DE102012200796A1

DE102012200796A1 - Sensor system for plausibility acceleration measurement in motor car, has processing unit which determines linkage of three acceleration signals and outputs fault signal, when linkage exceeds predetermined threshold value

Info

Publication number: DE102012200796A1
Application number: DE201210200796
Authority: DE
Inventors: Andreas Wienss; Jo Pletinckx; Jan Scheuing
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-25

Abstract

The system (105) has a primary acceleration sensor which determines the first acceleration signal based on the acceleration along main axis. A secondary acceleration sensor determines the second acceleration signal based on the acceleration along secondary axis. An impact sound sensor detects the third acceleration signal based on impact sound along final axis. A processing unit determines the linkage of three acceleration signals and outputs fault signal, if the linkage exceeds predetermined threshold value. The three axes are different from each other in pairs and lie in one plane. An independent claim is included for method for plausibility acceleration measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zur plausibilisierten Beschleunigungsmessung.The invention relates to a sensor system and a method having the features of the independent claims. In particular, the invention relates to a system and a method for plausibilized acceleration measurement.

Stand der TechnikState of the art

An Bord eines Kraftfahrzeugs wird eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs entlang einer oder mehrerer Achsen bestimmt, um ein aktives oder passives Sicherheitssystem an Bord eines Kraftfahrzeugs zu steuern. Dazu werden üblicherweise einer oder mehrere Beschleunigungssensoren verwendet, die Beschleunigungen des Kraftfahrzeuges entlang unterschiedlicher Achsen bestimmen. Häufig werden die bestimmten Beschleunigungen auch an weitere elektronische Verarbeitungseinrichtungen an Bord des Kraftfahrzeuges weitergeleitet, um die erhobenen Daten mehrfach zu nutzen.Onboard a motor vehicle, an acceleration of the motor vehicle along one or more axes is determined in order to control an active or passive safety system on board a motor vehicle. For this purpose, usually one or more acceleration sensors are used which determine accelerations of the motor vehicle along different axes. Frequently, the specific accelerations are also forwarded to other electronic processing devices on board the motor vehicle in order to use the collected data repeatedly.

Beim Betrieb einer sicherheitsrelevanten Einrichtung, wie beispielsweise des genannten aktiven oder passiven Sicherheitssystems, an Bord des Kraftfahrzeuges, ist es zum Schutz vor Fehlfunktionen erforderlich, Messwerte zu plausibilisieren. Dazu müssen Informationen aus unterschiedlichen, voneinander unabhängigen Quellen verknüpft werden, um einen Ausfall oder einen Defekt einer der Quellen bestimmen zu können. In einer Ausführungsform kann ein Sensor auch mehrfach (redundant) ausgeführt sein. When operating a safety-relevant device, such as the said active or passive safety system, on board the motor vehicle, it is necessary to protect the readings from malfunctioning. This requires linking information from disparate, independent sources to determine a failure or failure of one of the sources. In one embodiment, a sensor may also be designed multiple times (redundantly).

Die DE 10 250 321 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Erfassung eines räumlichen Bewegungszustands eines Objekts auf der Basis einer speziellen Anordnung von vier Drehraten- und/oder Beschleunigungssensoren. Die Anordnung der Sensoren ist so gewählt, dass zusätzlich zu Signalen, die auf die Beschleunigung hinweisen, auch ein Redundanzsignal ausgegeben werden kann, wenn ein Fehler an einem der Sensoren vorliegt.The DE 10 250 321 A1 describes a method and an arrangement for detecting a spatial movement state of an object on the basis of a special arrangement of four rotation rate and / or acceleration sensors. The arrangement of the sensors is chosen so that in addition to signals indicative of the acceleration, a redundancy signal can also be output if there is an error on one of the sensors.

US 7,516,038 B2 zeigt eine Anordnung von wenigstens vier Beschleunigungssensoren, die Beschleunigungen entlang von Achsen melden, von denen keine drei in einer Ebene liegen. Eine Fehlermeldung wird ausgegeben, falls eine vorbestimmte Kombination der Messwerte einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. US 7,516,038 B2 shows an arrangement of at least four acceleration sensors that report accelerations along axes, none of which lie in a plane. An error message is output if a predetermined combination of the measured values exceeds a predetermined threshold value.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorsystem und ein Verfahren zur plausibilisierten Beschleunigungsmessung anzugeben, das in verbesserter Weise und bevorzugt unter Verwendung bekannter Beschleunigungssensoren, insbesondere zur Bestimmung eines Crash-Signals, an Bord eines Kraftfahrzeugs zu verwenden ist.The invention has for its object to provide a sensor system and a method for plausibilized acceleration measurement, which is to be used in an improved manner and preferably using known acceleration sensors, in particular for determining a crash signal on board a motor vehicle.

