlüsse auf das zu Grunde liegende Signal ermöglicht. Das Resultat der Rücktransformation ist ein Zeitbereichschwingungssignal.In step 104 the processed oscillation signal is converted back to the time domain using a processing rule from the frequency domain. Due to the described steps, in particular the application of the non-linear processing instruction and the subsequent inverse transformation, the obtained time domain is an abstract and not a real time domain. This time range is referred to, for example, in language processing as a quency. This time range is more likely to be interpreted as a form of frequency that can be evaluated and that allows specific conclusions to be drawn about the underlying signal. The result of the inverse transformation is a time domain oscillation signal.

Im Schritt 106 wird das Zeitbereichschwingungssignal in (eine) erste Signalkomponente(n) und (eine) zweite Signalkomponente(n) getrennt. Die erste Signalkomponente(n) repräsentiert Anteile des Zeitbereichschwingungssignals, die im abstrakten Zeitbereich (Quefrenz) niedrigere Werte annehmen. Die zweite Signalkomponente(n) repräsentiert Anteile des Zeitbereichschwingungssignals, die im abstrakten Zeitbereich (Quefrenz) höhere Werte annehmen.In step 106 the time domain vibration signal is separated into (a) first signal component (s) and (a) second signal component (s). The first signal component (s) represents portions of the time-domain vibration signal that assume lower values in the abstract time range (quefence). The second signal component (n) represents portions of the time-domain vibration signal which take higher values in the abstract time domain (quefence).

Im Schritt 108 werden die zwei Signalkomponenten, zumindest jedoch eine der beiden Signalkomponenten ausgewertet, um Informationen über den Aufprall zu gewinnen. Dabei wird die erste Signalkomponente(n) dazu herangezogen Informationen über das Verhalten und den Zustand des Fahrzeugs bzw. den Aufprallort bzw. den Aufprallwinkel eines Objektes auf das Fahrzeug zu gewinnen, während die zweite Signalkomponente(n) dazu herangezogen wird, Informationen über den eigentlichen Aufprall, insbesondere die Aufprallgeschwindigkeit, zu erhalten.In step 108 For example, the two signal components, or at least one of the two signal components, are evaluated in order to obtain information about the impact. In this case, the first signal component (s) is used to obtain information about the behavior and the state of the vehicle or the impact location or the impact angle of an object on the vehicle, while the second signal component (s) is used to provide information about the actual vehicle Impact, in particular the impact velocity to obtain.

Die im Schritt 108 gewonnenen Informationen können nun in anderen Systemen des Fahrzeugs weiterverwendet werden. Beispielsweise können durch so gewonnene Informationen Insassen-Schutzsysteme gesteuert werden.The in step 108 The information obtained can now be used in other systems of the vehicle. For example, information obtained in this way can be used to control occupant protection systems.

2 zeigt ein Schema einer Signalüberlagerung durch den Aufprall des Objektes auf das Fahrzeug, die zur Entstehung eines aus den zwei Signalanteilen überlagerten Signals führt. Die Diagramme 200 und 202 sind nebeneinander angeordnet und durch einen Pfeil verbunden. 2 shows a diagram of a signal overlay by the impact of the object on the vehicle, which leads to the formation of a superimposed on the two signal components signal. The diagrams 200 and 202 are arranged side by side and connected by an arrow.

Das Diagramm 200 repräsentiert die Signalanteile, die direkt durch den Aufprall verursacht sind. Das Diagramm 202 repräsentiert die Übertragungsfunktion des Fahrzeugs im Bereich des Aufprallortes des Objektes auf das Fahrzeug. Im Diagramm 200 ist auf der Abszisse die Zeit t angetragen und auf der Ordinate eine Amplitude x(t) in Abhängigkeit von der Zeit t. Die im Diagramm 200 abgebildeten Amplitudenverläufe repräsentieren den Aufprall bzw. daraus resultierende Bruchprozesse im Material der Fahrzeugstruktur in Leichtbauweise. Im Diagramm 202 ist auf der Abszisse eine Frequenz ω angetragen und auf der Ordinate eine Verstärkung/Durchlässigkeit für die Frequenz H(ω). Die im Diagramm 202 abgebildete Linie repräsentiert die Übertragungsfunktion oder Transferfunktion der Fahrzeugstruktur, mit der die vom Aufprall resultierenden Signalanteile durch die Filterwirkung der Fahrzeugstruktur verzerrt oder verschliffen werden.The diagram 200 represents the signal components that are directly caused by the impact. The diagram 202 represents the transfer function of the vehicle in the area of the impact location of the object on the vehicle. In the diagram 200 on the abscissa the time t is plotted and on the ordinate an amplitude x (t) as a function of the time t. The in the diagram 200 Imaged amplitude curves represent the impact or resulting fracture processes in the material of the vehicle structure in lightweight construction. In the diagram 202 on the abscissa a frequency ω is plotted and on the ordinate a gain / transmission for the frequency H (ω). The in the diagram 202 The line shown represents the transfer function or transfer function of the vehicle structure with which the signal components resulting from the impact are distorted or ground by the filter effect of the vehicle structure.

