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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Zur Erkennung einer Kollision eines Fahrzeugs können Körperschallsensoren eingesetzt werden.
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Die
DE 10 2004 038 984 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Crashdetektion mittels eines Körperschall detektierenden Sensors.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Fahrzeugstrukturen von Fahrzeugen steifer werden. Daraus folgt, dass die Crash-Anforderungen höher werden. Insbesondere wird die Fahrzeugfrontstruktur steifer. Aufgrund von Designänderungen des Crashmanagementsystems (CMS) verändert sich ein Aufprallenergieaufnahmevermögen des Fahrzeugs. Das Crashmanagementsystems kann sich dabei aus einem Stoßfänger, einer Crashbox und einem Längsträger des Fahrzeugs zusammensetzen. Der Stoßfänger kann dabei linear statt bogenförmig und die Crashbox kann eher groß statt klein ausgeführt sein.
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Ein sogenannter 15 km/h Reparatur-Crash mit 10° Aufprallwinkel liefert im Vergleich zu einem Aufprallwinkel von 0° ein größeres Signal, das eine größere Last für das Crashmanagementsystem erzeugt. Dabei werden Crashfunktionen des Airbag-Algorithmus für einen Fahrzeugtyp ohne Upfront-Sensorik (UFS) nebensächlich. Eine Systemtoleranzkette für ein Körperschallsignal ist in diesem Fall für eine Crashunterscheidung zu hoch. Die Systemtoleranzkette setzt sich dabei aus der Fahrzeugtoleranz, einer mechanischen Toleranz des Steuergeräts ECU und einer Crashtoleranz zusammen.
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Zur Analyse von Körperschall eignet sich daher eine Anwendung von Filterbänken. Eine Verwendung einer Filterbank ermöglicht zum einen, bestimmte crashspezifische Frequenzbänder separat voneinander zu gewichten. Zum anderen wird es ermöglicht, anwendungsspezifisch bestimmte Frequenzbänder abschalten, um Resonanzen der Fahrzeugstruktur auszublenden.
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Vorteilhafterweise wird so eine Abschaltung der Resonanzfrequenz des Fahrzeugs sowie eine Abschaltung der Resonanzfrequenz des Steuergeräts ermöglicht. Im Vergleich zu einer Verwendung lediglich eines Band Pass Filters, der beispielsweise zwischen 5–20 KHz einstellbar ist, ergeben sich eine leichtere und bessere Applikation, mehr Freiheitsgrade und ein besseres Signal. Daraus folgt eine leichtere Diskriminierung zwischen unterschiedlichen Kollisionsarten. Mittels einer Filterbank lassen sich auch hochfrequente Signale analysieren, die beispielsweise durch Bruch, Schnitt oder Deformation von Strukturen des Fahrzeugs hervorgerufen werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Filtern eines Körperschallsignals, das einen sich in dem Fahrzeug ausbreitenden Körperschall repräsentiert, mit einer Mehrzahl von Filtervorschriften, wobei jede der Filtervorschriften ausgebildet ist, um aus dem Körperschallsignal ein gefiltertes Körperschallsignal zu erzeugen; und Kombinieren der gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen handeln. Die Kollision oder ein Crash kann einen Zusammenstoß zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt darstellen. Dabei werden Strukturen des Fahrzeugs verformt. Dies führt zu Geräuschen, die als Köperschall über Strukturen des Fahrzeugs übertragen werden. Dabei kann sich Körperschall mit einer Geschwindigkeit bis zu 5000 m/s ausbreiten. Köperschall reagiert sehr sensitiv auf die jeweilige Fahrzeug-Struktur, über die sich der Köperschall ausbreitet, auf die Hardware des zentralen Steuergeräts sowie auf Crash-Toleranzen. Somit kann über eine Analyse des Körperschalls ein Rückschluss auf eine Art einer Kollision gezogen werden, durch die der Köperschall verursacht wird. Körperschall kann mit einem geeigneten Sensor erfasst werden. Der Sensor kann Teil des zentralen Steuergeräts sein oder an einer anderen Position der Fahrzeugstruktur angeordnet sein. Mittels des Sensors kann ein elektrisches Körperschallsignal