Die Erfindung löst diese Aufgaben mittels eines Sensorsystems und eines Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.The invention solves these objects by means of a sensor system and a method having the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Ein erfindungsgemäßes Sensorsystem zur plausibilisierten Beschleunigungsmessung umfasst einen ersten Beschleunigungssensor zur Bestimmung eines ersten Beschleunigungssignals auf der Basis einer Beschleunigung entlang einer ersten Achse, einen zweiten Beschleunigungssensor zur Bestimmung eines zweiten Beschleunigungssignals auf der Basis einer Beschleunigung entlang einer zweiten Achse und einen Körperschallsensor zur Bestimmung eines dritten Beschleunigungssignals auf der Basis eines Körperschalls entlang einer dritten Achse. Dabei sind die drei Achsen paarweise voneinander verschieden und liegen in einer Ebene. Ferner ist eine Verarbeitungseinrichtung zur Bestimmung einer Verknüpfung der drei Beschleunigungssignale und zur Ausgabe eines Fehlersignals vorgesehen, falls die Verknüpfung einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.An inventive sensor system for plausibilized acceleration measurement comprises a first acceleration sensor for determining a first acceleration signal on the basis of acceleration along a first axis, a second acceleration sensor for determining a second acceleration signal on the basis of acceleration along a second axis and a structure-borne sound sensor for determining a third acceleration signal based on a structure-borne noise along a third axis. The three axes are different from each other in pairs and lie in one plane. Furthermore, a processing device is provided for determining a combination of the three acceleration signals and for outputting an error signal if the combination exceeds a predetermined threshold value.

Das Sensorsystem kann gleichzeitig zwei Funktionen erfüllen, nämlich einerseits die Bereitstellung von redundanten bzw. abgesicherten bzw. verbesserten Signalen für Beschleunigungen entlang der ersten beiden Achsen, und andererseits die zusätzliche Bereitstellung eines Signals für Körperschall. The sensor system can simultaneously fulfill two functions, namely on the one hand the provision of redundant or secured or improved signals for accelerations along the first two axes, and on the other hand the additional provision of a signal for structure-borne noise.

Dabei kann die relative Messqualität bzw. die Genauigkeit des durch den Körperschallsensor bereitgestellten Signals niedriger sein als die Qualität der Signale der beiden Beschleunigungssensoren, wobei trotzdem noch eine Plausibilisierung der Signale der beiden Beschleunigungssensoren durchgeführt werden kann. In this case, the relative measurement quality or the accuracy of the signal provided by the structure-borne sound sensor can be lower than the quality of the signals of the two acceleration sensors, while still plausibility of the signals of the two acceleration sensors can be performed.

Da sich Körperschall üblicherweise isotrop, also ohne Vorzugsrichtung, ausbreitet, ist die mechanische Ausrichtung des Körperschallsensors bezüglich einer Umgebung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, von geringer oder gar keiner Bedeutung. Die einzelnen Sensoren des Sensorsystems können daher so ausgerichtet sein, dass Beschleunigungen in Vorzugsrichtungen, insbesondere entlang einer Längs- und einer Querachse des Kraftfahrzeugs, verbessert bestimmt werden können.Since structure-borne noise usually propagates isotropically, that is to say without preferential direction, the mechanical alignment of the structure-borne sound sensor with respect to an environment, in particular of a motor vehicle, is of little or no importance. The individual sensors of the sensor system can therefore be oriented such that accelerations in preferred directions, in particular along a longitudinal and a transverse axis of the motor vehicle, can be determined improved.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Körperschallsensor einen Beschleunigungssensor zur Bereitstellung eines Beschleunigungssignals, wobei der Beschleunigungssensor mit einem Bandpassfilter zur Bereitstellung des Körperschallsignals verbunden ist. In a preferred embodiment, the structure-borne noise sensor comprises an acceleration sensor for providing an acceleration signal, wherein the acceleration sensor is connected to a bandpass filter for providing the structure-borne noise signal.

Körperschall besteht aus longitudinalen und/oder transversalen Oberflächenschwingungen eines Körpers. Diese Schwingungen lassen sich mittels eines Beschleunigungssensors messen, der mit dem Körper verbunden ist. Beschleunigungen unterhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz, beispielsweise ca. 400 Hz, werden üblicherweise als Beschleunigung des Körpers interpretiert, während höherfrequente Beschleunigungen bis zu einer Grenzfrequenz im Bereich von mehreren 10 kHz, beispielsweise ca. 30 kHz, als Körperschall betrachtet werden. Der Beschleunigungssensor, der dem Körperschallsensor zugrunde liegt, kann so aufgebaut sein, dass er Beschleunigungen in beiden Frequenzbereichen detektiert. Mittels des Bandpassfilters kann das Körperschallsignal auf einfache Weise aus dem Rohsignal bestimmbar sein.Structure-borne sound consists of longitudinal and / or transversal surface vibrations of a body. These vibrations can be measured by means of an acceleration sensor, which is connected to the body. Accelerations below a predetermined cutoff frequency, for example about 400 Hz, are usually interpreted as acceleration of the body, while higher-frequency accelerations up to a cutoff frequency in the range of several 10 kHz, for example about 30 kHz, are considered as structure-borne noise. The acceleration sensor on which the structure-borne sound sensor is based can be designed such that it detects accelerations in both frequency ranges. By means of the bandpass filter, the structure-borne sound signal can be determined in a simple manner from the raw signal.