Die Darstellung in 2 stellt ein Modell einer „Signalentstehung” im Fahrzeug bzw. der Fahrzeugstruktur dar, die durch die physikalischen Eigenschaften der Fahrzeugstruktur verursacht ist. In der Realität entsteht das auszuwertende Eingangssignal als Crash-Signal s(t) des hier vorgeschlagenen Verfahrens durch Unterschiede in der Frequenzdurchlässigkeit der Struktur des Fahrzeugs. Daraus resultiert eine Verzerrung oder Verfremdung des Anregungssignals x(t). Für eine weitere Auswertung des Signals ist es daher günstig die beiden Anteile des Signals, nämlich die Signalanteile, die durch die Bruchprozesse und das Verschleifen durch die Fahrzeugstruktur entstehen, möglichst genau zu trennen.The representation in 2 represents a model of "signal generation" in the vehicle or the vehicle structure, which is caused by the physical properties of the vehicle structure. In reality, the input signal to be evaluated arises as the crash signal s (t) of the one proposed here Method by differences in the frequency transmittance of the structure of the vehicle. This results in a distortion or alienation of the excitation signal x (t). For a further evaluation of the signal, it is therefore advantageous to separate the two components of the signal as precisely as possible, namely the signal components which arise as a result of the fracture processes and the abrasion caused by the vehicle structure.

Ein neuer Ansatz für die Auswertung der hier vorliegenden Signale ist die Analyse von hochfrequenten Signalanteilen. Eine einfache und verbreitete Auswertung eines Basissignals erzeugt ein Signal, das mit der Energie in einem festgelegten Frequenzband korreliert. Die Diskriminierung findet in dem um neue Merkmale erweiterten kombinierten Merkmalsraum statt, wobei die neuen Merkmale durch die ersten und zweiten Signalanteile repräsentiert sind.A new approach for the evaluation of the present signals is the analysis of high-frequency signal components. A simple and widespread evaluation of a base signal produces a signal that correlates to the energy in a fixed frequency band. The discrimination takes place in the combined feature space extended by new features, the new features being represented by the first and second signal components.

Im Nachfolgeden wird der vorstehend beschriebene Ansatz in Anlehnung an „Cepstrum Analysis” von Rabiner & Juang (http://cobweb.ecn.purdue.edu/~ee649/notes/cepstrum.html, Kapitel 4.5.2–3) näher erläutert. Das in der genannten Schrift diskutierte Beispiel aus dem Bereich der Sprachanalyse wurde für den hier beschriebenen Ansatz durch ein Signalmodell für Bruchprozesse in einem Fahrzeug ersetzt.In the following, the approach described above is based on "Cepstrum Analysis" by Rabiner & Juang (http://cobweb.ecn.purdue.edu/~ee649/notes/cepstrum.html, chapter 4.5.2-3) explained in more detail. The example from the field of speech analysis discussed in the cited document was replaced by a signal model for fracture processes in a vehicle for the approach described here.

Als Grundlage des hier beschriebenen Ansatzes wird von der Annahme ausgegangen, dass gemäß der Darstellung aus 2 ein lineares Filtermodell zur Signalentstehung aus einem Anregungssignal x(t) und der Transferfunktion H(ω) vorliegt, durch welche der Output bzw. ein Startsignal s(t) für die weitere Signalverarbeitung erzeugt wird. Formelhaft kann dieser Zusammenhang folgendermaßen dargestellt werden: s(t) = x(t)·h(t), wobei dieser Zusammenhang im Frequenzbereich folgendermaßen dargestellt werden kann: S(ω) = X(ω)·H(ω) The basis of the approach described here is based on the assumption that, as shown in FIG 2 a linear filter model for signal generation from an excitation signal x (t) and the transfer function H (ω) is present, through which the output or a start signal s (t) is generated for further signal processing. Formulaically, this relationship can be represented as follows: s (t) = x (t) * h (t), this relationship in the frequency domain can be represented as follows: S (ω) = X (ω) × H (ω)

Das Ziel des hier vorgestellten Ansatzes besteht in einer Separierung von X(ω) und H(ω), um die Crashinformation aus der Anregung (d. h. dem Bruchprozess) und Übertragungsverhalten (d. h. der Reaktion der Fahrzeugstruktur auf den Bruchprozess) zu analysieren.The goal of the approach presented here is to separate X (ω) and H (ω) to analyze the crash information from the excitation (i.e., the fracturing process) and transmission behavior (i.e., the response of the vehicle structure to the fracturing process).

Als nicht-lineare Verarbeitungsvorschrift wird beispielsweise eine Logarithmierung verwendet, wodurch der folgende Zusammenhang erhalten wird: log|S(ω) = log[|X(ω)|·|H(ω)|] = log|X(ω)| + log|H(ω)| As a non-linear processing rule, for example, logarithmization is used, whereby the following relationship is obtained: log | S (ω) = log [| X (ω) | · | H (ω) |] = log | X (ω) | + log | H (ω) |

Dies bedeutet, dass log |S(ω)| zwei Summanden hat:

– Die Transferfunktion H(ω) erzeugt „low frequency ripples” (Resonanzen der Fahrzeugstruktur)
– Die Anregung X(ω) erzeugt „high frequency ripples” (Bruchprozesse)

This means that log | S (ω) | has two summands:

