DE102018214674A1

DE102018214674A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unfallfrüherkennung

Info

Publication number: DE102018214674A1
Application number: DE102018214674.8A
Authority: DE
Inventors: Andre Leschke; Florian Weinert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2020-01-02
Also published as: US11391752B2; CN110654339A; US20200003798A1; CN110654339B

Abstract

Die Erfindung betrifft die Unfallfrüherkennung bei Fahrzeugen. Es wird Verfahren zur Früherkennung eines Unfallgeschehens vorgeschlagen, welches die Schritte umfasst: Erfassen der lokalen Beschleunigung an unterschiedlichen verteilten Orten in einem Fahrzeug (1) mithilfe von an unterschiedlichen Orten verbauten Beschleunigungssensoren (21); Ermitteln lokaler Einwirkungsinformationen für die unterschiedlichen Orte anhand der gemessenen Beschleunigungen; gemeinsames Auswerten der Einwirkungsinformationen für die unterschiedlichen Orte und Ableiten einer Unfallinformation und Ausgeben der Unfallinformation. Das Verfahren wird mit einer Vorrichtung (10) umgesetzt, die umfasst: eine Vielzahl an unterschiedlichen, verteilten Verbauorten in einem Fahrzeug (1) verbaute Beschleunigungssensoren (21) zum Erfassen der lokalen Beschleunigung an dem jeweiligen Verbauort; eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen (22) zum Ermitteln jeweils einer lokalen Einwirkungsinformation für die unterschiedlichen Verbauorte anhand der jeweils gemessenen lokalen Beschleunigung, und eine Auswerteeinrichtung (30) zum gemeinsamen Auswerten der Einwirkungsinformationen für die unterschiedlichen Verbauorte und Ableiten einer Unfallinformation und Ausgeben der Unfallinformation.

Description

Die Erfindung betrifft die Unfallfrüherkennung bei Fahrzeugen. Diese ist insbesondere notwendig, um aktive Sicherheitssysteme, wie beispielsweise Airbags, Gurtstraffer oder Ähnliches, optimal bei einem Unfallgeschehen auslösen zu können.
Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, die anhand eines Beschleunigungssensors einen zeitlichen Verlauf eines Geschwindigkeitsabbaus auswerten und hierdurch versuchen, unterschiedliche Unfallszenarien, die auch Lastfälle genannt werden, zu unterscheiden, um einen optimalen Zeitpunkt für das Auslösen eines Airbags und/oder eines Gurtstraffers oder anderer Sicherheitssysteme zu ermitteln. Ein solches System ist beispielsweise in der DE 101 41 886 A1 beschrieben, bei dem zur Bestimmung einer Auslösezeit für Rückhaltemittel in einem Fahrzeug die Bildung von zwei Zeitfenstern für den Geschwindigkeitsabbau vorgesehen ist und die Steigung des Geschwindigkeitsabbaus in den jeweiligen Fenstern und die Lage der Zeitfenster bestimmt wird, um hieraus in Verbindung mit einem Aufprallzeitpunkt und einer Aufprallgeschwindigkeit, die mittels einer Pre-Crash-Sensorik ermittelt werden, eine genaue Bestimmung der Auslösezeit zu erreichen.
Die unterschiedlichen Unfall- oder Ereignisszenarien können in unterschiedliche Lastfälle für das Fahrzeug unterschieden werden. Hierbei existieren Lastfälle oder Ereignisszenarien, in denen zwar ein Aufprall auf ein Hindernis stattfindet, jedoch die auftretenden Schäden nicht zu einer Gefährdung von Insassen führen und eine Auslösung von Rückhaltemitteln daher nicht notwendig ist. In diesen Situationen ist es unbedingt wünschenswert, ein Auslösen der Rückhaltemittel zu vermeiden. Andererseits ist es in anderen Lastfällen und Unfallszenarien notwendig, die Rückhaltemittel zeitgerecht auszulösen, um die Unfallfolgen für Insassen minimal zu halten. In beiden Arten von Aufprallszenarien können kurzzeitig starke Belastungen und Verzögerungen am Fahrzeug auftreten. Daher ist es notwendig, die verschiedenen Lastfälle möglichst frühzeitig und eindeutig erkennen und unterscheiden zu können.
Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine möglichst frühzeitige und differenzierte Unterscheidung von Einwirkungsszenarien zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, im Fahrzeug an Bauteilen eine Vielzahl von Sensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren, zu verbauen. Kommt es zu einem Unfall, so treten an dem Fahrzeug beim Aufprall Verformungen und Zerstörungen von Bauteilen auf. Hierdurch sind die Verzögerungen, die die einzelnen verteilt im Fahrzeug verbauten Sensoren messen, im zeitlichen Verlauf eines Unfalls unterschiedlich. Bei einem Frontalaufprall unter 0° gegenüber einem Hindernis erfahren beispielsweise die am weitesten vorne verbauten Beschleunigungssensoren, die beispielsweise an einem Stoßfänger verteilt verbaut sind, alle zu Beginn des Unfalls eine sehr starke Verzögerung, während weiter innenliegend verbaute Sensoren zu Beginn des Unfallhergangs nur eine geringere Verzögerung messen. Findet hingegen ein Zusammenprall mit der rechten vorderen Fahrzeugseite mit einem versetzt angeordneten deformierbaren Objekt statt, so erfahren Sensoren, die vorne rechts am Stoßfänger verbaut sind, eine sehr viel stärkere Beschleunigung als vorne links am Stoßfänger und weiter im Innern des Fahrzeugs verbaute Sensoren. Anhand der lokal an Bauteilen gemessenen Beschleunigungen kann somit eine lokale Einwirkungsinformation für jeden Sensor ermittelt werden und anhand der ermittelten Einwirkungsinformationen für die Sensoren eine Unfallinformation abgeleitet und ausgegeben werden. Eine Vorrichtung zur Früherkennung eines Unfallgeschehens umfasst somit eine Vielzahl an unterschiedlichen, verteilten Orten im Fahrzeug verbaute Sensoren zum Erfassen der lokalen Beschleunigung an dem jeweiligen Verbauort, eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen zum Ermitteln jeweils einer lokalen Einwirkungsinformation für die unterschiedlichen Orte anhand der jeweils gemessenen lokalen Beschleunigung und eine Auswerteeinrichtung zum gemeinsamen Auswerten der Einwirkungsinformationen für die unterschiedlichen Orte und Ableiten einer Unfallinformation und Ausgeben der Unfallinformation.
Die Unfallinformation kann eine Eingreifinformation umfassen, die ein automatisches Eingreifen von Sicherheitssystemen bewirkt oder auch eine Identifizierung eines erkannten Unfall- oder Ereignisszenarios umfassen. Die Eingreifinformation kann auch Zeitpunkte für ein Auslösen von Rückhaltemitteln usw. umfassen.
Da die bei einem Unfall auftretenden gemessenen Beschleunigungswerte von Sensoren stark schwanken, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass zum Ermitteln der lokalen Einwirkungsinformationen jeweils die an dem jeweiligen Sensor gemessene Beschleunigung über Ermittlungszeiträume integriert wird, um Geschwindigkeitsänderungswerte für den entsprechenden Ort zu ermitteln und die Einwirkungsinformation für einen Ort anhand eines oder mehrerer für den Ort erhaltenen Geschwindigkeitsänderungswerte abgeleitet wird.
Vorteilhafterweise ist daher vorgesehen, dass die eine oder die mehreren Verarbeitungsschaltungen jeweils einen Integrator umfassen, um die an dem jeweiligen Sensor gemessene Beschleunigung über Ermittlungszeiträume iterativ zu integrieren, um Geschwindigkeitsänderungswerte für den entsprechenden Ort zu ermitteln, und die Verarbeitungsschaltungen ausgebildet sind, die Einwirkungsinformation für einen Ort anhand eines oder mehrerer für den Ort erhaltenen Geschwindigkeitsänderungswerte abzuleiten. Die Geschwindigkeitsänderungswerte, die ermittelt werden, geben zuverlässige Informationen über die an einem lokalen Ort tatsächlich stattfindende Geschwindigkeitsänderung, insbesondere einen Geschwindigkeitsabbau, wieder.