Dabei kann der Beschleunigungssensor des Körperschallsensors prinzipiell oder vollständig gleich zu dem ersten oder zweiten Beschleunigungssensor aufgebaut sein. Die Sensoren können dadurch leichter miteinander vergleichbar sein und Systemkosten können gesenkt werden. Eine Empfindlichkeit des Körperschallsensors kann sich trotzdem von der eines der Beschleunigungssensoren unterscheiden. In this case, the acceleration sensor of the structure-borne sound sensor can be constructed in principle or completely equal to the first or second acceleration sensor. The sensors can therefore be compared with each other more easily and system costs can be reduced. Nevertheless, a sensitivity of the structure-borne sound sensor may differ from that of one of the acceleration sensors.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor des Körperschallsensors anders als die beiden anderen Beschleunigungssensoren aufgebaut. Werden die Sensoren bzw. das Sensorsystem einer gemeinsamen Fehlerquelle ausgesetzt, beispielsweise einer EMC-Störung, so ist es sehr wahrscheinlich, dass die unterschiedlich aufgebauten Beschleunigungssensoren in unterschiedlicher Weise durch die Fehlerquelle beeinflusst werden. Dadurch kann eine einfache Fehlerdetektion ermöglicht sein.In an alternative embodiment, the acceleration sensor of the structure-borne sound sensor is constructed differently than the other two acceleration sensors. If the sensors or the sensor system are exposed to a common source of error, for example an EMC interference, then it is very likely that the differently structured acceleration sensors are influenced in different ways by the error source. As a result, a simple error detection can be made possible.

In einer Variante kann parallel zum Bandpassfilter ein Tiefpassfilter mit dem Beschleunigungssensor verbunden sein, der dem Körperschallsensor zugrunde liegt. Am Tiefpassfilter kann somit auf einfache Weise ein weiteres Beschleunigungssignal bereitgestellt sein.In a variant, a low-pass filter may be connected in parallel with the bandpass filter to the acceleration sensor on which the structure-borne sound sensor is based. At the low-pass filter can thus be provided in a simple manner, another acceleration signal.

Bevorzugterweise sind auch die anderen beiden Beschleunigungssensoren mit Tiefpassfiltern zur Bereitstellung der zugeordneten Beschleunigungssignale verbunden. Hochfrequente Einflüsse, die für die Bestimmung der Beschleunigung unerwünscht bzw. störend sind, können so eliminiert sein.Preferably, the other two acceleration sensors are also connected to low-pass filters for providing the associated acceleration signals. High-frequency influences, which are undesirable or disturbing for the determination of the acceleration, can thus be eliminated.

In einer bevorzugten Ausführungsform stehen die Signale der Sensoren in linearen Zusammenhängen zu den jeweiligen Beschleunigungen. Man spricht dabei von linearen Sensoren. Eine Weiterverarbeitung der Sensorsignale, insbesondere die Bereitstellung des Fehlersignals, kann so erleichtert durchgeführt werden.In a preferred embodiment, the signals of the sensors are in linear relationships to the respective accelerations. This is called linear sensors. Further processing of the sensor signals, in particular the provision of the error signal, can thus be carried out in a facilitated manner.

Die Verknüpfung kann auf unterschiedliche Weise bereitgestellt sein. In einer ersten Variante umfasst die Verknüpfung den Betrag einer gewichteten Summe der Signale. Gewichtungsfaktoren sind vorzugsweise Empfindlichkeiten der einzelnen Sensoren zugeordnet, um eine Vergleichbarkeit der Sensorsignale herzustellen. Die Betragsbildung ist vorteilhaft für eine einfache Bestimmung des Fehlersignals.The link can be provided in different ways. In a first variant, the link comprises the amount of a weighted sum of the signals. Weighting factors are preferably associated with sensitivities of the individual sensors in order to produce comparability of the sensor signals. The amount formation is advantageous for a simple determination of the error signal.

In einer zweiten Variante kann die Verknüpfung den Betrag eines zeitlichen Integrals der gewichteten Summe der Signale umfassen. Das Integral wird üblicherweise über einen vorbestimmten, endlichen Zeitraum gebildet. Kurzfristige und sporadische Effekte in den Sensorsignalen können so außer Betracht bleiben.In a second variant, the link may comprise the amount of a time integral of the weighted sum of the signals. The integral is usually formed over a predetermined, finite period of time. Short-term and sporadic effects in the sensor signals can thus be disregarded.

In einer dritten Variante umfasst die Verknüpfung den Betrag einer gewichteten Summe zeitlicher Änderungen der Signale. Dadurch können etwa konstante Fehler (Offsets) in den Sensorsignalen unterdrückt sein.In a third variant, the link comprises the amount of a weighted sum of temporal changes of the signals. As a result, approximately constant errors (offsets) in the sensor signals can be suppressed.

In einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Achse des Körperschallsensors einen 45°-Winkel mit jeder der beiden anderen Achsen ein. Somit stehen die beiden anderen Achsen aufeinander senkrecht. Die Achsen können insbesondere parallel zu einer Längs- und einer Querachse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ausgerichtet sein. Der Körperschallsensor reagiert dann zu gleichen Teilen auf Beschleunigungen entlang der ersten und der zweiten Achse. Die Plausibilisierung der Signale der Beschleunigungssensoren kann dadurch verbessert bzw. erleichtert sein.In a preferred embodiment, the axis of the structure-borne sound sensor includes a 45 ° angle with each of the other two axes. Thus, the two other axes are perpendicular to each other. The axles may in particular be aligned parallel to a longitudinal and a transverse axis of a vehicle, in particular of a motor vehicle. The structure-borne sound sensor then reacts in equal parts to accelerations along the first and the second axis. The plausibility of the signals of the acceleration sensors can be improved or facilitated.