The transfer function H (ω) generates "low frequency ripples" (resonances of the vehicle structure)
Excitation X (ω) generates high frequency ripples

Diese Arten der „ripples” können durch eine (inverse) Fourier-Transformation gemäß dem folgenden Zusammenhang getrennt werden: IDFT[log|S(ω)|] = IDFT[log|H(ω)|] + IDFT[log|X(ω)|] These types of "ripples" can be separated by an inverse Fourier transform according to the following relationship: IDFT [log | S (ω) |] = IDFT [log | H (ω) |] + IDFT [log | X (ω) |]

Dabei wird durch die Logarithmierung eine Multiplikation der Signalanteile in eine Addition der einzelnen Signalanteile überführt, wodurch sich eine deutlich vereinfachte Trennung der einzelnen Signalkomponenten realisieren lässt.In this case, a multiplication of the signal components into an addition of the individual signal components is converted by the logarithmization, whereby a significantly simplified separation of the individual signal components can be realized.

3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Ergebnisses nach Ausführung des Schritts der Anwendung einer nichtlinearen Verarbeitungsvorschrift. In einem Diagramm 300 ist auf der Abszisse eine Frequenz in Hz angetragen und auf der Ordinate eine logarithmische Frequenzintensität LOG|F(ω)|². Zusätzlich ist auf der Abszisse als zweite Größe eine Fensterungsbreite 1/T angetragen. Die Linie 302 repräsentiert einen gemittelten Verlauf der Intensität des Schwingungssignals über einen Frequenzbereich. Die Linie 304 repräsentiert eine exakte berechnete Frequenzintensität, die durch die Fensterung einen Hügel-förmigen Verlauf aufweist. 3 shows an exemplary diagram of a result after execution of the step of applying a non-linear processing rule. In a diagram 300 on the abscissa a frequency in Hz is plotted and on the ordinate a logarithmic frequency intensity LOG | F (ω) | ² . In addition, a fenestration width 1 / T is plotted on the abscissa as the second size. The line 302 represents an averaged progression of the intensity of the vibration signal over a frequency range. The line 304 represents an exact calculated frequency intensity, which has a hill-shaped course through the fenestration.

In 3 ist somit der Verlauf 302 eines Spektrums dargestellt, das bereits einer Logarithmierung unterzogen worden ist. Dadurch werden bei der Signalentstehung multiplikativ überlagerte Signalanteile nun lediglich noch additiv überlagert dargestellt. Hierdurch ist es anschließend leichter beide Signalanteile bzw. Komponenten erneut zu trennen.In 3 is thus the course 302 of a spectrum that has already been logarithmized. As a result, multiplicatively superimposed signal components are now merely superimposed on the additive during signal generation. This makes it easier to separate both signal components or components again.

4 zeigt ein Diagramm 400 eines beispielhaften Resultats nach Ausführung des Verfahrensschritts der Rückführung eines Schwingungssignals aus dem Frequenzbereich in ein Zeitbereichschwingungssignal im (Quefrenz-)Zeitbereich gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen. Diese Rückführung kann beispielsweise durch eine IDFT (inverse diskrete Fourier-Transformation) erreicht werden, bei der das Cepstrum berechnet wird. Das Cepstrum entspricht hierbei einer Funktion IDFT[log|S(ω)|]. In dem Diagramm 400 ist auf der Abszisse eine abstrakte Zeit [t] (Quefrenz) aufgetragen und auf der Ordinate Intensitätswerte einer invers diskreten Fourier Transformation J²[LOG|F(ω)|²]. Der Name „Quefrency” ist in Anlehnung an Frequenz gewählt worden. Wie aus der 4 ersichtlich ist, sind Anregung und Übertragung weiterhin additiv überlagert, jedoch gut trennbar. Ein Teilstück 402 des Graphen im Diagramm 400 repräsentiert eine Übertragungscharakteristik des Fahrzeugs nach Anregung durch die Bruchprozesse in der Fahrzeugstruktur durch den Aufprall des Objektes auf das Fahrzeug. Ein weiteres Teilstück 404 des Graphen im Diagramm 400 repräsentiert die ursprünglichen Schwingungsanteile die von dem Aufprall verursacht wurden. Die abstrakte Zeit t (Quefrenz) auf der Abszisse ist trotz ihrer Einheit Sekunden keine reelle Zeit. Die Einheiten sind Millisekunden, jedoch ist dies keine interpretierbare Zeitachse. Die die abstrakte Zeit ist eher als eine Art Frequenz zu interpretieren. Daraus lässt sich auch ableiten dass das Teilstück 402 in Bereichen korrespondierend zu niedrigeren Frequenzen angeordnet ist und das Kurventeilstück 404 korrespondieren zu einem Bereich höherer Frequenzen angeordnet ist. Das Teilstück 402 enthält beispielsweise Informationen über den Ort des Aufpralls und die anschließenden Verformungen und Zerstörungen der Fahrzeugstruktur am Aufprallort. Das Teilstück 404 enthält beispielsweise Informationen über die über die Art und Schwere des Aufpralls geben. Für eine weitere Verwendung der gewonnenen Informationen sollten beide Teilstücke voneinander unabhängig betrachtet werden. Dazu ist es notwendig sie voneinander zu trennen. 4 shows a diagram 400 an exemplary result after performing the method step of returning a vibration signal from the frequency domain in a time domain vibration signal in the (queuing) time range according to an embodiment of a method for impact detection in vehicles. This feedback can be achieved, for example, by an IDFT (inverse discrete Fourier transform) in which the cepstrum is calculated. The cepstrum corresponds to a function IDFT [log | S (ω) |]. In the diagram 400 is an abscissa an abstract time [t] (queference) plotted on the ordinate intensity values of an inverse discrete Fourier transformation J ² [LOG | F (ω) | ² ]. The name "Quefrency" has been chosen on the basis of frequency. Like from the 4 can be seen, excitation and transmission are still additive superimposed, but well separable. A section 402 of the graph in the diagram 400 represents a transmission characteristic of the vehicle after excitation by the fracture processes in the vehicle structure due to the impact of the object on the vehicle. Another section 404 of the graph in the diagram 400 represents the original vibration components caused by the impact. The abstract time t (queference) on the abscissa, despite its unit of seconds, is not real time. The units are milliseconds, but this is not an interpretable timeline. The abstract time is more likely to be interpreted as a kind of frequency. It can also be deduced that the section 402 is arranged in areas corresponding to lower frequencies and the curve section 404 are arranged corresponding to a region of higher frequencies. The section 402 contains, for example, information about the location of the impact and the subsequent deformations and destruction of the vehicle structure at the impact location. The section 404 Contains, for example, information about the type and severity of the impact. For further use of the information obtained, both cuts should be considered independently. For this it is necessary to separate them from each other.