erzeugt werden, dass den Körperschall abbildet. Das Körperschallsignal kann entsprechend dem zugrundeliegenden Körperschall einen großen Frequenzbereich aufweisen. Der gesamte Frequenzbereich des Körperschallsignals oder ein relevanter Ausschnitt aus dem gesamten Frequenzbereich kann in die unterschiedlichen Filterbereiche unterteilt sein. Jedem Filterbereich kann somit ein Frequenzband zugeordnet sein. Somit können die Filterschriften Bandpassfilter abbilden. Die Filterbereiche können voneinander beabstandet sein oder überlappende Randbereiche aufweisen. Somit kann mittels jeder der Filtervorschriften ein Frequenzbereich aus dem Körperschallsignal herausgefiltert werden und in Form des jeweiligen gefilterten Körperschallsignal unabhängig von durch die weiteren Filtervorschriften herausgefilterten weiteren Frequenzbereichen aufbereitet und weiterverarbeitet werden. Die gefilterten Körperschallsignale können ohne oder nach einer weiteren Signalverarbeitung kombiniert werden. Das Kombinieren kann durch addieren der gefilterten Körperschallsignale erfolgen. Somit kann es sich bei dem Auswertesignal um ein Summensignal handeln. Das Auswertesignal kann für eine weitere Signalauswertung relevanten Informationen des ursprünglichen Körperschalls umfassen. Somit kann das Verfahren beispielsweise zur Messung von Körperschallsignalen für Airbag-Applikationen eingesetzt werden.
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Somit kann jeder der Filtervorschriften ein unterschiedlicher Filterbereich zugeordnet sein.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Wandelns des sich in dem Fahrzeug ausbreitenden Körperschalls in ein das Körperschallsignal darstellendes elektrisches Signal umfassen. Das Wandeln kann mittels eines geeigneten Körperschallsensors erfolgen, der ausgebildet ist, um durch den Körperschall hervorgerufene Schwingungen in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Ein entsprechender Sensor kann an einer geeigneten Position mit einer Struktur des Fahrzeugs verbunden sein, um den über die Struktur übertragenen Körperschall zu erfassen. Auch kann ein entsprechender Sensor innerhalb eines Steuergeräts des Fahrzeugs angeordnet sein, um in das Steuergerät hinein übertragenen Körperschall zu erfassen.
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In einem Schritt des Deaktivierens kann zumindest eine der Filtervorschriften deaktiviert werden. Dabei kann der zumindest einen Filtervorschrift ein Filterbereich zugeordnet sein, der einen Resonanzbereich einer Struktur umfasst über die sich der Körperschall ausbreitet. Somit kann ein gefiltertes Körperschallsignal derjenigen Filtervorschrift deaktiviert werden, in deren Filterbereich sich eine Resonanzfrequenz der Struktur befindet. Der Resonanzbereich kann einmalig durch geeignete Versuche ermittelt werden. Das Deaktivieren kann dadurch erfolgen, dass ein die entsprechende Filtervorschrift umsetzendes Filterelement ausgeschaltet oder das entsprechende gefilterte Körperschallsignal von einer weiteren Signalverarbeitung ausgeschlossen wird. Sollen mehrere voneinander beabstandete Frequenzbereiche ausgeblendet werden, so können auch mehrere Filtervorschriften deaktiviert werden. Auf diese Weise kann eine durch das Resonanzverhalten der Struktur hervorgerufene Verfälschung des ursprünglichen Körperschallsignals verhindert werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Anpassens der gefilterten Körperschallsignale gemäß einer Anpassungsvorschrift umfassen, um aus den gefilterten Körperschallsignalen angepasste gefilterte Körperschallsignale zu erzeugen. Im Schritt des Kombinierens können die angepassten gefilterten Körperschallsignale zu dem Auswertesignal kombiniert werden. Auf diese Weise können bestimmte Frequenzbereiche des Körperschallsignals verstärkt oder gedämpft werden. Insbesondere für eine nachfolgende Auswertung relevante Frequenzbereiche können hervorgehoben werden. Auf diese Weise wird eine Charakterisierung der den Körperschall hervorrufenden Kollision erleichtert.