In einer weiteren Ausführungsform sind zwei der Sensoren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dadurch können kostengünstig Sensoren einer bekannten Bauart verwendet werden, wobei es ohne Belang sein kann, welche zwei der Sensoren in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. In a further embodiment, two of the sensors are arranged in a common housing. As a result, sensors of a known type can be used cost-effectively, it being of no importance which two of the sensors are arranged in the common housing.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur plausibilisierten Beschleunigungsmessung umfasst Schritte des Bestimmens eines ersten Beschleunigungssignals entlang einer ersten Achse, des Bestimmens eines zweiten Beschleunigungssignals entlang einer zweiten Achse, des Bestimmens eines dritten Beschleunigungssignals entlang einer dritten Achse, wobei die drei Achsen paarweise voneinander verschieden sind und in einer Ebene liegen, des Verknüpfens der Beschleunigungssignale und des Ausgebens eines Fehlersignals, falls die Verknüpfung der Signale einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Dabei kann die Verknüpfung, wie oben angedeutet, eine arithmetische Verknüpfung, insbesondere eine lineare Verknüpfung, umfassen. An inventive method for plausibilized acceleration measurement comprises steps of determining a first acceleration signal along a first axis, determining a second acceleration signal along a second axis, determining a third acceleration signal along a third axis, wherein the three axes are pairwise different from each other and in a plane , the coupling of the acceleration signals and the outputting of an error signal if the combination of the signals exceeds a predetermined threshold value. In this case, as indicated above, the link can comprise an arithmetic link, in particular a linear link.

Das Verfahren kann vorteilhafterweise auf einer integrierten Steuereinrichtung, insbesondere einem programmierbaren Mikrocomputer, ausgeführt werden, der mit den Sensoren verbunden ist. An Stelle des Mikrocomputers kann auch eine andere programmierbare oder fest verdrahtete Verarbeitungseinrichtung verwendet werden. The method can advantageously be carried out on an integrated control device, in particular a programmable microcomputer, which is connected to the sensors. Instead of the microcomputer, another programmable or hardwired processing device may be used.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denenThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:

1 ein Kraftfahrzeug mit einem Sensorsystem; 1 a motor vehicle with a sensor system;

2 das Sensorsystem aus 1; und 2 the sensor system off 1 ; and

3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur plausibilisierten Beschleunigungsmessung entsprechend dem System von 1 darstellt. 3 a flowchart of a method for plausibilized acceleration measurement according to the system of 1 represents.

Genaue Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Sensorsystem 105. Das Sensorsystem 105 ist mit einer Auswerteeinrichtung 110 verbunden, die ihrerseits mit einem Sicherheitssystem 115 verbunden ist. Optional ist das Sensorsystem 105 auch noch mit einem oder mehreren elektronischen Steuergeräten 120 an Bord des Kraftfahrzeugs 100 verbunden. Die Auswerteinrichtung 110 ist bevorzugterweise dazu eingerichtet, einen Unfall des Kraftfahrzeugs 100 zu detektieren und gegebenenfalls auch zu klassifizieren. Dazu kann die Auswerteinrichtung Informationen über Beschleunigungen, wie sie bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs 100 auf einen Gegenstand auftreten, und Informationen über Körperschall, wie er während einer Deformation des Kraftfahrzeugs 100 auftritt, verarbeiten. Dabei werden die Informationen über die Beschleunigungen und den Körperschall bevorzugt mittels des Sensorsystems 105 bereitgestellt. 1 shows a motor vehicle 100 with a sensor system 105 , The sensor system 105 is with an evaluation device 110 connected, in turn, with a security system 115 connected is. Optional is the sensor system 105 even with one or more electronic control units 120 on board the motor vehicle 100 connected. The evaluation device 110 is preferably adapted to an accident of the motor vehicle 100 to detect and possibly also to classify. For this purpose, the evaluation device can provide information about accelerations, as in the case of an impact of the motor vehicle 100 to encounter an object, and information about structure-borne noise, such as during a deformation of the motor vehicle 100 occurs, process. The information about the accelerations and structure-borne noise are preferred by means of the sensor system 105 provided.

Das Sensorsystem 105 ist dazu eingerichtet, plausibilisierte Beschleunigungssignale entlang zweier Achsen des Kraftfahrzeugs 100 zu bestimmen. Diese beiden Achsen sind voneinander verschieden, vorzugsweise stehen sie aufeinander senkrecht. Die Auswerteeinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, auf der Basis der durch das Sensorsystem 105 bereitgestellten Signale das aktive oder passive Sicherheitssystem 115 in geeigneter Weise anzusteuern. Das Sicherheitssystem 115 kann beispielsweise einen Airbag, einen Gurtstraffer oder andere steuerbare Systeme zur Erhöhung einer aktiven oder passiven Sicherheit im Bereich des Kraftfahrzeugs 100 umfassen. Das bzw. die elektronischen Steuergeräte 120 können die plausibilisierten Beschleunigungssignale des Sensorsystems 105 auf beliebige Weise weiterverarbeiten. Beispielsweise kann eines der elektronischen Steuergeräte 120 ein Navigationssystem umfassen, das eine verbesserte Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs 100 auf der Basis der Beschleunigungssignale durchführen kann. The sensor system 105 is configured to plausibilized acceleration signals along two axes of the motor vehicle 100 to determine. These two axes are different from each other, preferably they are perpendicular to each other. The evaluation device 110 is set up on the basis of by the sensor system 105 provided signals the active or passive security system 115 to drive in a suitable manner. The security system 115 For example, an airbag, a belt tensioner or other controllable systems for increasing active or passive safety in the area of the motor vehicle 100 include. The electronic control unit (s) 120 can the plausibilized acceleration signals of the sensor system 105 process in any way. For example, one of the electronic control units 120 a navigation system, the improved position determination of the motor vehicle 100 on the basis of the acceleration signals.

