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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Informationen in Bezug auf einen Insassen und/oder einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 13 sowie eine Sicherheitsgurtanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 14.
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Aus dem Stand Technik ist bekannt, Informationen bezüglich eines Sicherheitsgurtes eines Kraftfahrzeugs auf der Basis von Sensoren, die an dem Sicherheitsgurt angebracht sind, zu bestimmen. Beispielsweise offenbart die
US 2019/0168710 A1 eine entsprechende Sicherheitsgurtanordnung.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, möglichst zuverlässige Informationen bezüglich des Sicherheitsgurtes und/oder eines Fahrzeuginsassen, der den Sicherheitsgurt verwendet, zu erhalten.
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Dieses Problem wird durch die Bereitstellung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, des Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie der Sicherheitsgurtanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Danach wird ein Verfahren zum Bestimmen von Informationen in Bezug auf einen Insassen und/oder einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs, wobei der Sicherheitsgurt eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- - Ermitteln jeweils einer auf die Sensoren wirkenden Kraft in einem den Sensoren jeweils zugeordneten Sensorkoordinatensystem;
- - Erzeugen eines numerischen Modells des Sicherheitsgurts und der Sensoren in einem Ausgangszustand (d.h. eines numerischen Modell, das einen modellierten Sicherheitsgurt und modellierte Sensoren aufweist), wobei in dem Modell die Positionen und Orientierungen der Sensoren sowie die Richtungen der von den Sensoren jeweils ermittelten Kräfte (insbesondere relativ zu dem Sicherheitsgurt) repräsentiert sind;
- - Erzeugen eines Endzustands des Modells dadurch, dass Positionen und/oder Orientierungen von Abschnitten des modellierten Sicherheitsgurtes, die in einer festen geometrischen Beziehung mit den repräsentierten Positionen und/oder Orientierungen zumindest einiger der Sensoren stehen, ausgehend von dem Ausgangszustand solange verändert werden, bis in einem einem Fahrzeugkoordinatensystem entsprechenden Koordinatensystem die Abweichungen der Richtungen der von den Sensoren ermittelten Kräfte von der Richtung der Gravitationskraft minimal sind; und
- - Bestimmen der Informationen in Bezug auf den Insassen und/oder den Sicherheitsgurt anhand des Verlaufs des modellierten Sicherheitsgurtes in dem Endzustand.
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Die Koordinatenachsen des den Sensoren jeweils zugeordnetem Koordinatensystem („Sensorkoordinatensystem“) verlaufen insbesondere entlang der Messrichtungen oder Symmetrieachsen des jeweiligen Sensors. Die Richtung einer mit den Sensoren jeweils bestimmten Kraft oder Beschleunigung kann zunächst nur relativ zu den Messrichtungen oder Symmetrieachsen des Sensors, d. h. in dem Sensorkoordinatensystem, angegeben werden. Eine Angabe in einem dem Fahrzeug zugeordneten Koordinatensystem („Fahrzeugkoordinatensystem“) erfordert die Kenntnis zumindest der Orientierung der Sensoren. Umgekehrt kann bei Kenntnis der Richtung der auf die Sensoren jeweils wirkenden Kräfte auf die Orientierung der Sensoren geschlossen werden.
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Die (realen) Sensoren sind insbesondere zudem jeweils fest an einem Abschnitt des Sicherheitsgurts befestigt, so dass in dem Modell von einer definierten, festen geometrischen Beziehung zwischen der Position und der Orientierung der Sensoren und den Sensoren jeweils zugeordneter Strukturen des Sicherheitsgurtes ausgegangen wird. Insbesondere sind jeweils die Position und die Orientierung des Sensors mit einer Position und Orientierung eines Abschnitts des Sicherheitsgurtes, an dem die Sensoren angeordnet sind, verknüpft. Denkbar ist auch, dass zwischen der Position und der Orientierung des Sensors und der Position benachbarter Abschnitte eines Randes des Sicherheitsgurtes eine definierte geometrische Beziehung besteht.