Soll nun die Anregung von der Übertragung getrennt werden, führt wird ein so genanntes „Cepstral Liftering” durchgeführt. Die höheren Koeffizienten, (höhere Quefrenzwerte) die aus dieser Liftering-Funktion erhalten werden entsprechen der Anregung, die niedrigeren Koeffizienten (niedrigere Quefrenzwerte) entsprechen Werten der Übertragungsfunktion.If the excitation is to be separated from the transmission, a so-called "Cepstral Liftering" is performed. The higher coefficients (higher quency values) obtained from this liftering function correspond to the excitation, the lower coefficients (lower quential values) correspond to values of the transfer function.

Das Cepstrum kann nun mit seinen beiden Summanden einem Klassifikator zugeführt werden, der z. B. eine prominente Quefrency T der Anregung und deren Amplitude auswertet. Die tiefen Quefrenzen charakterisieren die Übertragung. Sie können direkt als cepstrale Coeffizienten analysiert werden, oder in den Spektralbereich transformiert werden, beispielsweise als geglättete Übertragungsfunktion.The cepstrum can now be fed with its two summands a classifier, the z. B. evaluates a prominent quefrency T of the excitation and its amplitude. The deep queuing characterizes the transmission. They can be analyzed directly as cepstral coefficients, or transformed into the spectral domain, for example as a smoothed transfer function.

5 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen. Ein zu verarbeitendes Signal s(t) wird in einen Schritt 502 einer Fensterung unterzogen. Das hieraus erhaltene Signal wird anschließend in einem Schritt 504 einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen, woraufhin das hieraus resultierende Signal darauffolgend in einem Schritt 506 einer Logarithmierung unterzogen wird. Das auf diese Weise erhaltene Signal wird anschließend in einem Schritt 508 einer invers diskreten Fourier-Transformation unterzogen. Das erhaltene Signal wird dann darauffolgend in einem Schritt 510 des Cepstral Liftering in einen ersten Bereich 512 und einen zweiten Bereich 514 getrennt und abschließend die einzelnen Bereiche in einem Schritt 516 der Klassifikation zur Detektion von Merkmalen des Aufpralls auf das Fahrzeug unterzogen. Aus dem Schritt 516 der Klassifikation gehen somit Diskriminierungsmerkmale 518 zur Unterscheidung von unterschiedlichen Aufpralltypen hervor. 5 shows a block diagram of another embodiment of a method according to the invention for impact detection in vehicles. A signal s (t) to be processed becomes a step 502 subjected to fenestration. The signal obtained from this is then in one step 504 subjected to a discrete Fourier transform, whereupon the resulting signal is subsequently in one step 506 subjected to a logarithm. The signal obtained in this way is then in one step 508 subjected to an inverse discrete Fourier transform. The signal obtained is then in one step 510 of Cepstral Liftering into a first area 512 and a second area 514 separated and finally the individual areas in one step 516 subjected to the classification for the detection of characteristics of the impact on the vehicle. From the step 516 The classification thus has discrimination characteristics 518 to differentiate between different impact types.