2 zeigt das Sensorsystem 105 aus 1. Das Sensorsystem 105 umfasst einen ersten Beschleunigungssensor 205 zur Bestimmung einer Beschleunigung entlang einer ersten Achse 210, einen zweiten Beschleunigungssensor 215 zur Bestimmung einer Beschleunigung entlang einer zweiten Achse 220 und einen dritten Beschleunigungssensor 225 zur Bestimmung einer Beschleunigung entlang einer dritten Achse 230. Die drei Achsen 210, 220 und 230 liegen in einer Ebene, wobei keine zwei Achsen 210, 220, 230 zusammenfallen bzw. zueinander parallel sind. In einer bevorzugten Ausführungsform schließen die erste Achse 210 und die zweite Achse 220 miteinander einen 90°-Winkel ein, wobei die dritte Achse 230 eine Winkelhalbierende zu den ersten beiden Achsen bildet. Die Beschleunigungssensoren 205 und 215 sind bevorzugterweise mechanisch gleichartig aufgebaut, insbesondere in Form mikromechanischer Sensoren. Der dritte Beschleunigungssensor 225 kann ebenfalls so aufgebaut sein, in einer anderen Ausführungsform aber auch einen anderen mechanischen Aufbau aufweisen. 2 shows the sensor system 105 out 1 , The sensor system 105 includes a first acceleration sensor 205 for determining an acceleration along a first axis 210 , a second acceleration sensor 215 for determining an acceleration along a second axis 220 and a third acceleration sensor 225 for determining an acceleration along a third axis 230 , The three axes 210 . 220 and 230 lie in one plane, with no two axes 210 . 220 . 230 coincide or parallel to each other. In a preferred embodiment, close the first axis 210 and the second axis 220 each other a 90 ° angle, wherein the third axis 230 forms an angle bisector to the first two axes. The acceleration sensors 205 and 215 are preferably constructed mechanically similar, in particular in the form of micromechanical sensors. The third acceleration sensor 225 may also be so constructed, but in another embodiment, but also have a different mechanical structure.

Üblicherweise sind die Beschleunigungssensoren 205 und 215 dazu optimiert, Beschleunigungen unterhalb einer vorbestimmten Grenzfrequenz, beispielsweise 400 Hz, zu erfassen. Ein Messbereich umfasst dabei üblicherweise ein mehrfaches der Erdbeschleunigung, beispielsweise ±100 g. Der dritte Beschleunigungssensor 225 hingegen ist dazu eingerichtet, Beschleunigungen bis zu einer wesentlich größeren maximalen Grenzfrequenz, beispielsweise 30 bis 35 kHz, zu erfassen. Die untere Grenzfrequenz des dritten Beschleunigungssensors 225 liegt vorzugsweise im Bereich der unteren Grenzfrequenzen der anderen beiden Beschleunigungssensoren 205 und 215, insbesondere im Bereich von nahe 0 Hz. Ein Messbereich des dritten Beschleunigungssensors 225 kann kleiner als der der anderen beiden Beschleunigungssensoren 205 und 215 ausfallen, beispielsweise ± 50 g. Usually, the acceleration sensors 205 and 215 optimized to detect accelerations below a predetermined cutoff frequency, for example 400 Hz. A measuring range usually includes a multiple of the gravitational acceleration, for example ± 100 g. The third acceleration sensor 225 on the other hand, it is set up to record accelerations up to a much greater maximum cutoff frequency, for example 30 to 35 kHz. The lower limit frequency of the third acceleration sensor 225 is preferably in the range of the lower limit frequencies of the other two acceleration sensors 205 and 215 , in particular in the range of near 0 Hz. A measuring range of the third acceleration sensor 225 can be smaller than the other two acceleration sensors 205 and 215 precipitate, for example ± 50 g.

Zwei oder drei der Beschleunigungssensoren 205, 215 und 225 können in einem gemeinsamen Gehäuse 235 angebracht sein. Die Beschleunigungssensoren 205, 215, 225 können auch in individuellen Gehäusen untergebracht sein.Two or three of the acceleration sensors 205 . 215 and 225 can in a common housing 235 to be appropriate. The acceleration sensors 205 . 215 . 225 can also be accommodated in individual housings.

In einer Ausführungsform stellen die Beschleunigungssensoren 205, 215 und 225 die von ihnen bestimmten Signale in digitaler Form bereit. Dazu können dedizierte Analog-Digital-Wandler 240 bereitgestellt sein. Die Analog-Digital-Wandler 240 können jeweils innerhalb des Gehäuses 235 des zugeordneten Beschleunigungssensors 205, 215 oder 225 angeordnet sein. Eine Analog-Digital-Wandlung kann auch später stattfinden oder gar nicht vorgesehen sein, so dass die Analog-Digital-Wandler 240 entfallen können. In one embodiment, the acceleration sensors provide 205 . 215 and 225 the signals they provide in digital form. These can be dedicated analog-to-digital converters 240 be provided. The analog-to-digital converter 240 can each inside the case 235 the associated acceleration sensor 205 . 215 or 225 be arranged. An analog-to-digital conversion may also take place later or may not be provided, so that the analog-to-digital converters 240 can be omitted.