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Dabei kann in einem Schritt des Einstellens die Anpassungsvorschrift basierend auf einer Information über einen voraussichtlichen weiteren Verlauf der Kollision eingestellt werden. Der weitere Verlauf der Kollision kann basierende auf Signalen von Sensoren ermittelt werden, die bereits im Vorfeld einer Kollision oder direkt nach Kollisionsbeginn Informationen über die Kollision liefern. Die Anpassungsvorschrift kann beispielsweise entsprechend einer voraussichtlichen Kollisionsschwere, einer voraussichtlichen Kollisionsrichtung oder voraussichtlich durch die Kollision betroffenen Fahrzeugstrukturen angepasst werden. Auf diese Weise kann eine für eine Kollisionsart typische Anpassung der Signalauswertung und Signalaufbereitung durchgeführt werden. Dies erhöht die Genauigkeit der Charakterisierung der den Körperschall hervorrufenden Kollision.
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Gemäß einer Ausführungsform kann jeder Filtervorschrift ein unterschiedliches Frequenzband zugeordnet sein. Dazu können mehrere unterschiedliche Bandfilter eingesetzt werden. Es können auch Bandfilter mit einem oder mehreren Hochpassfiltern oder Tiefpassfiltern kombiniert werden. Auch kann eine Filterbank eingesetzt werden. Dadurch können die einzelnen Filtervorschriften einfach umgesetzt werden
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Das Verfahren kann einen Schritt des Bestimmens einer Art der Kollision abhängig auf dem Auswertesignal umfassen. Somit wird ein Verfahren zur Bestimmung der Art der Kollision basierend auf einem durch die Kollision hervorgerufenen Körperschallsignal geschaffen. Abhängig von dem Auswertesignal kann bedeuteten, dass eine Information des Auswertesignals in die Bestimmung der Art der Kollision mit einfließt.
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Dabei kann im Schritt des Bestimmens die Art der Kollision basierend auf einem Vergleich eines Beschleunigungssignals mit einem Schwellwert bestimmt werden. Das Beschleunigungssignal kann eine Beschleunigung des Fahrzeugs repräsentieren. Der Schwellwert kann basierend auf dem Auswertesignal eingestellt werden. Somit kann das Verfahren vorteilhaft in Kombination mit bekannten Kollisionserkennungsverfahren eingesetzt werden, die Signale von Beschleunigungssensoren auswerten. Dabei kann die Charakteristik des Körperschalls zur Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit der Kollision verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen:
einer Mehrzahl von Filtern zum Filtern eines Körperschallsignals, das einen sich in dem Fahrzeug ausbreitenden Körperschall repräsentiert, wobei jedem der Filter ein unterschiedlicher Filterbereich zugeordnet ist und jeder der Filter ausgebildet ist, um aus dem Körperschallsignal ein gefiltertes Körperschallsignal zu erzeugen; und
einem Kombinierer, der ausgebildet ist, um die gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal zu kombinieren.
