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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion eines eine Erregung in einem strukturierten Raumkörper auslösenden Ereignisses unter Simulation einer Wellenausbreitung in dem strukturierten Raumkörper. Die Erfindung betrifft weiter eine Rechnereinheit zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf die Simulation der Ausbreitung von Körperschallwellen, wie beispielsweise von Transversalwellen oder Stoß- bzw. Longitudinalwellen, insbesondere von Biegewellen, in strukturierten zwei- oder dreidimensionalen Bauteilen.
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In weiten Bereichen der Technik kommen komplex strukturierte mehrdimensionale Bauteile zum Einsatz, deren Formgebung zum einen durch die Ästhetik und zum anderen aber auch durch die gewünschte Funktion oder Eigenschaft getrieben ist. Aus Kosten- und Gewichtsgründen sind solche Bauteile häufig aus vergleichsweise dünnem Ausgangsmaterial herausgeformt. Ein Beispiel hierfür sind die Blechteile im Karosseriebau der Fahrzeug- oder Luftfahrtindustrie, oder Oberflächenverkleidungen aus verschiedensten Materialien.
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Zur Konstruktion komplexer Raumkörper, aber auch zur Festlegung der Montageposition weiterer Elemente hierauf, wie beispielsweise Sensoren oder elektronische Schaltungen, ist es von großem Vorteil, das Ausbreitungsverhalten von Körperschallwellen für komplex geformte Raumkörper zu kennen. Beispielsweise sind für Fahrzeuge eine Reihe von Sicherheitseinrichtungen vorzusehen, die im Falle einer Crash-Situation oder Im Falle von beweglichen Stellelementen in einem Einklemmfall auslösen. Dazu ist es insbesondere bekannt, Sensoren einzusetzen, die auf Körperschall, d.h. auf über die Bauteile übertragene Schwingungen und Wellen, reagieren. Ein Körperschallsensor ist dabei abhängig von der Geometrie des Bauteils geeignet so zu platzieren, dass die zugehörige Sicherheitseinrichtung innerhalb einer geforderten Zeit auslösen kann.
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Neueste Trends gehen bereits in die Richtung, das von einem Körperschallsensor gemessene Erregungsbild zu einer Analyse des auslösenden Ereignisses heranzuziehen. Die zugehörige Sicherheitseinrichtung kann dann abhängig von dieser Analyse gesteuert werden, wodurch unnötige Fehlauslösungen vermieden werden können.
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In Nold, M. L.: Anwendung von mehreren Empfangsantennen in drahtlosen Kommunikationssystemen, Dissertation, Universität Ulm, Juli 2002, S. 20 bis 27 (erhältlich unter http://vts.uniulm.de/docs/2002/1841/vts_1841.pdf), wird eine Simulation für die Ausbreitung von Funkwellen im freien Raum mittels Raytracing-Verfahren offenbart. Die Funkwellen werden im Rahmen der geometrischen Optik als Strahlen angenähert, und bei der Propagation der Strahlen Reflexionen und Transmissionen beliebiger Ordnung sowie Streuungen und Beugungen berücksichtigt.
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Der Wikipedia-Eintrag zum Thema Raytracing (Bearbeitungsstand Juni 2010, erhältlich unter http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Raytracing&oldid=75628155) nennt als mögliche Anwendung die Verwendung von Raytracing in der Akustik, um den Übertragungsweg eines Schallsignals von einem Sender zu einem Empfänger durch die Luft unter Berücksichtigung der Körper im Ausbreitungsbereich zu berechnen.