Die durch die Beschleunigungssensoren 205, 215 und 225 bereitgestellten Signale werden bei Bedarf mittels zugeordneter Tiefpassfilter 245 gefiltert und können an Anschlüssen 250 bereitgestellt werden. Die Anschlüsse 250 können auch zusammengefasst sein, insbesondere dann, wenn die an ihnen bereitgestellten Sensorsignale bereits digitalisiert sind. The through the acceleration sensors 205 . 215 and 225 provided signals are provided by means of associated low-pass filter 245 filtered and can be connected 250 to be provided. The connections 250 can also be summarized, especially if the sensor signals provided to them are already digitized.

Das Signal des dritten Beschleunigungssensors 225 wird auch mittels eines Bandpassfilters 255 gefiltert und an einem weiteren Anschluss 250 bereitgestellt. Die vom Bandpassfilter 255 durchgelassenen Frequenzen befinden sich in einem Spektrum, das Körperschall umfasst. Üblicherweise liegen Körperschall-Frequenzen über denen, die den Beschleunigungswerten zugeordnet sind. The signal of the third acceleration sensor 225 is also using a bandpass filter 255 filtered and at another connection 250 provided. The from the bandpass filter 255 transmitted frequencies are in a spectrum that includes structure-borne noise. Structure-borne sound frequencies are usually higher than those assigned to the acceleration values.

Der dritte Beschleunigungssensor 225 erfüllt somit eine Doppelrolle als Körperschallsensor, dessen Signale am Ausgang des Bandpassfilters 255 anliegen, und als allgemeiner Beschleunigungssensor, dessen Signale am Ausgang des Tiefpassfilters 245 anliegen. Dabei ist die dritte Achse 230, entlang derer der dritte Beschleunigungssensor 225 Beschleunigungen abtastet, eine Linearkombination der ersten Achse 210 und der zweiten Achse 220, entlang derer der erste Beschleunigungssensor 215 bzw. der zweite Beschleunigungssensor 215 Beschleunigungen abtasten. Für die Bestimmung der hochfrequenten Beschleunigungen, die als Körperschall klassifiziert sind, kann die Richtung der dritten Achse 230 beliebig gewählt werden, da sich Körperschall im allgemeinen isotrop ausbreitet. Für die Bestimmung der niederfrequenten Beschleunigungen, die als allgemeine Beschleunigungen angesehen werden, ist die lineare Abhängigkeit die Voraussetzung dafür, auf der Basis des bestimmten Beschleunigungssignals eine Plausibilisierung der Beschleunigungssignale der anderen beiden Beschleunigungssensoren 205 und 215 durchführen zu können, da so der dritte Beschleunigungssensor 225 auch auf Beschleunigungen entlang der ersten und zweiten Achse 210 bzw. 220 reagiert.The third acceleration sensor 225 thus fulfills a dual role as a structure-borne noise sensor, whose signals at the output of the bandpass filter 255 applied, and as a general acceleration sensor whose signals at the output of the low-pass filter 245 issue. Here is the third axis 230 , along which the third acceleration sensor 225 Accelerations, a linear combination of the first axis 210 and the second axis 220 , along which the first acceleration sensor 215 or the second acceleration sensor 215 Scan accelerations. For the determination of the high-frequency accelerations, which are classified as structure-borne noise, the direction of the third axis 230 can be chosen arbitrarily, since structure-borne noise generally propagates isotropically. For the determination of the low-frequency accelerations, which are regarded as general accelerations, the linear dependence is the prerequisite for this, on the basis of the determined acceleration signal a plausibility of the acceleration signals of the other two acceleration sensors 205 and 215 to carry out, because so the third acceleration sensor 225 also on accelerations along the first and second axis 210 respectively. 220 responding.

Die tiefpassgefilterten Beschleunigungssignale aller drei Beschleunigungssensoren 205, 215 und 225 werden mittels einer Verarbeitungseinrichtung 260 weiter ausgewertet. Die Verarbeitungseinrichtung 260 kann auch einen oder mehrere der oben genannten Analog-Digital-Wandler umfassen. Die Auswertung zielt darauf ab, zu bestimmen, ob die einzelnen Beschleunigungssignale zueinander passen oder darauf hinweisen, dass wenigstens einer der Beschleunigungssensoren 205, 215 oder 225 defekt ist. Wird ein solcher Defekt festgestellt, so veranlasst die Verarbeitungseinrichtung 260 die Ausgabe einer Fehlermeldung bzw. eines Fehlersignals mittels einer Fehlerausgabe 265. The low-pass filtered acceleration signals of all three acceleration sensors 205 . 215 and 225 be by means of a processing device 260 further evaluated. The processing device 260 may also include one or more of the above analog-to-digital converters. The evaluation aims to determine whether the individual acceleration signals match or indicate that at least one of the acceleration sensors is matching 205 . 215 or 225 is defective. If such a defect is detected, the processing device causes 260 the output of an error message or an error signal by means of an error output 265 ,

Eine Verarbeitungseinrichtung, die mit dem Sensorsystem 105 verbunden ist, kann sowohl das Beschleunigungssignal jedes einzelnen Beschleunigungssensors 205, 215 und 225 auswerten, als auch das zusätzlich bereitgestellte Körperschallsignal und das zusätzlich bereitgestellte Fehlersignal. Dadurch kann eine redundante bzw. plausibilisierte Bestimmung eines Crash-Signals einschließlich einer Differenzierung, welcher Art der dem Crash zu Grunde liegende Unfall ist, durchgeführt werden.A processing device that works with the sensor system 105 can be connected, both the acceleration signal of each acceleration sensor 205 . 215 and 225 evaluate, as well as the additionally provided structure-borne sound signal and the additionally provided error signal. As a result, a redundant or plausible determination of a crash signal including a differentiation, which is the type of crash underlying the crash, are performed.