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Die Mehrzahl von Filtern kann durch eine Filterbank realisiert werden. Es wird somit eine Verwendung einer Filterbank zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Mehrzahl von Filter kann das Körperschallsignal über eine elektrische Schnittstelle zu einem Körperschallsensor oder über eine mechanische Schnittstelle zu einer den Körperschallsignal übertragenden Struktur empfangen. Der Kombinierer kann durch eine Logikschaltung realisiert sein. Der Kombinierer kann eine elektrische Schnittstelle zu einer weiteren Signalauswertungseinheit aufweisen, über die der Kombinierer dass Auswertesignal ausgeben kann. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Unter einer Vorrichtung kann somit ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung 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 der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät, beispielsweise einer Vorrichtung zur Auswertung von Körperschall, ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung von Filtervorschriften gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung einer Signalkette zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Schematisch ist eine Fahrzeugstruktur bestehend aus einem Stoßfänger und zwei Längsträgern 104 gezeigt. Kollidiert das Fahrzeug 100 im Bereich des Stoßfängers mit einem Objekt, so wird ein dabei entstehendes Geräusch als Körperschall entlang des Stoßfängers und über die Längsträger in das Fahrzeug hinein übertragen.
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Der sich ausbreitende Körperschall kann mittels eines Körperschallsensors 106, der hier beispielhaft auf einer Oberfläche eines der Längsträger angeordnet ist, erfasst werden. Der Körperschallsensor 106 ist ausgebildet, um mechanische Schwingungen des Körperschalls zu erfassen und in ein elektrisches Körperschallsignal umzuwandeln und über eine geeignete Schnittstelle an die Vorrichtung 102 zur Auswertung des Körperschalls auszugeben. Der Körperschallsensor 106 kann auch innerhalb eines Steuergeräts des Fahrzeugs 100 angeordnet sein.
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Die Vorrichtung 102 weist eine Mehrzahl von Filtern auf, denen das Körperschallsignal jeweils zugeführt wird. Jeder der Filter ist ausgebildet, um einen bestimmten Frequenzbereich des Körperschallsignals passieren zu lassen und ein gefiltertes Körperschallsignal auszugeben, dass jeweils nur den entsprechenden Frequenzbereich umfasst. Die einzelnen gefilterten Körperschallsignale werden zu einem Auswertesignal kombiniert. Dazu kann die Vorrichtung 102 eine entsprechende Kombinationseinrichtung aufweisen. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um das Auswertesignal über eine geeignete Schnittstelle an eine Klassifizierungseinrichtung 108 auszugeben.
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Die Klassifizierungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um die Kollision zu klassifizieren. Durch die Klassifizierung kann die Kollision beispielsweise in Bezug auf eine Kollisionsschwere und eine Kollisionsart klassifiziert werden. Abhängig von der Klassifizierung kann eine Ansteuerung eines Insassenschutzmittels 110, beispielsweise eines Airbags, erfolgen. Dazu kann die Klassifizierungseinrichtung 108 ausgebildet sein, um basierend auf der Klassifizierung ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Insassenschutzmittels 110 über eine geeignete Schnittstelle an das Insassenschutzmittels 110 bereitzustellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Klassifizierungseinrichtung 108 ausgebildet, um die Kollision ausschließlich basierend auf dem Auswertesignal der Vorrichtung 102 zu klassifizieren.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Klassifizierungseinrichtung 108 ausgebildet, um die Kollision basierend auf dem Auswertesignal und basierend auf einem Beschleunigungssignal eines Beschleunigungssensors 112 zu klassifizieren. Der Beschleunigungssensors 112 ist ausgebildet, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs, beispielsweise in Längsrichtung und zusätzlich oder alternativ in Querrichtung, zu erfassen und eine entsprechende Information an die Klassifizierungseinrichtung 108 bereitzustellen. Die Klassifizierungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um das gemäß einer Analysierungsvorschrift zu analysieren, um