DE102011014251A1

DE102011014251A1 - Verfahren zur Aufpralldetektion mittels eines Drucksensors sowie Aufpralldetektorsystem

Info

Publication number: DE102011014251A1
Application number: DE201110014251
Authority: DE
Inventors: Thomas Götz; Lorenz Pfau; Tobias Tyroller; Björg Haupt
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-09-20
Also published as: WO2012122958A1; DE112011102381A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Aufpralldetektion mittels eines Drucksensors zur Erfassung eines Drucks oder relativen Druckänderung in einem Hohlraum eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes Aufpralldetektorsystem vorgestellt. Das Signal des Drucksensors wird in zumindest einen ersten Nutzsignalanteil und einen zweiten, demgegenüber höherfrequenten Nutzsignalanteil unterteilt. Vorzugsweise werden die beiden Nutzsignalanteile abweichend voneinander weiterverarbeitet und auch zumindest eines davon jeweils ausgewertet, beispielsweise auch gegenüber einem niederfrequenten Signalgleichanteil relativ bewertet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufpralldetektion mittels eines Drucksensors gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Aufpralldetektorsystem.
Ein Kraftfahrzeug weist dabei mindestens einen, oft auch mehrere Aufprallsensoren zur Erzeugung eines von der Art und/oder Stärke des Aufpralls abhängigen Signals auf. Ein dazu geeigneter Aufprallsensor besteht beispielsweise aus einem elastisch deformierbaren Schlauch mit einem Hohlraum und zumindest einem Drucksensor zur Erfassung des Drucks im Hohlraum des Schlauchs. Derartige Aufprallsensoren dienen in Kraftfahrzeugen der Erkennung von Aufprallsituationen, insbesondere auch der Unterscheidung eines Aufpralls eines Fußgängers von anderen Aufprallereignissen und sind beispielsweise aus der EP 937612 A2 bekannt.
Bei einem Aufprall werden schnelle und hohe Änderungen des Drucksignals erwartet. Es ist jedoch auch bereits bekannt, dass Änderungen des Umgebungsluftdrucks einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf das Drucksignal haben. Es wird daher oft ein gegenüber dem Nutzsignalbereich niederfrequenter Anteil des Drucksignals als Gleichanteilssignal bestimmt und das Nutzsignal dementsprechend bereinigt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders geeignetes Verfahren zur Aufpralldetektion sowie ein entsprechendes Aufpralldetektorsystem vorzustellen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass das Signal des Drucksensors innerhalb des Nutzsignalanteils, also oberhalb des Gleichsignalanteils in zumindest einen ersten Nutzsignalanteil und einen zweiten, demgegenüber höherfrequenten Nutzsignalanteil unterteilt wird.
Dies ermöglicht beispielsweise, je nach Aufprallart oder Aufprallgeschwindigkeit den geeigneteren Nutzsignalanteil für die Auswertung auszuwählen. Zudem können auf die einzelnen Nutzsignalanteile abweichende Bewertungen, also Signalverarbeitungsschritte und Auswertealgorithmen angewendet werden. Erster und zweiter Nutzsignalanteil können sich dabei teilweise überlappen. Auch bei dem Übergangsbereich zwischen dem Signalgleichanteil und dem ersten Nutzsignalbereich kann eine Überlappung auftreten. Die Lage der Frequenzbereiche ist stark von dem jeweiligen Fahrzeugtyp und den dort vorherrschenden Frequenzmustern abhängig.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figur näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein.
Es zeigt die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel eines Aufpralldetektorsystems mit einem Drucksensor P zur Erfassung eines Drucks oder einer relativen Druckänderung in einem Hohlraum eines Fahrzeugs. Das Drucksignal wird zunächst in einem Sigma-Delta-Wandler digitalisiert und durch mittels eines Dezimationsfilters bandbegrenzt.
