DE102013209660A1

DE102013209660A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013209660A1
Application number: DE102013209660.7A
Authority: DE
Inventors: Simon Koenig; Dirk John; Mustafa Ajanovic; Werner Nitschke; Gunther Lang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-11-27
Anticipated expiration: 2033-05-25
Also published as: DE102013209660B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (200) zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs (100) mit einer Aufprallstruktur (110). Das Verfahren (200) umfasst einen Schritt des Einlesens (210) einer Relativgeschwindigkeit (vrel) zwischen dem Fahrzeug (100) und einem Objekt (112), einen Schritt des Bestimmens (220) eines Startzeitpunkts (t0) für die Kollision des Fahrzeugs (100) mit dem Objekt (112) unter Verwendung eines Beschleunigungssignals (450) sowie einen Schritt des Ermittelns (230) eines charakteristischen Zeitpunkts (t1, t2) unter Verwendung eines charakteristischen Deformationszustands (Def1, Def2) und der Relativgeschwindigkeit (vrel), um die Kollision zu charakterisieren.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs, auf eine entsprechende Vorrichtung zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Bei einem Fahrzeug beruht die Detektion von einem Frontalaufprall, auch als Frontcrash bezeichnet, in einem Airbagsteuergerät auf in x-Richtung (Längsrichtung des Fahrzeugs) sensierenden Beschleunigungssensoren. In der Regel sind derartige Sensoren zentral auf dem Tunnel, aber auch an Positionen an der Fahrzeugperipherie wie am Frontend oder symmetrisch an beiden B-Säulen etc. angeordnet. Die dabei eingesetzten Auslösealgorithmen entscheiden auf Basis der gemessenen Beschleunigungssignale und der verarbeiteten Sensorsignale auf Airbag-Auslösung oder -Nichtauslösung. Der Sinn und Zweck dieser verarbeiteten Merkmale ist es unter anderem, neben dem aktuellen gemessenen Beschleunigungswert auch die Historie des Aufpralls beziehungsweise der Kollision in die Auslösemerkmale miteinzubeziehen. Das kann entweder kontinuierlich mit fortlaufend berechneten Signalen geschehen, oder an einem oder mehreren charakteristischen Zeitpunkten. Ein charakteristischer Zeitpunkt für die Merkmalsberechnung oder für Schwellenvergleiche kontinuierlicher Merkmale kann auf verschiedene Arten aus den gemessenen Signalen bestimmt werden.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs, eine Vorrichtung zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Um Rückhaltemittel in einem Fahrzeug angepasst an eine Aufprallart und gleichzeitig oder alternativ angepasst an eine Aufprallschwere auszulösen, ist neben der Erkennung des Aufpralls auch eine robuste Erkennung der Aufprallart und/oder Aufprallschwere notwendig. Dabei gibt es charakteristische Zeitpunkte zur Bestimmung der Aufprallart, die sich aus einer Verformung der in Fahrzeugen vorhandenen Aufprallstrukturen, auch als sogenannte Crashbox bezeichnet, ergeben. Standardmäßig kann die Fahrzeugverzögerung während eines Aufpralls über ein Beschleunigungssignal bestimmt werden und dieses dann ausgewertet werden. Die Herausforderung unterschiedliche Aufprallarten mit vergleichbaren Beschleunigungssignalen auseinanderzuhalten, kann durch die Verwendung einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt begegnet werden. So kann ein für die Merkmalsberechnung eines Aufpralls notwendiger charakteristischer Zeitpunkt über die Fahrzeugdeformation erkannt werden.
Ein Verfahren zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs, welches eine Aufprallstruktur aufweist, umfasst:
einen Schritt des Einlesens einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt;
einen Schritt des Bestimmens eines Startzeitpunkts t₀ für die Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt unter Verwendung eines Beschleunigungssignals; und
einen Schritt des Ermittelns eines charakteristischen Zeitpunkts unter Verwendung einen charakteristischen Deformationszustand repräsentierenden Daten und der Relativgeschwindigkeit, um die Kollision charakterisierende Daten zu bestimmen.
Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln. Unter einem Charakterisieren der Kollision des Fahrzeugs kann ein Bestimmen der Kollisionsart oder ein Bestimmen der Kollisionsschwere oder beides verstanden werden. Eine Aufprallstruktur kann auch als Aufprallbox oder Crashbox bezeichnet werden. Die Aufprallstruktur kann ausgebildet sein, im Falle einer Kollision oder eines Aufpralls Energie, insbesondere eine Aufprallenergie aufzunehmen und/oder zu absorbieren. Hierzu kann die Aufprallstruktur sich verformen. Die Aufprallstruktur kann einen Bereich mit einer weicher und einen Bereich mit einer harten Aufprallstruktur aufweisen. Dabei kann die Aufprallstruktur je nach Aufprallart oder Aufprallschwere unterschiedlich verformt werden. So kann der zeitliche Ablauf der Verformung der Aufprallstruktur variieren, das heißt, je nach Charakter der Kollision können charakteristische Deformationszustände der Aufprallstruktur zu unterschiedlichen Zeitpunkten erreicht werden. Daten bezüglich der charakteristischen Deformationszustände können vorbestimmt sein und beispielsweise in einer Speichereinrichtung hinterlegt sein. Die Aufprallstruktur kann derart ausgebildet sein, dass aus einer Verformung vorbestimmter Bereiche oder Elemente der Aufprallstruktur auf eine Aufprallart oder eine Aufprallschwere geschlossen werden kann. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann Rückhaltemittel aufweisen, insbesondere zum Schutz von Fahrzeuginsassen. Unter einem Rückhaltemittel kann beispielsweise ein Airbag verstanden werden. Dabei kann ein Rückhaltemittel unterschiedlich schnell oder unterschiedlich stark ausgelöst werden. Das Fahrzeug kann eine vorausschauende Sensorik aufweisen. Die vorausschauende Sensorik kann einen Wert einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt, mit welchem das Fahrzeug kollidiert oder auf welches das Fahrzeug aufprallt, bestimmen und bereitstellen. Bei dem Objekt kann es sich um ein weiteres Fahrzeug oder ein anderes starres oder sich bewegendes Kollisionsobjekt handeln, wie beispielsweise ein Fußgänger, ein Fahrradfahrer, ein Baum, eine Wand oder ein anderes Infrastrukturobjekt. Das Fahrzeug kann einen Sensor aufweisen, welcher das Beschleunigungssignal bereitstellt. Das Beschleunigungssignal kann einen Wert oder Verlauf einer Beschleunigung des Fahrzeugs repräsentieren. Der Startzeitpunkt kann einen Zeitpunkt des Beginns der Kollision oder einen Zeitpunkt nach dem Beginn der Kollision bezeichnen, bei dem das Beschleunigungssignal einen vordefinierten Schwellwert übersteigt.
Beispielsweise kann der Startzeitpunkt einen Zeitpunkt bestimmen, bei dem ein vorbestimmter Bereich der Aufprallstruktur deformiert wird. Der charakteristische Deformationszustand kann beispielsweise einen Übergang zwischen einem weichen und einem harten Bereich der Aufprallstruktur oder eine charakteristische Deformationstiefe kennzeichnen. Somit können die den charakteristischen Deformationszustand repräsentierenden Daten beispielsweise eine Länge umfassen, um die die Aufprallstruktur bei Eintreten des charakteristischen Deformationszustands verkürzt ist. Der charakteristische Zeitpunkt kann einem Zeitpunkt nach Beginn der Kollision entsprechen, zu dem der dem charakteristischen Zeitpunkt zugeordnete charakteristische Deformationszustand erreicht ist oder erreicht wird. Vorteilhafterweise kann der charakteristische Zeitpunkt unter Verwendung der den charakteristischen Deformationszustand repräsentierenden Daten und der Relativgeschwindigkeit vorausbestimmt werden, bevor der charakteristische Deformationszustand tatsächlich erreicht wird. Der charakteristische Zeitpunkt kann charakteristisch für eine Art oder Schwere der Kollision sein, sodass die Kollision basierend auf dem charakteristischen Zeitpunkt charakterisiert werden kann. Die die Kollision charakterisierenden Daten können beispielsweise den charakteristischen Zeitpunkt umfassen. Die die Kollision charakterisierenden Daten können eine Aufprallart und/oder eine Aufprallschwere der Kollision charakterisieren.
