DE102021202268A1 - Fahrzeugsicherheitssystem mit integriertem aktiv-passiv-frontaufprall-ansteueralgorithmus - Google Patents

Fahrzeugsicherheitssystem mit integriertem aktiv-passiv-frontaufprall-ansteueralgorithmus Download PDF

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Andreas Fleckner
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Abstract

Ein Fahrzeugsicherheitssystem, das dazu beiträgt, einen Fahrzeuginsassen im Falle einer Frontalkollision zu schützen, weist eine Steuervorrichtung, einen oder mehrere Zusammenstoßsensoren zum Erfassen einer Frontalkollision und einen aktiven Sensor zum Detektieren von Objekten im Fahrtweg des Fahrzeugs auf. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung zu implementieren, die im Ansprechen auf von den Zusammenstoßsensoren empfangene Signale das Auftreten einer Frontalkollision detektieren. Die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementieren Schwellen zum Bestimmen, ob die von den Zusammenstoßsensoren empfangenen Signale das Auftreten einer Frontalkollision anzeigen. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Algorithmus zu implementieren, der die von dem aktiven Sensor erhaltenen Informationen dazu verwendet, ein Objekt im Fahrtweg des Fahrzeugs zu detektieren und die Schwellen, die in den Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert sind, im Ansprechen auf das Detektieren des Objekts auszuwählen.

Description

  • Moderne Fahrzeuge beinhalten verschiedene Systeme, die zur Sicherheit der Insassen beitragen. Diese Fahrzeugsicherheitssysteme können passive Sicherheitssysteme und/oder aktive Sicherheitssysteme beinhalten. Verallgemeinert betrachtet handelt es sich bei passiven Sicherheitssystemen um reaktive Systeme, die in Reaktion darauf, dass sie das Auftreten eines Ereignisses, für das ein Insassenschutz erwünscht ist, wie z.B. einen Fahrzeugzusammenstoß, detektieren, Insassenschutz bieten. Aktive Sicherheitssysteme hingegen suchen das Auftreten von Ereignissen, für die ein Insassenschutz erwünscht ist, zu antizipieren und aktive Vermeidungsmaßnahmen auszuführen.
  • Passive Sicherheitssysteme beinhalten eine oder mehrere passive Rückhalteeinrichtungen, wie Airbags und Sicherheitsgurtaufroller, die betätigbar sind, um dazu beizutragen, einen Insassen eines Fahrzeugs zu schützen. Diese Fahrzeugsicherheitssysteme verwenden eine Airbag-Steuereinheit, die mit den Airbags und mit einer Vielzahl von Zusammenstoßsensoren, wie Beschleunigungsmessern und Drucksensoren, in Wirkverbindung steht. Im Ansprechen auf das Bestimmen eines Zusammenstoßszenarios basierend auf Informationen, die von den Zusammenstoßsensoren bereitgestellt werden, ist die Airbag-Steuereinheit betriebsfähig, die Airbags einzusetzen, indem sie eine Aufblasvorrichtung aktiviert, die Aufblasströmungsmittel in die Airbags leitet. Im aufgeblasenen Zustand tragen der Fahrer- und der Beifahrerairbag dazu bei, den Insassen vor dem Aufprallen auf Teile des Fahrzeugs, wie beispielsweise die Instrumententafel und/oder ein Lenkrad des Fahrzeugs, zu schützen.
  • Aktive Sicherheitssysteme nutzen Sensorvorrichtungen wie Kameras, Radar, Lidar und Ultraschallwandler, um die Bedingungen in der Umgebung des Fahrzeugs zu bestimmen. Ansprechend auf die erfassten Bedingungen können Fahrzeugwarnsysteme optisch wahrnehmbare, hörbare und taktile Warnungen an den Fahrer ausgeben. Dies kann beispielsweise bei der Detektion im toten Winkel, beim Verlassen der Fahrspur, bei der Front- und Heckobjekt-Detektion, bei der Detektion von Querverkehr und bei der Detektion von Fußgängern der Fall sein. Aktive Sicherheitssysteme können die erfassten Bedingungen auch dazu nutzen, Fahrzeugsteuerungen, wie etwa aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung, aktives Bremsen, aktive Lenkung im Ansprechen auf die Detektion von Spurabweichungen etc., aktiv zu betätigen. Die in aktiven Sicherheitssystemen verwendeten Erfassungseinrichtungen weisen jeweils bestimmte Vorteile auf.
  • Kameras sind sehr effektiv bei der Objekterkennung. Wenn sie so angeordnet sind, dass sie die Umgebung aus mehreren Blickwinkeln „betrachten“, liefern Kameras dem Fahrzeug Informationen, die von Algorithmen künstlicher Intelligenz von Fahrzeugsicherheitssystemen verwendet werden können, um externe Objekte, wie andere Fahrzeuge, Fußgänger, oder Objekte, wie Bäume oder Mülltonnen am Straßenrand, zu detektieren. Kameras können Winkel präzise messen, wodurch das Fahrzeugsicherheitssystem frühzeitig erkennen kann, ob ein sich näherndes Objekt in den Fahrtweg des Fahrzeugs kommen wird. Durch die Verwendung sowohl eines langbrennweitigen als auch eines kurzbrennweitigen Zoombereichs mit unterschiedlich breiten und engen Sichtfeldern werden Kameras zu wichtigen Werkzeugen für Sicherheitsfunktionen, wie Kollisionsvermeidung, adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung, automatisierte Bremssysteme und die Spurhalteassistenzfunktion.
  • Radarsensoren verwenden zur Detektion von Objekten ein Echosystem, was bei schlechten Sichtverhältnissen, welche die Effektivität der Kamera beeinträchtigen können, von Vorteil ist. Radarsensoren emittieren elektromagnetische Wellen und empfangen das von den umgebenden Objekten zurückreflektierte „Echo“. Radarsensoren sind besonders effektiv bei der Bestimmung des Abstands und der Geschwindigkeit von Objekten - wie Fahrzeugen und Fußgängern - relativ zu dem Fahrzeug. Da sie unabhängig von Wetter-, Licht- und Sichtverhältnissen funktionieren, sind Radarsensoren ideal, für das Einhalten von Abständen, das Ausgeben von Kollisionswarnungen, Detektion im toten Winkel, Notbremsungen etc..
  • Lidar-Sensoren wenden ebenfalls das Echoprinzip an, wobei anstelle von Funkwellen Laserpulse eingesetzt werden. Lidar-Sensoren erfassen Abstände und Relativgeschwindigkeiten mit einer dem Radar ebenbürtigen Genauigkeit. Zusätzlich können Lidar-Sensoren auch Objekttypen und Winkel zwischen Objekten mit einer viel höheren Genauigkeit erkennen. Lidar-Sensoren können daher dazu eingesetzt werden, komplexere Verkehrssituationen auch bei Dunkelheit sehr gut zu erkennen. Im Gegensatz zu Kameras und Radarsensoren ist der Blickwinkel nicht entscheidend, da Lidar-Sensoren die 360-Grad-Umgebung des Fahrzeugs aufzeichnen können. Die hochauflösenden 3D-Solide-State-Lidar-Sensoren können sogar Fußgänger und kleinere Objekte dreidimensional rendern.
  • Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsicherheitssystem, das sowohl aktive als auch passive Komponenten beinhaltet. In dieser Beschreibung wird „aktive Sicherheit“ verwendet, um auf Technologie Bezug zu nehmen, die zur Verhinderung eines Zusammenstoßes, d.h. zur „Zusammenstoß-Vermeidung“ [„crash avoidance“] beiträgt, und „passive Sicherheit“ wird verwendet, um auf Komponenten des Fahrzeugs, wie Airbags, Sicherheitsgurte und die physische Struktur des Fahrzeugs (beispielsweise Knautschzonen) Bezug zu nehmen, die dazu beitragen, Insassen im Ansprechen auf das Detektieren des Auftretens eines Zusammenstoßes zu schützen.
  • Passive Sicherheitssysteme beinhalten einen oder mehrere Sensoren, wie beispielsweise Beschleunigungsmesser und/oder Drucksensoren, die dazu ausgebildet sind, das Auftreten eines Zusammenstoßereignisses zu erfassen. Eine Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, Signale von den Sensoren zu empfangen, auf Basis der Signale das Auftreten einer Kollision zu bestimmen oder zu unterscheiden, und im Ansprechen auf die erfasste Kollision eine oder mehrere betätigbare Rückhalteeinrichtungen, wie Airbags und/oder Gurtstraffer/Gurtaufroller einzusetzen.
  • Aktive Sicherheitssysteme, wie beispielsweise Systeme zur Vermeidung von Zusammenstößen, sind dazu ausgelegt, die Schwere eines Fahrzeugzusammenstoßes zu verhindern oder abzuschwächen indem sie Radar (Allwetter), Laser (LIDAR), Kameras (unter Verwendung von Bilderkennung) oder eine Kombination oder einer Kombination aus diesen dazu nutzen, einen bevorstehenden Zusammenstoß zu detektieren. Im Ansprechen auf die Detektion eines drohenden Zusammenstoßes können Systeme zur Vermeidung von Zusammenstößen Warnungen (visuell, hörbar, taktil) an eine Bedienperson ausgeben, und auch aktive Sicherheitsmaßnahmen auslösen, wie beispielsweise eine automatische Notbremsung und/oder eine automatische Notlenkung, um zur Vermeidung oder Abschwächung des Zusammenstoßes beizutragen.
  • Ein System zur Vermeidung von Zusammenstößen kann beispielsweise eine automatische Notbremsung durchführen, um eine potenzielle Vorwärtskollision zu detektieren und kann mit dem Zweck einer Vermeidung oder Abschwächung einer Kollision die Fahrzeugbremsanlage aktivieren, um das Fahrzeug zu verzögern. Sobald eine bevorstehende Kollision detektiert ist, gibt das System zur Vermeidung von Zusammenstößen eine Warnung an den Fahrer aus. Wenn die Kollision unmittelbar bevorsteht, greift das System zur Vermeidung von Zusammenstößen automatisch und autonom ohne jegliches Zutun des Fahrers ein, indem es eine Notbremsung durchführt.