die Kollision zu klassifizieren. Die Klassifizierungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um die Analysierungsvorschrift basierend auf dem Auswertesignal anzupassen. Beispielsweise kann die Analysierungsvorschrift Schwellwertvergleich umfassen. Abhängig von dem Auswertesignal kann ein Schwellwert eines solchen Schwellwertvergleichs eingestellt werden. Beispielsweise kann der Schwellwert abhängig von einem Wert oder einem zeitlichen Verlauf des Auswertesignals eingestellt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Filter und zusätzlich oder alternativ die Kombinationseinrichtung der Vorrichtung 102 einstellbar ausgeführt. Entsprechende Einstellungen können von einer Einstelleinrichtung 114 ausgeführt werden, die über eine geeignete Schnittstelle mit der Vorrichtung 102 verbunden ist. Die Einstelleinrichtung 114 kann ausgebildet sein, um einen oder mehrere der Filter der Vorrichtung 102 zu deaktivieren. Dazu kann die Einstelleinrichtung 114 ein geeignetes Deaktivierungssignal an die Vorrichtung 102 ausgeben. Die Einstelleinrichtung 114 kann ausgebildet sein, um eine Art der Kombination der gefilterten Körperschallsignale zu dem Auswertesignal einzustellen. Auch kann die Einstelleinrichtung 114 ausgebildet sein, um eine Gewichtung, mit der die gefilterten Körperschallsignale bei der Kombination gewichtet werden, einzustellen. Dazu kann die Einstelleinrichtung 114 ein geeignetes Einstellsignal an die Vorrichtung 102 bereitstellen. Entsprechende Einstellwerte, basierend auf denen die Einstelleinrichtung 114 die Einstellung der Vorrichtung 102 vornimmt, können in der Einstelleinrichtung 114 fest gespeichert sein. Weist die Einstelleinrichtung 114 eine Benutzerschnittstelle, beispielsweise zu einem Programmiergerät auf, so können die Einstellwerte von einem Benutzer in die Einstelleinrichtung 114 eingegeben werden und von der Einstelleinrichtung 114 gespeichert werden. Auf diese Weise können die Einstellwerte beispielsweise an die Fahrzeugstruktur des Fahrzeugs angepasst werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einstelleinrichtung 114 ausgebildet, um einen Einstellwert basierend auf aktuellen Informationen des Fahrzeugs einstellen. Aktuelle Informationen können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder Informationen eines Sensors, beispielsweise des Beschleunigungssensors 112, umfassen. Auf diese Weise können beispielsweise aktuelle Fahrparameter oder bereits vorliegende Informationen über die Kollision in die Auswertung des Körperschallsignals in der Vorrichtung 102 einfließen.
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Einige oder alle der Elemente 102, 106, 108, 112, 114 können in einem Steuergerät des Fahrzeugs 100 angeordnet sein.
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Anhand der 2 bis 4 werden Ausführungsbeispiele einer Spektraldichteevaluierung beschreiben, die beispielsweise in der in 1 gezeigten Vorrichtung 102 realisiert sein kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung von Filtervorschriften 221, 223, 225 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Filtervorschriften 221, 223, 225 sind stellvertretend für eine Anzahl von N Filtervorschriften gezeigt. Jeder Filtervorschrift 221, 223, 225 ist ein eigenes Frequenzband zugeordnet, das sich von den Frequenzbändern der anderen der Filtervorschriften 221, 223, 225 unterscheidet. Dies ist durch eine Darstellung der Filtervorschriften 221, 223, 225 in einem Diagramm dargestellt, auf dessen Abszisse die Frequenz f eines Körperschallsignals und auf dessen Ordinate die Amplitude A(f) des Körperschallsignals aufgetragen ist. Jede der Filtervorschriften 221, 223, 225 ist programmierbar, was durch die zu den Filtervorschriften 221, 223, 225 zeigenden Pfeile angedeutet ist. Jede der Filtervorschriften 221, 223, 225 kann durch einen Bandpassfilter umgesetzt werden, der einen entsprechenden Programmiereingang aufweisen kann. Insbesondere kann jede der Filtervorschriften 221, 223, 225 unabhängig von den anderen der Filtervorschriften 221, 223, 225 aktiviert und deaktiviert werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Signalkette zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Körperschallsensor 106, ein Analog-Digitalwandler 307 und eine Vorrichtung 102 zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision, beispielsweise des in 1 gezeigten Fahrzeugs.