Im Schritt des Ermittelns kann der charakteristische Zeitpunkt ferner unter Verwendung des Startzeitpunkts ermittelt werden. Um einen absoluten Zeitpunkt für den charakteristischen Zeitpunkt zu bestimmen, kann eine Verwendung des Startzeitpunkts vorteilhaft sein.
Günstig ist es auch, wenn in dem Verfahren mit einem Schritt des Bestimmens eine Funktion einer Deformation über die Zeit unter Verwendung der Relativgeschwindigkeit und gleichzeitig oder alternativ des Startzeitpunkts bestimmt wird. Insbesondere kann eine Funktion der Deformation durch eine Geradengleichung mit einer Steigung, die der Relativgeschwindigkeit entspricht, definiert sein. Die Gerade kann zum Zeitpunkt t₀, also dem Startzeitpunkt t₀, die Zeitachse schneiden. Vorteilhafterweise kann im Schritt des Ermittelns der charakteristische Zeitpunkt unter Verwendung des charakteristischen Deformationszustands und der Funktion ermittelt werden. Unter Kenntnis der Funktion kann der charakteristische Zeitpunkt vorausberechnet werden.
Es kann im Schritt des Bestimmens der Funktion die Deformation über die Zeit mittels einer Multiplikation der Relativgeschwindigkeit und der Zeit bestimmt werden. Eine Deformation zu einem Zeitpunkt kann der Multiplikation dieses Zeitpunkts mit der Relativgeschwindigkeit entsprechen.
Ferner kann im Schritt des Ermittelns zumindest ein zweiter charakteristischer Zeitpunkt unter Verwendung zumindest eines zweiten charakteristischen Deformationszustands und der Relativgeschwindigkeit ermittelt werden. Ein dritter charakteristischer Zeitpunkt kann unter Verwendung zumindest eines zweiten charakteristischen Deformationszustands und der Relativgeschwindigkeit ermittelt werden.
Günstig ist es auch, wenn das Verfahren einen Schritt des Validierens umfasst, wobei die Kollision unter Verwendung des charakteristischen Zeitpunkts und unter Verwendung des Beschleunigungssignals validiert wird. Beispielsweise können die Kollision oder bezüglich der Kollision ermittelte Daten unter Verwendung des charakteristischen Zeitpunktes validiert werden. Beispielsweise können die Kollision charakterisierende Daten zum einen unter Verwendung des charakteristischen Zeitpunktes und zum anderen unter Verwendung eines zeitlichen Verlaufs des Beschleunigungssignals bestimmt und im Schritt des Validierens gegeneinander validiert werden. Somit kann die Kollision mit zwei unterschiedlichen Verfahren charakterisiert werden, und die in den zwei Verfahren ermittelten Ergebnisse miteinander verglichen werden, um die Kollision zu validieren.
Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Bestimmens eines Aufpralltyps der Kollision unter Verwendung der die Kollision charakterisierenden Daten und gleichzeitig oder alternativ dem Beschleunigungssignal umfassen. Mit der Kenntnis eines Aufpralltyps können Rückhaltemittel optimal ausgelöst werden.
Günstig ist es auch, wenn das Verfahren einen Schritt des Auslösens von zumindest einem Rückhaltemittel unter Verwendung der die Kollision charakterisierenden Daten aufweist. Wenn eine Kollision charakterisiert ist, können Rückhaltemittel angepasst an die Information beziehungsweise angepasst an die charakterisierte Kollision ausgelöst werden. So kann ein Rückhaltemittel zu einem besonders günstigen Zeitpunkt ausgelöst werden. Ein Rückhaltemittel kann in der Art der Auslösung an eine charakterisierte Kollision angepasst werden.
Es wird eine Vorrichtung zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Fahrzeug eine Aufprallstruktur aufweist, wobei die Vorrichtung die folgenden Einrichtungen aufweist:
eine Einrichtung zum Einlesen einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt;
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Startzeitpunkts t0 für die Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt unter Verwendung eines Beschleunigungssignals; und
eine Einrichtung zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunkts unter Verwendung einen charakteristischen Deformationszustand repräsentierenden Daten und der Relativgeschwindigkeit, um die Kollision charakterisierende Daten zu bestimmen.