Das von einer geeigneten Einrichtung bereitgestellte Signal s(t) wird in der Fensterung 502 durch ein fortlaufendes aber eindeutig begrenztes Fenster zeitlich begrenzt, um die Werte in dem Fenster beispielsweise einer diskreten Fourier-Transformation 504 unterziehen zu können. Durch die Fourier-Transformation 504 wird das Signal s(t) in den Frequenzbereich überführt und steht als Frequenzspektrum zur Verfügung. Das Frequenzspektrum wird durch den Schritt der Logarithmierung 506 als nicht-lineare Verarbeitungsvorschrift abgewandelt, um eine bessere Trennung bzw. Extraktion von Signalanteilen in dem Signal im Frequenzbereich durchführen zu können. Das abgewandelte Signal wird in dem Schritt 508 durch die invers diskrete Fourier-Transformation wieder formal in einen Zeitbereich zurückgeführt, der allerdings keine reale Zeit darstellt. Vielmehr ist der Zeitbereich als eine Normzeit (Quefrenz) zu interpretieren und repräsentiert eine Frequenz. Die invers diskrete Fourier-Transformation 508 liefert ein so genanntes Cepstrum, welches eine Intensität eines Signals über eine Quefrenz darstellt. Die rechnerische Einheit der Quefrenz ist Sekunden. Im Cepstrum ist es sehr einfach möglich Signale voneinander zu trennen, die im Ausgangssignal s(t) überlagert waren. Eine solche Trennung erfolgt im Schritt 510 des Cepstral Liftering, in dem Signalanteile die eine niedere Quefrenz besitzen von hochquefrenten Signalanteilen abgetrennt werden. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechen Signalanteile mit niederer Quefrenz dem Eigenschwingungsverhalten oder der Übertragungsfunktion des Fahrzeugs und hochquefrente Signalanteile den direkten Auswirkungen des Aufpralls oder der Anregung. In dem Schritt 516 werden somit die beiden Signalkomponenten getrennt ausgewertet und die Ergebnisse gemeinsam (oder einzeln) für eine Diskriminierung 518 bzw. Unterscheidung des Aufprallsvorgangs und der Folgen des Aufpralls verwendet.The signal s (t) provided by a suitable device is in the windowing 502 limited in time by a continuous but clearly delimited window to the values in the window of, for example, a discrete Fourier transform 504 to be able to undergo. Through the Fourier transformation 504 the signal s (t) is converted into the frequency domain and is available as a frequency spectrum. The frequency spectrum is determined by the step of logarithmization 506 modified as a non-linear processing rule in order to perform a better separation or extraction of signal components in the signal in the frequency domain. The modified signal is in the step 508 is formally returned to a time domain by the inverse discrete Fourier transformation, which, however, does not represent a real time. Rather, the time domain is to be interpreted as a standard time (quefence) and represents a frequency. The inverse discrete Fourier transform 508 provides a so-called cepstrum, which represents an intensity of a signal across a quency. The computational unity of the Quefrenz is seconds. In cepstrum it is very easy to separate signals that were superimposed in the output signal s (t). Such a separation takes place in the step 510 Cepstral liftering, in which signal components that have a low degree of quenching are separated from high-frequency signal components. In the exemplary embodiment described here, signal components with low quency correspond to the natural vibration behavior or the transfer function of the vehicle and high-frequency signal components to the direct effects of the impact or the excitation. In the step 516 Thus, the two signal components are evaluated separately and the results together (or individually) for a discrimination 518 or distinction of the impact process and the consequences of the impact used.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines vereinfachten Verfahrens zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Signal s(t) wird beispielsweise in einem Körperschallsensor 602, in einer Einrichtung zum Empfangen des Signals s(t) unter Verwendung einer Filterbank mit Bandpässen 604 verarbeitet und das verarbeitete Signal einer Auswertung 606 des Energiegehalts zugeführt. Weiterhin wird das erhaltene Signal über den Energiegehalt anschließend einer Tiefpass-Filterung 608 zugeführt, um das Schwingungssignal im Frequenzbereich zu erhalten. Die vorstehend beschriebenen Einheiten können in der Sensor-eigenen Hardware eines Körperschallsensors oder eine Beschleunigungssensors ausgeführt werden. Das im Frequenzbereich vorliegende Signal wird dann in einem Schritt des Ersetzens von Signalwerten durch Ersatzwerte aus einer nichtlinearen Nachschlagetabelle verändert, wobei in der Nachschlagetabelle (Look-Up-Table) ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen einzulesenden Signalwerten und Ersatzwerten hinterlegt ist. Nach einer erneuten Filterung 612 in einer Filterbank werden im Schritt des Trennens 614 einzelne Kanäle zur Trennung der niederquefrenten gegenüber hochqurefrenten Signalanteilen ausgewählt und die niederquefrente Signalanteile 616 in diesen Kanälen von hochquefrenten Signalanteilen 618 extrahiert. In einer Klassifikation 620 werden beide Signalanteile (oder nur einzelne Signalanteile davon) auf Diskriminierungsmerkmale 622 untersucht und die Diskriminierungsmerkmale 622 zur beispielsweise Steuerung weiterer Sicherheitseinrichtungen wie einem Airbag oder einem Gurtstraffer im Fahrzeug herangezogen. 