  • Das aktive Sicherheitssystem kann ein eigenständiges System sein oder es kann ein Subsystem sein, das Komponenten eines anderen Systems nutzt, wie beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem („driver assist system‟, DAS), das die Kamera-, Radar- und LIDAR-Daten nutzt, um Fahrerassistenzfunktionen, wie beispielsweise aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung, Spurhaltefunktion, Überwachung des toten Winkels, Einparkhilfe etc. bereitzustellen. Diese Komponenten können sogar dazu verwendet werden, Funktionalitäten des automatisierten Fahrens bereitzustellen.
  • Gemäß der Erfindung werden Informationen, die von einem aktiven Sicherheitssystem erhalten werden, verwendet, um die durch das passive Sicherheitssystem durchgeführte Unterscheidung eines Frontalzusammenstoßes und damit das Ansprechverhalten des Fahrzeugsicherheitssystems zu verbessern.
  • Gemäß einem Aspekt weist ein Fahrzeugsicherheitssystem, das dazu beiträgt, einen Fahrzeuginsassen im Falle einer Frontalkollision zu schützen, eine Steuervorrichtung, einen oder mehrere Zusammenstoßsensoren zum Erfassen einer Frontalkollision und einen aktiven Sensor zum Detektieren von Objekten im Fahrtweg des Fahrzeugs auf. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung zu implementieren, die im Ansprechen auf von den Zusammenstoßsensoren empfangene Signale das Auftreten einer Frontalkollision detektieren. Die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementieren Schwellen zum Bestimmen, ob die von den Zusammenstoßsensoren empfangenen Signale das Auftreten einer Frontalkollision anzeigen. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Algorithmus zu implementieren, der die von dem aktiven Sensor erhaltenen Informationen dazu verwendet, ein Objekt im Fahrtweg des Fahrzeugs zu detektieren und die Schwellen, die in den Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert sind, im Ansprechen auf das Detektieren des Objekts auszuwählen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus ferner dazu ausgebildet sein, Fehlanwendungskästen auszuwählen, die den ausgewählten Schwellen zugeordnet sind, die durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung auf Basis der von dem aktiven Sensor erhaltenen Informationen implementiert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der durch die Steuerung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet sein, einen Objekttyp für das Objekt zu bestimmen, eine geschätzte Schwere eines Zusammenstoßes mit dem Objekt zu bestimmen, und ferner im Ansprechen auf mindestens einen von dem Objekttyp und der geschätzten Schwere die in den Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementierten Schwellen auszuwählen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der Objekttyp ein Automobil, ein Lastwagen, ein Hindernis oder ein Pfosten sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt -kann der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet sein, die geschätzte Schwere durch Implementieren einer Metrik zu bestimmen, welche die geschätzte Schwere basierend auf einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug bestimmt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann das Fahrzeugsicherheitssystem auch mindestens eine betätigbare Sicherheitseinrichtung beinhalten, die einen Airbag mit einer zweistufigen Aufblasvorrichtung und einem Gurtstraffer aufweist. Die durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus kann dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass im Ansprechen auf die geschätzte Schwere eine der folgenden Aktionen durchzuführen ist: Betätigung weder des Gurtstraffers noch der Aufblasvorrichtung, Betätigung nur des Gurtstraffers, Betätigung des Gurtstraffers und der ersten Stufe der Aufblasvorrichtung; Betätigung des Gurtstraffers, der ersten Stufe der Aufblasvorrichtung und der zweiten Stufe der Aufblasvorrichtung.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus ferner dazu ausgebildet sein, Fehlanwendungskästen auszuwählen, die den ausgewählten Schwellen zugeordnet sind, die durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung im Ansprechen auf mindestens eines von dem Objekttyp und der geschätzten Schwere implementiert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus ferner dazu ausgebildet sein, die geschätzte Schwere durch Auswerten einer Metrik zur Unterscheidung der geschätzten Schwere zu bestimmen die eine Relativgeschwindigkeit des Objekts relativ zu dem Fahrzeug und die Verschiebung vergleicht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - können die Zusammenstoßsensoren vordere Knautschzonensensoren („crush zone sensors“, CZS) beinhalten. Die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung können eine CZS-Schalt-Unterscheidungsmetrik zum Auswerten von CZS-Beschleunigungswerten umfassen, um zu bestimmen, ob eine CZS-Schaltschwelle überschritten wird. Die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung können individuelle Metriken beinhalten, die jedem durch den Algorithmus bestimmten Objekttyp zugeordnet sind. Jede einzelne Metrik kann eine normale Schwelle und einen normalen Fehlanwendungskasten, sowie eine CZS-Schaltschwelle und einen CZS-Schalt-Fehlanwendungskasten beinhalten. Die CZS-Schaltschwelle und der CZS-Schalt-Fehlanwendungskasten können durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert werden, wenn die CZS-Schalt-Unterscheidungsmetrik bestimmt, dass die CZS-Schaltschwelle überschritten wird. Die normale Schwelle und der Fehlanwendungskasten können bei Nicht-Überschreiten der CZS-Schaltschwelle implementiert werden. Die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung können ferner eine normale voreingestellte Schwelle und einen normalen vorbestimmten Fehlanwendungskasten, sowie eine voreingestellte CZS-Schaltschwelle beinhalten. Die voreingestellte CZS-Schaltschwelle und der voreingestellte Fehlanwendungskasten können durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert werden, wenn die CZS-Schalt-Unterscheidungsmetrik bestimmt, dass die CZS-Schaltschwelle überschritten wird, und der Algorithmus das Objekt im Fahrtweg des Fahrzeugs detektiert. Die normale voreingestellte Schwelle und der normale voreingestellte Fehlanwendungskasten können implementiert werden, wenn die CZS-Schaltschwelle nicht überschritten wird und der Algorithmus das Objekt im Fahrtweg des Fahrzeugs detektiert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet sein, Objekte im Fahrtweg des Fahrzeugs durch Identifizieren des Objekts zu detektieren, zu bestimmen, ob eine seitliche Position des Objekts in Bezug auf das Fahrzeug innerhalb einer vorbestimmten Schwellen liegt, eine Unterscheidungsmetrik einer Zeit bis zu einer Kollision („time-to-collision“, TTC) auszuwerten, um zu bestimmen, ob eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle, die bestimmt, dass ein Zusammenstoß unmittelbar bevorsteht, überschreitet, eine Unterscheidungsmetrik eines Längsabstands von einer Kollision auszuwerten, um zu bestimmen, ob die longitudinale Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle, die bestimmt, dass ein Zusammenstoß unmittelbar bevorsteht, überschreitet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet sein, Objekte im Fahrtweg des Fahrzeugs durch Identifizieren des Zustands des Objekts zu detektieren, zu bestimmen, ob eine berechnete Zusammenstoßwahrscheinlichkeit größer ist als eine vorbestimmte Zusammenstoßwahrscheinlichkeit, und eine Unterscheidungsmetrik einer Zeit bis zu einer Kollision („time-to-collision“, TTC) auszuwerten, um zu bestimmen, ob die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle, die bestimmt, dass ein Zusammenstoß unmittelbar bevorsteht, überschreitet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - können die Zusammenstoßsensoren Komponenten eines passiven Sicherheitssystems sein, das ferner mindestens eine betätigbare Sicherheitseinrichtung beinhaltet. Das passive Sicherheitssystem kann dazu ausgebildet sein, auf das Auftreten einer Fahrzeugkollision durch Betätigen der Sicherheitseinrichtung zu reagieren. Der aktive Sensor kann eine Komponente eines aktiven Sicherheitssystems sein, das dazu ausgebildet ist, das Auftreten der Fahrzeugkollision zu antizipieren.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - können die Zusammenstoßsensoren mindestens eines von Knautschzonensensoren und von Sensoren einer Airbag-Steuereinheit („airbag control unit“, ACU) in Form von Beschleunigungsmessern zur Messung der Fahrzeugbeschleunigung entlang einer Fahrzeuglängsachse sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - können die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung einen Wert aufweisen, der durch Vergleichen von Beschleunigung gegen Verschiebung oder Geschwindigkeit gegen Verschiebung, wie durch die Zusammenstoßsensoren gemessen, bestimmt wird, und die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung können das Auftreten einer Frontalkollision im Ansprechen darauf bestimmen, dass der Wert die Schwelle überschreitet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der aktive Sensor eine Kamera sein, wobei die von dem aktiven Sensor erhaltene Information der Objekttyp, eine seitliche Position des Objekts, eine Zeit bis zur Kollision (TTC) mit dem Objekt, eine Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs und/oder eine longitudinale Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug sein kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der Algorithmus zum Detektieren des Objekts im Fahrtweg des Fahrzeugs dazu ausgebildet sein, das Objekt zu detektieren, indem bestimmt wird, ob der Objekttyp ein erkannter Objekttyp ist; indem bestimmt wird, ob die seitliche Position des Objekts innerhalb eines vorbestimmten Schwellenbereich liegt; indem bestimmt wird, ob die TTC mit dem Objekt innerhalb einer Schwelle liegt, die eine bevorstehende Kollision anzeigt, durch Auswerten einer TTC-Kollisionsunterscheidungsmetrik, um zu bestimmen, ob die TTC eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Schwelle in Bezug auf die Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs bestimmt wird; und indem bestimmt wird, ob die longitudinale Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug innerhalb einer Schwelle liegt, die eine bevorstehende Kollision anzeigt, durch Auswerten einer Unterscheidungsmetrik des Längsabstands von einer Kollision, um zu bestimmen, ob der Längsabstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Schwelle in Bezug auf die Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs bestimmt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der aktive Sensor ein Radarsensor sein. Die von dem aktiven Sensor erhaltene Information kann ein Objektzustand, eine Kollisionswahrscheinlichkeit, eine Zeit bis zur Kollision (TTC) mit dem Objekt, und eine Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - ist der Algorithmus zum Detektieren des Objekts im Fahrtweg des Fahrzeugs dazu ausgebildet, das Objekt zu detektieren, indem bestimmt wird, ob der Objektzustand ein erkannter Objektzustand ist; indem bestimmt wird, ob die Kollisionswahrscheinlichkeit größer ist als eine vorbestimmte Schwellenwahrscheinlichkeit; und indem bestimmt wird, ob die TTC mit dem Objekt innerhalb einer Schwelle liegt, die eine bevorstehende Kollision anzeigt, durch Auswerten einer TTC-Kollisionsunterscheidungsmetrik, um zu bestimmen, ob die TTC eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Schwelle in Bezug auf die Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs bestimmt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der erkannte Objektzustand ein Vorwärtszustand, ein Rückwärtszustand, ein Seitwärtszustand, ein stationärer Zustand oder ein Bewegungszustand sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann der aktive Sensor mindestens eines von einer Kamera, einem Radarsensor und einem Laserradar(LIDAR)-Sensor sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt - allein oder in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt - kann die Steuervorrichtung eine Airbag-Steuereinheit („airbag controller unit“, ACU) sein.