Die Einwirkungsinformation kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass eine ermittelte Geschwindigkeitsänderung mit einem Einwirkungsschwellenwert verglichen wird. Dieser Einwirkungsschwellenwert kann für alle Sensoren, die verbaut sind, einheitlich festgelegt sein. Dieses bietet den Vorteil, dass Sensoren in großer Stückzahl hergestellt werden können und bei Herstellung oder Reparatur des Fahrzeugs beliebig miteinander vertauscht werden können. Es ist nur ein Ersatzteilsensor von Nöten. Andere Ausführungsformen können vorsehen, dass der Einwirkungsschwellwert individuell für den Verbauort vorgegeben ist. Hierdurch kann festgelegt werden, wie groß ein Geschwindigkeitsabbau an dem entsprechenden Verbauort sein muss, damit eine Einwirkung als erfolgt erkannt ist.
Andere Ausführungsformen sehen vor, dass eine Einwirkung an einem Verbauort als erkannt gilt, wenn die anhand der Integration des Beschleunigungswertes ermittelte Geschwindigkeitsänderung sich mindestens um einen Einwirkungsschwellenwert geändert hat. Auch hierbei kann der Einwirkungsschwellenwert für die Änderung des Geschwindigkeitsänderungswertes für alle Sensoren einheitlich festgelegt sein oder bei anderen Ausführungsformen verbauortabhängig festgelegt sein.
Es hat sich gezeigt, dass es für die Auswertung und das Erkennen, welchem Unfallszenario ein aktuelles Einwirkungsereignis am ehesten entspricht, nur erforderlich ist, als Einwirkungsinformation eine binäre Information auszuwerten, ob eine Einwirkung an dem Verbauort stattgefunden hat oder nicht. Somit ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Einwirkungsinformation für jeden der an den unterschiedlichen Orten verbauten Sensoren eine binäre Information ist und die entsprechenden Informationsgehalte „Einwirkung erfolgt“ und „keine Einwirkung erfolgt“ entsprechend durch 1 und 0 oder umgekehrt repräsentiert werden. Wie oben bereits angegeben, kann die Einwirkungsinformation anhand der erfassten lokalen Beschleunigung für jeden Ort abgeleitet werden. Hierbei wird die binäre Information auf den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ gesetzt, wenn die lokale Einwirkung an dem Verbauort anhand der lokalen Beschleunigung festgestellt ist. Dieses kann beispielsweise erfolgen, wenn eine aus der lokalen Beschleunigung abgeleitete Größe eine vorgegebene Bedingung erfüllt. In der Regel wird diese Bedingung darin bestehen, dass eine eingetretene Geschwindigkeitsänderung, die aufgrund des integrierten Beschleunigungssignals ermittelt ist, einen vorgegebenen Wert oder eine vorgegebene Änderung überschritten hat. Wesentlich für Ausführungsformen, bei denen die Einwirkungsinformation eine binäre Information ist, ist es, dass es ausreichend ist, für die einzelnen Verbauorte festzustellen, dass eine Einwirkung eingetreten ist, und dieses im zeitlichen Verlauf eines Einwirkungsereignisses ermitteln zu können. Die Vorrichtungen gemäß dieser Ausführungsform sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die eine oder die mehreren Verarbeitungsschaltungen jeweils ausgebildet sind, die Einwirkungsinformation als eine binäre Information bereitzustellen, wobei Informationsgehalte „Einwirkung erfolgt“ und „keine Einwirkung erfolgt“ entsprechend durch 1 und 0 oder umgekehrt repräsentiert werden.
Es hat sich gezeigt, dass eine besonders einfache und robuste Art der Ermittlung, ob ein aktuelles Einwirkungsereignis ein Unfallgeschehen repräsentiert, welches ein aktives Eingreifen, beispielsweise durch ein Auslösen von Rückhaltemitteln erfordert, beispielsweise dadurch ermittelt werden kann, dass ein Gesamtunfalleintrittsmaß gebildet wird, bei dem alle Einwirkungsinformationen über die Zeit integriert werden. Dieses einfache Maß reicht aus, um Ereignisszenarien, bei denen ein Eingreifen und Auslösen von Rückhaltemitteln notwendig ist, von Ereignisszenarien zu unterscheiden, bei denen zwar eine Einwirkung auf das Fahrzeug stattfindet, jedoch beispielsweise ein Auslösen von Rückhaltemitteln nicht erwünscht ist.
Für diese Auswertung ist es vorteilhaft, wenn jeder Sensor, für den während eines Einwirkungsereignisses die lokale Einwirkung die vorgegebene Bedingung einmal erfüllt hat, sodass die Einwirkungsinformation den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ angenommen hat, für alle nachfolgenden Zeitpunkte diesen Wert behält. Technisch lässt sich dieses in einer Verarbeitungseinrichtung dadurch realisieren, dass darin eine Sample-and-Hold-Schaltung realisiert ist. Zusätzlich oder alternativ kann dieses auch in der Integrationslogik oder bei einer diskreten Integration über Zeitabschnitte in einer Summationslogik umgesetzt sein. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass eine erfolgte Einwirkung über den binären Wert 1 repräsentiert wird. In diesem Falle ist das Gesamtunfalleintrittsmaß eine im zeitlichen Verlauf monoton steigende Größe. Würde man hingegen den binären Wert „Einwirkung erfolgt“ über eine 0 repräsentieren, so würden Einwirkungsinformationen von Sensoren, auf die noch keine Einwirkung erfolgt ist, das Gesamtunfalleintrittsmaß monoton steigen lassen. In einem solchen Falle ist die verwertbare Aussage durch die Differenz zwischen dem maximal möglichen Wert der Integration über die Zeit der Einwirkungsinformationen, d.h. unter der Annahme, dass auf keinen der Sensoren eine Einwirkung erfolgt ist, und dem Wert der Integration über die tatsächlich ermittelten Einwirkungsinformationen. Eine solche Berechnung ist umständlicher und das unmittelbare Integrationsergebnis weniger intuitiv, so dass es vorteilhaft ist, die Einwirkungsinformation „Einwirkung erfolgt“ über den binären Wert 1 zu repräsentieren.
Um nicht jeden Sensor einzeln mit einer Informationsleitung versehen zu müssen, damit parallel die Einwirkungsinformation zu jedem Zeitpunkt erfasst werden können, ist es vorzugsweise vorgesehen, die einzelnen Informationsgehalte, die von den den Sensoren zugewiesenen Verarbeitungseinrichtungen ermittelt sind, iterativ auszulesen oder abzufragen. Das Gesamtunfalleintrittsmaß wird dann vorzugsweise iterativ zu Auswertezeitpunkten ermittelt, die so gewählt sind, dass jeweils vollständige Informationen über die Einwirkungsinformationen aller Sensoren vorliegen, die in einem vorangehenden Erfassungsintervall erfasst werden. Ein bevorzugtes Verfahren sieht daher vor, dass zum Ableiten der Unfallinformation iterativ zu Auswertezeitpunkten ein Gesamtunfalleintrittsmaß ermittelt wird, in dem iterativ in Erfassungsintervallen alle Einwirkungsinformationen der Sensoren zusammengeführt werden und eine Summe der die Einwirkungsinformationen repräsentierenden Werte aller Sensoren über alle zurückliegenden Erfassungsintervalle eines aktuellen Einwirkungsereignisses gebildet wird, wobei für jeden Sensor, dessen Einwirkungsinformation während des aktuellen Einwirkungsereignisses einmal den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ (1) angenommen hat, als Einwirkungsinformation dieses Sensors für dieses und alle nachfolgenden Erfassungsintervalle der Wert „Einwirkung erfolgt“ (1) verwendet wird, und als Unfallinformation eine Eingreifinformation ausgegeben wird, sobald das Gesamtunfalleintrittsmaß einen Eingreifschwellenwert zu einem Auswertezeitpunkt überschritten hat. Die entsprechende Vorrichtung weist eine Auswerteeinrichtung auf, die entsprechend ausgebildet ist, die Unfallinformation aus dem Gesamtunfalleintrittsmaß abzuleiten. Hierbei wird davon ausgegangen, dass ein Zeitintervall zwischen den Auswertezeitpunkte immer gleich lang ist. Ist dieses nicht der Fall, so sind die Einwirkungsinformationswerte, die zwischen zwei Abtastzeitpunkten erfasst wurden, mit der Zeitdauer zwischen diesen Abtastzeitpunkten zu gewichten.