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Die
DE 10 2007 048 883 A1 behandelt für ein Kraftfahrzeug ein Verfahren zur Aufprallerkennung in Abhängigkeit eines Signals eines Körperschallsensors. Hierbei wird aus einem ermittelten Laufzeitunterschied zweier Signalkomponenten im Signal des Körperschallsensors auf einen Ort und eine Intensität eines Aufpralls geschlossen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Rekonstruktion eines eine Erregung in einem strukturierten Raumkörper auslösenden Ereignisses unter einer Simulation der Wellenausbreitung in dem strukturierten Raumkörper anzugeben, welches mit einer vergleichsweise geringen Rechnerleistung auskommt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Rechnereinheit anzugeben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren zur Konstruktion eines strukturierten Raumkörpers anzugeben, in welchem sich ein eine Erregung auslösendes Ereignis auf möglichst einfache Weise rekonstruieren lässt.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Rekonstruktion eines eine Erregung in einem strukturierten Raumkörper auslösenden Ereignisses, wobei zur Simulation einer Wellenausbreitung in dem strukturierten Raumkörper von einer Quelle aus in eine Vielzahl von Raumrichtungen geradlinige Strahlen vorgegeben werden, wobei diese Strahlen im Falle des Auftreffens auf die vorgegebenen Strukturen des Raumkörpers unter Beachtung der jeweils geltenden Brechungsgesetze reflektierend und/oder transmittierend fortgesetzt werden, wobei während der Simulation die jeweils erreichte Weglänge der derart konstruierten Strahlen ermittelt und eine weglängenabhängige und/oder strukturabhängige Abbruchbedingung überprüft wird, wobei bei Erfüllung der Abbruchbedingung die weitere Konstruktion der entsprechenden Strahlen abgebrochen wird, wobei die weiter konstruierten Strahlen jeweils auf das geometrische Eintreffen innerhalb eines vorgegebenen Zielgebietes überprüft werden und wobei am Zielgebiet ein Wellenbild anhand der jeweils zugeordneten Weglänge aus lediglich solchen Strahlen konstruiert wird, die unter Berücksichtigung der jeweiligen Abbruchbedingung innerhalb des Zielgebietes eintreffen, wobei für eine Mehrzahl an Erregerbildern zu verschiedenen Quellen jeweils ein sich im Zielgebiet einstellendes Wellenbild simuliert wird, wobei mittels eines im Zielgebiet platzierten Körperschallsensors eine reale Erregung gemessen wird, und wobei anhand des am Zielgebiet gemessenen Erregungsbildes und der simulierten Wellenbilder auf das die Erregung auslösende Ereignis geschlossen wird.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass nicht alle denkbaren geometrischen Wege einer Erregungswelle zwischen einer Quelle und einem Ziel denselben Beitrag zum Wellenbild am Ziel liefern. Vielmehr wird es unter Beachtung der die jeweilige Wellenausbreitung beschreibenden Physik eine von den überlaufenen oder getroffenen Strukturen und/oder der zurückgelegten Wellenlänge abhängige Amplitudenabnahme oder Phasenänderung geben, so dass aufgrund der Phase oder der Weglänge am Ziel später eintreffende Wellen nichts mehr zu dem von der Simulation aktuell erfassten Wellenbild beitragen können.
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Die Erfindung geht zur Simulation von einem geometrischen Ansatz aus, wobei Strahlen sich in oder auf dem Raumkörper geradlinig fortbewegen und beim Auftreffen auf Strukturen unter Beachtung der jeweiligen Brechungsgesetze unter einem entsprechenden Winkel reflektiert und/oder transmittiert werden. Dabei wird während der Simulation für jeden Strahl die tatsächlich zurückgelegte geometrische Weglänge ermittelt und/oder den Strukturen des Raumkörpers zugeordnete Welleneigenschaften, wie eine Dämmung, eine Dämpfung oder ein Phasensprung beobachtet und dem Strahl als eine Eigenschaft hinzugefügt. Durch die Vorgabe einer weglängenabhängigen und/oder einer strukturabhängigen Abbruchbedingung wird die Berechnung solcher Strahlen nicht mehr fortgeführt, für die die Abbruchbedingungen erfüllt sind. Dadurch reduziert sich die benötigte Rechnerleistung. Die Zahl der geometrisch fortzuführenden Strahlen nimmt während der Simulation ab. Im Ziel werden nur solche Strahlen betrachtet, die signifikant zum dortigen Wellenbild beitragen.