    • Die 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugsicherheitssystem gemäß einer beispielhaften Konfiguration.
    • Die 2 bis 5 sind schematische Darstellungen der in dem Fahrzeugsicherheitssystem implementierten Algorithmen zur Steuerung der aktiven Sicherheit.
    • Die 6 ist eine schematische Darstellung der in dem Fahrzeugsicherheitssystem implementierten Aufbereitung von Zusammenstoßsignalen.
    • Die 7A und 7B sind schematische Darstellungen, die in Fahrzeugsicherheitssystemen implementierte bekannte Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung zeigen.
    • Die 8A und 8B sind schematische Darstellungen, die aktive Schaltmerkmale aufweisende Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung, die in dem Fahrzeugsicherheitssystem implementiert sind, zeigen.
  • In dieser Beschreibung wird mitunter auf die linke und die rechte Seite eines Fahrzeugs Bezug genommen. Diese Bezugnahmen sind so zu verstehen, dass sie sich auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs beziehen. Wenn also auf die „linke“ Seite eines Fahrzeugs Bezug genommen wird, so ist damit eine Fahrerseite („driver side“, „DS“) des Fahrzeugs gemeint. Bei Bezugnahme auf die „rechte“ Seite des Fahrzeugs ist damit die Beifahrerseite („passenger side“, „PS“) des Fahrzeugs gemeint.
  • Außerdem werden in dieser Beschreibung bestimmte Beschreibungen unter Bezug auf Fahrzeugachsen, insbesondere die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse des Fahrzeugs vorgenommen. Die X-Achse ist eine zentrale, in Längsrichtung verlaufende Achse des Fahrzeugs. Die Y-Achse ist eine seitlich verlaufende Achse des Fahrzeugs, die senkrecht zur X-Achse steht. Die Z-Achse ist eine vertikal verlaufende Achse des Fahrzeugs, die sowohl senkrecht zur X-Achse als auch senkrecht zur Y-Achse verläuft. Die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse schneiden sich in oder nahe einem Schwerpunkt („center of gravity“, „COG“) des Fahrzeugs.
  • Bezugnehmend auf die 1 weist ein Fahrzeug 12 beispielsweise ein Fahrzeugsicherheitssystem 10 auf, das ein passives Sicherheitssystem 20 und ein aktives Sicherheitssystem 100 beinhaltet. Das passive Sicherheitssystem 20 beinhaltet betätigbare Fahrzeuginsassenschutzeinrichtungen, die schematisch bei 14 dargestellt sind. Die Schutzeinrichtungen 14 können beliebige betätigbare Fahrzeuginsassenschutzeinrichtungen beinhalten, wie etwa Frontairbags, Seitenairbags, Vorhangairbags, Knieairbags, Vorhangairbags („Curtainairbags“), betätigbare Sicherheitsgurt-Vorstraffer und/oder - Aufroller. Das passive Sicherheitssystem 20 beinhaltet auch eine elektronische Steuereinheit 50 für Airbags (hier als Airbag-Steuereinheit oder „ACU“ bezeichnet), die mit den Schutzeinrichtungen 14 in Wirkverbindung steht. Die ACU 50 ist dazu betreibbar, die Betätigung der Schutzeinrichtungen 14 im Ansprechen auf Fahrzeugbedingungen zu steuern, die über einen oder mehrere Sensoren, mit denen die ACU in Wirkverbindung steht, erfasst werden.
  • Das passive Sicherheitssystem 20 beinhaltet mehrere Sensoren, wie beispielsweise Beschleunigungsmesser und/oder Drucksensoren, um bestimmte Bedingungen des Fahrzeugs 12 zu messen, die verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Fahrzeuginsassenschutzeinrichtungen 14 betätigt werden sollen. Diese Sensoren können im gesamten Fahrzeug 12 an verschiedenen Stellen angebracht sein, die so ausgewählt sind, dass sie das Erfassen des speziellen Fahrzeugzustands, für den der Sensor vorgesehen ist, ermöglichen. In dieser Beschreibung wird das Fahrzeugsicherheitssystem 10 so beschrieben, dass es mehrere Zusammenstoßsensoren unterschiedlichen Typs und an unterschiedlichen Stellen in dem Fahrzeug 12 beinhaltet. Bei den hier beschriebenen Zusammenstoßsensoren handelt es sich nicht unbedingt um eine vollständige Liste der Sensoren, die in dem Fahrzeugsicherheitssystem 10 enthalten sind. Die hier beschriebenen Sensoren sind lediglich diejenigen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, um das Auftreten eines Frontalaufpralls zu detektieren. Fachleute auf dem Gebiet werden daher erkennen, dass das Fahrzeugsicherheitssystem 100 einen oder mehrere andere Zusammenstoßsensoren jeglicher Art, in beliebiger Anzahl und an beliebiger Stelle in dem Fahrzeug 12 enthalten kann.
  • Das passive Sicherheitssystem 80 ist in der ACU 50 implementiert und wird dazu verwendet, das Auftreten eines frontalen Fahrzeugaufpralls zu detektieren. Zu diesem Zweck beinhaltet das Fahrzeugsicherheitssystem 10 einen linken Knautschzonensensor 60 und einen rechten Knautschzonensensor 62. Der linke Knautschzonensensor 60 und der rechte Knautschzonensensor 62 sind Beschleunigungsmesser, die dazu ausgebildet sind, Fahrzeugbeschleunigungen zu erfassen und Signale, die diese Beschleunigungen anzeigen, an die ACU 50 zu übertragen. Die ACU 50 ist dazu ausgebildet, zu bestimmen, ob die Größe der erfassten Beschleunigungen eine Schwelle erreicht oder überschreitet, der ausreicht, um anzuzeigen, dass ein Zusammenstoßereignis stattgefunden hat, und dazu, die Sicherheitseinrichtungen im Ansprechen auf diese Bestimmung zu betätigen.
  • In der 1 sind die Knautschzonensensoren 60, 62 einachsige Beschleunigungsmesser, die dazu ausgebildet sind, Beschleunigungen in parallel zu der Längsachse XFZ verlaufenden Richtungen zu erfassen, die in der schematischen Darstellung der Sensoren allgemein durch die Pfeile LT_CZS beziehungsweise RT_CZS gekennzeichnet sind. Der linke und der rechte Knautschzonensensor 60, 62 sind an oder nahe der linken (DS) vorderen Ecke und der rechten (PS) vorderen Ecke des Fahrzeugs 12 angeordnet. Der linke und der rechte Knautschzonensensor 60, 62 können an diesen vorderen Eckpositionen beispielsweise hinter einem vorderen Stoßfänger 16 des Fahrzeugs angebracht sein. Die ACU 50 enthält einen integrierten 2-Achsen-Beschleunigungsmesser 52 zum Erfassen von Fahrzeugbeschleunigungen entlang der X-Achse und der Y-Achse. Diese Beschleunigungen werden bei CCU_X beziehungsweise bei CCU_Y angezeigt.
  • Das Fahrzeugsicherheitssystem 10 ist dazu implementiert und ausgebildet, mit anderen Fahrzeugsystemen zusammenzuwirken. Die ACU 50 kann beispielsweise über einen Fahrzeug-Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) mit einem Fahrzeugkarosserie-Steuerungsmodul („body control module“ BCM) 30 in Wirkverbindung stehen. Das BCM 30 kann über den CAN-Bus mit anderen Fahrzeugsystemen kommunizieren, beispielsweise mit der Fahrwerksregelung, der Stabilitätsregelung der Traktions-/Antriebsschlupfregelung, dem Antiblockiersystem (ABS), der Reifendrucküberwachung („tire pressure monitoring“, TPMS), Navigationssystemen, Messgeräten (Drehzahl, Drosselklappenstellung, Bremspedalstellung etc.), Informations- und Unterhaltungssystemen („Infotainment-Systemen“) und anderen Systemen. Über die CAN-Bus-Schnittstelle kann die ACU 50 mit jedem dieser externen Systeme kommunizieren, um Daten bereitzustellen und/oder zu empfangen.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 kann das aktive Sicherheitssystem 100 eine bekannte Konfiguration aufweisen, einschließlich einer oder mehrerer aktiver Komponenten des Sicherheitssystems, die dazu ausgebildet sind, auf bekannte Weise aktive Sicherheitsfunktionalität bereitzustellen. Das aktive Sicherheitssystem 100 kann Komponenten eines Fahrerassistenzsystems („driver assist system“, DAS) verwenden, das, wie der Name impliziert, dem Fahrzeugführer beim Fahren Unterstützung bietet. Diese Komponenten können dabei unterstützen, DAS-Funktionalität wie etwa aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung, Spurhaltefunktion, Überwachung des toten Winkels, Einparkhilfe etc., bereitzustellen. Diese Komponenten können sogar diejenigen sein, die eingesetzt werden, um Funktionalitäten des automatisierten Fahrens bereitzustellen und können daher unter Verwendung künstlicher Intelligenz („artificial intelligence“, AI) und anderer Techniken des maschinellen Lernens große Mengen an Informationen über die Fahrzeugumgebung bereitstellen. Für die Zusammenstoßvermeidungs-Funktionalität kann das aktive Sicherheitssystem Zusammenstoßwarnungen (hörbar, optisch wahrnehmbar, taktil), automatische Notbremsung und automatische Notlenkung bereitstellen.