6 shows a flowchart of a simplified method for impact detection in vehicles according to another embodiment of the present invention. A signal s (t) is, for example, in a structure-borne sound sensor 602 in a means for receiving the signal s (t) using a filter bank with bandpass filters 604 processed and the processed signal of an evaluation 606 supplied to the energy content. Furthermore, the signal obtained on the energy content then a low-pass filtering 608 supplied to receive the oscillation signal in the frequency domain. The units described above can be performed in the sensor-own hardware of a structure-borne sound sensor or an acceleration sensor. The frequency domain signal is then changed in a step of replacing signal values with substitute values from a nonlinear lookup table, with a non-linear relationship between read in signal values and substitute values in the lookup table. After a new filtering 612 in a filter bank are in the step of separating 614 individual channels for the separation of low-quenched compared to high-QQ signal portions selected and the low-frequency signal components 616 in these channels of high -quality signal components 618 extracted. In a classification 620 both signal components (or only individual signal components thereof) are discriminated 622 examined and the discrimination characteristics 622 used for example to control other safety devices such as an airbag or a belt tensioner in the vehicle.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird das Signal s(t) gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 6 in der Einrichtung zum Empfangen, die in diesem Fall ein Körperschallsensor 602 oder ein Beschleunigungssensor ist, empfangen und/oder aufbereitet. Durch Filterung, Integration und erneute Filterung wird das Signal s(t) aus dem Zeitbereich, in dem Frequenzbereich übertragen. Auf diese Weise ist es nun möglich die Intensität der einzelnen abgefragten Frequenzen einfach auszuwerten. Die Signalwerte des erhaltenen Signals im Frequenzbereich werden durch Werte aus einer nichtlinearen Look-Up-Tabelle im Schritt 610 ausgetauscht, wobei in dieser Look-Up-Tabelle ein Ersatz von Signalwerten repräsentiert sein kann, die einer Logarithmusbildung entspricht. Die erneute Filterung 612 des logarithmierten bzw. durch die Werte aus der nicht-linearen Look-Up-Tabelle ersetzen Signals, die einer Rücktransformation des Signals im Frequenzbereich in den Zeitbereich entspricht, ermöglicht die anschließende einfache Trennung 614 der Signalanteile mit hohen und niedrigen Quefrenzwerten Die Trennung 614 erfolgt dabei in zwei Teilbereiche: Werte mit niedrigen Quefrenzen 616 repräsentieren Informationen, die aus einer Übertragungsfunktion des Fahrzeugs resultieren und Werte mit hohen Quefrenzen 618 repräsentieren Informationen, die den direkten Auswirkungen des Aufpralls entsprechen.In other words, the signal s (t) according to the embodiment after 6 in the device for receiving, in this case, a structure-borne sound sensor 602 or an acceleration sensor is received and / or processed. By filtering, integration and re-filtering, the signal s (t) is transmitted from the time domain in the frequency domain. In this way, it is now possible to easily evaluate the intensity of each polled frequencies. The signal values of the received signal in the frequency domain are determined by values from a non-linear look-up table in step 610 replaced, wherein in this look-up table, a replacement of signal values may be represented, which corresponds to a logarithm formation. The re-filtering 612 of the logarithmic signal or signal which replaces the values in the non-linear look-up table, which corresponds to a backward transformation of the signal in the frequency domain into the time domain, enables the subsequent simple separation 614 the signal components with high and low threshold values The separation 614 takes place in two subareas: values with low queuing limits 616 represent information that results from a transfer function of the vehicle and values with high queuing limits 618 represent information that corresponds to the direct impact of the impact.