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Das Modell des Sicherheitsgurtes und der an ihm befestigten Sensoren in dem Ausgangszustand wird so erstellt, dass die Positionen der Sensoren relativ zu dem Sicherheitsgurt möglichst genau den realen Verhältnissen entsprechen. Insbesondere werden in dem Modell die Sensoren identisch zu dem realen Sicherheitsgurtsystem positioniert, d. h. insbesondere mit Abständen zu den Rändern des Sicherheitsgurtes, die jeweils den realen Abständen entsprechen oder diesen eindeutig zugeordnet sind. Darüber hinaus werden in dem Modell auch die Orientierungen der Sensoren relativ zu dem Sicherheitsgurt entsprechend gewählt.
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Anhand der Sensordaten wird jeweils eine auf die Sensoren wirkende Kraft ermittelt, wobei insbesondere davon ausgegangen wird, dass es sich bei dieser Kraft jeweils zumindest im Wesentlichen um die Gravitationskraft handelt. Denkbar ist auch, dass andere auf die Sensoren wirkende Kräfte erfasst werden, zum Beispiel mit einem entsprechenden Sensorsystem (zum Beispiel des Fahrzeugs), und zur Korrektur der von den Sensoren des Sicherheitsgurtes jeweils erfassten Kraft verwendet werden. Zur Modellierung des räumlichen Verlaufs des Sicherheitsgurts im Fahrzeugkoordinatensystem (entsprechend dem Weltkoordinatensystem) werden die Position und/oder Orientierungen der Abschnitte des Modells des Sicherheitsgurts, an dem die Sensoren angeordnet sind, solange variiert, dass die Richtungen der ermittelten Kräfte im Fahrzeugkoordinatensystem nach unten zeigen, d. h. der Richtung der Gravitationskraft entsprechen. Bei den Sensoren handelt es sich beispielsweise um im Prinzip beliebige Kraft- oder Beschleunigungssensoren.
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Die Orientierung der Abschnitte des Sicherheitsgurts mit den Sensoren erfolgt mit Hilfe eines Optimierungsalgorithmus (Minimierungsalgorithmus) derart, dass die Abweichungen der Richtungen der ermittelten Kräfte von der Richtung der Gravitationskraft minimal werden, d. h. einen vorgebbaren Grenzwert erreichen. Denkbar ist, dass die Abweichung für jeden Sensor individuell minimiert wird. Möglich ist jedoch auch, dass eine Summenminimierung, zum Beispiel nach Art eines „Least-Square-Algorithmus“, erfolgt. Die Erfindung ist jedoch natürlich nicht einen bestimmten Minimierungsalgorithmus festgelegt. Der „Endzustand“ des Modells des Sicherheitsgurts ist nicht zwangsläufig der absolute Endzustand des Modells. Vielmehr können auch nach Beendigung des Optimierungsalgorithmus weitere Schritte zur Veränderung des Modells erfolgen. Auch kann der „Endzustand“ der Anwendung des Optimierungsalgorithmus der Ausgangszustand einer wiederholten Anwendung des Optimierungsalgorithmus sein, um bei einer erneuten Modellierung des Verlaufs des Sicherheitsgurtes zu einem späteren Zeitpunkt den Rechenaufwand zu reduzieren.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind in dem Modell des Sicherheitsgurts den modellierten Sensoren (und damit den Abschnitten des Sicherheitsgurts, die die Sensoren aufweisen) jeweils mindestens zwei Stützstellen (insbesondere zwei Stützpunkte oder Stützabschnitte des Modells des Sicherheitsgurtes) zugeordnet, wobei das Positionieren und/oder Orientieren der Abschnitte durch ein Positionieren der Stützstellen erfolgt.
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Denkbar ist, dass die Positionierung der Stützstellen im Rahmen der Minimierung unter Einhaltung vorgegebener Randbedingungen erfolgt.