  • Das aktive Sicherheitssystem 100 weist Komponenten in Form von beispielsweise Kamerasensoren, Radarsensoren und Laserradar(LIDAR)-Sensoren. Ein Kamerasensor 110 ist vorwärtsgerichtet oben an der Windschutzscheibe 18, beispielsweise hinter oder im Bereich eines Rückspiegels, angebracht. Der Radarsensor 120 bzw. die Radarsensoren 120 kann bzw. können vorne, im Bereich des Stoßfängers 16, beispielsweise in dem Kühlergrill, angebracht sein. Ein Laserradar(LIDAR)-Sensor 130 kann auf dem oder nahe dem Fahrzeugdach 22 angebracht sein.
  • Die Kamerasensoren 110 bieten ein breites Sichtfeld und können verschiedene Objekte/Hindernisse mit hoher Genauigkeit identifizieren. Kameras können auch bestimmen, ob sich ein Objekt/Hindernis im Fahrtweg des Fahrzeugs 12 befindet. Kameras erfordern ferner gute Sichtverhältnisse und bei Dunkelheit, Nebel, Regen, Schnee etc., beeinträchtigt. Die Radarsensoren 120 sind bei schlechten Sichtverhältnissen nicht beeinträchtigt und liefern genaue Angaben zur Zeit bis zur Kollision (Time-to-Collision, TTC). Die Radarsensoren 120 können jedoch weniger gut zwischen verschiedenen Arten von Objekten/Hindernissen unterscheiden und können nicht so gut wie Kameras feststellen, ob sich ein Objekt/Hindernis im Fahrtweg des Fahrzeugs 12 befindet. Die LIDAR-Sensoren 130 bieten die Fähigkeit zur 3D-Erfassung für die Bestimmung der TTC und des Fahrtwegs des Fahrzeugs, bieten eine gute Objekt-/Hindernis-Erkennung und sind sowohl in guten als auch in schlechten Sichtsituationen robust.
  • Die Kamera 110, der Radarsensor 120 und der LIDAR-Sensor 130 können mit einer separaten Steuervorrichtung, wie etwa einer DAS-Steuervorrichtung 140, verbunden sein, und die Steuervorrichtung kann über den CAN-Bus mit der ACU 50 kommunizieren. Alternativ können sowohl die aktive als auch die passive Sicherheitsfunktionalität von einer einzigen Steuervorrichtung, beispielsweise der ACU 50, übernommen werden, wobei in diesem Fall die Kamera 110, der Radarsensor 120 und der LIDAR-Sensor 130 direkt mit der ACU 50 verbunden sein können. Diese Sensoren überwachen einen Bereich innerhalb eines vorbestimmten Sichtfelds und einer vorbestimmten Reichweite vor dem Fahrzeug 12.
  • Die Sensoren des aktiven Sicherheitssystems liefern Informationen (Signale, Daten etc.), die eine Steuervorrichtung, wie etwa die ACU 50, die DAS-Steuervorrichtung 140 oder eine andere Steuervorrichtung, dazu verwenden kann, das Vorhandensein von Objekten im Fahrtweg des Fahrzeugs zu detektieren. Durch das Implementieren bekannter Verfahren, wie künstlicher Intelligenz (AI) und anderer Algorithmen, kann die Steuervorrichtung auf das detektierte Objekt bezogene Informationen bestimmen, wie etwa den Objekttyp, den Längsabstand vom Fahrzeug, die seitliche Position im Fahrtweg des Fahrzeugs, die Zeit bis zur Kollision mit dem Fahrzeug, die Relativgeschwindigkeit zu dem Fahrzeug, den Zustand des Objekts (beispielsweise vorwärtsgerichtet, rückwärtsgerichtet, seitwärtsgerichtet, in Bewegung, im Stillstand etc.) und die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Kollision kommt.
  • Die 2 bis 8 veranschaulichen Ansteueralgorithmen, die durch das Fahrzeugsicherheitssystem 10 implementiert werden, um im Falle eines hier als ein Frontalzusammenstoß bezeichneten Frontalaufpralls mit dem Fahrzeug 12, zum Schutz des bzw. der Fahrzeuginsassen beizutragen. Die Algorithmen sind in einer Fahrzeugsteuerung implementiert, wie etwa der ACU 50, die mit den Sicherheitseinrichtungen 14 in Wirkverbindung steht und dazu ausgebildet ist, ansprechend auf das Detektieren des Auftretens eines Frontalzusammenstoßes die Sicherheitseinrichtungen zu betätigen. Gemäß der Erfindung sind die in dem Fahrzeugsicherheitssystem 10 implementierten Ansteueralgorithmen so ausgebildet, dass das passive Sicherheitssystem 20 sein Ansprechen auf einen Frontalzusammenstoß auf Basis der von dem aktiven Sicherheitssystem 100 erhaltenen Informationen anpasst oder abstimmt.
  • Die 2 veranschaulich eine Übersicht über den Ansteueralgorithmus 150, der durch das Fahrzeugsicherheitssystem 10 implementiert wird, um im Ansprechen auf das Detektieren des Auftretens eines Frontalzusammenstoßes, zum Schutz des bzw. der Fahrzeuginsassen beizutragen. Wie in der 2 gezeigt, werden aktive Sicherheitssignale 152 von dem aktiven Sicherheitssystem 100 an Voreinstellungsalgorithmen 170 bereitgestellt. Die Voreinstellungsalgorithmen 170 beinhalten Algorithmen 180 zur Kollisionsunterscheidung, Algorithmen 190 zur Schwereschätzung und Algorithmen 200 zur Objektidentifikation. Wie in der 2 gezeigt, erzeugen die Algorithmen 180 zur Kollisionsunterscheidung ein Voreinstellungs-Detektions-Flag 182. Die Algorithmen 190 zur Schwereschätzung ein Voreinstellungs-Schwereflag 192. Die Algorithmen 200 zur Objektidentifikation erzeugen ein Voreinstellungs-Objekttyp-Flag 202.
  • Der Ansteueralgorithmus 150 beinhaltet auch einen Frontalgorithmus 210, der das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182, das Voreinstellungs-Schwere-Flag 192 und das Voreinstellungs-Objekttyp-Flag 202 von den Voreinstellungsalgorithmen 170 empfängt. Der Frontalalgorithmus 210 ist der passive Ansteueralgorithmus, der die Metriken implementiert, die angewendet werden, um zu bestimmen, ob die Sicherheitseinrichtungen 14 auf Basis der von den Sensoren empfangenen Signale eingesetzt werden sollen. Der Front-Ansteueralgorithmus 210 passt diese Metriken auf Basis der Flags 182, 192, 202 an, die von dem Voreinstellungsalgorithmus 170 im Ansprechen auf die aktiven Sicherheitssignale 152 erzeugt werden. Der Front-Ansteueralgorithmus 210 erzeugt individuelle Fehlanwendungskästen für jeden Objekttyp, individuelle Schwellen für jeden Objekttyp und individuelle Schwellen für jeden Schweregrad.
  • In den 3 und 4 sind Algorithmen zur Kollisionsunterscheidung 180 dargestellt, die in dem Voreinstellungsalgorithmus-Teil 170 des Ansteueralgorithmus 150 implementiert sein können. Die Algorithmen 180 zur Kollisionsunterscheidung der 3 und 4 unterscheiden sich durch die Art des aktiven Sicherheitssensors und die entsprechenden Eingaben, die den Algorithmen bereitgestellt werden. Die Algorithmen 180 zur Kollisionsunterscheidung der 3 und 4 können einzeln implementiert sein, wobei in diesem Fall der einzelne Algorithmus das Voreinstellungs-Detektions-Flag bestimmt. Die Algorithmen 180 zur Kollisionsunterscheidung der 3 und 4 können auch in Kombination implementiert sein, wobei in diesem Fall einer oder beide Algorithmen das Voreinstellungs-Detektions-Flag bestimmen.
  • Der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung der 3 verwendet die aktiven Sicherheitssignale 152 als Eingaben. In der 3 sind die aktiven Sicherheitssignale 152 diejenigen, die von einem aktiven Sicherheitssensor in Form einer Kamera erhalten werden (siehe beispielsweise die Kamera 110 in der 1). Die aktiven Sicherheitssignale 152 enthalten:
    • • Objekttyp, 154,
    • • seitliche Position des Objekts, 156,
    • • Zeit bis zur Kollision (TTC), 158,
    • • Relativgeschwindigkeit des Objekts, 160,
    • • Längsposition des Objekts, 162.
  • Der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung verwendet die aktiven Sicherheitssignale 152, um zu bestimmen, ob eine voreingestellte Bedingung vorliegt. Wenn eine voreingestellte Bedingung vorliegt, hat der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung einen Objekttyp identifiziert und außerdem bestimmt, dass eine Kollision unmittelbar bevorsteht. Der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung erzeugt ein Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 (siehe auch 2) im Ansprechen darauf, dass ALLE der folgenden Bedingungen wahr sind (siehe AND-Gatter 236):
    • • Objekt ist identifiziert (Block 220) als Automobil, Lastwagen, Hindernis, Pfosten oder „Sonstiges“.
    • • Seitliche Position 154 des Objekts ist größer als der Minimalschwellenwert und kleiner als der Maximalschwellenwert (Block 224).
    • • TTC-Kollisionsunterscheidungsmetrik zeigt eine unmittelbar bevorstehende Kollision an (Metrik 228).
    • • Unterscheidungsmetrik eines Längsabstands von einer Kollision zeigt eine unmittelbar bevorstehende Kollision an (Metrik 232).
  • *Es ist zu beachten, dass die Blöcke 220, 224 und die Metriken 228, 232 in den Blöcken 222, 226, 230 beziehungsweise 234 zwischengespeichert werden. Sobald diese Bedingungen erfüllt oder TRUE sind, werden sie daher für eine vorbestimmte Zeitdauer als TRUE zwischengespeichert. Diese zwischengespeicherten Werte sind bei dem UND-Block 236 zu sehen.