Wenn man eine Vielzahl von unterschiedlichen Unfallszenarien entweder experimentell oder durch Simulationen auswertet und betrachtet, zu welchen Zeitpunkten welche der Vielzahl von Sensoren bei den unterschiedlichen Unfallszenarien eine Eigenwirkung erfahren, die dazu führt, dass für die Sensoren jeweils die Einwirkungsinformation den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ annimmt, so stellt man fest, dass die Gesamtunfalleintrittsmaße aufgetragen gegen die Zeit monoton steigende Kurven darstellen. Betrachtet man nun die Unfallszenarien, für die ein Auslösen von Sicherheitssystemen notwendig ist, und jene, für die kein Eingreifen notwendig ist, so stellt sich heraus, dass diese durch eine Eingreifschwellenfunktion in einer grafischen Darstellung voneinander in der Weise trennbar sind, dass die Kurven, die den zeitlichen Verlauf des Gesamtunfalleintrittsmaßes für Ereignisszenarien darstellen, die einen Eingriff erfordern, die Eingreifschwellenfunktion schneiden, die Kurven, die mit Ereignisszenarien korrespondieren, die keinen Eingriff erfordern, hingegen die Eingreifschwellenfunktion zumindest in dem Zeitraum, der für eine Entscheidung, ob ein Eingriff erfolgen soll, relevant ist, nicht schneiden. Innerhalb eines maßgeblichen Zeitraums, innerhalb dessen über einen Einsatz von aktiven Maßnahmen zur Unfallminimierung im Fahrzeug entschieden werden muss, insbesondere in einem Zeitraum, in dem entschieden werden muss, ob und wann Rückhaltemittel ausgelöst werden, zeigt es sich, dass die unterschiedlichen Kurven des Gesamtunfalleintrittsmaßes aufgetragen gegen die Zeit sich durch eine Gerade mit konstanter Steigung, in einfachster Form mit einer Gerade mit der Steigung 0, in der genannten Weise trennen lassen. Die Kurven des Gesamtunfalleintrittsmaßes, welche einen Eingriff erfordern, schneiden diese Eingreifschwellenfunktion. Darüber hinaus zeigt sich, dass die Gesamtunfalleintrittsmaß-Kurven von Einwirkungsereignissen, bei denen ein frühzeitiges Auslösen von Rückhaltemitteln notwendig ist, diese Eingreifschwellenfunktion zu einem früheren Zeitpunkt schneiden als jene Gesamtunfalleintrittsmaß-Kurven, die mit Einwirkungsereignissen korrespondieren, die einen Eingriff zu einem späteren Zeitpunkt erforderlich machen.
Dadurch, dass die Einwirkungsinformationen nur zu bestimmten Auswertezeitpunkten betrachtet werden, werden die Zeitpunkte für den Eintritt des Informationsgehalts „Einwirkung erfolgt“ jeweils auf diese Abtastzeitpunkte diskretisiert. Obwohl dies zu einer Vereinfachung und Informationsverlust führt, ist dennoch eine zuverlässige Auswertung möglich.
Als Ereigniszeitraum wird der Zeitraum angesehen, in dem sich ein aktuelles Einwirkungsszenario sattfindet.
Eine detailliertere Auswertung kann vorsehen, dass zum Ableiten der Unfallinformation iterativ zu Auswertezeitpunkten für jeden der Sensoren ein lokales Unfalleintrittsmaß ermittelt wird, indem für den jeweiligen Sensor die dessen Einwirkungsinformation repräsentierenden Werte für alle vorangegangenen Erfassungsintervalle eines aktuellen Einwirkungsereignisses in einer Summe zusammengefasst werden, wobei für alle Erfassungsintervalle des aktuellen Einwirkungsereignisses als Einwirkungsinformation der mit dem Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ korrespondierende Wert (1) verwendet wird, die dem Erfassungsintervall nachfolgen, in dem die Einwirkungsinformation erstmals in dem aktuellen Einwirkungsereignis den Wert 1 für die Einwirkungsinformation „Einwirkung erfolgt“ angenommen hat, und zum Ableiten der Unfallinformation die lokalen Unfalleintrittsmaße als Variablen aufgefasst werden, die ein aktuelles Einwirkungsereignis repräsentieren und das aktuelle Einwirkungsereignis über einen Klassifikationsschritt einem Einwirkungsszenario oder einem Cluster von Einwirkungsszenarien zugeordnet wird und als Unfallinformation eine Eingreifinformation ausgegeben wird, sofern das über die lokalen Unfalleintrittsmaße repräsentierte aktuelle Einwirkungsereignis einem Einwirkungsszenario oder einem Cluster von Einwirkungsszenarien zugeordnet ist, das oder die ein Auslösen von automatischen Eingriffsmaßnahmen, welche auch als Sicherheitsmaßnahmen bezeichnet sind, insbesondere ein Auslösen von Rückhaltemitteln, erfordert oder erfordern. Die Eingreifinformation signalisiert, dass ein Eingreifen, beispielsweise ein Auslösen von Rückhaltemitteln, erforderlich ist.
Bildet man für jeden der Sensoren ein lokales Unfalleintrittsmaß, indem man die Einwirkungsinformation für den Sensor über die Zeit integriert, unter der Maßgabe, dass die Einwirkungsinformation den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“, während eines Einwirkungsereignisses beibehält, sobald die Einwirkungsinformation diesen Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ einmal angenommen hat, so erhält man für jeden Sensor ein lokales Unfalleintrittsmaß. Dieses lokale Unfalleintrittsmaß kann jeweils für unterschiedlichen Auswertezeitpunkt bestimmt werden. Die Gesamtheit dieser lokalen Unfalleintrittsmaße und deren Veränderung im zeitlichen Ablauf eines Einwirkungsereignisses charakterisieren die einzelnen Ereignisszenarien. Zu einem Auswertezeitpunkt ist das Einwirkungsereignis somit durch die lokalen Unfalleintrittsmaße beschrieben. Jedes lokale Unfalleintrittsmaß stellt hierbei eine Variable des Einwirkungsereignisses zu dem jeweiligen Abtastzeitpunkt dar. Es hat sich gezeigt, dass sich Ereignisszenarien über eine multivariante Clusteranalyse zu Clustern gruppieren lassen, wobei die Cluster jeweils Ereignisszenarien umfassen, die hinsichtlich des erforderlichen Eingriffs und Eingriffszeitpunkt einander ähneln oder gleichen. Insbesondere ist es möglich, Ereignisszenarien, die einen Eingriff kurz nach Beginn des Einwirkungsereignisses erfordern, von jenen Ereignisszenarien zu trennen, die einen Eingriff zu einem späteren Zeitpunkt erfordern und diese Cluster von Ereignisszenarien darüber hinaus zuverlässig von jenen Clustern von Ereignisszenarien zu trennen, die überhaupt keinen Eingriff erfordern. Es zeigt sich, dass diese Trennung jeweils zu den Zeitpunkten möglich ist, der dem Zeitpunkt entspricht oder vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem für diese Ereignisszenarien ein solcher Eingriff notwendig ist. Im zeitlichen Ablauf kann somit immer zuverlässig entschieden werden, ob ein Eingriff erforderlich ist oder nicht. Zu den unterschiedlichen Auswertezeitpunkten, die eine unterschiedliche Zeitspanne seit dem Ereignisbeginn repräsentieren, kann somit jeweils eine Klassifikation ausgeführt werden, die zu sehr kurzen Zeiten gegebenenfalls nur eine Klassifikation in „Eingriff notwendig“ oder „Eingriff nicht notwendig“ ermöglicht, jedoch zu späteren Zeitpunkten auch eine individuelle Zuordnung zu einzelnen vorgegebenen Ereignisszenarien ermöglicht.