Es gelangt dann zu dem ersten, für die Nutzsignalgewinnung entscheidenden frequenzselektiven Filter 3, hier ausgestaltet als digitaler Tiefpass, welcher den ersten Nutzsignalanteil p_LP erzeugt. Zudem ist ein weiterer Tiefpassfilter 4 oder ein langsamer Gradientenfolgefilter zum Erzeugen eines gegenüber dem ersten Nutzsignalanteil niederfrequenteren Signalgleichanteils p₀ vorgesehen.
Der niederfrequente Signalgleichanteil umfasst dabei beispielsweise ein Spektrum bis zu ca 0,1 Hz, während der erste Nutzsignalanteil von etwa 0,1 oder 1 Hz bis 300 oder 500 Hz reicht.
In diesem Ausführungsbeispiel wird aus dem ersten Nutzsignalanteil p_LP noch ein bereinigtes Signal erzeugt, indem im Summierer 5 der Signalgleichanteil abgezogen wird.
Zudem wird der andere, hier also der zweite Nutzsignalanteil p_HP erzeugt. Hier wird beispielsweise ein Spektrum von 300 bzw. 500 Hz bis oberhalb von 10 kHz, bspw. bis zu 30 kHz berücksichtigt. Dies kann natürlich ebenfalls durch ein Filter aus dem direkten oder vorverarbeiteten Gesamtsignal erfolgen. Preiswertiger jedoch ist die Ausgestaltung mittels eines weiteren Summierers 7, bei dem hier der so erzeugte erste Nutzsignalanteil vom direkten oder vorverarbeiteten Gesamtsignal p abgezogen wird.
Der zweite Nutzsignalanteil p_HP kann damit vorzugsweise abweichend zum ersten Nutzsignalanteil bewertet, insbesondere in einem Absolutwertbildner 8 der vorzeichenfreie Betrag p_|HP| des zweiten, höherfrequenten Nutzsignalanteils gebildet und dieser ggfs. nochmals in einem Mittelwertbildner oder Dezimationsfilter geglättet werden. Dieses Signal entspricht damit in etwa der Energie im zweiten Nutzsignalanteil.
Erfindungsgemäß ist eine Auswerteeinheit 12 zur Auswertung des zweiten Nutzsignalanteils (p_HP), vorzugsweise natürlich auch des ersten Nutzsignalanteils (p_LP) vorgesehen. Alternativ können aus dem ersten und/oder zweiten Nutzsignalanteil auch abgeleitete Signale erzeugt und diese ausgewertet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Variante mit einer besonders bevorzugten Relativbewertung jeweils eines zugeführten Nutzsignals bzw. daraus abgeleiteten Signals zum jeweiligen Signalgleichanteil p₀ im Dividierer 6 vorgesehen.
Abhängig von einem Steuersignal beispielsweise der Auswerteeinheit 12 wird eine Schalteinheit 9 geschaltet, welche entsprechend dem Steuersignal neben dem Signalgleichanteil p₀ dem Dividierer 6 den ersten Nutzsignalanteil (p_LP) bzw. ein daraus abgeleitetes Signal (p_LP – p₀) bzw. den zweiten Nutzsignalanteil (p_HP) bzw. ein daraus abgeleitetes Signal (p_|HP|) zuführt und so am Ausgang der Aufprallsensoreinheit an die Leitung 11 zur Auswerteeinheit 12 das entsprechende Relativsignal, also entweder das aus dem ersten Nutzsignalanteil gewonnene (p_LP – p₀)/p₀ bzw. das aus dem zweiten Nutzsignalanteil gewonnene p_|HP|/p₀ zugeführt und dort ausgewertet wird.
Bei dieser Ausgestaltung kann die Leitung 11 für beide Nutzsignalanteile genutzt werden. Der Wechsel zwischen den Nutzsignalanteilen kann dabei zyklisch, d. h. vergleichbar einem Zeitmultiplex bei jedem Takt oder vorzugsweise in Abhängigkeit bestimmter Signaleigenschaften oder anderweitig sensierter Ereignisse oder eines bestimmten Steuersignals erfolgen. So kann beispielsweise aus dem Verlauf des Drucksignals selbst heraus eine Umschaltung eingeleitet werden oder in Abhängigkeit vom Signal einer Umgebungsüberwachung bei Erkennen kritischer Objekte im Nahbereich des Fahrzeugs eine Auswertung bspw. des ersten oder zweiten, höherfrequenten Nutzsignalanteils bzw. oder des daraus abgeleiteten Signals (p_|HP|) aktiviert werden.
Zudem ist vorgesehen, zum Funktionstest im Hohlraum eine Schwingung im Bereich des zweiten höherfrequenten Nutzsignalanteils (p_HP) erzeugt und dabei zumindest auch der zweite, höherfrequente Nutzsignalanteil (p_HP) oder ein daraus abgeleitetes Signal (p_|HP|) bewertet oder dieser zweite, höherfrequente Nutzsignalanteil (p_HP) oder das daraus abgeleitete Signal (p_|HP|) relativ zum Signalgleichanteil (p₀) bewertet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 937612 A2 [0002]