Eine Vorrichtung zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs ist ausgebildet, um die Schritte des Verfahrens zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs 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 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale 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.
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 der Programmcode auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Somit können die in dem Programmcode definierten Schritte des Verfahrens von Einrichtungen des Computers oder der Vorrichtung umgesetzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Charakterisieren einer Kollision des Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein weiteres Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Grafik einer realen Deformation im Vergleich zu einer angenäherten Deformation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine Darstellung eines Beschleunigungssignals während einer Kollision gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
7 eine Darstellung einer Deformation während einer Kollision gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 zum Charakterisieren einer Kollision des Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100 weist zumindest ein Rückhaltemittel 104 auf. Weiterhin weist das Fahrzeug 100 einen Beschleunigungssensor 106 sowie zumindest eine vorausschauende Sensorik 108 auf. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Aufprallstruktur 110. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Rückhaltemittel 104 als ein Airbag ausgeführt. Weiterhin umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Fahrzeug 100 als vorausschauende Sensorik 108 eine Kamera 108 sowie zumindest einen Radar- oder Lidarsensor 108. Die Vorrichtung 102 zum Charakterisieren einer Kollision des Fahrzeugs 100 weist Einrichtungen auf zum Ausführen eines Verfahrens zum Charakterisieren einer Kollision des Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v_ego. In Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 100 befindet sich ein weiteres Fahrzeug 112, mit welchem das Fahrzeug 100 kollidieren wird. Das weitere Fahrzeug 112 kann auch als Objekt 112 oder als Kollisionsobjekt 112 bezeichnet werden. Das weitere Fahrzeug 112 bewegt sich mit einer Objekt-Geschwindigkeit v_obj entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100. Beide Fahrzeuge 100, 112 bewegen sich mit einer Relativgeschwindigkeit v_rel aufeinander zu.
Das weitere Fahrzeug 112, bzw. das Objekt 112, werden von der vorausschauenden Sensorik 108 erfasst. Die vorausschauende Sensorik 108 ist ausgebildet, die Position sowie die Geschwindigkeit des Objekts 112 zu ermitteln. In einem Steuergerät des Fahrzeugs 100 ist die Geschwindigkeit v_ego und/oder die Position des Fahrzeugs 100 bekannt. Aus der Geschwindigkeit v_ego und Position des Fahrzeugs 100 sowie den Informationen der vorausschauenden Sensorik 108 kann die Geschwindigkeit v_obj und/oder Lage, das heißt, die Position, des Objekts 112 und somit die Relativgeschwindigkeit v_rel zwischen dem Objekt 112 und dem Fahrzeug 100 bestimmt werden.
Als ein Aspekt der vorgestellten Erfindung, und wie es auch in der Beschreibung zu dem Verfahren in 2 beschrieben ist, kann der charakteristische Zeitpunkt für die Merkmalsberechnung im Falle einer Kollision nicht aus den Sensorsignalen allein bestimmt werden. Stattdessen kann die Merkmalsberechnung bei einer festen, beispielsweise charakteristischen, Deformation des Fahrzeugs 100 beziehungsweise bei einer festen Deformation der Aufprallstruktur 110 stattfinden. Um das zu erreichen, sind die Relativgeschwindigkeit v_rel des Fahrzeugs 100, wie sie aus Systemen zur vorausschauenden Sensierung 108 erhalten werden kann, sowie der Start der Deformation nötig.
Die Erkennung des charakteristischen Zeitpunkts für die Merkmalsberechnung auf Basis der Sensorsignale kann bei schwankenden Signalen unterschiedlich ausfallen, und damit für gleiche Crashs verschiedene Ergebnisse produzieren. Dabei ist das in den folgenden Figuren beschriebene Verfahren zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs von Vorteil, da es eine Trennung von unterschiedlichen physikalischen Crashereignissen erleichtert und eine bessere Airbagauslösung als bis jetzt bekannte Verfahren ermöglicht.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Fahrzeug 100 kann es sich um das in 1 gezeigte Fahrzeug 100 handeln. Das hier beschriebene Verfahren 200 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs 100 kann in einem Ausführungsbeispiel auf der in 1 gezeigten Vorrichtung zum Charakterisieren eines Fahrzeugs ausgeführt werden. Das hier beschriebene Verfahren 200 weist einen Schritt 210 des Einlesens einer Relativgeschwindigkeit zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt auf, einen Schritt 220 des Bestimmens eines eines Startzeitpunkts t0 für die Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt unter Verwendung eines Beschleunigungssignals Startzeitpunkts t0 für die Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt unter Verwendung eines Beschleunigungssignals sowie einen Schritt 230 des Ermittelns eines charakteristischen Zeitpunkts unter Verwendung von Daten bezüglich eines charakteristischen Deformationszustands und der Relativgeschwindigkeit, um die Kollision zu charakterisieren.