Das Zuordnen eines mittels des Gesamtunfalleintrittsmaßes repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignisses oder eines über die lokalen Unfalleintrittsmaße repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignis zu Ereignisszenarien erfolgt bei einer Ausführungsform mittels einer multivarianten Clusteranalyse.
Für jeden Auswertezeitpunkt kann somit eine multivariante Clusteranalyse und/oder Klassifikation eines Einwirkungsereignisses gegenüber zuvor bestimmten Clustern von Einwirkungsszenarien ausgeführt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt das Zuordnen eines mittels des Gesamtunfalleintrittsmaßes repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignisses oder eines über die lokalen Unfalleintrittsmaße repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignisses zu Ereignisszenarien, gegebenenfalls zusätzlich, mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerkes, dem ein Eingreifen, beispielsweise automatische Eingriffsmaßnahmen, erfordernde Einwirkungsszenarien und kein Eingreifen, insbesondere keine automatischen Eingriffsmaßnahmen, erfordernde Einwirkungsszenarien angelernt sind.
Um eine Anzahl von benötigten Signalleitungen im Fahrzeug zu minimieren, ist es vorteilhaft, dass zumindest von einem Teil der Sensoren die Einwirkungsinformationen drahtlos zu der Auswerteeinrichtung übertragen werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung eine als RFID-Leser ausgebildete Kommunikationseinrichtung umfasst und die Sensoren jeweils mit einer der mehreren Verarbeitungsschaltungen und einer RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung als RFID-Sensormodul ausgebildet sind. Die RFID-Sensormodule werden durch elektromagnetische Strahlung, die die als RFID-Leser ausgebildete Kommunikationseinrichtung der Auswerteeinrichtung sendet, mit Energie versorgt. Die einzelnen RFID-Sensormodule betreiben ihre Beschleunigungssensoren sowie eine als Verarbeitungsschaltung ausgebildete Verarbeitungseinrichtung, die die Beschleunigungssignale über die Ermittlungszeiträume integriert. Sind die Ermittlungszeiträume kürzer als die Erfassungszeiträume, in denen die einzelnen RFID-Sensormodule ihre Information an die Auswerteeinrichtung übertragen, so weisen die einzelnen Verarbeitungsschaltungen eine Sample-and-Hold-Schaltung für den aus dem integrierten Geschwindigkeitsänderungswert abgeleiteten Wert der Einwirkungsinformation auf, sodass der in einem Ermittlungszeitraum abgeleitete Informationsgehalt der Einwirkungsinformation „Einwirkung erfolgt“ bis zur Übermittlung dieser Einwirkungsinformation an die Auswerteeinrichtung in dem RFID-Sensormodul gespeichert bleibt.
Der Begriff Sensormodul wird für jene Einheiten verwendet, die neben einem Beschleunigungssensor noch weitere funktionale Einheiten wie beispielsweise eine Verarbeitungseinrichtung und/oder eine RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung umfassen. Auch wenn ein Sensormodul eine RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung für eine RFID-Kommunikation umfasst, wird hier verkürzt häufig nur der Begriff Sensormodul verwendet. Es ergibt sich für den Fachmann aus dem Zusammenhang, ob ein Sensormodul auch ein RFID-Sensormodul ist. Dieses ist immer dann der Fall, wenn das Sensormodul eine RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung aufweist.
Abhängig von der Ausgestaltung der Gesamtvorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Sample-and-Hold-Schaltungen in den einzelnen den Sensoren zugeordneten Verarbeitungsschaltungen diese Einwirkungsinformation entweder über den Zeitpunkt der nachfolgenden Übermittlung der Einwirkungsinformation speichern oder mit dem Übermitteln der Einwirkungsinformation zurückgesetzt werden.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, iterativ in Erfassungsintervallen die Einwirkungsinformation aller Sensormodule abzufragen, jedoch zumindest derer, deren übermittelte Einwirkungsinformation nicht schon in einem vorangehenden Erfassungsintervall den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ angenommen hatte.
Werden das Gesamtunfalleintrittsmaß und/oder die lokalen Unfalleintrittsmaße zu gleich beabstandeten Auswertezeitpunkten ermittelt, ist es nur notwendig, die ermittelten lokalen Unfalleintrittsmaße und das Gesamtunfalleintrittsmaß zwischenzuspeichern. Durch Addition der Werte der neu ermittelten Einwirkungsinformationen zu dem zwischengespeicherten Werten erhält man das Gesamtunfalleintrittsmaß bzw. die lokale Unfalleintrittsmaße für den aktuellen Auswertezeitpunkt
Einen Beginn eines Einwirkungsereignisses kann anhand der erfassten Einwirkungsinformationen abgeleitet werden, indem ein Wechsel des Informationsgehalts der Einwirkungsinformation für eine vorgegebene Anzahl von Sensoren als Ereignisbeginn aufgefasst wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Unfallfrüherkennung ;
2 eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs nach 1;
3a, 3b schematische Ansichten von verschiedenen Ebenen, in denen eine Anordnung von Sensormodulen dargestellt ist;
4a-4c schematische Darstellungen, welche die Einwirkungsinformationen für in einem Vorbau eines Fahrzeugs verbaute Sensormodule während eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit für drei unterschiedliche Zeitpunkte, 5 ms, 15 ms, 30 ms, nach dem Beginn des Aufpralls schematisch darstellen;
4d eine schematische Darstellung, welche die Einwirkungsinformationen für die Vorbau eines Fahrzeugs verbauten Sensormodule während eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs mit einer Geschwindigkeit, die der Hälfte der vorgegebenen Geschwindigkeit nach 4c zu dem Zeitpunkt 30 ms nach dem Beginn des Aufpralls darstellt;
5 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Unfallfrüherkennung;
6a, 6b schematische Darstellungen zur Erläuterung der Ermittlung eines Gesamtunfalleintrittsmaßes und eines lokalen Unfalleintrittsmaßes; und
7 eine schematische Darstellung der in unterschiedlichen Erfassungsintervallen erfassten Einwirkungsinformationen und eine Ableitung des Gesamtunfalleintrittsmaßes und der lokalen Unfalleintrittsmaße.

In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 1 in Draufsicht dargestellt. In 2 ist das Fahrzeug 1 in Seitenansicht dargestellt. Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Mit dem Fahrzeug ist ein Koordinatensystem 2 verknüpft, dessen x-Richtung horizontal ausgerichtet ist, mit einer Mittelachse des Fahrzeugs 1 zusammenfällt und in der Vorwärtsfahrrichtung orientiert ist. Die y-Richtung ist ebenso wie die x-Richtung horizontal von der Mitte des Fahrzeugs zur linken Fahrzeughälfte orientiert. Die z-Achse weist senkrecht nach oben. Das Fahrzeug 1 weist eine Vorrichtung 10 zur Unfallfrüherkennung auf. Die Vorrichtung 10 zur Unfallfrüherkennung umfasst eine Vielzahl von an unterschiedlichen Orten im Fahrzeug, hier im Vorbau 3 des Fahrzeugs 1, verbaute Sensormodule 20. Diese umfassen jeweils einen Beschleunigungssensor 21. Die Sensormodule 20 sind informationstechnisch mit einer Auswerteeinrichtung 30 verknüpft. Vorzugsweise sind alle Sensormodule 20 RFID-Sensormodule.