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Beispielsweise ist von den zwei einem modellierten Sensor zugeordneten Stützstellen die eine Stützstelle einem Punkt eines ersten Randes des modellierten Sicherheitsgurtes und die zweite Stützstelle einem Punkt eines zweiten, gegenüberliegenden Randes des modellierten Sicherheitsgurtes zugeordnet. Möglich ist auch, dass die zwei einem modellierten Sensor zugeordneten Stützstellen einen Abstand voneinander aufweisen, der der Breite des Sicherheitsgurtes entspricht (beispielsweise identisch mit der Breite des Sicherheitsgurtes ist). Darüber hinaus kann der Abstand zwischen benachbarten, unterschiedlichen modellierten Sensoren zugeordneten Stützstellen entlang der Längsrichtung des modellierten Sicherheitsgurtes gleich sein. Denkbar ist auch, dass die zwei Stützstellen jeweils so positioniert sein müssen, dass sich jeweils einer der modellierten Sensoren auf einer senkrecht zur Längsrichtung des modellierten Sicherheitsgurtes verlaufenden Verbindungslinie zwischen den beiden Stützstellen befindet.
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Das Modell des Sicherheitsgurtes kann zudem eine Position einer (oberen) Umlenkvorrichtung zum Umlenken des Sicherheitsgurtes enthalten, durch die der Gurt hindurch verlaufen muss. In dem Modell ist beispielsweise ein Abstand und/oder ein Verlauf des Sicherheitsgurtes zwischen der Position der Umlenkvorrichtung und zumindest einem der der Umlenkvorrichtung benachbarten Stützstellen (d. h. denjenigen Stützstellen, die demjenigen Sensor zugeordnet sind, der sich am nächsten an der Umlenkvorrichtung befindet) vorgegeben (und wird beispielweise während der Optimierung konstant gehalten). Das Vorgeben des Verlaufs des Sicherheitsgurtes besteht beispielweise in einer Vorgabe einer Gurtrichtung im Bereich der mindestens einen Stützstelle; z.B. mit der Anforderung, dass die Stützstelle so positioniert werden muss, dass der ihr zugeordnete Sensor und damit ein dem Sensor zugeordneter Abschnitt des Gurtes in Richtung der Umlenkvorrichtung orientiert sein muss (und insbesondere eine Verlängerung des Abschnitts in Richtung der Umlenkvorrichtung oder durch die Umlenkvorrichtung hindurch verläuft). Die Position der Stützstelle kann beispielsweise abhängig von einer Gurtauszugslänge variieren.
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Darüber hinaus kann das Modell des Sicherheitsgurtes auch eine Position einer unteren Umlenkvorrichtung in der Nähe eines Gurtschlosses, mit dem der Sicherheitsgurt verbunden ist, enthalten, wobei in dem Modell ein Abstand und/oder ein Verlauf des Sicherheitsgurtes zwischen der Position der unteren Umlenkvorrichtung und zumindest einem der der unteren Umlenkvorrichtung benachbarten Stützstellen vorgegeben ist. Die Vorgabe des Verlaufs des Sicherheitsgurtes erfolgt insbesondere wie oben in Bezug auf die obere Umlenkvorrichtung erläutert.
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Die Positionen der Umlenkvorrichtungen werden beispielsweise anhand jeweils eines ausgezeichneten Punktes der Umlenkvorrichtungen definiert. Denkbar ist, dass sich diese Punkte mittig in Bezug auf den Sicherheitsgurt und angrenzend an diesen befinden. Mit den Positionen der Umlenkvorrichtungen werden beispielsweise Ankerpunkte des Modells bereitgestellt, d. h. Punkte, deren Position in dem dem Fahrzeugkoordinatensystem entsprechenden Koordinatensystem während der Positionierung der Abschnitte bzw. der Stützstellen fix bleiben.
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Denkbar ist auch, dass das Modell des Sicherheitsgurtes so erstellt wird (d. h. die Optimierung so ausgeführt wird), dass der Verlauf des modellierten Sicherheitsgurtes eine möglichst geringe Krümmung aufweist. Beispielsweise erfolgt die Optimierung (die Minimierung) derart, dass bei dem modellierten Sicherheitsgurt die Summe der Winkel zwischen benachbarten Verbindungslinien, die sich jeweils zwischen zwei einem Sensor zugeordneten Stützstellen erstrecken, minimal wird.
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Die Modellierung des räumlichen Verlaufs des Sicherheitsgurts ist abgeschlossen, wenn vorgegebene Abbruchbedingungen erfüllt sind, bzw. wenn in aufeinanderfolgenden Schritten bei der Abarbeitung des Optimierungsalgorithmus keine signifikante Änderungen des räumlichen Verlaufes mehr zu verzeichnen sind.