In einem Ausführungsbeispiel kann im Schritt 230 des Ermittelns der charakteristische Zeitpunkt unter Verwendung des Startzeitpunkts ermittelt werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann im Schritt des Ermittelns zumindest ein zweiter charakteristischer Zeitpunkt unter Verwendung von Daten bezüglich zumindest eines zweiten charakteristischen Deformationszustands und der Relativgeschwindigkeit ermittelt werden.
Ein Aspekt des vorgestellten Verfahrens besteht darin, die für die Merkmalsberechnung oder Schwellenvergleiche nötigen charakteristischen Zeitpunkte auf Basis der Fahrzeugdeformation zu detektieren, statt auf Basis der Sensorsignale. Diese Zeitpunkte entsprechen unterschiedlichen Phasen der Verformung der Fahrzeugstrukturen. Die Auslösung von Rückhaltemitteln ist für den Schutz der Insassen für feste Werte der Vorverlagerung nötig. Es zeigt sich, dass zu den, für den Insassenschutz nötigen, Auslösezeiten vergleichbare Deformationen vorliegen. Die Fahrzeugdeformation soll aus der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs und dem Beginn der Deformation bestimmt werden.
3 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren 200 kann es sich um das in 2 beschriebene Verfahren 200 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs handeln. Das in 3 beschriebene Verfahren 200 weist im Vergleich zu dem in 2 beschriebenen Verfahren 200 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs zusätzliche optionale Schritte auf. Neben dem Schritt 210 des Einlesens einer Relativgeschwindigkeit, dem Schritt 220 des Bestimmens eines Startzeitpunkts sowie dem Schritt 230 des Ermittelns eines charakteristischen Zeitpunkts zeigt das hier beschriebene Verfahren einen optionalen Schritt 340 des Bestimmens einer Funktion einer Deformation über die Zeit unter Verwendung der Relativgeschwindigkeit und/oder des Startzeitpunkts, einen Schritt 350 des Validierens, wobei die Kollision unter Verwendung des charakteristischen Zeitpunkts und/oder unter Verwendung des Beschleunigungssignals charakterisiert wird, einen Schritt 360 des Bestimmens eines Aufpralltyps unter Verwendung von Daten bezüglich der charakterisierten Kollision und/oder dem Beschleunigungssignal sowie einen Schritt 370 des Auslösens von zumindest einem Rückhaltemittel unter Verwendung der Daten bezüglich der charakterisierten Kollision. In einem Ausführungsbeispiel kann im Schritt 340 des Bestimmens der Funktion die Deformation über die Zeit mittels einer Multiplikation der Relativgeschwindigkeit und der Zeit bestimmt werden.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 400 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Fahrzeug kann es sich um das in 1 gezeigte Fahrzeug 100 handeln. Die Vorrichtung 400 kann ausgebildet sein, das in 2 oder alternativ das in 3 gezeigte Verfahren 200 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs auszuführen. Die Vorrichtung 400 weist eine Einrichtung 410 zum Einlesen einer Relativgeschwindigkeit v_rel zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt auf, eine Einrichtung 420 zum Bestimmen eines Startzeitpunkts t₀ für die Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt unter Verwendung eines Beschleunigungssignals 450 sowie eine Einrichtung 430 zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunkts t₁ unter Verwendung von Daten bezüglich eines charakteristischen Deformationszustands Def₁ und der Relativgeschwindigkeit v_rel, um die Kollision zu charakterisieren. Eine Schnittstelle 440 ist ausgebildet, das Beschleunigungssignal Acc sowie die Daten Daten bezüglich des charakteristischen Deformationszustands Def₁ einzulesen. Die Einrichtung 430 zum Ermitteln eines eines charakteristischen Zeitpunkts t₁ unter Verwendung der Daten bezüglich des charakteristischen Deformationszustands Def₁ und der Relativgeschwindigkeit v_rel, um die Kollision zu charakterisieren, ist ausgebildet, von der Einrichtung 410 zum Einlesen einer Relativgeschwindigkeit v_rel die Relativgeschwindigkeit v_rel zu empfangen. Weiterhin steht der Einrichtung 430 das Beschleunigungssignal 450 zur Verfügung. Die Vorrichtung 400 zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs ist ausgebildet, eine Information über eine charakterisierte Kollision bereitzustellen.