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Sind innerhalb der Simulationszeit auf diese Art und Weise die tatsächlich zu berücksichtigenden geometrischen Ausbreitungswege zwischen Quelle und Ziel bestimmt, so kann anhand der jeweiligen Weglängen und der auf dem Weg getroffenen oder überlaufenen Strukturen unter Berücksichtigung von Dispersion, Dämmungs- und Dämpfungstermen, Reflexions- und Transmissionsfaktoren sowie Phasensprüngen von einer am Quellort gegebenen Erregung auf das sich am Zielort bildende Wellenbild rückgeschlossen werden. Für ein konkret vorgegebenes Erregungsbild am Ort der Quelle wird ein zugehöriges Wellenbild am Ort des Ziels konstruiert.
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Das Quellensignal oder das vorgegebene Erregungsbild am Ort der Quelle ist hierbei vorteilhafterweise als ein Verschiebungs-, ein Schnellen- und/oder als ein Beschleunigungssignal vorgegeben. Demnach ist das Erregungsbild am Ort der Quelle durch eine zeitlich veränderliche Orts-, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsauslenkung beschrieben. Zur Umrechnung des Erregungsbildes am Ort der Quelle in das Wellenbild am Ort des Ziels kann bekanntermaßen auf die Bewegungsgleichungen bzw. auf die jeweilige Physik zur Ausbreitung von Wellen in oder auf Medien zurückgegriffen werden. Insbesondere kann hierbei auch zwischen einem Ortsraum und einem Frequenzraum transformiert werden, um beispielsweise frequenzabhängige Ausbreitungsphänomene, Dämpfung oder Reflexion und Transmission entsprechend berücksichtigen zu können.
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Für die Durchführung des Verfahrens ist der jeweils zu simulierende strukturierte Raumkörper durch die Lage und die Art seiner die Ausbreitung der Strahlung beeinflussenden Strukturen definiert. Solche Strukturen sind beispielsweise Ränder, Kanten, Materialausnehmungen, Materialeinschlüsse, Durchsetzungen, Öffnungen, Ecken, Biegekanten und Durchsetzstellungen, aber auch Materialübergänge, Verbindungselemente, wie Schrauben, Nieten, Bolzen und vieles mehr. Jede dieser Strukturen kann mit Reflexions-, Transmissions-, Dämpfungs- und Dämmungsparameter, aber auch durch die verursachten Phasensprünge einschließlich ihres gegebenenfalls vorhandenen frequenzabhängigen Charakters beschrieben sein. In diese Parameter fließen Materialgrößen, wie Dichte, Elastizitätsmodul, Querkontraktionszahl oder auch geometrische Größen, wie die räumliche Ausdehnung der Struktur etc. ein. Hinsichtlich einer Phasenbeeinflussung sind insbesondere auch noch die vorliegenden Randbedingungen der Strukturen vorzugeben. So kann beispielsweise ein Rand, eine Kante oder eine Ecke des Raumkörpers fest eingespannt oder aber frei beweglich sein. Entsprechend ist ein von der Randbedingung abhängiger variabler Phasensprung vorzugeben.
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Ist der Raumkörper durch die Lage und durch die Parameter seiner Strukturen einschließlich der äußeren Form definiert, so erlaubt die vorbeschriebene Simulation anhand der Begrenzung der am Ziel noch zu betrachtenden geometrischen Strahlengänge eine vergleichsweise einfache Umrechnung in das Wellenbild am Ziel. Auf den geradlinigen Teilstrecken werden die jeweiligen Materialparameter des Raumkörpers sowie die geometrische Ausbreitung der Strahlen und an den jeweiligen Strukturen deren hinsichtlich der Wellenausbreitung charakteristischen Eigenschaften unter Beachtung der vorgegebenen Physik berücksichtigt. Zum Ermitteln des Wellenbildes erfolgt am Zielort eine entsprechende Superposition der ermittelten Einzelerregungen.
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Die Erfindung eignet sich grundsätzlich zur Simulation der Wellenausbreitung in beliebig vorgegebenen, mehrdimensionalen Raumkörpern. Die Erfindung ist dabei nicht eingeschränkt auf Longitudinal- oder Transversalwellen. Bei dünnen dreidimensional strukturierten Raumkörpern wie Blechteilen oder dergleichen wird die Erfindung insbesondere zur Simulation der Ausbreitung von Biegewellen verwendet. Biegewellen breiten sich mit einer Schwingungsrichtung quer zur Ausbreitungsrichtung in einem biegsamen Medium aus, wobei die Schwingung in Richtung des Krümmungsradius durch das Ausbreitungsmedium begrenzt ist.