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Anhand des Verlaufs des modellierten Sicherheitsgurtes wird als Informationen in Bezug auf den Fahrzeuginsassen (den Verwender des Sicherheitsgurtes) und/oder den Sicherheitsgurt insbesondere eine Information bezüglich der Größe des Fahrzeuginsassen, der Sitzposition des Fahrzeuginsassen, der Sitzhaltung des Fahrzeuginsassen und/oder des Status des Sicherheitsgurtes ermittelt. Beispielsweise wird der modellierte Verlauf des Sicherheitsgurtes herangezogen, um zu bestimmen, ob der Gurt korrekt angelegt ist (und zum Beispiel nicht hinter dem Fahrzeuginsassen verläuft). Beispielsweise erfolgt ein Vergleich des modellierten Verlaufs zumindest von Abschnitten des Sicherheitsgurtes mit einem Referenzverlauf.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt abhängig von der ermittelten Information eine Reaktion eines Systems des Fahrzeugs. Beispielsweise wird ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Speichermedium mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auch auf ein Sicherheitsgurtanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit:
- - einem Sicherheitsgurt,
- - einer Mehrzahl an dem Sicherheitsgurt angeordneter Sensoren;
- - einer Auswerteeinrichtung zum Auswerten von Signalen der Sensoren, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die folgenden Schritte auszuführen:
- - Ermitteln jeweils einer auf die Sensoren wirkenden Kraft in einem den Sensoren jeweils zugeordneten Sensorkoordinatensystem;
- - Erzeugen eines numerischen Modells des Sicherheitsgurts in einem Ausgangszustand, das die Positionen und Orientierungen der Sensoren sowie die Richtungen der von den Sensoren jeweils ermittelten Kräfte in dem jeweiligen Sensorkoordinatensystem enthält;
- - Erzeugen eines Endzustands des Modells dadurch, dass Positionen und/oder Orientierungen von Abschnitten des modellierten Sicherheitsgurtes, die in einer festen geometrischen Beziehung mit den Positionen und/oder Orientierungen zumindest einiger der Sensoren stehen, ausgehend von dem Ausgangszustand solange verändert werden, bis in einem einem Fahrzeugkoordinatensystem entsprechenden Koordinatensystem die Abweichungen der Richtungen der von den Sensoren ermittelten Kräfte von der Richtung der Gravitationskraft minimal sind; und
- - Bestimmen der Informationen in Bezug auf den Insassen und/oder den Sicherheitsgurt anhand des Verlaufs des modellierten Sicherheitsgurtes in dem Endzustand.
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Die oben in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung können analog natürlich zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung verwendet werden.
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Bei der Auswerteeinheit handelt es sich insbesondere um eine programmierbare Einheit des Kraftfahrzeugs; zum Beispiel um eine entsprechend programmierte Fahrzeug-ECU.
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Die Sensoren sind beispielsweise zumindest teilweise rasterförmig an dem Sicherheitsgurt angeordnet. Beispielsweise weisen benachbarte Sensoren zumindest teilweise denselben Abstand voneinander auf. Eine rasterförmige Anordnung der Sensoren ist jedoch nicht zwingend. Vielmehr können die Sensoren im Prinzip beliebig an dem Sicherheitsgurt positioniert und/oder relativ zu dem Sicherheitsgurt orientiert sein, wobei in dem Modell des Sicherheitsgurtes mit den Sensoren die jeweilige Position und Orientierung der Sensoren berücksichtigt sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Abschnitt eines realen, mit mehreren Sensoren ausgestatteten Sicherheitsgurtes im flach ausgebreiteten Zustand;
- 2 einen Fahrzeuginsassen mit angelegtem Sicherheitsgurt;
- 3 ein Modell des Sicherheitsgurtes aus 1 in einem Ausgangszustand;
- 4 das Modell des Sicherheitsgurtes aus 3 in einem Endzustand der Modellierung; und
- 5 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt einen Abschnitt 1a eines mit mehreren Sensoren 21-26 ausgestatteten Sicherheitsgurtes 1 im flach ausgebreiteten Zustand. Der Abschnitt 10 verläuft bei angelegtem Sicherheitsgurt 1 im Wesentlichen entlang des Oberkörpers des dem Sicherheitsgurt 1 zugeordneten Fahrzeuginsassen zwischen einer oberen und unteren Gurtumlenkung (siehe 2).