Zur Verdeutlichung: Die zweite Filterung 612 ist die Analogie zur inversen Fourier-Transformation bei der cepstralen Analyse. Die Eingangswerte dieses Filters sind die durch die Schritte 606–610 verarbeiteten Ausgangssignale der Bänder aus 604 zum gegenwärtigen Systemzeit.For clarification: The second filtering 612 is the analogy to inverse Fourier transformation in cepstral analysis. The input values of this filter are those through the steps 606 - 610 processed output signals of the bands 604 to the current system time.

Beide Quefrenz-Teilbereiche werden in einem nachfolgenden Schritt der Klassifikation 620 ausgewertet. In der Auswertung bzw. Klassifikation 620 werden Informationen über die Aufprallgeschwindigkeit und Verformungen und Zerstörungen in der Struktur gewonnen. Dies sind die Diskriminierungsmerkmale 622 zur Unterscheidung von verschiedenen Aufpralltypen.Both Quefrenz sections are in a subsequent step of the classification 620 evaluated. In the evaluation or classification 620 Information about the impact velocity and deformations and destruction in the structure is obtained. These are the discrimination characteristics 622 to differentiate between different impact types.

Dieses zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auf Grund seiner niedrigen numerischen Komplexität besonders geeignet, um in Fahrzeugen mit geringer Prozessorleistung in trotzdem noch einer annehmbaren Geschwindigkeit ausgeführt zu werden oder in Fahrzeugen mit hoher Prozessorleistung besonders schnell ausgeführt zu werden. Numerisch oder schaltungstechnisch komplexe Funktionen Funktion wurden gemäß dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel konsequent durch einfach ausführbare Funktionen substituiert. Diese vereinfachte Variante der Signalauswertung ist eine vereinfachte Form der zuvor beschriebenen Vorgehensweise zur Signalanalyse, erfordert keine Durchführung einer DFT und ist daher leicht umsetzbar. Zugleich wird die im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel genannte Fourieranalyse bzw. -Transformation durch eine geeignete Filterbank ersetzt. Die Energie in den einzelnen Kanälen wird analog zu heutigen SBS Sensoren berechnet. Der Sensor, beispielsweise ein Körperschallsensor, der die betreffenden Funktionalitäten aufweist, ist in 6 grau hinterlegt dargestellt. Die Logarithmusbildung wird durch eine Werteaustauschfunktion unter Verwendung einer nichtlinearen Lookup-Tabelle ersetzt. Die Funktion der IFFT wird durch eine Signalverarbeitung mittels einer zweiten Filterbank ersetzt. Im Schritt „cepstral liftering” erfolgt die Auswahl der einzelnen auszuwertenden Kanäle, d. h. die Auswahl der hohen und niedrigen Quefrenzen und der zugehörigen Signalanteile. Eine Klassifikation kann durch vergleichende Analyse der Kanalausgänge durchgeführt werden.This last described embodiment of the method according to the invention is particularly suitable due to its low numerical complexity to be executed in vehicles with low processor performance in still an acceptable speed or to be executed very fast in vehicles with high processing power. Numerically or circuitally complex functions were function according to the in 6 illustrated embodiment consistently substituted by simply executable functions. This simplified variant of the signal evaluation is a simplified form of the previously described procedure for signal analysis, does not require the implementation of a DFT and is therefore easy to implement. At the same time, the Fourier analysis or transformation mentioned in the above-described embodiment is replaced by a suitable filter bank. The energy in the individual channels is calculated analogously to today's SBS sensors. The sensor, for example a structure-borne sound sensor having the relevant functionalities, is in 6 shown in gray. Logarithm formation is replaced by a value replacement function using a nonlinear lookup table. The function of the IFFT is replaced by a signal processing by means of a second filter bank. In the "cepstral liftering" step, the individual channels to be evaluated are selected, ie the selection of the high and low queues and the associated signal components. Classification can be performed by comparative analysis of the channel outputs.

Eine Klassifikation des Aufpralltyps kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass Werte oder ein Verlauf der ersten Signalanteile und/oder Werte oder ein Verlauf der zweiten Signalanteile mit vorbestimmten Werten oder einem vorbestimmten Signalverlauf vergleichen werden. Dieser vorbestimmte Signalverlauf kann beispielsweise durch eine theoretischen Berechnung oder eine Aufnahme von Werten bei einem Testunfall unter Laborbedingungen aufgezeichnet werden und als Referenz für einen Werteverlauf bei einem bestimmten Aufpralltyp dienen. Der tatsächlich aufgetretene Aufpralltyp kann dann derart bestimmt werden, dass derjenige Aufpralltyp als aufgetreten erkannt wird, dessen zugehöriger Signal- oder Werteverlauf dem gemessenen oder verarbeiteten Signalverlauf im Schritt des Klassifizierens 620 bzw. 516 am Ähnlichsten ist. Aus den hochquefrenten Signalanteilen kann beispielsweise über die Bestimmung einer Auftretensrate oder die Höhe von Maxima („Spikes”) in dem hohen Quefrenzbereich die Geschwindigkeit oder der Aufschlagort des Objektes auf das Fahrzeug erfolgen.A classification of the impact type can be carried out, for example, by comparing values or a profile of the first signal components and / or values or a course of the second signal components with predetermined values or a predetermined signal profile. This predetermined signal curve can be recorded, for example, by a theoretical calculation or a recording of values in the case of a test accident under laboratory conditions and serve as a reference for a course of values for a specific type of impact. The actual type of impact can then be determined in such a way that the type of impact is recognized as having occurred, whose associated signal or value course corresponds to the measured or processed signal profile in the step of classifying 620 respectively. 516 most similar. From the high -quality signal components can, for example, on the determination of a rate of occurrence or the height of Maxima ("spikes") in the high Quefrenzbereich the speed or place of impact of the object on the vehicle done.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung 700 zur Aufpralldetektion in Fahrzeugen, wie sie in der 7 als Blockschaltbild dargestellt ist. Die Vorrichtung 700 weist eine Einrichtung 720 (beispielsweise eine Schnittstelle) zum Bereitstellen eines Schwingungssignals im Frequenzbereich auf, wobei das Schwingungssignal eine Überlagerung von direkt durch einen Aufprall auf das Fahrzeug verursachten Signalanteilen und Signalanteilen repräsentiert, die durch den Aufprall in der Fahrzeugstruktur angeregt wurden. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 700 eine mit der Einrichtung 720 zum Bereitstellen verbundene Einrichtung 740 zum Anwenden einer nicht-linearen Verarbeitungsvorschrift auf das bereitgestellte Schwingungssignal, um ein verarbeitetes Schwingungssignal zu erhalten. Auch umfasst die Vorrichtung 700 eine Einrichtung 760 zum Überführen des verarbeiteten Schwingungssignals in den Zeitbereich mit einer Quefrenz, um ein Zeitbereichsschwingungssignal zu erhalten. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 700 eine mit der Einrichtung 760 zum Überführen gekoppelte Einrichtung 780 zum Trennen des Zeitbereichsschwingungssignals, um erste Signalkomponenten mit einem niedrigen Quefrenzwert und zweite Signalkomponenten mit einem hohen Quefrenzwert zu erhalten. Schließlich umfasst die Vorrichtung 700 eine Einrichtung 790 zum Detektieren einer Information über den Aufprall auf das Fahrzeug und/oder den Aufprall des Fahrzeugs unter Verwendung der ersten und/oder zweiten Signalkomponente(n).The present invention further provides an apparatus 700 for impact detection in vehicles, as in the 7 is shown as a block diagram. The device 700 has a facility 720 (For example, an interface) for providing a vibration signal in the frequency domain, wherein the vibration signal represents a superposition of directly caused by an impact on the vehicle signal components and signal components, which were excited by the impact in the vehicle structure. Furthermore, the device comprises 700 one with the device 720 for providing connected device 740 for applying a non-linear processing instruction to the provided vibration signal to obtain a processed vibration signal. Also includes the device 700 An institution 760 for transitioning the processed oscillation signal into the time domain having a quency to obtain a time domain oscillation signal. Furthermore, the device comprises 700 one with the device 760 device coupled for transfer 780 for separating the time-domain vibration signal to obtain first low-threshold signal components and second high-threshold second signal components. Finally, the device includes 700 An institution 790 for detecting information about the impact on the vehicle and / or the impact of the vehicle using the first and / or second signal component (s).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004038984 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