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Ein dreidimensionaler dünner Raumkörper wird für die Simulation von Biegewellen vorteilhafterweise in eine zweidimensionale Darstellung überführt. Dazu werden beispielsweise Biegekanten in Linienstrukturen umgesetzt, an denen eine einlaufende Welle zum Teil reflektiert und zum Teil transmittiert wird. Der transmittierende Teilstrahl läuft dabei gewissermaßen um die Biegekante herum. Bei komplexeren Strukturen, wie sie z.B. bei tiefgezogenen Bauteilen auftreten, muss ein dreidimensionales dünnes Objekt gegebenenfalls virtuell aufgetrennt werden und es müssen die Fortsetzungsbedingungen der Strukturen für einen einlaufenden Strahl definiert sein. Insofern lässt sich die Simulation der Wellenausbreitung von Biegewellen für einen komplexen dünnen Raumkörper auf ein zweidimensionales Problem reduzieren.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die weglängenabhängige Abbruchbedingung das Überschreiten eines Maximalwerts der Weglänge, das Unterschreiten eines Minimalwerts einer durch Raumausbreitung weglängenabhängig abnehmenden Amplitude und/oder das Unterschreiten eines Minimalwertes einer durch insbesondere frequenzabhängige Dämpfung weglängenabhängig abnehmenden Amplitude.
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Im Falle des Maximalwerts der Weglänge berücksichtigt die Erfindung die Tatsache, dass für das Wellenbild im Zielgebiet nur endliche Signale von Interesse sind. Strahlen, die während einer vorgegebenen Simulationszeit das Ziel nicht erreichen, brauchen für die Ermittlung des Wellenbildes nicht berücksichtigt zu werden. Aus einer gewünschten Zeitdauer kann dabei unter Beachtung einer Dispersion eine gewünschte maximale Weglänge ermittelt werden, so dass Strahlen mit einer geometrischen Weglänge geringer als der maximalen Weglänge für die Simulation herangezogen werden, jedoch Strahlen mit einer geometrischen Weglänge oberhalb der maximalen Weglänge nicht zur Simulation berücksichtigt werden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird der Maximalwert der Weglänge aus einer maximalen Simulationsdauer berechnet.
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Weiter ist eine Amplidudenabnahme aufgrund der räumlichen Ausdehnung einer Welle zu berücksichtigen. Beispielsweise fällt bei einer zweidimensionalen kreisförmigen Ausdehnung eines Erregersignals dessen Amplitude umgekehrt proportional zur Wurzel der zurückgelegten Weglänge ab. Andererseits erfährt eine Welle bei ihrer Ausbreitung in oder auf einem vorgegebenen Medium eine materialspezifische Dämpfung, die wiederum mit einer Amplitudenabnahme korreliert ist. Insbesondere ist eine solche materialabhängige Dämpfung frequenzabhängig; sie weist demnach eine Dispersion auf. Als Grenzwert für eine Abbruchbedingung kann beispielsweise eine Amplitudenabnahme auf etwa 1% des Ausgangswertes angesetzt werden. Die Amplitudenabnahmen können insbesondere auch auf ein Schnellen- oder auf ein Beschleunigungssignal übertragen werden.
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Bei jeder Reflexion oder jeder Transmission erfährt der konstruierte Strahl eine Aufteilung in einen reflektierenden und in einen transmittierenden Teilstrahl. Bei der geometrischen Berechnung der beiden Teilstrahlen wird das jeweils gültige Brechungsgesetz herangezogen, insbesondere gilt für den reflektierenden Teilstrahl das Gesetz von Snellius, wonach der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist. Bei dem transmittierenden Teilstrahl wird abhängig von der vorgegebenen Struktur zweckmäßigerweise eine Brechung berücksichtigt. Abhängig von der gegebenen Struktur wird sich das Verhältnis der Amplitude des reflektierenden und des transmittierenden Teilstrahls ändern.