Die Erfindung geht davon aus, dass bei einem Einwirkungsereignis, beispielsweise einem Unfall, die an unterschiedlichen Bauteilen des Fahrzeugs verbauten Beschleunigungssensoren 21 der Sensormodule 20 jeweils eine lokale Beschleunigung messen. Diese Beschleunigungen sind für die einzelnen Beschleunigungssensoren 21 zu unterschiedlichen Zeiten während des Unfallhergangs unterschiedlich.
In den 3a und 3b ist eine mögliche Anordnung von Beschleunigungssensoren 21 bzw. von Sensormodulen 20 für zwei unterschiedliche Ebenen senkrecht zur x-Achse schematisch dargestellt. Gut zu erkennen ist, dass die angeordneten Beschleunigungssensoren 21 sowohl unterschiedliche y-Koordinaten als auch unterschiedliche z-Koordinaten in den jeweiligen Ebenen aufweisen. Die Sensormodule 20 und deren Beschleunigungssensoren 21 sind somit dreidimensional im dargestellten Beispiel im Vorbau 3 des Kraftfahrzeugs 1 verbaut.
In den 4a bis 4d sind schematisch isometrische Ansichten eines Fahrzeugvorbaus 3 mit darin verbauten Beschleunigungssensoren umfassenden Sensormodulen 20 ähnlich zu der Anordnung, welche ausschnittsweise in 3a und 3b gezeigt ist, dargestellt. Die Sensormodule 20 sind so ausgebildet, dass sie die Beschleunigungssignale ihres Beschleunigungssensors 21 über Ermittlungszeiträume integrieren, um hieraus Geschwindigkeitsänderungswerte für ihren jeweiligen Verbauort abzuleiten. Anhand des ermittelten Geschwindigkeitsänderungswertes wird ermittelt, ob an dem Verbauort des Sensormoduls 20 eine Einwirkung oberhalb einer zuvor definierten Einwirkungsschwelle stattgefunden hat. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Geschwindigkeitsänderung mit einem Einwirkungsschwellenwert für die Geschwindigkeitsänderung verglichen wird. Ist dieser Einwirkungsschwellenwert für die Geschwindigkeitsänderung überschritten, so gilt für den Verbauort des entsprechenden Sensormoduls 20, dass eine Einwirkung erfolgt ist bzw. stattgefunden hat. Ansonsten hat keine Einwirkung auf den Verbauort stattgefunden. Es ist keine Einwirkung erfolgt.
Alternativ kann eine Änderung des Geschwindigkeitsänderungswertes oberhalb einer festgelegten Änderungsschwelle als Bedingung für das Feststellen einer Einwirkung an den Verbauorten genutzt werden.
In den 4a bis 4d sind die Sensormodule 20, an denen eine erfolgte Einwirkung aufgrund der gemessenen lokalen Beschleunigungssignale festgestellt ist, mit einem vollen Kreis (Dunkelrot und Braun) dargestellt. Sensormodule, die an Orten verbaut sind, an denen die Beschleunigungsmesswerte und deren Integration noch keine Geschwindigkeitsänderungswerte ergeben haben, die eine erfolgte Einwirkung an dem entsprechenden Verbauort anzeigen, sind mit einem nicht ausgefüllten Kreis (alle Farben außer Dunkelrot und Braun) dargestellt. Anhand der zeitlichen Abfolge von 4a bis 4c, die die Situation 5 ms (4a), 15 ms (4b) und 30 ms (4c) nach dem Beginn eines Aufpralls unter 0° auf eine Wand bei einer Geschwindigkeit von 56 km/h exemplarisch darstellen, kann eine Ausbreitung der „Einwirkung“ gut erkannt werden. Anhand des sich zeitlich entwickelnden Musters, wann für ein Sensormodul eine Einwirkung als erfolgt gilt, lässt sich sowohl eine Art des Einwirkungsereignisses als auch eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu Beginn des Einwirkungsereignisses ableiten.
Zum Vergleich ist in 4d die Situation nach 30 ms für einen Aufprall auf eine Wand unter 0° bei einer Geschwindigkeit von 27 km/h dargestellt. Zu erkennen ist, dass sich die Einwirkung langsamer im Vorbau 3 des Fahrzeugs 1 ausbreitet.
In 5 ist schematisch eine Vorrichtung 10 zur Unfallfrüherkennung dargestellt. Diese gleicht der in 1 dargestellten Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Vielzahl von Sensormodulen 20, von denen nur eines exemplarisch dargestellt ist. Da die Vielzahl von Sensoren und die erfassten Beschleunigungsinformationen nicht alle zeitgleich zu einer Auswerteeinrichtung übertragen werden können, ohne einen sehr hohen Verkabelungsaufwand in Kauf zu nehmen und eine zentrale Verarbeitung der einzelnen Beschleunigungssignale dort einen hohen Rechenaufwand verursachen, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, dass die Sensormodule 20, die jeweils einen Beschleunigungssensor 21 umfassen, auch eine als Verarbeitungsschaltung 22 ausgebildete Verarbeitungseinrichtung umfassen. Diese besitzt einen Integrator 23, um aus den Werten des Beschleunigungssensors eine Geschwindigkeitsänderung abzuleiten. In einem Komparator 24 wird der ermittelte Geschwindigkeitsänderungswert oder eine hieraus abgeleitete Größe, Beispielsweise eine Differenz der Geschwindigkeitsänderung zur zuvor ermittelten Geschwindigkeitsänderung, mit einer vorgegebenen Bedingung vergleichen. Dieses kann bei einer Ausführungsform ein fester Wert für die zu überschreitende Geschwindigkeitsänderung sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Bedingung darin bestehen, dass die aktuell ermittelte Geschwindigkeitsänderung sich um einen Mindestbetrag von der zuvor ermittelten Geschwindigkeitsänderung unterscheidet. Dieses kann auch so betrachtet werden, dass die Bedingung dynamisch anhand der zuvor ermittelten Geschwindigkeitsänderung bestimmt wird.
Das zuletzt erwähnte Verfahren, bei dem die Änderung der ermittelten Geschwindigkeitsänderung einen vorgegebenen Wert überschreiten muss, liefert sehr zuverlässig einen Indikator dafür, ob eine lokale Beschleunigung aufgrund einer äußeren Einwirkung auf das jeweilige Bauteil, an dem das Sensormodul 20 verbaut ist, eingetreten ist. Die Verarbeitungsschaltung 22 umfasst in der Regel zusätzlich eine Sample-and-Hold-Schaltung 25, die den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“, der in der Regel über einen binären Speicherwert repräsentiert ist, der auf 1 gesetzt ist, solange speichert, bis diese Einwirkungsinformation zu der Auswerteeinrichtung 30 übertragen worden ist. Hierzu weist das Sensormodul 20 vorzugsweise eine RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung 26 auf. Die RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung 26 umfasst eine Antenne 27 sowie eine Kommunikations- und Energieversorgungsschaltung 28.
Über ein RFID-Lesegerät 41 wird elektromagnetische Strahlung in die Antenne 27 des Sensormoduls 20 eingekoppelt, die von der Kommunikations- und Energieversorgungsschaltung 28 in der Regel gleich gerichtet und geglättet wird, um sie der Verarbeitungsschaltung 22 und dem Beschleunigungssensor 21 zur Verfügung zu stellen. Die Kommunikations- und Versorgungsschaltung 28 ist darüber hinaus ausgebildet, eine Kommunikation mit dem Lesegerät auszuführen.
Alle Elemente des Sensormoduls 20 können in einer integrierten elektronischen Schaltung gemeinsam umgesetzt sein. Neben dem beschriebenen Sensormodul ist in 5 auch die Auswerteeinrichtung 30 detaillierter dargestellt. Diese umfasst vorzugsweise die als RFID-Lesegerät 41 ausgebildete Kommunikationseinrichtung 40. Dieses RFID-Lesegerät 41 strahlt über eine Antenne 42 eine hochfrequente elektromagnetische Strahlung in den Vorbau 3 des Kraftfahrzeugs 1 ein. Die Anordnung der Antenne 42 ist hierbei so gewählt, dass alle verbauten Sensormodule 20, die drahtlos ausgelesen werden sollen, die ausgesandte hochfrequente elektromagnetische Strahlung mittels ihrer jeweiligen Antennen 27 empfangen können.