  • Das AND-Gatter 236 empfängt die zwischengespeicherten Werte aus den Blöcken 222, 226, 230 und 234. Sobald das AND-Gatter 236 erfüllt ist (TRUE), wird das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 ausgelöst (TRUE). Das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 wird bei Block 238 zwischengespeichert. Sobald der AND-Block 236 erfüllt ist, wird daher das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 für eine vorbestimmte Zeitdauer auf TRUE gehalten.
  • Der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung der 4 verwendet außerdem die aktiven Sicherheitssignale 152 als Eingaben. In der 4 sind die aktiven Sicherheitssignale 152 diejenigen, die von einem aktiven Sicherheitssensor in Form eines Radarsensors erhalten werden (siehe beispielsweise die Radarsensoren 120 in der 1). Die aktiven Sicherheitssignale 152 enthalten:
    • • Objektzustand 250,
    • • Kollisionswahrscheinlichkeit, 252,
    • • Zeit bis zur Kollision (TTC), 254,
    • • Relativgeschwindigkeit des Objekts, 256,
  • Der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung verwendet die aktiven Sicherheitssignale 152, um zu bestimmen, ob eine voreingestellte Bedingung vorliegt. Wenn eine voreingestellte Bedingung vorliegt, hat der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung einen Objekttyp identifiziert und außerdem bestimmt, dass eine Kollision unmittelbar bevorsteht. Der Algorithmus 180 zur Kollisionsunterscheidung erzeugt ein Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 (siehe auch 2) im Ansprechen darauf, dass ALLE der folgenden Bedingungen wahr sind (siehe AND-Gatter 270):
    • • Objektzustand identifiziert (Block 258) als sich vorwärts bewegend, sich rückwärts bewegend oder im Stillstand.
    • • Kollisionswahrscheinlichkeit > Kollisionswahrscheinlichkeitsschwelle (Block 262).
    • • TTC-Kollisionsunterscheidungsmetrik zeigt eine unmittelbar bevorstehende Kollision an (Metrik 266).
  • *Es ist zu beachten, dass die Blöcke 258, 262 und die Metrik 266 in den Blöcken 260, 264, beziehungsweise 268, zwischengespeichert werden. Sobald diese Bedingungen erfüllt oder TRUE sind, werden sie daher für eine vorbestimmte Zeitdauer als TRUE zwischengespeichert. Diese zwischengespeicherten Werte sind bei dem AND-Block 270 zu sehen.
  • Das AND-Gatter 270 empfängt die zwischengespeicherten Werte aus den Blöcken 260, 264 und 268. Sobald das AND-Gatter 270 erfüllt ist (TRUE), wird das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 (siehe auch 2) ausgelöst (TRUE). Das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 wird bei Block 272 zwischengespeichert. Sobald der AND-Block 270 erfüllt ist, wird daher das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 für eine vorbestimmte Zeitdauer auf TRUE gehalten.
  • Die 5 zeigt den Teilalgorithmus 190 zur Schwereschätzung des Voreinstellungs-Teilalgorithmus 170 des Ansteueralgorithmus 150. Der Schwereschätzungsalgorithmus 190 implementiert eine Schweremetrik 310, welche die Objektrelativgeschwindigkeit 300 (erhalten aus den aktiven Sicherheitssignalen 152) auswertet, um zu bestimmen, ob Schwereschwellen überschritten werden. Die Schweremetrik 300 wird durch das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 aktiviert (Block 306) (siehe die 3 und 4). Die Schweremetrik 300 kann eine beliebige Anzahl von Schweregraden beinhalten. In der beispielhaften Ausgestaltung der 5 beinhaltet die Schweremetrik 300 vier Schwellen:
    • • Schwereminimum (L0)
    • • Schweregrad 1 (L1)
    • • Schweregrad 2 (L2)
    • • Schweremaximum (L3)
  • Die Schweremetrik 300 gibt den Schweregrad aus, der in Block 312 zwischengespeichert und als Voreinstellungs-Schwere-Flag 192 ausgegeben wird (siehe auch die 2). Wie in der Tabelle der 5 gezeigt, können die Schweregrade des Voreinstellungs-Schwere-Flags 192 einer entsprechenden Reaktion (d.h. einem Einsatzschema für die Sicherheitseinrichtungen 14) des passiven Sicherheitssystems 20 zugeordnet werden. Wie in der 5 dargestellt, können diese Reaktionen beispielsweise Folgende sein:
    • • Schwereminimum (L0) = Keine Aktion.
    • • Schweregrad 1 (L1) = Nur Gurtstraffer.
    • • Schweregrad 2 (L2) = Gurtstraffer und nur Stufe 1 der Airbag-Aufblasvorrichtung.
    • • Schweremaximum L3 = Gurtstraffer und Stufe 1 und Stufe 2 der Airbag-Aufblasvorrichtung.
  • Objektidentifikation
  • Die 5 zeigt außerdem den Teilalgorithmus 200 zur Objektidentifikation des Voreinstellungs-Teilalgorithmus 170 des Ansteueralgorithmus 150. Der Algorithmus 200 zur Objektidentifikation verwendet den (aus den aktiven Sicherheitssignalen 152 erhaltenen) Objekttyp 304 und das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 (siehe 3 und 4). Das Objekttyp-Flag 202 wird im Ansprechen auf das AND-Gatter 318 ausgegeben, das TRUE ist, wenn das Voreinstellungs-Detektions-Flag 182 TRUE ist und wenn der Haltezeit-Zwischenspeicher 316 einen erkannten Objekttyp 314 hält. Der Objekttyp 314 kann ein Automobil, ein Lastwagen, ein Hindernis, ein Pfosten oder wenn keines von diesen detektiert wird „Sonstiges“ sein.
  • Der Objektidentifikationsalgorithmus 200 gibt das Objekttyp-Flag 202 aus, das den bestimmten Typ des Objekts anzeigt. Diese Objekttypen sind in der Tabelle der 5 dargestellt als:
    • • Objekttyp 0 = Automobil.
    • • Objekttyp 1 = Lastwagen.
    • • Objekttyp 2 = Hindernis.
    • • Objekttyp 3 = Pfosten.
    • • Objekttyp 4 = Sonstige.
  • Die von den Zusammenstoßsensoren 50, 60, 62 erzeugten Zusammenstoßsignale CCU_1X, CZS_3X und CZS_4X werden für die Verwendung durch das Fahrzeugsicherheitssystem 10 in bekannter Weise aufbereitet. Die 6 zeigt beispielhaft, wie die Zusammenstoßsignale für die Verwendung in dem Ansteueralgorithmus 150, insbesondere in dem Frontalgorithmus 210 (siehe 2), aufbereitet werden. Die Zusammenstoßsignale CCU_1X, CZS_3X und CZS_4X werden zunächst durch Hardware-Tiefpassfilter („low-pass filters“, LPF) aufbereitet, wie bei 320, 322 beziehungsweise 324 gezeigt, und diese Signale werden zur weiteren Aufbereitung an die ACU 50 übertragen.
  • Wie bei Block 330 gezeigt, wird das tiefpassgefilterte CCU_1X einer Analog-Digital-Wandlung („analog-to-digital“, ADC) mit einer vorbestimmten Frequenz/Abtastrate unterzogen. Andere Aufbereitungen, wie beispielsweise Rail-Checks und Vorspannungsanpassungen, können ebenfalls durchgeführt werden. Die aufbereitete CCU_1X aus Block 330 kann außerdem mit Hochpassfilterung („high-pass filtering“, HPF) 332 und Tiefpassfilterung („low-pass filtering“, LPF) 334 weiter aufbereitet werden. Das aufbereitete CCU_1X wird dem Masse-Feder-Dämpfer-Modell („mass-spring damper“ MSD) 336 zugeführt, das die Masse-Feder-Dämpfer-Modellierung verwendet, um modellierte Werte für die Relativgeschwindigkeit (V_REL) und die Relativverschiebung (X_REL) zu erzeugen, die aus dem Aufprall, der die CCU_1X-Beschleunigung erzeugt hat, resultieren. Dies kann nach bekannten Modellierungsverfahren auf bestimmten Fahrzeugarchitekturen und auf Insassen mit bestimmten Eigenschaften basierend erfolgen. Beispiele für diesen Signalzustand und die Modellierung sind ausführlich in den US-Patenten Nr. 5,935,182 an Foo et al. und Nr. 6,036,225 an Foo et al. beschrieben. Die Offenbarungen dieser Patente werden hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen.
  • Wie bei Block 340 gezeigt, wird das tiefpassgefilterte CZS_3X einer Analog-Digital-Wandlung („analog-to-digital“, ADC) mit einer vorbestimmten Frequenz/Abtastrate unterzogen. Andere Aufbereitungen, wie beispielsweise Rail-Checks und Vorspannungsanpassungen, können ebenfalls durchgeführt werden. In Block 342 wird ein gleitender Durchschnitt des aufbereiteten CZS_3X aus Block 340 berechnet, um CZS_3X_AMA zu erzeugen. Ähnlich wird, wie bei Block 344 gezeigt, das tiefpassgefilterte CZS_4X einer Analog-Digital-Wandlung (ADC) mit einer vorbestimmten Frequenz/Abtastrate unterzogen. Andere Aufbereitungen, wie beispielsweise Rail-Checks und Vorspannungsanpassungen, können ebenfalls durchgeführt werden. Bei Block 346 wird ein gleitender Durchschnitt des aufbereiteten CZS_4X aus Block 344 berechnet, um CZS_4X_AMA zu erzeugen.