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Den Sensoren 21-26, bei denen es sich insbesondere um dreiachsige Beschleunigungssensoren handelt, ist jeweils ein lokales Koordinatensystem x-y-z zugeordnet, dessen Achsen beispielsweise entlang der Messrichtungen der Sensoren 21-26 verlaufen. Die Sensoren 21-26 sind jeweils fest an einem Abschnitt des Sicherheitsgurtes 1 angeordnet, so dass in einem dem Sicherheitsgurt 1 zugeordneten Koordinatensystem U-V-W oder einem Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z (vgl. 2) eine definierte geometrische Beziehung zwischen der Position und der Orientierung der Sensoren 21-26 und der Position und Orientierung des jeweiligen Abschnitts des Sicherheitsgurtes 1, an dem Sensoren 21-26 angeordnet sind, und beispielsweise auch der Position und Orientierung von Abschnitten von Seitenrändern 11, 12 des Sicherheitsgurtes 1 auf Höhe der Sensoren 21-26 besteht. Die „Position“ der Sensoren 21-26 in dem Gurtkoordinatensystem U-V-W oder dem Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z ist beispielsweise durch die Position eines Mittelpunkts des jeweiligen Sensors gegeben. Die „Orientierung“ der Sensoren 21-26 in dem Gurtkoordinatensystem U-V-W oder dem Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z entspricht insbesondere der Orientierung des jeweiligen Sensorkoordinatensystems x-y-z in dem Gurtkoordinatensystem U-V-W oder dem Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z.
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Die Sensoren 21-26 können sowohl mittig als auch versetzt zur Gurtmitte M angeordnet sein und voneinander entlang der Gurtlängsrichtung G identische oder variierende Abstände aufweisen. Darüber hinaus können die Sensoren zumindest teilweise unterschiedlich orientiert sein, d. h. die Ausrichtung der Messachsen unterschiedlicher Sensoren kann verschieden sein. Darüber hinaus können Gruppen von Sensoren vorgesehen sein, wobei insbesondere einem Abschnitt des Sicherheitsgurtes 1 mehrere, in einem geringen oder mit gar keinem Abstand voneinander angeordnete Sensoren zugeordnet sind. Denkbar ist natürlich auch, dass an dem Sicherheitsgurt 1 mehr oder weniger als die in 1 gezeigten sechs Sensoren vorhanden sind.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 21-26 rasterförmig, d. h. in einem imaginären, regelmäßigen Gitternetz angeordnet, dessen waagerechten und senkrechten Gitternetzlinien 100, 200 jeweils identische Abstände voneinander aufweisen und rechtwinklig zueinander verlaufen. Einige der waagerechten Gitternetzlinien 100 schneiden den Koordinatenursprung der lokalen Koordinatensysteme x-y-z der Sensoren 21-26. Die Abstände der Sensoren 21-26 in der Gurtlängsrichtung G (Gurtverlaufsrichtung) entsprechen beispielsweise einem definierten Basisabstand d oder einem ganzzahligen Vielfachen davon.
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Ausgewählte Knotenpunkte in dem Gitternetz der Linien 100, 200 entsprechen Punkten (Stützpunkten) in einem Modell des Sicherheitsgurtes, das zum Bestimmen des Verlaufs des Sicherheitsgurtes 1 im Fahrzeugkoordinatensystem herangezogen wird. Im vorliegenden Fall sind das die Schnittpunkte KL1 - KL10 der waagerechten Gitternetzlinien 100 mit dem in 1 linken Gurtrand 11 und die Schnittpunkte KR1 - KR10 mit dem rechten Gurtrand 12. Es ist zu erkennen, dass die ausgewählten Knotenpunkte entlang der Gurtverlaufsrichtung vor oder hinter einem ersten bzw. letzten Sensor 21, 26 positioniert sein können.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die dargestellte Verteilung der Sensoren 21-26 lediglich beispielhaft im Sinne eines Ausführungsbeispiels zu verstehen ist und lediglich für eine bessere Darstellung so gewählt wurde. Eine Anordnung der Sensoren 21-26 könnte auch in einem Gitternetz erfolgen, dessen Gitternetzlinien geneigt zum Gurtverlauf G orientiert sind (zum Beispiel unter einem bestimmten Winkel zur U-Achse bzw. V-Achse des Gurtkoordinatensystems) verlaufen und/oder unterschiedliche Abstände zueinander aufweisen (unregelmäßiges Gitternetz). Denkbar ist auch, dass die Sensoren und/oder die ausgewählten Knotenpunkte zumindest teilweise nicht in einem Raster angeordnet sind, aber jeweils eine definierte Lage und Orientierung in Bezug auf zumindest einen Abschnitt des Sicherheitsgurts 1 besitzen.