BP Bogen, MJR Healy, and JW Tukey, in "The Quefrency Alanysis of Time Series for Echoes: Cepstrum, Pseudo-Autocovariance, Cross-Cepstrum, and Saphe Cracking" Proceedings of the Symposium on Time Series Analysis (Hrsg .: M. Rosenblatt), Chapter 15, pp. 209-243. New York: Wiley, 1963 [0032]
"Cepstrum Analysis" by Rabiner & Juang (http://cobweb.ecn.purdue.edu/~ee649/notes/cepstrum.html, chapter 4.5.2-3) [0044]

Claims

Procedure ( 90 . 500 . 600 ) for impact detection in vehicles, comprising the following steps: providing ( 100 . 502 - 504 . 604 - 608 ) of a vibration signal in the frequency domain, wherein the vibration signal represents a superposition of directly caused by an impact on the vehicle signal components and signal components, which were excited by the impact in the vehicle structure; Apply ( 102 . 506 . 610 ) a non-linear processing instruction on the provided oscillation signal to obtain a processed oscillation signal; Transfer ( 104 . 508 . 612 ) the processed oscillation signal into the time domain having a quenquency to obtain a time-domain oscillation signal; Disconnect ( 106 . 510 . 614 ) the time-domain vibration signal to obtain first low-threshold signal components and second high-threshold second signal components; and detecting ( 108 . 516 . 620 ) information about the impact on the vehicle and / or the impact of the vehicle using the first and / or second signal component.

Method according to claim 1, wherein in the step of providing a fenestration ( 502 ) of an input signal (s (t)) present in the time domain and a subsequent transformation ( 504 ) of the windowed input signal are performed in the frequency domain to obtain the oscillation signal in the frequency domain.

Method according to Claim 1, in which, in the step of providing, an input signal (s (t)) present in the time domain is separated into spectral components ( 604 ) and energy values of the spectral components are determined ( 606 - 608 ) to obtain the oscillation signal in the frequency domain.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the step of applying a logarithm of the provided oscillation signal is performed to obtain the processed oscillation signal.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein in the step of applying ( 610 ) a comparison of values of the provided vibration signal with values from a predetermined table and a substitution of the values of the provided vibration signal, the predetermined values according to the table associated and stored values is performed to obtain the processed vibration signal.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the step of transferring ( 508 ), a signal transformation, in particular an inverse discrete Fourier transformation, is performed in order to obtain the time-domain oscillation signal.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein in the step of transferring ( 612 ) the processed vibration signal is converted into the time-domain vibration signal using a filter bank.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the step of separating ( 510 ) a window function is applied to the time domain vibration signal to obtain the first low-threshold signal components and the second high-threshold signal components.

Method according to one of claims 1 to 7, wherein in the step of separating ( 612 ) signal filtering of the time domain vibration signal is performed to obtain the first signal components having a low quency value and the second signal components having a high quency value.

Method according to one of the preceding claims, wherein in the step of detecting ( 518 . 620 ) comparing the first low-threshold signal components with predetermined quench curves, the predetermined quench curves representing information about an impact location and / or an impact mode; wherein the second signal components with a high Quefrenzwert by a number of maxima in a Quefrenzintervall and / or an intensity of the maxima represent information about an impact intensity.

Contraption ( 700 ) for impact detection in vehicles, comprising: a device ( 720 ) for providing a vibration signal in the frequency domain, wherein the vibration signal represents a superposition of directly caused by an impact on the vehicle signal components and signal components, which were excited by the impact in the vehicle structure; a facility ( 740 ) for applying a nonlinear processing rule to the provided vibration signal to obtain a processed vibration signal; a facility ( 760 ) for transitioning the processed oscillation signal into the time domain having a quency to obtain a time domain oscillation signal; a facility ( 780 ) for separating the time-domain vibration signal by first To obtain low-threshold signal components and second high-threshold second signal components; and a facility ( 790 ) for detecting information about the impact on the vehicle and / or the impact of the vehicle using the first and / or second signal component.

Computer program product with program code for carrying out the method according to one of claims 1 to 10, when the program is stored on a control device or a device ( 700 ) is performed.