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Vorteilhaft ist demnach das Unterschreiten eines Minimalwertes der Amplitude (oder auch der jeweils hiervon abgeleiteten Größen) als eine strukturbedingte Abbruchbedingung gegeben. Denn ein Überlaufen oder ein Reflektieren einer Struktur führt zu einer Amplitudenveränderung der fortgesetzten Teilstrahlen. Auch hier oder insgesamt kann die weitere Konstruktion der betreffenden Strahlen abgebrochen werden, wenn sich die Amplitude auf einen Wert von weniger als 1% des Ausgangswertes verringert hat.
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Bevorzugt wird die weitere Konstruktion des reflektierenden oder des transmittierenden Teilstrahles abgebrochen, wenn für diesen eine vorgegebene Anzahl von Reflexionen oder Transmissionen überschritten ist. In diesem Fall hat sich die Amplitude des jeweils beobachteten Teilstrahls derart verringert, dass im Zielgebiet kein signifikanter Beitrag der diesem Teilstrahl zugeordneten Erregung mehr erfolgen kann. Beispielsweise wird bei einem n-fachen Reflektieren eines Teilstrahls dessen weitere Konstruktion abgebrochen, wobei die Zahl n vorgegeben ist. Dieses Verfahren ist insbesondere dann von Vorteil ist, wenn entweder eine Anzahl gleichartiger Strukturen oder viele räumlich ausgedehnte Strukturen wie Biegekanten, Ränder, Übergänge, etc. vorhanden sind, an denen ein von der Quelle ausgehender Strahl bis zu seinem Weg ins Ziel mehrfach reflektiert wird.
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Weiter bevorzugt wird jeder Reflexion und/oder Transmission ein Dämmungsfaktor zugewiesen, der zur Berechnung des Amplitudenverhältnisses zwischen dem reflektierten und/oder transmittierten Strahlen herangezogen wird. Dieser strukturabhängige Dämmungsfaktor berücksichtigt die Auswirkung der Struktur auf die Amplitude des reflektierten und des transmittierten Teilstrahls. Der Dämmungsfaktor bzw. die entsprechenden Reflexionsfaktoren (zur Berechnung der Amplitudenänderung des reflektierten Teilstrahls) und Transmissionsfaktoren (zur Berechnung der Amplitudenänderung des transmittierten Teilstrahls) kann bei Materialübergängen oder Fügestellen sehr komplex werden und insbesondere auch eine Frequenzabhängigkeit.
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Weiter bevorzugt wird einer Struktur ein Dämpfungsfaktor zugewiesen, der zur Berechnung einer Verringerung der Amplitude der jeweils reflektierten und/oder transmittierten Strahlen herangezogen wird. Durch die Angabe eines derartigen Dämpfungsfaktors wird die Tatsache eines Energieverlusts beispielsweise in einer Fügestelle durch Bewegung in normaler und in tangentialer Richtung berücksichtigt. Bei der Bewegung in der normalen Richtung sind die Verluste aus einer dünnen Zwischenschicht auch Luft, Öl, Staub, Schmutz oder Ähnlichem der verursachende Effekt. Eine solche Zwischenschicht wird bei der Bewegung der beiden miteinander gefügten Bauteile zueinander verformt und wandelt so Energie in Wärme um. Bei einer tangentialen Bewegung wird diese Zwischenschicht auf Schub beansprucht und wandelt durch das Viskoseverhalten wiederum einen Teil der Energie in Wärme um. Bei einer trockenen und sauberen Fügestelle ergibt die Reibung und Verformung der Oberflächen der Bauteile zueinander einen verlustbehafteten Effekt. Der Dämpfungsfaktor reduziert nur den Energieanteil bzw. die Amplitude des verlustbehafteten transmittierenden Teilstrahls. Der reflektierende Teilstrahl bleibt hiervon unberührt.