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In 2 ist ein auf einem Fahrzeugsitz 3 befindlicher Insasse 4 mit angelegtem Sicherheitsgurt 1 einer Sicherheitsgurtanordnung 10 dargestellt. Die Sicherheitsgurtanordnung 10 umfasst eine untere Gurtumlenkung 50, die einer mit einem Gurtschloss 6 in Eingriff befindlichen Gurtzunge 51 zugeordnet ist. Im oberen Bereich des Fahrzeugsitzes 3 ist eine obere Gurtumlenkung 70 angeordnet. Alternativ kann sich die obere Gurtumlenkung 70 an der Fahrzeugkarosserie, z.B. im oberen Bereich der B-Säule des Fahrzeugs, befinden.
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Mit Hilfe der an dem Sicherheitsgurt 1 angeordneten Sensoren 21-26 wird jeweils eine auf sie wirkende Kraft F bestimmt, wobei die Richtung der jeweils wirkenden Kraft F zumindest im Wesentlichen der Richtung der Gravitationskraft entspricht. Entsprechend weisen die jeweils wirkenden Kräfte F im Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z nach unten, d. h. in Richtung der Z-Achse.
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Die Ermittlung der auf die Sensoren 21-26 wirkenden Kräfte F kann zeitgleich mit dem Anlegen des Sicherheitsgurts 1 (zum Beispiel mit dem Einstecken der Gurtzunge 51 in das Gurtschloss 6) oder zeitversetzt dazu zu einem festen Zeitpunkt oder bei Eintreten eines festgelegten Ereignisses (zum Beispiel dem Start des Motors des Fahrzeuges) beginnen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass gemäß 2 die Sensoren 21-26 zwar größtenteils auf einem Oberkörperabschnitt des Sicherheitsgurtes 1 angeordnet sind, das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch mit Sensoren, die sich auf einem Beckengurtabschnitt des Sicherheitsgurtes 1 befinden, durchführbar ist.
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In 3 ist ein (numerisches) Modell MO (Vergleichsanordnung) des in 1 dargestellten Sicherheitsgurtes 1 und der Sensoren 21-26 in einem Ausgangszustand illustriert, wobei der modellierte Sicherheitsgurt mit „1'“ und die modellierten Sensoren mit „21'-26'“ bezeichnet sind. In dem Ausgangszustand entspricht der Verlauf des modellierten Sicherheitsgurtes 1' noch nicht dem Verlauf des realen Sicherheitsgurtes 1. Der in 3 gezeigte Ausgangszustand des modellierten Sicherheitsgurtes 1' entspricht dem flach ausgebreiteten Zustand des Sicherheitsgurtes 1 in 1. Dies ist jedoch nicht zwingend.