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Durch die Kollision wird eine kollisionsinduzierte Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt. Ferner wird durch die Kollision Körperschall mit einer Frequenz f von ungefähr 5–20 kHz bewirkt. Der Körperschall kann durch den Körperschallsensor 106 erfasst werden. Der Körperschallsensor 106 kann ein CMB-Sensor sein, der ein MEMS-Erfassungselement (MEMS = Micro-Electro-Mechanical-System) umfasst. Ein von dem Körperschallsensor 106 erzeugtes analoges Signal kann von dem Analog-Digitalwandler 307 in ein digitales Signal gewandelt und als Körperschallsignal an die Vorrichtung 102 ausgegeben werden.
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Die Vorrichtung 102 kann als ASIC oder als Logikelement eines ASIC ausgeführt sein. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um das Körperschallsignal von dem Analog-Digitalwandler 307 zu empfangen, einer Signalverarbeitung zu unterziehen und als Ergebnis der Signalverarbeitung ein Auswertesignal in Form eines SBS Signals auszugeben. Die Vorrichtung 102 weist eine Bandpassfilterbank mit N Bandpassfiltern 221, 223, 225 auf. Das Körperschallsignal wird an die Bandpassfilter 221, 223, 225 bereitgestellt und von den Bandpassfiltern 221, 223, 225 gefiltert. Jeder der Bandpassfilter 221, 223, 225 erzeugt entsprechend seiner Filtereigenschaft ein gefiltertes Körperschallsignal. Die gefilterten Körperschallsignale werden von einer Kombinationseinrichtung 331 zu dem Auswertesignal kombiniert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die gefilterten Körperschallsignale nach der Ausgabe durch die Bandpassfilter 221, 223, 225 jeweils durch Einrichtungen 333 einer Betragsbildung und durch Tiefpasseinrichtungen 335 einer Tiefpassfilterung unterzogen, bevor die gefilterten Körperschallsignale der Kombinationseinrichtung 331 zugeführt werden. Die Kombinationseinrichtung 331 ist ausgebildet, um die gefilterten Körperschallsignale aufzuaddieren. Beispielsweise kann die Kombinationseinrichtung 331 ausgebildet sein, um die Funktionen Sum_Mode(Lin/Log) oder Sign_Sum_mode umzusetzen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 102 zwei weitere Eingänge 341, 343 auf. Über einen der Eingänge 341 kann der Filterbank ein Aktivierungssignal zum Aktivieren oder Deaktivieren der Bandpassfilter 221, 223, 225 zugeführt werden. Das Aktivierungssignal kann als EnableBPFlag, beispielsweise in der Form [1 1 0 .. 1], ausgeführt sein. Jedem der Bandpassfilter 221, 223, 225 kann ein Flag zugewiesen sein, das einen Aktivierungszustand des jeweiligen Bandpassfilters 221, 223, 225 definiert. Je nachdem wie die einzelnen Flags gesetzt sind oder durch das Aktivierungssignal gesetzt werden, können die Bandpassfilter 221, 223, 225 unabhängig voneinander aktiviert oder deaktiviert werden. Ist ein Bandpassfilter 221, 223, 225 deaktiviert, so erzeugt er kein gefiltertes Körperschallsignal. Über den anderen der Eingänge 343 kann der Kombinationseinrichtung 331 ein Einstellsignal zugeführt werden, mit dem ein Kombiniermodus der Kombinationseinrichtung 331 eingestellt werden kann. Das Einstellsignal kann als EnableBPLogicMode-Signal ausgeführt sein, mit dem ein entsprechender Logikmodus der Kombinationseinrichtung 331 freigegeben werden kann.