  • Die 7A und 7B veranschaulichen ein herkömmliches Frontalzusammenstoß-Unterscheidungsschema, das die in der 6 bestimmten aufbereiteten Zusammenstoßsignale V_REL, X_REL, CZS_3X_AMA und CZS_4X_AMA nutzt, um zwischen verschiedenartigen Frontalzusammenstößen zu unterscheiden. Die 7A zeigt eine ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik, die nur ACU_X verwendet, d.h. eine Metrik, die V_REL gegen X_REL auswertet, um zu unterscheiden, ob ein Frontalzusammenstoß aufgetreten ist. Wenn die Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 eine normale Schwelle überschreitet, wird eine Frontalkollision detektiert und die Sicherheitseinrichtungen (Airbags, Gurtstraffer) werden eingesetzt. In der Zusammenstoßunterscheidungsmetrik sind auch Fehlanwendungskästen implementiert, um Szenarien der Fehlbedienung des Fahrzeugs (beispielsweise Einsatz im Gelände, rücksichtsloses Fahren) aus der Detektion als Zusammenstoß herauszufiltern. Dementsprechend muss die Metrik - in beliebiger Reihenfolge - sowohl der Fehlanwendungskasten verlassen, als auch die normale Schwelle überschreiten, damit ein Frontalzusammenstoß erkannt wird. Die 7B veranschaulicht die CZS-Schaltmetriken 352, die verwendet werden, um die in der Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 implementierten Zusammenstoßschwellen und Fehlanwendungskästen zu schalten.
  • Die in den 7A und 7B sowie im Übrigen in allen anderen Figuren dieser Beschreibung dargestellten Schwellen und Fehlanwendungskästen sind lediglich beispielhaft und dienen nur zur Veranschaulichung. Für Fachleute auf dem Gebiet ist klar, dass die Merkmale der Schwellen und Fehlanwendungskästen (z.B. Form, Grenzwerte, Bereich, Anzahl etc.) in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren, wie etwa der jeweiligen Fahrzeugplattform, in der das Fahrzeugsicherheitssystem 10 implementiert ist, und den Sicherheitsstandards (z.B. NHTSA), für die das Fahrzeugsicherheitssystem ausgelegt ist, stark variieren können.
  • Das Frontalzusammenstoß-Unterscheidungsschema, muss möglicherweise das Auftreten einer Vielzahl von Frontalzusammenstoßarten detektieren, wie etwa mit einem starren Hindernis, einem Pfosten, versetzt, unter einem Winkel, und asymmetrisch, von unterschiedlicher, durch die Geschwindigkeit bestimmter Stärke. Um effektiv zu sein, muss die Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 nicht nur das Auftreten des Zusammenstoßes detektieren, sondern muss dies innerhalb eines Zeitrahmens tun, in dem die Sicherheitseinrichtungen eingesetzt werden können und einen wirksamen Insassenschutz bieten. Jede Zusammenstoßart erzeugt Metriken mit unterschiedlichen Signaturen, von denen einige in der 7A dargestellt sind. Für einige dieser Zusammenstoßarten kann die normale Schwelle beim Erkennen des Auftretens des Zusammenstoßes innerhalb der erforderlichen Zeitspanne (rechtzeitig, „in time“) wirksam sein. Für andere Zusammenstoßarten ist die normale Schwelle beim Erkennen des Auftretens des Zusammenstoßes innerhalb der erforderlichen Zeitspanne möglicherweise nicht wirksam (zu spät, „too late“).
  • Die 7A veranschaulicht beispielhafte Metriken für drei Arten von Frontalzusammenstößen: einen Hochgeschwindigkeitsaufprall auf ein starres Hindernis, einen Hochgeschwindigkeitsaufprall auf einen Pfosten und ein Hochgeschwindigkeitsaufprall mit Versatz/Winkel/Asymmetrie. Ein Hochgeschwindigkeitsaufprall auf ein starres Hindernis kann beispielsweise eine Kollision mit einem starren Hindernis mit 56 km/h und null Grad Versatz sein. Ein Hochgeschwindigkeitsaufprall auf einen Pfosten kann beispielsweise eine Kollision mit einem Pfosten mit 48 km/h und null Grad Versatz sein. Ein versetzter Aufprall kann beispielsweise eine Kollision mit einem verformbaren Hindernis mit 56-64 km/h und 40 Prozent Versatz sein. Das Fahrzeugsicherheitssystem kann so ausgelegt sein, dass es verschiedene Sicherheitsstandards, wie beispielsweise jene der National Highway Traffic Safety Administration („NHTSA“) erfüllt. Das Ziel ist, dass die Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 möglichst viele von diesen [Aufprällen] detektiert.
  • Wie in der 7A gezeigt, sind die normale Schwelle und der normale Fehlanwendungskasten bei der Unterscheidung des Ereignisses eines Hochgeschwindigkeitsaufpralls auf ein starres Hindernis wirksam, d.h. die Metrik löst rechtzeitig aus, wie dementsprechend durch den Stern gekennzeichnet. Sowohl für den Hochgeschwindigkeitsaufprall auf einen Pfosten, als auch für den Hochgeschwindigkeitsaufprall mit Versatz/Winkel/Asymmetrie sind jedoch die normale Schwelle und der normale Fehlanwendungskasten nicht wirksam, und die Metrik löst zu spät aus, wie durch die Sterne entsprechend gekennzeichnet.
  • Um dies zu berücksichtigen, implementiert das herkömmliche Frontalzusammenstoß-Unterscheidungsschema der 7A und 7B die CZS-Schaltmetriken 352 (7B), um die in der Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 (7A) implementierten Zusammenstoßschwellen und Fehlanwendungskästen zu schalten. Wie in der 7B gezeigt, verwendet die CZS-Schaltmetrik 352 eine Metrik, die CZS_3X_AMA / CZS_4X_AMA gegen X_REL auswertet, um zu bestimmen, ob die Schwelle und der Fehlanwendungskasten, die in der Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 (7A) implementiert sind, von der normalen Schwelle und dem normalen Fehlanwendungskasten auf die geschaltete Schwelle und den geschalteten Fehlanwendungskasten umgeschaltet werden sollen. Wie in der 7B gezeigt, ist die Schwelle dazu ausgelegt, ein Auslösen bei Fehlanwendungsereignissen und Ereignissen mit einer geringen Stärke, wie beispielsweise Aufprällen auf starre Hindernisse mit geringer Geschwindigkeit (beispielsweise ein Aufprall auf ein starres Hindernis mit 10 bis 16 km/h und null Prozent Versatz), zu vermeiden.
  • Die CZS-Schaltmetrik 352 zeigt ein CZS-Schalten an (gekennzeichnet durch die Sterne in der 7B), wenn die Metrik die Schwelle überschreitet. Für die Ereignisse, bei denen in der Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 zu spät ausgelöst wird, (d.h. der Hochgeschwindigkeitsaufprall auf einen Pfosten und der Aufprall auf ein verformbares Hindernis mit Versatz/Winkel/Asymmetrie), zeigt die CZS-Schaltmetrik 352 das Schalten zu einem früheren Zeitpunkt an. Infolgedessen kann das CZS-Schalten dazu verwendet werden, die Schwelle und den Fehlanwendungskasten, die in der Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 implementiert sind, von der normalen Schwelle und dem normalen Fehlanwendungskasten auf die geschaltete Schwelle und den geschalteten Fehlanwendungskasten zu schalten. Wie in der 7A gezeigt, löst die geschaltete Schwelle sowohl für den Hochgeschwindigkeitsaufprall auf einen Pfosten, als auch für den Aufprall auf ein verformbares Hindernis mit Versatz/Winkel/Asymmetrie rechtzeitig aus.
  • Der Frontalgorithmus 210 ist in den 8A und 8B dargestellt. Der Frontalgorithmus 210 implementiert die oben beschriebenen herkömmlichen geschalteten Algorithmen zur Zusammenstoßunterscheidung. In vorteilhafter Weise implementiert der Frontalalgorithmus 210 zusätzlich zu dem oben beschriebenen CZS-Schalten auch ein aktives Schwellenschalten im Ansprechen auf den Voreinstellungsalgorithmus 170. Insbesondere implementiert der Frontalgorithmus 170 das aktive Schwellenschalten im Ansprechen auf das Voreinstellungs-Schwere-Flag 192 und das Objekttyp-Flag 202, um die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung und die Fehlanwendungskästen auf bevorstehende Kollisionen mit identifizierten Objekten und die prädizierte Schwere, mit der die Kollision erfolgen wird, abzustimmen.
  • Die 8A und 8B veranschaulichen ein Frontalzusammenstoß-Unterscheidungsschema oder -verfahren, das durch den Frontalgorithmus 210 implementiert wird. Der Frontalalgorithmus 210 implementiert ein aktives Schwellenschalten in Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung, die verwendet werden, um das Auftreten eines Frontalzusammenstoßes zu detektieren. Die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung nutzen die in der 6 bestimmten aufbereiteten Zusammenstoßsignale V_REL, X_REL, CZS_3X_AMA und CZS_4X_AMA, um zwischen verschiedenartigen Frontalzusammenstößen zu unterscheiden. Die 8A veranschaulicht eine ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360, die nur ACU_X nutzt, d.h. die eine Metrik nutzt, welche V_REL gegen X_REL auswertet, um zu unterscheiden, ob ein Frontalzusammenstoß aufgetreten ist. Die 8B veranschaulicht die CZS-Schaltmetriken 390, die verwendet werden, um die in der Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 350 implementierten Zusammenstoßschwellen und Fehlanwendungskästen zu schalten. Wie in den 8A und 8B gezeigt, implementieren die Metriken 360, 390 ein aktives Schalten im Ansprechen auf das Voreinstellungs-Schwere-Flag 192 und den Objekttyp 202.
  • An dieser Stelle sei noch einmal darauf hingewiesen, dass die in den 8A und 8B dargestellten Schwellen und Fehlanwendungskästen lediglich beispielhaft sind und nur zur Veranschaulichung dienen. Für Fachleute auf dem Gebiet ist klar, dass die Merkmale der Schwellen und Fehlanwendungskästen (z.B. Form, Grenzwerte, Bereich, Anzahl etc.) in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren, wie etwa der jeweiligen Fahrzeugplattform, in der das Fahrzeugsicherheitssystem 10 implementiert ist, und den Sicherheitsstandards (z.B. NHTSA), für die das Fahrzeugsicherheitssystem ausgelegt ist, stark variieren können.