In einem Ausführungsbeispiel sind Einrichtungen der Vorrichtung 400 ausgebildet, ein Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs, wie dies zu 2 und 3 beschrieben ist, auszuführen, wenn das Programmprodukt auf der Vorrichtung 400 ausgeführt wird.
5 zeigt eine Grafik einer realen Deformation im Vergleich zu einer angenäherten Deformation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem kartesischen Koordinatensystem ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Deformation Def dargestellt. Zwei Kurven 500, 510 zeigen über die Zeit in einer Kurve 500 eine reale Deformation Def_Real und in einer Kurve 510 eine angenäherte Deformation, die als eine Multiplikation der Relativgeschwindigkeit mit der Zeit ermittelt wird. Die reale Deformation Def_Real bei einem Aufprall kann mit der Gleichung Def_Real = v_Rel·t – ds bestimmt werden. Für kleine Zeiten t ist ds vernachlässigbar und die Deformation kann mit Def = v_Rel·t genähert werden.
Die Relativgeschwindigkeit eines Fahrzeugs in Bezug auf ein anderes Objekt (entgegenkommend, stehend oder vorausfahrend) kann mit Hilfe von Systemen mit vorausschauender Sensorik (z. B. Radarsensoren) ermittelt werden. Diese Information kann dann einem Airbagsteuergerät oder einem anderen Steuergerät oder einer entsprechenden Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Mithilfe der Relativgeschwindigkeit v_Rel kann im Falle eines Crashs die Deformation des eigenen Fahrzeugs sehr einfach bestimmt werden: Def_Real = v_Rel·t – ds
Dabei ist t die Zeit ab Beginn des Crashs, das heißt die Zeit seit dem Startzeitpunkt t₀, und ds die Vorverlagerung des Insassen, welche durch das Abbremsen des Fahrzeugs durch den Crash zustande kommt. Im für die Auslöseentscheidung der Rückhaltemittel relevanten Zeitbereich ist t ausreichend klein, sodass die Vorverlagerung ds vernachlässigt werden kann. Dies zeigen auch die beiden Kurven 500, 510 in 5. Damit kann die Deformation zur Bestimmung charakteristischer Zeitpunkte mit Def = v_Rel·t genähert werden.
Durch die Nutzung der Relativgeschwindigkeit v_Rel können Zeitpunkte gleicher Deformation (in 7 mit Def₁ und Def₂ bezeichnet) für verschiedene Crashs, das heißt Kollisionen, unkompliziert und unabhängig vom Verlauf der Sensorsignale, insbesondere eines Beschleunigungssignals, erkannt werden. Dadurch kann eine gute Reproduzierbarkeit der berechneten Merkmale erreicht werden. Die erkannten Zeitpunkte können für die Berechnung in verschiedenen Algorithmen eingesetzt werden, wie beispielsweise kontinuierliche Berechnung oder retrospektive Merkmalsauswertung. Durch die Berechnung an Zeitpunkten gleicher Deformation ist eine Unterscheidung von verschiedenen Crashtypen gut möglich. Außerdem ist eine Kombination der charakteristischen Zeitpunkte aus der Relativgeschwindigkeit bestimmt mit aus den Sensorsignalen bestimmten Informationen möglich. Dies wird anhand der beiden folgenden Figuren näher erläutert. In 6 wird der Startzeitpunkt t₀ ermittelt, dann wird in 7 für eine vordefinierte Deformation der Zeitpunkt bestimmt und mit dem so bestimmten Zeitpunkt wird in 6 wiederum das Beschleunigungssignal interpretiert. Auch allein aus der Kenntnis des Zeitintervalls zwischen dem Startzeitpunkt t₀ und dem Zeitpunkt bis zur vorbestimmten Deformation kann eine weitere Bewertung des Aufpralls erfolgen.