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Das Modell MO des Sicherheitsgurtes 1 in dem Ausgangszustand enthält Positionen und Orientierungen der Sensoren 21'-26' relativ zu dem modellierten Sicherheitsgurt 1', die genau den realen Verhältnissen entsprechen. Im Ausgangszustand des Modells MO des Sicherheitsgurtes 1 sind die Richtungen und die Beträge der von den Sensoren 21-26 bei Einwirken der Kräfte F (vgl. 2) ermittelten Kräfte F1-F6 jeweils in ihrem lokalen Koordinatensystem x-y-z vorgegeben. Der Koordinatenursprung der lokalen Sensorkoordinatensysteme x-y-z ist beispielsweise identisch mit dem Angriffspunkt der jeweiligen gemessenen Kraft F1-F6 (der zugehörigen Beschleunigungsvektoren). In dem Ausgangszustand des Modells MO weisen die Kräfte F1-F6 in unterschiedliche Raumrichtungen. Denkbar ist, dass das Modell MO keine räumliche Repräsentation der Sensoren 21-26 aufweist, sondern lediglich die jeweiligen Positionen und Orientierungen der Sensoren enthält. Die Position der Sensoren wird beispielsweise jeweils durch einen repräsentativen Punkt (zum Beispiel den geometrischen Mittelpunkt) des Sensors repräsentiert, wobei die von den Sensoren jeweils ermittelten Kräfte F1-F6 in dem Modell zum Beispiel an dem repräsentativen Punkt angreifen.
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Um ein Modell MO des Sicherheitsgurtes 1 zu erzeugen, dessen Verlauf dem Verlauf des realen Sicherheitsgurtes 1 möglichst entspricht, werden ausgehend von dem Ausgangszustand des Modells MO Abschnitte des Sicherheitsgurtes 1', an denen die Sensoren 21'-26' angeordnet sind, so positioniert und/oder orientiert, dass die Richtungen der Kräfte F1-F6 in dem Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z jeweils der Richtung der Gravitationskraft (der Kräfte F in 2) entspricht, d. h. die Kräfte F1-F6 in dem Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z jeweils in Z-Richtung nach unten weisen.
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Das Positionieren und/oder Orientieren der Abschnitte des modellierten Sicherheitsgurtes 1' mit den Sensoren 21'-26' erfolgt durch Positionieren der den Sensoren 21'-26' jeweils zugeordneten Stützpunkte, nämlich der Knotenpunkte KL1 - KL10, KR1 - KR10 des in Zusammenhang mit 1 bereits beschriebenen Gitternetzes des modellierten Sicherheitsgurtes 1'. Die Positionen der Knotenpunkte KL1 - KL10, KR1 - KR10 werden unter Anwendung eines Optimierungsalgorithmus solange variiert, bis die Abweichung der Richtungen der Kräfte F1-F6 von der Richtung der Gravitationskraft in dem Fahrzeugkoordinatensystem X-Y-Z minimal ist. Die Knotenpunkte KL1- KL10, KR1- KR10 befinden sich auf Seitenrändern 11', 12' des modellierten Sicherheitsgurtes 1'. Es ist jedoch auch denkbar, dass andere Punkte des Sicherheitsgurtes 1' als Stützpunkte verwendet werden.
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Vorliegend sind die Knotenpunkte KL1 - KL10, KR1 - KR10 so positioniert, dass sie einen Abstand voneinander haben, der der Breite des (realen) Sicherheitsgurtes 1 entspricht, was bei der Minimierung der Richtungsabweichung als Randbedingung zu berücksichtigen ist. Des Weiteren sollen die Knotenpunkte KL1 - KL10, KR1 - KR10 so platziert werden, dass sich die Sensoren 21'-26' jeweils auf einer Verbindungslinie V zweier jeweils einem der Sensoren 21 ‚-26‘ zugeordneter Knotenpunkte (eines Knotenpunktepaares) befinden. Weitere Randbedingungen bei der Durchführung des Optimierungsalgorithmus können ein vorgegebener Abstand des untersten Sensors oder des ihm zugeordneten Knotenpunktepaares von einer unteren Gurtumlenkung und/oder ein vorgegebener Abstand des obersten Sensors des ihm zugeordneten Knotenpunktepaares von einer oberen Gurtumlenkung sein, wie oben bereits erläutert. Auch können Randbedingungen dahingehend gesetzt werden, dass ein Verlauf des Sicherheitsgurtes zwischen dem untersten Sensor und der unteren Gurtumlenkung bzw. zwischen dem obersten Sensor und der oberen Gurtumlenkung vorgegeben wird, wie beispielsweise bereits oben erläutert.