  • Gemäß der Erfindung ist das Objekttyp-Flag 202 wirksam, die Zusammenstoßunterscheidungs- und Schaltmetriken 360, 390 basierend auf dem durch den Objektidentifikationsalgorithmus 200 identifizierten Typ des Objekts zu schalten (siehe 5). Das Objekttyp-Flag 202 kann wirksam sein, um die durch den Frontalalgorithmus implementierten Metriken 360, 390 auszuwählen. Anders ausgedrückt, der Frontalalgorithmus 210 kann mehrere Versionen der ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 und der CZS-Schaltmetriken 390, die einem der durch das Objekttyp-Flag 202 identifizierten Objekttypen zugeordnet sind, implementieren. Unter Bezugnahme auf die 5 können diese Objekttypen beispielsweise ein Automobil, ein Lastwagen, ein Hindernis, ein Pfosten oder Sonstiges sein. Somit kann der Frontalgorithmus 210 auf Basis des Objekttyp-Flags die Metriken 360, 390 und alle mit diesen verknüpften Schwellen auf der Basis des markierten Objekttyps auswählen.
  • Bezugnehmend auf die 8A implementiert die ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 eine normale Schwelle 362 für Stufe 1/Gurtstraffer und eine geschaltete Schwelle 364. Die ACU _X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 beinhaltet auch einen normalen Fehlanwendungskasten 374 und einen geschalteten Fehlanwendungskasten 376. Diese normalen/geschalteten Schwellen und Fehlanwendungskästen entsprechen den oben unter Bezugnahme auf die 7A beschriebenen. Ob die normalen oder die geschalteten Schwellen und Fehlanwendungskästen verwendet werden, hängt von der CZS-Schaltmetrik 390 (8B) ab und insbesondere davon, ob die CZS-Schaltschwelle 392 überschritten wurde. Diese entspricht der oben unter Bezugnahme auf die 7B beschriebenen CZS-Schaltschwelle. Wenn die CZS-Schaltschwelle 392 überschritten wird, verwendet die Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 die geschaltete Schwelle 364 und den geschalteten Fehlanwendungskasten 376.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die in der 8B gezeigte CZS-Schaltmetrik 390 eigentlich zwei Metriken darstellt - eine, die CZS_3X _AMA verwendet, und eine, die CZS_4X_AMA verwendet, wie auf der vertikalen Achse der Metrik gezeigt. Jede der beiden Metriken kann das beschriebene CZS-Schalten in der ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 bewirken.
  • Gemäß der Erfindung können die in der ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 und der CZS-Schaltmetrik 390 implementierten Schwellen im Ansprechen auf das Voreinstellungs-Schwere-Flag 192 auch auf voreingestellte Schwellen und entsprechende Fehlanwendungskästen geschaltet werden. Auf welche vorbestimmten Schwellen und Fehlanwendungskästen die Metriken 360, 390 geschaltet werden, ist abhängig von dem Voreinstellungs-Schwere-Flag 192, das durch den Schwereschätzungsalgorithmus 190 bestimmt wird (siehe 5). Die geschalteten Schwellen und Fehlanwendungskästen sind in den 8A und 8B durch gestrichelte Linien angezeigt. Unter Bezugnahme auf die 8A beinhaltet die ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 eine normale Schwelle 366 für Stufe 1/Gurtstraffer mit einem entsprechenden normalen voreingestellten Fehlanwendungskasten 378, und eine geschaltete voreingestellte Schwelle 368 mit einem entsprechenden geschalteten voreingestellten Fehlanwendungskasten 380. Ähnlich beinhaltet die CZS-Schaltmetrik 390 eine CZS-Schalt-Voreinstellungs-Schwellen 394.
  • Ob die in der ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 und der CZS-Schaltmetrik 390 implementierten Schwellen die voreingestellten Schwellen 366, 368, 394 und die voreingestellten Fehlanwendungskästen 378, 380 sind, ist abhängig von dem Voreinstellungs-Schwere-Flag 192. Das Voreinstellungs-Schwere-Flag kann dazu ausgebildet sein, zwei oder mehr Schweregrade anzuzeigen. In der in der 5 dargestellten beispielhaften Ausgestaltung kann es vier Schweregrade geben: 0 = keine Aktion, 1 = nur Gurtstraffer, 2 = Gurtstraffer und Aufblasvorrichtung Stufe 1, und 3 = Gurtstraffer und Aufblasvorrichtung Stufen 1 und 2. Die Metriken 360, 390 können einzeln dazu ausgebildet sein, im Ansprechen auf einen beliebigen der in dem Voreinstellungs-Schwere-Flag 192 angegebenen Schweregrade auf die voreingestellten Schwellen und Fehlanwendungskästen zu schalten.
  • Bezugnehmend auf die ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360, kann beispielsweise im Ansprechen darauf, dass das Voreinstellungs-Schwere-Flag ≥ 1 ist, die geschaltete Schwelle 364 auf die geschaltete voreingestellte Schwelle 368 und den geschalteten voreingestellten Fehlanwendungskasten 380 geschaltet werden. Die normale Schwelle 362 für Stufe 1/Gurtstraffer kann im Ansprechen darauf, dass das Voreinstellungs-Schwere-Flag ≥ 1 ist, auf die normale voreingestellte Schwelle 366 für Stufe 1/Gurtstraffer und den normalen voreingestellten Fehlanwendungskasten 378 geschaltet werden. Bezugnehmend auf die CZS-Schaltmetrik 390, kann im Ansprechen darauf, dass das Voreinstellungs-Schwere-Flag ≥ 1 ist, die CZS-Schaltschwelle 392 auf die CZS-Schalt-Voreinstellungs-Schwelle 394 geschaltet werden. Wie in den 8A und 8B gezeigt, können die geschalteten Schwellen Größenordnungen aufweisen, die kleiner oder größer als ihre entsprechenden normalen Schwellen sind, obgleich geschaltete Schwellen mit geringerer Größe das wahrscheinlichere Szenario sind. In ähnlicher Weise können die geschalteten Fehlanwendungskasten größer oder kleiner sein als ihre entsprechenden normalen Fehlanwendungskasten.
  • Aus dem Vorstehenden versteht es sich, dass der Frontalgorithmus 210 nicht nur das CZS-Schalten implementieren kann, um dazu beizutragen, auf Basis passiver Erfassung verschiedenartige Frontalzusammenstöße zu berücksichtigen, sondern dass der Frontalalgorithmus auch aktives Schalten implementieren kann, um auf Basis aktiver Erfassung Objekttypen und eine geschätzte Zusammenstoßschwere zu berücksichtigen.
  • Unter Bezugnahme auf die 8A kann die ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 auch eine Schwelle 370 der Stufe 2 für Sicherheitssysteme beinhalten, bei denen die Airbag-Aufblasvorrichtung eine zweistufige Aufblasvorrichtung ist. Die zweite Stufe der Airbag-Aufblasvorrichtung wird bei schwereren Zusammenstößen verwendet, was die vergleichsweise erhebliche Größe der Schwelle 370 der Stufe 2 erklärt. In dieser Ausgestaltung ist die normale Schwelle 362 der Stufe 1/Gurtstraffer implementiert, um den Gurtstraffer und die Stufe 1 der Airbag-Aufblasvorrichtung auszulösen. Die Schwelle 370 der Stufe 2 ist so implementiert, dass die Stufe 2 der Airbag-Aufblasvorrichtung nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung ausgelöst wird, die beispielsweise 5 ms, 20 ms, 100 ms etc. betragen kann. Wie in der 8A gezeigt, kann die ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 auch eine voreingestellte Schwelle 372 der Stufe 2 beinhalten, der im Ansprechen darauf geschaltet werden kann, dass das Voreinstellungs-Schwere-Flag einen vorbestimmten Wert, wie etwa ≥ 2, aufweist, wodurch die Schwelle für das Auslösen der Stufe 2 im Ansprechen auf einen hohen markierten Zusammenstoß-Schweregrad gesenkt wird.
  • Obwohl nicht dargestellt, kann die ACU_X-Zusammenstoßunterscheidungsmetrik 360 Fehlanwendungskästen implementieren, die der Schwelle 370 der Stufe 2 und der voreingestellten Schwelle 372 der Stufe 2 entsprechen. Aufgrund der erheblichen Größen, die zum Auslösen eines Ereignisses der Stufe 2 erforderlich sind, sind diese Fehlanwendungskästen jedoch möglicherweise nicht erforderlich.
  • Unter Bezugnahme auf die 8B kann die CZS-Schaltmetrik 390 auch eine spezielle CZS-Schwelle 396 für Sicherheitssysteme beinhalten, bei denen die Airbag-Aufblasvorrichtung eine zweistufige Aufblasvorrichtung ist. In dieser Ausgestaltung kann die spezielle CZS-Schwelle 396 implementiert werden, um die Auslöseverzögerung zwischen Stufe 1 und Stufe 2 der Aufblasvorrichtung anzupassen oder abzustimmen. Die Verzögerung kann im Ansprechen darauf, dass die spezielle CZS-Schwelle 396 überschritten wird, erhöht oder verringert werden. Wie in der 8B gezeigt, kann die CZS-Schaltmetrik 390 auch eine spezielle voreingestellte CZS-Schwelle 398 beinhalten, der im Ansprechen darauf geschaltet werden kann, dass das Voreinstellungs-Schwere-Flag einen vorbestimmten Wert, wie etwa ≥ 2, aufweist, wodurch die Schwelle für das Anpassen der Auslöseverzögerung der Stufe 2 im Ansprechen auf einen hohen markierten Zusammenstoß-Schweregrad gesenkt wird.
  • Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Änderungen und Abwandlungen entnehmen. Solche Verbesserungen, Änderungen und/oder Abwandlungen im Rahmen des Fachkönnens sollen durch die angefügten Ansprüche abgedeckt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5935182 [0063]
    • US 6036225 [0063]

Claims (22)

  1. Fahrzeugsicherheitssystem, das dazu beiträgt, einen Fahrzeuginsassen im Falle einer Frontalkollision zu schützen, Folgendes beinhaltend: eine Steuervorrichtung; einen oder mehrere Zusammenstoßsensoren zum Erfassen einer Frontalkollision; und einen aktiven Sensor zum Detektieren von Objekten im Fahrtweg des Fahrzeugs; wobei die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung zu implementieren, die im Ansprechen auf von den Zusammenstoßsensoren empfangene Signale das Auftreten einer Frontalkollision detektieren, wobei die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung Schwellen zum Bestimmen, ob die von den Zusammenstoßsensoren empfangenen Signale das Auftreten einer Frontalkollision anzeigen, implementieren; wobei die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Algorithmus zu implementieren, der die von dem aktiven Sensor erhaltenen Informationen dazu verwendet, ein Objekt im Fahrtweg des Fahrzeugs zu detektieren und die Schwellen, die in den Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert sind, im Ansprechen auf das Detektieren des Objekts auszuwählen.