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Durch das Anwenden von Filterbänken ergibt sich ein verbessertes Konzept für den Bandpass-Weg. Dabei werden mindestens drei Bandpassfilter zur Abdeckung des gesamten Frequenzbereichs eingesetzt, anstelle einer Verwendung lediglich eines Bandpassfilters.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein erster Bandpassfilter bp1 einen Frequenzbereich von 5–10 kHz, ein zweiter Bandpassfilter bp2 einen Frequenzbereich von 10–15 kHz und ein dritter Bandpassfilter bp3 einen Frequenzbereich von 15–20 kHz umfassen. Somit wird ein relevanter Frequenzbereich zwischen 5 kHz und 20 kHz durch drei Bandpassfilter abgedeckt. Bei den Bandpassfiltern bp1, bp2, bp3 kann es sich um die in 3 gezeigten Bandpassfilter 221, 223, 225 handeln.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein erster Bandpassfilter bp1 einen Frequenzbereich von 5–9 kHz, ein zweiter Bandpassfilter bp2 einen Frequenzbereich von 9–13 kHz, ein dritter Bandpassfilter bp3 einen Frequenzbereich von 13–17 kHz und ein vierter Bandpassfilter bp4 einen Frequenzbereich von 17–20 kHz umfassen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine Bandpassfilterbank mit einer beliebigen Anzahl von N Bandpassfiltern eingesetzt werden.
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Jede Filterbank kann für eine weitere Evaluierung aktiviert oder deaktiviert werden. Mittels spezifischer programmierbarer Logik-Einstellungen kann eine andere Strategie zur Evaluierung von Filterbänken angewendet werden. Mittels eines Sum_Mode können die Signale der Bandpassfilter der Filterbank summiert werden. Das bedeutet, dass die gefilterten Körperschallsignale der einzelnen Bandpassfilter gewichtet werden, d. h. exponential, logarithmisch oder linear summiert werden. Gemäß eines Vorzeichen_Sum_Mode hat jede Filterbank ein Vorzeichen für die Summierung, d. h. sgn_bp1 = sgn_bp2 = sgn_bpN/2 = 1; sgn_bpN/2 + 1 = 1 = ... = sgn_bpN = –1. Das bedeutet, dass die gefilterten Körperschallsignale der einzelnen Bandpassfilter vor der Summierung jeweils mit einem Vorzeichen versehen werden.
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Somit ist eine Anwendung einer spezifischen Deaktivierung eines Filters einer Filterbank möglich. Gemäß einem Ausführungsbeispiel soll der Bandpassfilter bp2 223 unempfindlich gegenüber einem Strukturresonanzverhalten des Steuergeräts ECU sein. Das Strukturresonanzverhalten des Airbag-ECU kann aufgrund unterschiedlicher verbauter Teile, wie Plastik, Aluminiumgehäuse oder Verbindungselemente, stark variieren. Indem Effekte des Strukturresonanzverhaltens durch deaktivieren eines oder mehrere Filter ausgeblendet werden, kann der Fokus auf einem crashspezifischen Spektrum zur Unterstützung der Crashunterscheidung liegen. Die Gewichtung, d. h. ein exponentieller, logarithmischer oder linearer Verlauf der Gewichtung über die Frequenz spielt eine gewisse Rolle hinsichtlich der Kalibrierungsrobustheit. Es kann eine niedrigere Gewichtung für höhere Frequenzen aufgrund höherer Toleranzen gewählt werden. Niedrige Frequenzen können dagegen stärker gewichtet werden.