Das in 2 gezeigte Sensorsystem 105 kann auf Sensorebene integriert sein, wobei beliebige der Sensoren 205, 215 und 225 miteinander integriert ausgeführt sind. Das Sensorsystem 105 kann auch auf Geräteebene integriert sein, wobei einem Sensor 205, 215, 225 bzw. einer Kombination zweier Sensoren 205, 215, 225 ein Analog-Digital-Wandler und/oder ein Tiefpass 245 bzw. Bandpass 255 zugeordnet ist. Die Verarbeitungseinrichtung 260 kann in noch einer Ausführungsform auch Bestandteil eines eigenen Geräts sein, wobei die Fehlerausgabe 265 anderen Geräten zur Verfügung gestellt werden kann oder nicht. This in 2 shown sensor system 105 can be integrated at the sensor level, using any of the sensors 205 . 215 and 225 executed integrated with each other. The sensor system 105 can also be integrated at the device level, using a sensor 205 . 215 . 225 or a combination of two sensors 205 . 215 . 225 an analog-to-digital converter and / or a low-pass filter 245 or bandpass 255 assigned. The processing device 260 may also be part of a separate device in yet another embodiment, the error output 265 other devices can be provided or not.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zur plausibilisierten Beschleunigungsmessung entsprechend dem System 105 aus den 1 und 2. Das Verfahren 300 ist insbesondere zum Ablauf auf der Verarbeitungseinrichtung 260 eingerichtet. Alternativen, die bezüglich des in 2 gezeigten Sensorsystems 105 beschrieben wurden, gelten sinngemäß auch für das Verfahren 300 und umgekehrt. 3 shows a flowchart of a method 300 for the plausibilized acceleration measurement according to the system 105 from the 1 and 2 , The procedure 300 is in particular to drain on the processing device 260 set up. Alternatives concerning the in 2 shown sensor system 105 also apply mutatis mutandis to the procedure 300 and vice versa.

Zu Beginn des Verfahrens 300 werden in Schritten 305, 310 und 315, die vorzugsweise zeitgleich ausgeführt werden, ein erstes Beschleunigungssignal mittels des ersten Beschleunigungssensors 205, ein zweites Beschleunigungssignal mittels des zweiten Beschleunigungssensors 215 und ein drittes Beschleunigungssignal mittels des dritten Beschleunigungssensors 225 bestimmt. Wie oben mit Bezug auf 2 bereits ausgeführt wurde, kann die Bestimmung eine Analog-Digital-Wandlung und/oder eine Tiefpass- bzw. Bandpassfilterung umfassen. At the beginning of the procedure 300 be in steps 305 . 310 and 315 , which are preferably carried out at the same time, a first acceleration signal by means of the first acceleration sensor 205 , a second acceleration signal by means of the second acceleration sensor 215 and a third acceleration signal by means of the third acceleration sensor 225 certainly. As above with respect to 2 has already been carried out, the determination may comprise an analog-to-digital conversion and / or a low-pass or band-pass filtering.

Anschließend werden die bestimmten Beschleunigungssignale in einem Schritt 320 miteinander verknüpft. Subsequently, the determined acceleration signals are in one step 320 linked together.

In einer ersten Ausführungsform wird eine Verknüpfung V1 bestimmt, in dem zunächst ein vom ersten Beschleunigungssensor 205 gelieferter Erstbeschleunigungswert a₁ mit einem ersten Wichtungsfaktor w₁ multipliziert wird, ein vom zweiten Beschleunigungssensor 215 gelieferter zweiter Beschleunigungswert a₂ mit einem Wichtungsfaktor w₂ und ein vom dritten Beschleunigungssensor 225 gelieferter dritter Beschleunigungswert a₃ mit einem dritten Wichtungsfaktor w₃. In einer einfachen Ausführungsform entsprechen die Wichtungsfaktoren w₁ bis w₃ einander und können auch entfallen. Die bestimmten Produkte werden aufaddiert und von der bestimmten Summe wird der Betrag genommen. Diese Operationen sind in der Gleichung 1 dargestellt. V1 = |w₁·a₁ + w₂·a₂ + w₃·a₃| Gleichung 1 In a first embodiment, a link V1 is determined, in which first one of the first acceleration sensor 205 delivered Erstbeschleunigungswert is a ₁ multiplied by a first weighting factor w _1, a second acceleration sensor from the 215 supplied second acceleration value a ₂ with a weighting factor w ₂ and one of the third acceleration sensor 225 supplied third acceleration value a ₃ with a third weighting factor w ₃ . In a simple embodiment, the weighting factors w ₁ to w ₃ correspond to one another and can also be dispensed with. The specific products are added up and the amount is deducted from the determined sum. These operations are shown in Equation 1. V1 = | w ₁ · a ₁ + w ₂ · a ₂ + w ₃ · a ₃ | Equation 1

In einer zweiten Ausführungsform wird eine Verknüpfung V₂ bestimmt, indem die oben beschriebene Summe über einen endlichen Zeitraum Dt aufintegriert wird und von dem bestimmten Integral der Betrag genommen wird, wie Gleichung 2 ausdrückt:In a second embodiment, a link V _{2 is} determined by integrating the sum described above over a finite time period Dt and taking the absolute integral as expressed in Equation 2:

Dadurch kann beispielsweise ein Einfluss durch Rauschen auf die Beschleunigungssignale a₁, a₂ und a₃ reduziert werden.As a result, for example, an influence by noise on the acceleration signals a ₁ , a ₂ and a ₃ can be reduced.