Es kann auch vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Antennen 42 des RFID-Lesegeräts 41 vorhanden sind, um eine sichere Kommunikation mit allen Sensormodule 20 zu erreichen. Ebenso ist es möglich, dass die Kommunikationseinrichtung 40 mehrere RFID-Lesegeräte, die jeweils mindestens eine Antenne aufweisen, umfasst.
Über eine Modulation der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung in dem RFDI-Lesegerät 41 können zu den einzelnen Sensormodulen 20 Informationen übertragen werden. Die Sensormodule können über eine Änderung des Empfangsschaltkreises, beispielsweise über ein Schalten einer Last im Empfangsschaltkreis, eine Information zu dem RFID-Lesegerät übertragen.
Bei einem Übertragungsprotokoll können die Sensormodule 20 einzeln adressiert und deren Einwirkungsinformation abgefragt werden. Bei anderen Ausführungsformen eines Übertragungsprotokolls werden Kollisionsvermeidungsmechanismen, welche beispielsweise anhand von eineindeutigen Identifikationsnummern, die den Sensormodulen 20 bzw. deren Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtungen 26 zugewiesen sind, verwendet, um iterativ die Einwirkungsinformationen von den Sensormodulen 20 zu der Auswerteeinrichtung 30 zu übertragen. Die Übertragung der einzelnen Einwirkungsinformationen erfolgt somit zeitversetzt. Innerhalb eines Erfassungsintervalls werden die Einwirkungsinformationen zumindest aller Sensormodule erfasst, deren Einwirkungsinformation während des aktuellen Einwirkungsereignisses nicht schon zuvor den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ übermittelt hat. In der Regel werden die Einwirkungsinformationen aller Sensormodule 20 während jedes Erfassungsintervalls ausgelesen bzw. empfangen.
Die Auswerteeinrichtung 30 ist ausgebildet, die empfangenen Einwirkungsinformationen gemeinsam auszuwerten. Dieses erfolgt, da die Einwirkungsinformationen nicht zeitgleich drahtlos zu der Kommunikationseinrichtung 40 übertragen werden können, jeweils nach einem Erfassungszeitraum zu Auswertezeitzeitpunkten. Diese sind vorzugsweise äquidistant zeitlich beabstandet. Die einfachste Auswertung erfolgt, indem die Einwirkungsinformationen bzw. die Einwirkungsinformationen repräsentierenden Werte aller Beschleunigungssensoren 21, d.h. alle Einwirkungsinformationen, die von den Sensormodulen 20 übertragen worden sind, jeweils zu der Summe addiert werden, die zu einem vorherigen Zeitpunkt während desselben Einwirkungsereignisses ermittelt wurde. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die Einwirkungsinformationen über die Zeit integriert werden. Hierbei wird jeweils davon ausgegangen, dass in einem Einwirkungsereignis einem Sensor jeweils der Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ zu geordnet ist und zugeordnet bleibt, sobald für diesen Sensor einmalig eine Einwirkung gemäß der vorgegebenen Bedingung festgestellt ist.
Diese so gebildete Summe wird als Gesamtunfalleintrittsmaß bezeichnet. Erreicht das Gesamtunfalleintrittsmaß einen Eingreifschwellenwert, so wird eine aktive Auslösung einer Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Insassen und zur Vermeidung von Unfallfolgen als notwendig angesehen. Für die unterschiedlichen Auswertezeitpunkte nach dem Beginn des Einwirkungsereignisses können unterschiedliche Eingreifschwellenwerte festgelegt sein, die über eine Funktion gegenüber der Zeit darstellbar sind. Bei einfachen Ausführungsformen liegt jedoch eine konstante Eingreifschwelle vor, die für alle Auswertungszeitpunkte identisch ist.
Um eine genauere Unterscheidung von unterschiedlichen Unfallereignissen zu ermöglichen, ist bei einer Weiterbildung vorgesehen, dass alternativ oder zusätzlich auch für die einzelnen Sensoren bzw. Sensormodule 20 jeweils ein lokales Unfalleintrittsmaß ermittelt wird. Hierzu werden ähnlich zu dem Gesamtunfalleintrittsmaß die Einwirkungsinformationen über die Zeit seit Eintritt des Einwirkungsereignisses jedoch jeweils für die einzelnen Beschleunigungssensoren bzw. Sensormodule 20 getrennt integriert oder summiert.
In 6a ist schematisch die Bildung des Gesamtunfalleintrittsmaßes GUEM und die Bildung eines lokalen Unfalleintrittsmaßes IUEM schematisch dargestellt. Die Einwirkungsinformation des Sensors oder Sensormoduls j zu einem Auswertezeitpunkt t_i wird angegeben durch: El_j(t_i).
Das Gesamtunfalleintrittsmaß GUEM(t_k) zum Auswertezeitpunkt t_k ist unter der Annahme das die Zeitdifferenz zwischen den verschiedenen Zeitpunkten t_i konstant ist, t_i - t_i-1 = const., gegeben durch: $GUEM (t_{k}) = \sum_{j} \sum_{t_{i} = t_{1} \dots t_{k}}^{(t_{k})} {EI}_{j} (t_{i}) .$
Analog gilt für eine lokales Unfalleintrittsmaß IUEM_j(t_k) des Sensors j zum Auswertezeitpunkt t_k: ${IUEM}_{j} (t_{k}) = \sum_{t_{i} = t_{1} \dots t_{k}}^{(t_{k})} {EI}_{j} (t_{i}) .$
Die Berechnung ist in 6b dargestellt. Die einzelnen lokalen Unfalleintrittsmaße können als Variablen betrachtet werden, die das Einwirkungsereignis jeweils zu den unterschiedlichen Auswertezeitpunkten repräsentieren. Es hat sich gezeigt, dass über eine multivariante Clusteranalyse die bei einer Simulation von unterschiedlichen Unfallereignissen auftretenden Unfallereignisse, sofern diese über die lokalen Unfalleintrittsmaße als Variablen repräsentiert werden, jeweils zu den verschiedenen Auswertezeitpunkten in Cluster zusammengefasst werden können. Hierbei werden den Clustern jeweils nur Unfallereignisse zugeordnet, die sich hinsichtlich des erforderlichen Eingriffs ähneln. Somit wird es möglich, Einwirkungsereignisse, bei denen ein Eingreifen erforderlich ist, und Einwirkungsereignisse, bei denen kein Eingreifen erforderlich ist, bereits nach kurzer Zeitspanne seit Beginn des Einwirkungsereignisses sicher zu unterscheiden. Zu zeitlich nachgelagerten Auswertezeitpunkten ist es möglich, auch detailliertere Klassifikationen zu den zuvor gebildeten Clustern durchzuführen, um genauere Informationen über das aktuelle Einwirkungsereignis über eine Klassifikation und Zuordnung zu den einzelnen Clustern bis hin zu einer Zuordnung zu einzelnen Ereignisszenarien zu erlangen.