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Wie in 3 gezeigt, kann jedem Bandpass 221, 223, 225 eine bestimmte Funktion zugeordnet werden. Bei der bestimmten Funktion kann es sich um eine Gewichtungsfunktion handeln. Die Gewichtungsfunktion kann linear sein, ein Betragsbildung umfassen, Vorzeichen ändern, eine Beaufschlagung eines Offsets umfassen, konstant sein oder logarithmisch sein. Als Ergebnis bleibt nur noch ein Signal. Wie in 3 kann dieses Signal das Ergebnis der Summierung durch den Sum-Mode in der Kombiniereinrichtung 331 sein. Dieses Signal kann anschließend in den Auslöse-Algorithmus eingehen. Auch kann für jeden Kanal ein separater Betragsfilter 333 und Tiefpassfilter 335 nachgeschaltet werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Signalkette zur Auswertung von Körperschall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Signalkette entspricht der in 3 gezeigten Signalkette mit dem Unterschied, dass keine Kombinationseinrichtung vorgesehen ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das gefilterte Körperschallsignal des Bandpassfilters 223 nach der Betragsbildung und Tiefpassfilterung von der Vorrichtung 102 direkt als Auswertesignal in Form des SBS-Signals ausgegeben.
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Entsprechend zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt das Anwenden einer Filterbank 221, 223, 225 statt einer Verwendung eines einzigen Bandpassfilters. Es kann eine Anwendung einer spezifischen Deaktivierung einer Filterbank durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Bandpassfilter bp2 223 in dessen Frequenzbereich unempfindlich gegenüber Strukturresonanzverhalten des ECU sein.
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Wie in 4 gezeigt kann eine Auswahl der Bandpässe nur von einer Betrags-/Filter-Funktion gesteuert werden.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 551 wird ein Körperschallsignal mit einer Mehrzahl von Filtervorschriften gefiltert, um eine Mehrzahl von gefilterten Körperschallsignalen zu erzeugen. Das Filtern kann mit einer Filterbank erfolgen, wie sie beispielsweise anhand der 2 bis 4 beschrieben ist. In einem Schritt 553 werden die gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal kombiniert. Das Kombinieren kann mit einer Kombiniereinrichtung durchgeführt werden, wie sie beispielsweise in 3 gezeigt ist.
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Das Auswertesignal kann beispielsweise von einem Kern-Algorithmus eines Auslose-Algorithmus für ein Personenschutzmittel weiterverwendet werden. Ein entsprechender Auslöse-Algorithmus umfasst den Kern-Algorithmus, der auf zentralen x/y-Sensoren und einer Core-Schwelle basiert. Bei den x/y-Sensoren kann es sich um in Längsrichtung und Querrichtung des Fahrzeugs sensierende Beschleunigungssensoren handeln. Die Core-Schwelle kann eine Auslöseschwelle vorgeben. Eine Auslösung eines Personenschutzmittels kann erfolgen, wenn die Auslöseschwelle durch ein von den x/y-Sensoren bereitgestelltes Signal, oder ein daraus ermitteltes Signal, die Core-Schwelle überschreitet. Der Auslöse-Algorithmus umfasst ferner eine Zusatz-Funktion. Gemäß der Zusatzfunktion wird auf Basis von peripheren Sensoren oder SBS-Sensoren (SBS = structure-borne sound = Körperschall) eine Adaption der Core-Schwelle durchgeführt. Dazu kann das von den in den 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen 102 bereitgestellte SBS-Signal verwendet werden.
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Um das Körperschallsignal entsprechend aufzubereiten werden gemäß einem Ausführungsbeispiel mehrere Bandpassfilter eingesetzt. Jeder Bandpassfilter ist programmierbar oder einstellbar. Ferner ist jeder Bandpassfilter einschaltbar und ausschaltbar. Auch ist jeder Bandpassfilter linear oder logarithmisch gewichtbar. Beispielsweise kann ein Schüttel Test durchgeführt werden, bei dem das Steuergerät geschüttelt wird, um die Resonanzfrequenz des Steuergeräts zu erkennen. Anschließend kann der Bandpassfilter des die Resonanzfrequenz umfassenden Frequenzbandes abgeschaltet werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004038984 A1 [0003]