In einer dritten Ausführungsform entsprechend Gleichung 3 können systematische Fehler (Offsets) eliminiert werden, indem die einzelnen Summanden nach der Zeit abgeleitet werden: V1 = |w₁·d(a₁)/dt + w₂·d(a₂)/dt + w₃·(a₃)/dt Gleichung 3 In a third embodiment according to equation 3, systematic errors (offsets) can be eliminated by deriving the individual summands according to time: V1 = | w ₁ · d (a ₁ ) / dt + w ₂ · d (a ₂ ) / dt + w ₃ · (a ₃ ) / dt Equation 3

In einem nachfolgenden Schritt 325 wird die bestimmte Verknüpfung V₁, V₂ oder V₃ mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Der Schwellenwert kann in Abhängigkeit der Bestimmung der Verknüpfung nach einer der oben angegebenen Ausführungsformen bestimmt sein.In a subsequent step 325 the particular link V ₁ , V ₂ or V _{3 is} compared to a predetermined threshold. The threshold value can be determined as a function of the determination of the linkage according to one of the embodiments given above.

In einem anschließenden Schritt 330 wird überprüft, ob die Verknüpfung den Schwellenwert übersteigt. Ist dies nicht der Fall, so kann das Verfahren 300 zu den Schritten 305 bis 315 zurückkehren und erneut durchlaufen. Anderenfalls wird in einem Schritt 335 ein Fehlersignal ausgegeben. Das Verfahren 300 kann im Schritt 335 enden oder zu den Schritten 305 bis 315 zurückkehren und erneut durchlaufen.In a subsequent step 330 checks if the link exceeds the threshold. If this is not the case, then the procedure can 300 to the steps 305 to 315 return and go through again. Otherwise, in one step 335 an error signal is output. The procedure 300 can in step 335 end or to the steps 305 to 315 return and go through again.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10250321 A1 [0004]
US 7516038 B2 [0005]

Claims

Sensor system ( 105 ) for the plausibilized acceleration measurement, comprising: - a first acceleration sensor ( 205 ) for determining a first acceleration signal (a ₁ ) on the basis of an acceleration along a first axis ( 210 ); A second acceleration sensor ( 215 ) for determining a second acceleration signal (a ₂ ) on the basis of an acceleration along a second axis ( 220 ); - a structure-borne sound sensor ( 225 ) for determining a third acceleration signal (a ₃ ) on the basis of a structure-borne noise along a third axis ( 230 ), - a processing device ( 260 ) for determining a linkage (V) of the three acceleration signals (a ₁ , a ₂ , a ₃ ) and for outputting an error signal if the linkage (V) exceeds a predetermined threshold value. characterized in that - the three axes ( 210 . 220 . 230 ) are in pairs different from each other and lie in one plane.

Sensor system ( 105 ) according to claim 1, wherein the structure-borne sound sensor comprises an acceleration sensor ( 225 ) for providing an acceleration signal provided with a bandpass filter ( 255 ) is connected to provide the structure-borne sound signal.

Sensor system ( 105 ) according to claim 1 or 2, wherein the acceleration sensors ( 205 . 215 . 225 ) with low-pass filters ( 245 ) for providing associated acceleration signals (a ₁ , a ₂ , a ₃ ).

Sensor system ( 105 ) according to one of the preceding claims, wherein the signals of the sensors ( 205 . 215 . 225 ) in linear relationships to the respective accelerations.

Sensor system ( 105 ) according to one of the preceding claims, wherein the linkage (V ₁ ) comprises the amount of a weighted sum of the signals (a ₁ , a ₂ , a ₃ ).

Sensor system ( 105 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the linkage (V ₂ ) comprises the amount of a time integral of the weighted sum of the signals (a ₁ , a ₂ , a ₃ ).

Sensor system ( 105 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the linkage (V3) comprises the amount of a weighted sum of temporal changes of the signals (a ₁ , a ₂ , a ₃ ).

Sensor system ( 105 ) according to one of the preceding claims, wherein the axis ( 230 ) of the structure-borne sound sensor ( 225 ) a 45 ° angle with each of the two other axes ( 210 . 220 ).

Sensor system ( 105 ) according to one of the preceding claims, wherein two of the sensors ( 205 . 215 . 225 ) in a common housing ( 235 ) are arranged.

Procedure ( 300 ) for the plausibilized acceleration measurement, comprising: - determining ( 305 ) of a first acceleration signal along a first axis ( 210 ); - Determine ( 310 ) of a second acceleration signal along a second axis ( 220 ); - Determine ( 315 ) of a third acceleration signal structure-borne sound signal along a third axis ( 230 ), - where the three axes ( 210 . 220 . 230 ) are in pairs different from each other and lie in one plane; - linking ( 320 ) of the signals; and - spend ( 335 ) of an error signal if the combination of the acceleration signals exceeds a predetermined threshold.