Claims

Verfahren zur Aufpralldetektion mittels eines Drucksensors (P) zur Erfassung eines Drucks oder relativen Druckänderung in einem Hohlraum eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (p) des Drucksensors in zumindest einen ersten Nutzsignalanteil (p_LP) und einen zweiten, demgegenüber höherfrequenten Nutzsignalanteil (p_HP) unterteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben den beiden Nutzsignalanteilen (p_LP, p_HP) ein gegenüber dem ersten Nutzsignalanteil niederfrequenterer Signalgleichanteil (p₀) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nutzsignalanteil (p_HP) oder ein daraus abgeleitetes Signal (p_|HP|) relativ zum Signalgleichanteil (p₀) bewertet wird, insbesondere der Quotient aus dem zweiten, höherfrequenten Nutzsignalanteil (p_HP) geteilt durch den Signalgleichanteil (p₀) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Funktionstest im Hohlraum eine Schwingung im Bereich des zweiten höherfrequenten Nutzsignalanteils (p_HP) erzeugt und dabei zumindest auch der zweite, höherfrequente Nutzsignalanteil (p_HP) oder ein daraus abgeleitetes Signal (p_|HP|) bewertet oder dieser zweite, höherfrequente Nutzsignalanteil (p_HP) oder das daraus abgeleitete Signal (p_|HP|) relativ zum Signalgleichanteil (p₀) bewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Signal einer Umgebungsüberwachung bei Erkennen kritischer Objekte im Nahbereich des Fahrzeugs eine Auswertung des zweiten, höherfrequenten Nutzsignalanteils bzw. oder des daraus abgeleiteten Signals (p_|HP|) aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzeichenfreie Betrag (p_|HP|) des zweiten, höherfrequenten Nutzsignalanteils bewertet wird.
Aufpralldetektorsystem mit einem Drucksensor (P) zur Erfassung eines Drucks oder einer relativen Druckänderung in einem Hohlraum eines Fahrzeugs zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei a) zumindest ein erstes frequenzselektives Filter (3) vorgesehen ist, dem das Gesamtsignal des Drucksensors direkt oder vorverarbeitet zugeführt wird und welches entweder den ersten oder zweiten Nutzsignalanteil erzeugt und b1) Mittel (7) vorgesehen sind, um entweder der so erzeugte Nutzsignalanteil vom direkten oder vorverarbeiteten Gesamtsignal abgezogen und so der andere Nutzsignalanteil (p_HP) erzeugt oder b2) mittels eines zweiten, vom ersten entsprechend abweichend frequenzselektiven Filters der andere Nutzsignalanteil (p_HP) erzeugt wird und c) Mittel (12) zur Auswertung des zweiten Nutzsignalanteils (p_HP) oder eines daraus abgeleitetes Signal (p_|HP|) vorgesehen sind.
Aufpralldetektorsystem nach Anspruch 6, wobei ein Betragbildner (8) zur Bildung des vorzeichenfreien Betrags (p_|HP|) des zweiten Nutzsignalanteils vorgesehen ist.
Aufpralldetektorsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei a) eine Aufprallsensoreinheit mit dem Drucksensor (P) und einer Signalvorverarbeitung b) und zumindest eine damit über zumindest eine Leitung (11) verbundene, räumlich getrennte Steuereinheit (12) vorgesehen ist und c) in der Signalvorverarbeitung in der Aufprallsensoreinheit eine Digitalisierung (1), Filterung (3) zumindest eines Nutzsignalanteils und Erzeugung des anderen Nutzsignalanteils vorgesehen sind und d) eine Schalteinheit (9), welche abhängig von einem Steuersignal am Ausgang der Aufprallsensoreinheit an die Leitung (11) zur Steuereinheit (12) ausgibt entweder d1) den ersten Nutzsignalanteil (p_LP) bzw. ein daraus abgeleitetes Signal (p_LP – p₀) oder d2) den zweiten Nutzsignalanteil (p_HP) bzw. ein daraus abgeleitetes Signal (p_|HP|).
Aufpralldetektorsystem nach Anspruch 9, wobei a) Mittel (4) zum Erzeugen eines gegenüber dem ersten Nutzsignalanteils niederfrequenteren Signalgleichanteils (p₀) vorgesehen sind, b) Mittel (6) zur Erzeugen eines Quotienten zweier Signale vorgesehen sind und neben dem Signalgleichanteil (p₀) abhängig vom Steuersignal entweder b1) der erste Nutzsignalanteil (p_LP) bzw. ein daraus abgeleitetes Signal oder b2) der zweite Nutzsignalanteil (p_HP) bzw. ein daraus abgeleitetes Signal zugeführt und am Ausgang der Aufprallsensoreinheit an die Leitung zur Steuereinheit jeweils ein entsprechendes Relativsignal ((p_LP – p₀)/p₀) bzw. p_|HP|/p₀) bereitgestellt wird.
Kraftfahrzeug mit einem Aufpralldetektorsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10.