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Sowohl der Dämmungs- als auch der Dämpfungsfaktor können vorteilhaft zu einer Verringerung der benötigten Rechenleistung als frequenzunabhängig gewählt sein. Insbesondere der fügestellenabhängige Dämpfungsfaktor ist theoretisch schwer vorherzusagen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bei einer Reflexion und/oder einer Transmission den betreffenden Strahlen ein strukturabhängiger Phasensprung zugewiesen. Ein solcher Phasensprung hängt sowohl von der Struktur als solcher als auch von der vorgegebenen Randbedingung dieser Struktur ab. Der Phasensprung selbst kann ebenfalls frequenzabhängig sein.
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Für die Konstruktion der Ausbreitungswege werden in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung die Strahlen jeweils in Form von Vektoren berechnet. Dabei ist ein endgültiger geometrischer Pfad zwischen der Quelle und dem Ziel durch eine Anzahl von einzelnen Vektoren gegeben, die jeweils die geradlinige Ausbreitung zwischen der Quelle, den Strukturen und/oder dem Ziel beschreiben.
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Über die Länge der Teilvektoren ist die geometrische Weglänge vorgegeben. Durch die Anzahl und die Art der Strukturen an den End- bzw. Startpunkten der Teilvektoren sind die weiteren Parameter hinsichtlich Amplitude und/oder Phasenlage für die Erregerwelle entlang des jeweils geometrischen Pfades vorgegeben.
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Trifft während der Konstruktion ein Strahl etwa mittig auf eine Ecke, so ist die Ausbreitungsrichtung für den reflektierten und/oder für den transmittierten Strahl nicht eindeutig festgelegt. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wird vorteilhafterweise die Richtung des für den betroffenen Strahl zuletzt hinterlegten Vektors minimal variiert. Hierdurch gerät der Kopfpunkt des jeweiligen Vektors dann aus der Ecke, so dass die Fortsetzungsbedingungen definiert sind.
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Trifft ein Strahl während der Simulationsdauer in das Zielgebiet ein, so wird bevorzugt der Strahl fortgesetzt konstruiert. Damit wird sichergestellt, dass diejenigen Strahlen ebenfalls erfasst werden, die innerhalb einer vorgegebenen Weglänge das Zielgebiet auch mehrfach durchlaufen und somit auch mehrfach zum zu konstruierenden Wellenbild beitragen.
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Die benötigte Rechnerleistung kann weiter reduziert werden, wenn zur Konstruktion der einzelnen Strahlen Symmetrien des Raumkörpers ausgenutzt werden. Findet sich beispielsweise die Quelle und das Zielgebiet auf einer Spiegelachse des Raumkörpers, so kann hierdurch die benötigte Rechnerleistung halbiert werden. Auch Drehsymmetrien usw. können entsprechend sinnvoll genutzt werden.
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Je größer das Zielgebiet ist, je höher die Anzahl der vorgegebenen Strahlen gewählt wird oder je weiter die Abbruchbedingungen gefasst sind, desto mehr Strahlen werden für die Ermittlung des Wellenbildes am Zielgebiet als relevant eingestuft. Manche dieser Strahlen sind aber keine unabhängigen Strahlen, sie sind ein und derselbe Strahl der durch die endliche Ausdehnung des Zielgebiets nur mehrfach erscheint. Um bei solchen Strahlen eine falsche Erhöhung der Erregung oder der Amplitude im Zielgebiet zu vermeiden, werden vorteilhafterweise eintreffende Strahlen auf ihre Abfolge an Transmissionen und/oder Reflexionen untersucht und bei Übereinstimmung auf einen einzigen Strahl reduziert. So wird eine weitere Reduzierung der Rechenzeit erreicht.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die in das Zielgebiet eintreffenden Strahlen nach ihrer Weglänge sortiert, es werden zur Konstruktion des Wellenbildes aufsteigend zunächst diejenigen Strahlen mit kürzerer Weglänge herangezogen, es wird die Konstruktion auf Plausibilität überprüft und es werden nicht-plausible Konstruktionen abgebrochen.
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Hierdurch kann bereits nach einer gewissen Anzahl an betrachteten Strahlen eine erste Aussage für das Wellenbild im Zielgebiet getroffen werden, da die ersten Strahlen den frühen Zeitbereich der Simulation beeinflussen und allgemein die Amplitude mit steigender Länge und somit der Einfluss sinkt. Es wird insofern möglich, frühzeitig unplausible Simulationen abzubrechen und Rechenzeit einzusparen.