In 7 ist schematisch für eine Auswahl von acht Sensoren ein Unfallhergang und eine Auswertung exemplarisch vereinfacht beschrieben. Die Spalten des Diagramms stellen unterschiedliche Zeitpunkte innerhalb eines Unfallgeschehens dar. Die linke Spalte enthält dabei die Einwirkungsinformationen zu dem frühesten erfassten Zeitpunkt nach dem Beginn des Einwirkungsereignisses. Die ersten acht Zeilen repräsentieren acht an verschiedenen Orten verbaute Beschleunigungssensoren bzw. Sensormodule. Über eine 1 ist jeweils der Zustand angedeutet, dass an dem betreffenden Sensormodul eine erfolgte Einwirkung erkannt ist. Für alle zeitlich nachfolgenden Zeitpunkte wird unabhängig davon, ob an dem entsprechenden Beschleunigungsmodul aufgrund der erfassten Beschleunigungsinformationen erneut eine erfolgte Einwirkung festgestellt wird oder nicht, die Einwirkungsinformation auf den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ gesetzt, welches durch eine in Klammern gesetzte (1) dargestellt ist. Gut zu erkennen ist, dass die Anzahl von Sensoren, deren Einwirkungsinformation den Wert 1 („Einwirkung erfolgt“) angenommen hat, im zeitlichen Verlauf des Einwirkungsereignisses zunimmt. In der neunten abgesetzten Zeile ist dann das ermittelte Gesamtunfalleintrittsmaß für den jeweiligen Abtastzeitpunkt dargestellt. Hierzu werden die Einwirkungsinformationen der jeweiligen Spalte zu dem Gesamtunfalleintrittsmaß der links gelegenen Spalte, also zum vorangegangenen Auswertungszeitpunkt addiert. In ähnlicher Weise sind in den letzten acht Zeilen die lokalen Unfalleintrittsmaße dargestellt, wobei hier jeweils lediglich die Einwirkungsinformation der entsprechenden Zelle in der darüber liegenden zugeordneten Zeile zu dem lokalen Unfalleintrittsmaß zum vorherigen Abtastzeitpunkt addiert wird. Die lokalen Unfalleintrittsmaße zu einem bestimmten Abtastzeitpunkt stellen Variablen dar, die das Einwirkungsereignis zu dem Abtastzeitpunkt charakterisieren. Sie können quasi wie ein achtwertiger Vektor aufgefasst werden. Hierüber ist eine Klassifikation gegenüber zuvor anhand von Experimenten oder Simulationen ermittelten Einwirkungsereignissen oder Clustern von Einwirkungsereignissen möglich, die in einer multivarianten Clusteranalyse ermittelt worden sind. Hierfür eignet sich insbesondere eine agglomerative hierarchische multivariante Clusteranalyse nach Ward.
Sind genauere Informationen zur Unfallcharakterisierung erwünscht, so können in ähnlicher Weise auch Untergruppen von Sensoren bzw. Sensormodulen in ähnlicher Weise ausgewertet werden, beispielsweise sämtliche Sensoren, die in der linken Fahrzeugseite verbaut sind, und sämtliche Sensoren, die in der rechten Fahrzeugseite verbaut sind, um beispielsweise eine Einwirkung, welche eher auf der rechten Seite des Fahrzeugs erfolgt, von einer Einwirkung, die eher auf der linken Seite des Fahrzeugs erfolgt, auf einfache Weise zuverlässig unterscheiden zu können. Selbstverständlich sind andere Gruppierungen möglich, um andere Informationen zur Erkennung des Unfallereignisses zuverlässig und schnell zu erfassen.
Die Auswerteeinrichtung 30 (1 und 5) ist vorzugsweise zumindest teilweise in einer computergestützten Schaltung realisiert, kann jedoch auch in einer fest verdrahteten Schaltung oder über ein FPGA realisiert sein. Vorzugsweise umfasst die Auswerteeinrichtung somit eine Rechnereinrichtung 50 und eine Speichereinrichtung 60, in welcher unter anderem Programmcode zum Ausführen auf der Rechnereinrichtung gespeichert ist, dessen Ausführung die beschriebene Auswertung durchführt und steuert.
Die Unfallinformation wird von der Auswerteeinrichtung 30 beispielsweise an einen Fahrzeugbus 70 oder ein mit dem Fahrzeugbus 70 gekoppeltes Steuergerät 80 ausgegeben, welches dann beispielsweise Rückhaltemittel 90 auslöst. Ist die Auswerteinrichtung direkt mit dem Fahrzeugbus 70 oder den Rückhaltemitteln 90 gekoppelt, kann die Auslösung auch durch die Unfallinformation der Auswerteeinrichtung 30 direkt erfolgen.
Die einzelnen Zeitpunkte für die Auslösung von Rückhaltemitteln können, nachdem ein aktuelles Einwirkungsereignis erkannt und/oder klassifiziert ist oder einem Ereigniscluster zugeordnet worden ist, aus einer Speichereinrichtung 60 ausgelesen und als Unfallinformation an andere Systeme des Fahrzeugs, beispielsweise Rückhaltemitteln, ausgegeben werden. Die Unfallinformation kann auch eine Identifikation des erkannten Einwirkungsereignisses oder Ähnliches umfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinrichtung auch ein künstliches neuronales Netz umfassen, welches die Einwirkinformationen direkt oder die ermittelten Gesamtunfalleintrittsmaße oder lokalen Unfalleintrittsmaße auswertet und gegenüber Einwirkungsszenarien klassifiziert, die dem künstlichen neuronalen Netz eingelernt sind. Auch das künstliche neuronale Netz kann mit Programmcode und der Rechnereinrichtung 50 oder alternativ in einer eigenständigen elektronischen Schaltung umgesetzt sein.
Ist ein Einwirkungsszenario identifiziert, welches das aktuelle Einwirkungsereignis korrekt beschreibt, so kann beispielsweise aus der Speichereinrichtung 60 eine Auslösezeit für Rückhaltemittel ausgelesen und der Unfallinformation zugefügt werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Koordinatensystem
3: (Fahrzeug-)Vorbau
10: Vorrichtung
20: Sensormodul
21: Beschleunigungssensor
22: Verarbeitungsschaltung
23: Integrator
24: Komparator
25: Sample-and-Hold-Schaltung
26: RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung
27: Antenne
28: Kommunikations- und Energieversorgungsschaltung
30: Auswerteeinrichtung
40: Kommunikationseinrichtung
41: RFID-Lesegerät
42: Antenne
50: Rechnereinrichtung
60: Speichereinrichtung
70: Fahrzeugbus
80: Steuergerät
90: Rückhaltemittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10141886 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Früherkennung eines Unfallgeschehens umfassend die Schritte: Erfassen der lokalen Beschleunigung an unterschiedlichen verteilten Orten in einem Fahrzeug (1) mithilfe von an unterschiedlichen Orten verbauten Beschleunigungssensoren (21); Ermitteln lokaler Einwirkungsinformationen für die unterschiedlichen Orte anhand der gemessenen Beschleunigungen; Gemeinsames Auswerten der Einwirkungsinformationen für die unterschiedlichen Orte und Ableiten einer Unfallinformation und Ausgeben der Unfallinformation.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der lokalen Einwirkungsinformationen jeweils die an dem jeweiligen Beschleunigungssensor (21) gemessene Beschleunigung über Ermittlungszeiträume integriert wird, um Geschwindigkeitsänderungswerte für den entsprechenden Ort zu ermitteln, und die Einwirkungsinformation für einen Ort anhand eines oder mehrerer für den Ort erhaltenen Geschwindigkeitsänderungswert abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkungsinformation für jeden der an den unterschiedlichen Orten verbauten Beschleunigungssensoren (21) eine binäre Information ist und die entsprechenden Informationsgehalte „Einwirkung erfolgt“ und „keine Einwirkung erfolgt“ entsprechend durch 1 (eins) und 0 (null) oder umgekehrt repräsentiert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ableiten der Unfallinformation iterativ zu Auswertezeitpunkten ein Gesamtunfalleintrittsmaß ermittelt wird, indem iterativ in Erfassungsintervallen die Einwirkungsinformationen der Beschleunigungssensoren (21) zusammengeführt werden und eine Summe der die Einwirkungsinformationen repräsentierenden Werte aller Beschleunigungssensoren (21) über alle zurückliegenden Erfassungsintervalle eines aktuellen Einwirkungsereignisses gebildet wird, wobei für jeden Beschleunigungssensor (21), dessen Einwirkungsinformation in einem Erfassungsintervall des aktuellen Einwirkungsereignisses einmal den Wert „Einwirkung erfolgt“ 1 angenommen hat, als Einwirkungsinformation dieses Sensors für diesen und alle nachfolgenden der Erfassungsintervalle