6 zeigt eine Darstellung eines Beschleunigungssignals während einer Kollision gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem kartesischen Koordinatensystem ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Beschleunigung Acc dargestellt. In dem kartesischen Koordinatensystem ist ein Beschleunigungssignal 450 während einer Kollision eines Fahrzeugs dargestellt. Bei dem Fahrzeug kann es sich um das in 1 dargestellte Fahrzeug handeln. Bei dem Beschleunigungssignal 450 kann es sich um ein Beschleunigungssignal eines in 1 dargestellten Beschleunigungssensor handeln. Nach einem gewissen Zeitintervall übersteigt das Beschleunigungssignal 450 einen vordefinierten Schwellwert 610. der Schwellwert 610 kann auch als „Start_thd“ bezeichnet werden. Der Zeitpunkt, an dem das Beschleunigungssignal 450 den Schwellwert 610 überschreitet, wird als Startzeitpunkt t₀ definiert.
Als einzige zusätzliche Information für die Berechnung der Deformation ist der Startzeitpunkt t₀ des Crashereignisses, das heißt Aufprallereignisses oder der Kollision, möglich. Dieser Zeitpunkt muss aus dem Beschleunigungssignal oder den Beschleunigungssignalen des Aufpralls (Crashs) erkannt werden. Da zuerst weiche Strukturen verformt werden, die nur geringe Beschleunigungssignale produzieren, ist eine exakte Bestimmung von t₀ und damit der Deformation schwierig. Für die Bestimmung der charakteristischen Zeitpunkte (t₁, t₂) für die Merkmalsberechnung reicht aber der Deformationsweg der harten Fahrzeugstrukturen (relative Deformation) aus. Deshalb wird als Startzeitpunkt t₀ für die Deformationsberechnung der Beginn der Verformung von harten Crashstrukturen verwendet. Dieser wird durch den verwendeten Algorithmus, das heißt durch das vorgestellte Verfahren, unter Verwendung der Beschleunigungssignale erkannt. Der zeitliche Ablauf ist in 6 und 7 dargestellt.
In dem Diagramm sind zwei weitere Zeitpunkte t₁ und t₂ markiert, welche charakteristische Zeitpunkte zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs darstellen. Die charakteristischen Zeitpunkte können aus einer Deformationskurve, wie diese in 7 dargestellt ist, abgelesen werden und dann kann das Beschleunigungssignal 450 zusammen mit den charakteristischen Zeitpunkten t₁ und t₂ analysiert werden. Dies wird nach der Beschreibung 7 oder aber auch in Zusammenhang mit der Beschreibung zu 2 oder 3 deutlich.
7 zeigt eine Darstellung einer Deformation während einer Kollision gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie die zwei vorangegangenen Diagramme zeigt auch 7 ein kartesisches Koordinatensystem. Auf der Abszisse ist die Zeit t und auf der Ordinate die Deformation Def dargestellt. Die Kurve 500 der realen Deformation sowie die Kurve 510 der angenäherten Deformation sind in das Koordinatensystem eingezeichnet und schneiden die Abszisse zum Zeitpunkt t₀ das heißt zum Startzeitpunkt. Zwei vordefinierte Deformationen Def₁ und Def₂ bezeichnen Schwellwerte für die Deformationskurven 500, 510. Die Kurve 500 der angenäherten Deformation erreicht den ersten Schwellwert Def₁ der Deformation zum Zeitpunkt t1. Weiterhin erreicht die Kurve 500 der angenäherten Deformation den zweiten Schwellwert Def₂ der Deformation zum Zeitpunkt t₂.
Wird anstelle der Kurve 500 der angenäherten Deformation die Kurve 510 der realen Deformation zum finden der charakteristischen Zeitpunkte t1, t2 verwendet, so verschieben sich die charakteristischen Zeitpunkte t1, t2 nur minimal.