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In einer vorteilhaften Anwendung des Verfahrens wird für den Raumkörper durch Variation der Lage der Quelle und/oder der Lage des Zielgebietes hinsichtlich des Wellenbildes ein optimiertes Zielgebiet für einen Körperschallsensor ermittelt. Unter Vorgabe eines definierten Raumkörpers wie beispielsweise einem Karosserieteil eines Fahrzeugs kann hierdurch die Lage eines Körperschallsensors derart ermittelt werden, dass abhängig vom real festgestellten Wellenbild leicht auf zu erwartende Deformationen beispielsweise im Crash-Fall geschlossen werden kann. Beispielsweise lässt sich auf die beschriebene Art und Weise vermeiden, dass ein Körperschallsensor gewissermaßen in einem Abschattungsbereich liegt, in dem es eher schwierig oder unmöglich ist, aufgrund des sich ergebenden Wellenbildes zwischen einer crashbedingten Deformation und beispielsweise einem Steinschlag oder dergleichen zu unterscheiden. Ausgehend von einer solchen Simulation kann gegebenenfalls auch die Konstruktion des Raumkörpers hinsichtlich einer Analyse von späteren zu erwartenden Deformationen oder Erregermustern optimiert werden.
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Die Simulation verschiedener Erregerbilder an verschiedenen Quellen und deren sich in einem Zielgebiet oder in mehreren Zielgebieten einstellenden Wellenbilder erlaubt es schließlich, aus einem beispielsweise mittels eines Körperschallsensors real gemessenen Erregungsbildes am Zielgebiet auf ein die Erregung auslösendes tatsächliches Ereignis zurückzuschließen. Mit anderen Worten wird durch die Erfindung ein geeignet platzierter Körperschallsensor ertüchtigt, beispielsweise auf die Lage, die Art und den Umfang eines für die Einkopplung der Körperschallwellen verantwortlichen Ereignisses zu schließen. Im Falle eines Fahrzeuges wird es somit insbesondere möglich, zwischen einem Stein- oder Hagelschlag, einem leichten Auffahrunfall und einem mit schweren Deformationen einhergehenden Crash-Fall zu unterscheiden.
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Zu einer solchen Unterscheidung werden bevorzugt die für unterschiedliche Lagen der Quelle am Zielgebiet des Körperschallsensors ermittelten Wellenbilder hinterlegt und diese Wellenbilder zur Analyse einer real gemessenen Erregung herangezogen.
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Die Erfindung nennt eine zur Durchführung des Verfahrens entsprechend konfigurierte Rechnereinheit. Diese Rechnereinheit weist bevorzugt einen nicht-volatilen Speicher zur Hinterlegung von konkreten Erregerbildern entsprechenden konstruierten Wellenbildern auf.
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Weiter nennt die Erfindung ein Verfahren zur Konstruktion eines strukturierten Raumkörpers mit einem darauf angeordneten Körperschallsensor gemäß Anspruch 22.
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Für einen vorgegebenen Raumkörper können die Wellenbilder am späteren Zielgebiet eines Körperschallsensors bevorzugt auch dadurch ermittelt werden, dass konkret zu erwartende Ereignisse an konkreten Quellen vorgegeben und in das jeweilige Wellenbild transformiert werden. So kann das Wellenbild bei einer massiven frontalen Verformung des entsprechenden Raumkörpers oder für einen Kratzer, einen Hammerschlag oder dergleichen ermittelt und vorgegeben werden. Sind sich am Zielgebiet ergebende Wellenbilder zu signifikant verschiedenen Erregungsereignissen zu ähnlich, so wird diese Information bevorzugt zu einer konstruktiven Umgestaltung des untersuchten Raumkörpers herangezogen.
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Die Erfindung eignet sich daher insbesondere auch dazu, Raumkörper und Körperschallsensor als eine Einheit zu konstruieren, wobei es möglich wird, anhand des vom Körperschallsensor erfassten Wellenbildes verschiedene Ereignisse, die zur Einkopplung eines Erregermusters führen, signifikant voneinander zu unterscheiden.