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Dem Optimierungsalgorithmus (Minimierungsalgorithmus) können weitere geometrische oder sonstige Randbedingungen zu Grunde gelegt werden; zum Beispiel in Bezug auf die Geometrie des Sicherheitsgurtes, mechanische Eigenschaften des Sicherheitsgurtes, die Position der Gurtumlenkbereiche, die Position des Fahrzeugsitzes und/oder die Orientierung des Fahrzeugsitzes. Denkbar ist auch, dass der modellierte Verlauf des Sicherheitsgurtes möglichst einer Kurve mit geringer Krümmung entsprechen soll.
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Ein Ergebnis der Anwendung des Optimierungsalgorithmus ist in 4 dargestellt, wonach Abschnitte des Sicherheitsgurtes 1' so orientiert sind, dass die von den Sensoren 21'-26' ermittelten Kräfte F1-F6 nach unten zeigen und somit der modellierte Sicherheitsgurt 1' einen Verlauf aufweist, der den tatsächlichen Verlauf des Sicherheitsgurtes 1 möglichst gut nachbildet.
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Abhängig von diesem berechneten Verlauf des Sicherheitsgurtes - beispielsweise abhängig von einem Vergleich des Verlaufs des modellierten Sicherheitsgurtes 1' mit einem Referenzverlauf - können schließlich Information bezüglich des Fahrzeuginsassen und/oder des Sicherheitsgurtes selber ermittelt werden. Beispielsweise werden Informationen bezüglich der Körpergröße des Fahrzeuginsassen, der Körperhaltung des Fahrzeuginsassen, seiner Sitzposition oder einer Änderung der Sitzposition, seiner Vitalparameter und/oder bezüglich des Anschnallstatus ermittelt. Darüber hinaus können, wie oben bereits erläutert, Daten für weitere Prozesse zur Verfügung gestellt und/oder Reaktionen des Fahrzeugs ausgelöst werden. Beispielsweise können die zur Verfügung gestellten Daten zur Steuerung von Signalvorrichtungen, Rückhaltesystemen und anderer Sicherheitseinrichtungen dienen.
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5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß Schritt 1 erfolgt ein Bereitstellen eines mit Sensoren versehenen Sicherheitsgurtes und Anlegen des Sicherheitsgurtes durch einen mit dem Gurt zu schützenden Fahrzeuginsassen.
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Anschließend erfolgt durch jeden der Sensoren eine Ermittlung der auf ihn einwirkenden Beschleunigung oder Kraft (Schritt 2). Schließlich wird ein numerisches Modell des Sicherheitsgurtes in einem Ausgangszustand erzeugt, das die Positionen und Orientierungen der Sensoren sowie die Richtungen der von den Sensoren jeweils ermittelten Kräfte in dem jeweiligen Sensorkoordinatensystem enthält. Sodann werden zur Nachbildung des Verlaufs des realen Sicherheitsgurtes ausgewählte Knotenpunkte (Stützstellen, insbesondere Stützpunkte) des Modells des Sicherheitsgurts unter Verwendung eines Minimierungsalgorithmus solange verschoben, bis in einem einem Fahrzeugkoordinatensystem entsprechenden Koordinatensystem die Abweichungen der Richtungen der von den Sensoren ermittelten Kräfte von der Richtung der Gravitationskraft minimal sind (Schritt 3).
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Im darauffolgenden Schritt 4 erfolgt eine Interpretation und/oder Zuordnung des gemäß Schritt 3 berechneten Verlaufs des Sicherheitsgurtes. Dies kann unter Verwendung externer Daten (zum Beispiel eines Referenzverlaufs des Sicherheitsgurtes) aus einer Datenbank oder einer sonstigen Datenquelle 4a erfolgen. Gemäß Schritt 5 erfolgt abhängig von der Interpretation und/oder Zuordnung des Schritts 4 eine Weitergabe oder Weiterverarbeitung der Ergebnisse des Schritts 4. Soll keine Weitergabe oder Weiterverarbeitung erfolgen, beginnt das Verfahren erneut mit Schritt 2. Anderenfalls erfolgt gemäß Schritt 6 eine Datenausgabe für weitere Prozesse, die oben bereits erläutert wurden. Auch bei einem Durchführen des Schritts 6 kann das Verfahren erneut beginnend mit Schritt 2 ausgeführt werden (in 5 angedeutet durch die gestrichelte Linie unterhalb des Schritts 5).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2019/0168710 A1 [0002]