Die mithilfe der Relativgeschwindigkeit v_rel ermittelten charakteristischen Zeitpunkte t₁ und t₂ eines Crashereignisses können in verschiedenen Algorithmen beziehungsweise Verfahren verwendet werden. Dabei können Merkmalsberechnungen allein auf den Informationen an diesen Zeitpunkten basieren, oder auf einer Kombination mit Informationen, die aus den Beschleunigungssignalen gewonnen wurden.
Die mithilfe der Relativgeschwindigkeit ermittelten charakteristischen Zeitpunkte sind außerdem gut geeignet, um unterschiedliche Aufpralltypen oder Crashtypen voneinander zu trennen, da der Signalverlauf in verschiedenen Crashtypen gleicher Geschwindigkeit sehr verschieden ist und die ermittelten Zeitpunkte nur von der Relativgeschwindigkeit v_rel und dem Algorithmusstart t₀ abhängen.
Wenn man 6 und 7 gemeinsam betrachtet, so wird deutlich, dass nach einer Ermittlung von dem Startzeitpunkt t₀ aus den Beschleunigungswerten die charakteristischen Zeitpunkte t₁ und t₂ aus der Deformation (Def₁ und Def₂) bestimmt werden können.
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.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Verfahren (200) zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug (100) eine Aufprallstruktur (110) aufweist, und wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte umfasst: Einlesen (210) einer Relativgeschwindigkeit (v_rel) zwischen dem Fahrzeug (100) und einem Objekt (112); Bestimmen (220) eines Startzeitpunkts (t₀) für die Kollision des Fahrzeugs (100) mit dem Objekt (112) unter Verwendung eines Beschleunigungssignals (450); und Ermitteln (230) eines charakteristischen Zeitpunkts (t₁, t₂) unter Verwendung einen charakteristischen Deformationszustand (Def₁, Def₂) repräsentierenden Daten und der Relativgeschwindigkeit (v_rel), um die Kollision charakterisierende Daten zu bestimmen.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt des Ermittelns (230) der charakteristische Zeitpunkt (t₁, t₂) unter Verwendung des Startzeitpunkts (t₀) ermittelt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (340) des Bestimmens einer Funktion (500) einer Deformation (Def) über die Zeit (t) unter Verwendung der Relativgeschwindigkeit (v_rel) und/oder des Startzeitpunkts (t₀), wobei im Schritt (230) des Ermittelns der charakteristische Zeitpunkt (t₁, t₂) unter Verwendung des charakteristischen Deformationszustands (Def₁, Def₂) und der Funktion (500) ermittelt wird.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 3, bei dem im Schritt (340) des Bestimmens der Funktion (500) die Deformation (Def) über die Zeit (t) mittels einer Multiplikation der Relativgeschwindigkeit (v_rel) und der Zeit (t) bestimmt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (230) des Ermittelns zumindest ein zweiter charakteristischer Zeitpunkt (t₂) unter Verwendung zumindest einen zweiten charakteristischen Deformationszustand (Def₂) repräsentierenden Daten und der Relativgeschwindigkeit (v_rel) ermittelt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (350) des Verwendens des charakteristischen Zeitpunktes (t₁, t₂) zur Validierung der Kollision.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (360) des Bestimmens eines Aufpralltyps der Kollision unter Verwendung der die Kollision charakterisierenden Daten und/oder dem Beschleunigungssignal (450).
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (370) des Auslösens von zumindest einem Rückhaltemittel (104) unter Verwendung der die Kollision charakterisierenden Daten.
Vorrichtung (400) zum Charakterisieren einer Kollision eines Fahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug (100) eine Aufprallstruktur (110) aufweist, wobei die Vorrichtung (400) die folgenden Einrichtungen aufweist: eine Einrichtung (410) zum Einlesen einer Relativgeschwindigkeit (v_rel) zwischen dem Fahrzeug (100) und einem Objekt (112); eine Einrichtung (420) zum Bestimmen eines Startzeitpunkts (t₀) für die Kollision des Fahrzeugs (100) mit dem Objekt (112) unter Verwendung eines Beschleunigungssignals (450); und eine Einrichtung (430) zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunkts (t₁, t₂) unter Verwendung einen charakteristischen Deformationszustand (Def₁, Def₂) repräsentierenden Daten und der Relativgeschwindigkeit (v_rel), um die Kollision charakterisierenden Daten zu bestimmen.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung (400) ausgeführt wird.