  2. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus ferner dazu ausgebildet ist, Fehlanwendungskästen auszuwählen, die den ausgewählten Schwellen zugeordnet sind, die durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung basierend auf den von dem aktiven Sensor erhaltenen Informationen implementiert werden.
  3. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus ferner zu Folgendem ausgebildet ist: Bestimmen eines Objekttyps für das Objekt; Bestimmen einer geschätzten Schwere eines Zusammenstoßes mit dem Objekt; und ferner im Ansprechen auf mindestens eines von dem Objekttyp und der geschätzten Schwere: Auswählen der Schwellen, die in den Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert sind.
  4. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 3, wobei der Objekttyp eines von einem Automobil, einem Lastwagen, einem Hindernis und einem Pfosten beinhaltet.
  5. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 3, wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet ist, die geschätzte Schwere durch Implementieren einer Metrik zu bestimmen, welche die geschätzte Schwere basierend auf einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug bestimmt.
  6. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 5, ferner mindestens eine betätigbare Sicherheitseinrichtung beinhaltend, die einen Airbag mit einer zweistufigen Aufblasvorrichtung und einen Gurtstraffer aufweist, und wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, dass im Ansprechen auf die geschätzte Schwere eine der folgenden Aktionen durchzuführen ist: Betätigen weder des Gurtstraffers noch der Aufblasvorrichtung; Betätigen nur des Gurtstraffers; Betätigen des Gurtstraffers und der ersten Stufe der Aufblasvorrichtung; Betätigen des Gurtstraffers, der ersten Stufe der Aufblasvorrichtung und der zweiten Stufe der Aufblasvorrichtung.
  7. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 3, wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus ferner dazu ausgebildet ist, Fehlanwendungskästen auszuwählen, die den ausgewählten Schwellen zugeordnet sind, die durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung im Ansprechen auf mindestens eines von dem Objekttyp und der geschätzten Schwere implementiert werden.
  8. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 3, wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus ferner dazu ausgebildet ist, die geschätzte Schwere durch Auswerten einer Metrik zur Unterscheidung der geschätzten Schwere zu bestimmen, die eine Relativgeschwindigkeit des Objekts relativ zu dem Fahrzeug und die Verschiebung vergleicht.
  9. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1: wobei die Zusammenstoßsensoren vordere Knautschzonensensoren („crush zone sensors“, CZS) beinhalten; wobei die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung eine CZS-Schalt-Unterscheidungsmetrik zum Auswerten von CZS-Beschleunigungswerten umfassen, um zu bestimmen, ob eine CZS-Schaltschwelle überschritten wird; wobei die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung individuelle Metriken beinhalten, die jedem durch den Algorithmus bestimmten Objekttyp zugeordnet sind, wobei jede individuelle Metrik eine normale Schwelle und einen normalen Fehlanwendungskasten, sowie eine CZS-Schaltschwelle und einen CZS-Schalt-Fehlanwendungskasten beinhaltet, wobei die CZS-Schaltschwelle und der CZS-Schalt-Fehlanwendungskasten durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert werden, wenn die CZS-Schalt-Unterscheidungsmetrik bestimmt, dass die CZS-Schaltschwelle überschritten wird, wobei die normale Schwelle und der normale Fehlanwendungskasten bei Nicht-Überschreiten der CZS-Schaltschwelle implementiert werden; und wobei die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung ferner eine normale voreingestellte Schwelle und einen normalen voreingestellten Fehlanwendungskasten, sowie eine voreingestellte CZS-Schaltschwelle beinhalten, wobei die voreingestellte CZS-Schaltschwelle und der voreingestellte Fehlanwendungskasten durch die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung implementiert werden, wenn die CZS-Schalt-Unterscheidungsmetrik bestimmt, dass die CZS-Schaltschwelle überschritten wird, und der Algorithmus das Objekt im Fahrtweg des Fahrzeugs detektiert, wobei die normale voreingestellte Schwelle und der voreingestellte Fehlanwendungskasten implementiert werden, wenn die CZS-Schaltschwelle nicht überschritten wird und der Algorithmus das Objekt im Fahrtweg des Fahrzeugs detektiert.
  10. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet ist, Objekte im Fahrtweg des Fahrzeugs zu detektieren durch: Identifizieren des Objekts; Bestimmen, ob eine seitliche Position des Objekts in Bezug auf das Fahrzeug innerhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt; Auswerten einer Unterscheidungsmetrik einer Zeit bis zu einer Kollision („time-to-collision“, TTC), um zu bestimmen, ob eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle, die bestimmt, dass ein Zusammenstoß unmittelbar bevorsteht, überschreitet; und Auswerten einer Unterscheidungsmetrik eines Längsabstands von einer Kollision, um zu bestimmen, ob die longitudinale Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle, die bestimmt, dass ein Zusammenstoß unmittelbar bevorsteht, überschreitet.
  11. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei der durch die Steuervorrichtung implementierte Algorithmus dazu ausgebildet ist, Objekte im Fahrtweg des Fahrzeugs zu detektieren durch: Identifizieren eines Zustands des Objekts; Bestimmen, ob eine berechnete Zusammenstoßwahrscheinlichkeit größer ist als eine vorbestimmte Zusammenstoßwahrscheinlichkeit; und Auswerten einer Unterscheidungsmetrik einer Zeit bis zu einer Kollision („time-to-collision“, TTC), um zu bestimmen, ob eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle, die bestimmt, dass ein Zusammenstoß unmittelbar bevorsteht, überschreitet.
  12. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei die Zusammenstoßsensoren Komponenten eines passiven Sicherheitssystems sind, das ferner mindestens eine betätigbare Sicherheitseinrichtung beinhaltet, wobei das passive Sicherheitssystem dazu ausgebildet ist, auf das Auftreten einer Fahrzeugkollision durch Betätigen der Sicherheitseinrichtung zu reagieren, und wobei der aktive Sensor eine Komponente eines aktiven Sicherheitssystems ist, das dazu ausgebildet ist, das Auftreten der Fahrzeugkollision zu antizipieren.
  13. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei die Zusammenstoßsensoren mindestens eines von Knautschzonensensoren und von Sensoren einer Airbag-Steuereinheit („airbag control unit“, ACU) in Form von Beschleunigungsmessern zur Messung der Fahrzeugbeschleunigung entlang einer Fahrzeuglängsachse beinhalten.
  14. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 13, wobei die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung einen Wert aufweisen, der durch Vergleichen von Beschleunigung gegen Verschiebung oder Geschwindigkeit gegen Verschiebung, wie durch die Zusammenstoßsensoren gemessen, bestimmt wird, und die Metriken zur Zusammenstoßunterscheidung das Auftreten einer Frontalkollision in Reaktion darauf bestimmen, dass der Wert die Schwelle überschreitet.
  15. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei der aktive Sensor eine Kamera beinhaltet, und wobei die von dem aktiven Sensor erhaltenen Informationen den Objekttyp, eine seitliche Position des Objekts, eine Zeit bis zur Kollision (TTC) mit dem Objekt, eine Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs und eine longitudinale Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug beinhalten.
  16. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 5, wobei der Algorithmus zum Detektieren des Objekts im Fahrtweg des Fahrzeugs dazu ausgebildet ist, das Objekt zu detektieren durch: Bestimmen, ob der Objekttyp ein erkannter Objekttyp ist; Bestimmen, ob die seitliche Position des Objekts innerhalb eines vorbestimmten Schwellenbereichs liegt; Bestimmen, ob die TTC mit dem Objekt innerhalb einer Schwelle liegt, die eine bevorstehende Kollision anzeigt, durch Auswerten einer TTC-Kollisionsunterscheidungsmetrik, um zu bestimmen, ob die TTC eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Schwelle in Bezug auf die Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs bestimmt wird; und Bestimmen, ob die longitudinale Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug innerhalb einer Schwelle liegt, die eine bevorstehende Kollision anzeigt, durch Auswerten einer Unterscheidungsmetrik des Längsabstands von einer Kollision, um zu bestimmen, ob der Längsabstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Schwelle in Bezug auf die Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs bestimmt wird.
  17. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 16, wobei der erkannte Objekttyp ein Automobil, einen Lastwagen, ein Hindernis oder einen Pfosten beinhaltet.
  18. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei der aktive Sensor einen Radarsensor aufweist, und wobei die von dem aktiven Sensor erhaltenen Informationen einen Objektzustand, eine Kollisionswahrscheinlichkeit, eine Zeit bis zur Kollision (TTC) mit dem Objekt und eine Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs beinhaltet.
  19. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 18, wobei der Algorithmus zum Detektieren des Objekts im Fahrtweg des Fahrzeugs dazu ausgebildet ist, das Objekt zu detektieren durch: Bestimmen, ob der Objektzustand ein erkannter Objektzustand ist; Bestimmen, ob die Kollisionswahrscheinlichkeit größer als eine vorbestimmte Schwellenwahrscheinlichkeit ist; und Bestimmen, ob die TTC mit dem Objekt innerhalb einer Schwelle liegt, die eine bevorstehende Kollision anzeigt, durch Auswerten einer TTC-Kollisionsunterscheidungsmetrik, um zu bestimmen, ob die TTC eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Schwelle in Bezug auf die Relativgeschwindigkeit des Objekts und des Fahrzeugs bestimmt wird.
  20. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 19, wobei der erkannte Objektzustand einen Vorwärtszustand, einen Rückwärtszustand, einen Seitwärtszustand, einen stationären Zustand oder einen Bewegungszustand beinhaltet.
  21. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei der aktive Sensor mindestens eines von einer Kamera, einem Radarsensor und einem Laserradarsensor (LIDAR) beinhaltet.
  22. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung eine Airbag-Steuereinheit („airbag controller unit“, ACU) aufweist.
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