der Wert „Einwirkung erfolgt“ 1 verwendet wird, und als Unfallinformation eine Eingreifinformation ausgegeben wird, sobald das Gesamtunfalleintrittsmaß einen Eingreifschwellenwert zu einem Auswertezeitpunkt überschritten oder unterschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ableiten der Unfallinformation iterativ zu Auswertezeitpunkten für jeden der Beschleunigungssensoren (21) ein lokales Unfalleintrittsmaß ermittelt wird, indem für den jeweiligen Beschleunigungssensor (21) die dessen Einwirkungsinformation repräsentierende Werte für alle vorausgegangenen Erfassungsintervalle eines aktuellen Einwirkungsereignisses in einer Summe zusammengefasst werden, wobei für alle Erfassungsintervalle des aktuellen Einwirkungsereignisses als Einwirkungsinformation der Wert „Einwirkung erfolgt“ 1 verwendet wird, die dem Erfassungsintervall nachfolgen, in dem die Einwirkungsinformation erstmals in dem aktuellen Einwirkungsereignis den Wert „Einwirkung erfolgt“ 1 angenommen hat, und zum Ableiten der Unfallinformation die lokalen Unfalleintrittsmaße als Variablen aufgefasst werden, die ein aktuelles Einwirkungsereignis repräsentieren und das aktuelle Einwirkungsereignis über einen Klassifikationsschritt einem Einwirkungsszenario oder einem Cluster von Einwirkungsszenarien zugeordnet wird, und als Unfallinformation eine Eingreifinformation ausgegeben wird, sofern das über die lokalen Unfalleintrittsmaße repräsentierte aktuelle Einwirkungsereignis einem Einwirkungsszenario oder Cluster von Einwirkungsszenarien zugeordnet ist, das oder die ein Auslösen von automatischen Eingriffsmaßnahmen, insbesondere ein Auslösen von Rückhaltemitteln, erfordern.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuordnen eines mittels des Gesamtunfalleintrittsmaßes repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignisses oder über die lokalen Unfalleintrittsmaße repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignisses zu Ereignisszenarien mittels einer multivarianten Clusteranalyse erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuordnen eines mittels des Gesamtunfalleintrittsmaß repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignisses oder über die lokalen Unfalleintrittsmaße repräsentierten aktuellen Einwirkungsereignis zu Ereignisszenarien, gegebenenfalls zusätzlich, mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerkes erfolgt, dem ein Eingreifen erfordernde Einwirkungsszenarien und kein Eingreifen erfordernde Einwirkungsszenarien angelernt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest von einem Teil der Beschleunigungssensoren (21) die Einwirkungsinformationen drahtlos ausgelesen oder abgefragt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass iterativ in Erfassungsintervallen die Einwirkungsinformation zumindest aller Beschleunigungssensoren (21) abgefragt werden, deren übermittelte Einwirkungsinformation nicht schon in einem vorangehenden Erfassungsintervall den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ angenommen hatte.
Vorrichtung zur Unfall zur Früherkennung eines Unfallgeschehens mit einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend: eine Vielzahl an unterschiedlichen verteilten Orten in einem Fahrzeug (1) verbaute Beschleunigungssensoren (21) zum Erfassen der lokalen Beschleunigung an dem jeweiligen Verbauort; eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen (22) zum Ermitteln jeweils einer lokale Einwirkungsinformation für die unterschiedlichen Orte anhand der jeweils gemessenen lokalen Beschleunigung, und eine Auswerteeinrichtung (30) zum gemeinsamen Auswerten der Einwirkungsinformationen für die unterschiedlichen Orte und Ableiten einer Unfallinformation und Ausgeben der Unfallinformation.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Verarbeitungsschaltungen (22) jeweils einen Integrator (23) umfassen, um die an dem jeweiligen Beschleunigungssensor (21) gemessene Beschleunigung über Ermittlungszeiträume iterativ zu integrieren, um Geschwindigkeitsänderungswerte für den entsprechenden Ort zu ermitteln, und ausgebildet sind, die Einwirkungsinformation für einen Ort anhand eines oder mehrerer für den Ort erhaltenen Geschwindigkeitsänderungswerte abzuleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Verarbeitungsschaltungen (22) jeweils ausgebildet sind, die Einwirkungsinformation als eine binäre Information bereitzustellen, wobei Informationsgehalte „Einwirkung erfolgt“ und „keine Einwirkung erfolgt“ entsprechend durch 1 (eins) und 0 (null) oder umgekehrt repräsentiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (30) ausgebildet ist, zum Ableiten der Unfallinformation iterativ zu Auswertezeitpunkten ein Gesamtunfalleintrittsmaß zu ermitteln, indem iterativ in Erfassungsintervallen die Einwirkungsinformationen der Beschleunigungssensoren (21) zusammengeführt werden und eine Summe der die Einwirkungsinformationen repräsentierenden Werte aller Beschleunigungssensoren (21) über alle zurückliegenden Erfassungsintervalle eines aktuellen Einwirkungsereignisses gebildet wird, wobei für jeden Beschleunigungssensor (21), dessen Einwirkungsinformation in einem Erfassungsintervall des aktuellen Einwirkungsereignisses einmal den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ 1 angenommen hat, als Einwirkungsinformation dieses Sensors für diesen und alle nachfolgenden der Erfassungsintervalle der Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ 1 verwendet wird, und als Unfallinformation eine Eingreifinformation ausgegeben wird, sobald das Gesamtunfalleintrittsmaß einen Eingreifschwellenwert zu einem Auswertezeitpunkt überschritten oder unterschritten hat.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (30) ausgebildet ist, zum Ableiten der Unfallinformation iterativ zu Auswertezeitpunkten für jeden der Beschleunigungssensoren (21) ein lokales Unfalleintrittsmaß zu ermitteln, indem für den jeweiligen Beschleunigungssensor (21) die dessen Einwirkungsinformation repräsentierende Werte für alle vorausgegangenen Erfassungsintervalle eines aktuellen Einwirkungsereignisses in einer Summe zusammengefasst werden, wobei für alle Erfassungsintervalle des aktuellen Einwirkungsereignisses als Einwirkungsinformation der Wert „Einwirkung erfolgt“ 1 verwendet wird, die dem Erfassungsintervall nachfolgen, in dem die Einwirkungsinformation erstmals während des aktuellen Einwirkungsereignisses den Wert „Einwirkung erfolgt“ 1 angenommen hat, und zum Ableiten der der Unfallinformation die lokalen Unfalleintrittsmaße als Variablen aufgefasst werden, die ein aktuelles Einwirkungsereignis repräsentieren und das aktuelle Einwirkungsereignis über einen Klassifikationsschritt einem Einwirkungsszenario oder einem Cluster von Einwirkungsszenarien zugeordnet wird, und als Unfallinformation eine Eingreifinformation ausgegeben wird, sofern das über die lokalen Unfalleintrittsmaße repräsentierte aktuelle Einwirkungsereignis einem Einwirkungsszenario oder Cluster von Einwirkungsszenarien zugeordnet ist, das oder die ein Auslösen von automatischen Eingriffsmaßnahem, insbesondere ein Auslösen von Rückhaltemitteln, erfordern.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Beschleunigungssensoren (21) mit der Auswerteeinrichtung (30) drahtlos verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (30) eine als RFID-Lesegerät (41) ausgebildete Kommunikationseinrichtung (40) umfasst und die Beschleunigungssensoren (21) jeweils mit einer der mehreren Verarbeitungsschaltungen (22) und einer RFID-Kommunikations- und Energieversorgungseinrichtung (26) als RFID-fähiges Sensormodul (20) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (30) ausgebildet ist, iterativ in Erfassungsintervallen die Einwirkungsinformation zumindest aller Sensormodule (20) abzufragen, deren übermittelte Einwirkungsinformation nicht schon in einem vorangehenden Erfassungsintervall den Informationsgehalt „Einwirkung erfolgt“ angenommen hatte.