DE10246048A1 - Detection of seat occupation in a road vehicle, is based upon measurement of sound transfer function using signals through loudspeakers - Google Patents

Detection of seat occupation in a road vehicle, is based upon measurement of sound transfer function using signals through loudspeakers Download PDF

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Abstract

The control unit (2) is used to output test signals through the vehicle loud speakers (4,5) and the sound transfer function is dependent upon the presence of someone occupying a vehicle seat. The signals are detected by a microphone (1) and are processed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung in einem Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.The invention is based on one Device for seat occupancy detection in a vehicle according to the Genus of the independent Claim.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat den Vorteil, dass die Sitzbelegungserkennung durch die Ermittlung einer akustischen Übertragungsfunktion erreicht wird. Dies stellt eine einfache und günstige Möglichkeit der Sitzbelegungserkennung dar. Durch die Anwesenheit von Personen im Fahrzeug verändert sich die Akustik des Innenraums im Fahrzeug charakteristisch. Dies beeinflusst die akustische Übertragungsfunktion. Die Sitzbelegung lässt sich aus der Akustik in eindeutiger Weise ableiten. Dazu müssen die akustischen Eigenschaften, die in der akustischen Übertragungsfunktion verwirklicht sind, gemessen werden.The device for seat occupancy detection according to the invention in a vehicle with the features of the independent claim Advantage that the seat occupancy detection by determining a acoustic transmission function is achieved. This represents a simple and inexpensive way of detecting seat occupancy The presence of people in the vehicle changes the acoustics of the interior in the vehicle are characteristic. This affects the acoustic transmission function. The seat occupancy can be derive from the acoustics in a clear way. To do this, the acoustic properties in the acoustic transfer function are realized, measured.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung in einem Fahrzeug möglich.Through the measures listed in the dependent claims and further developments are advantageous improvements in the independent claim specified device for seat occupancy detection in a vehicle possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung wenigstens ein Mikrofon und wenigstens einen Lautsprecher zur Ermittlung der wenigstens einen Übertragungsfunktion aufweist. Dies kann beispielsweise mit der bordeigenen Hifi-Anlage geschehen. Pro Fahrzeug werden heute im allgemeinen mindestens vier Lautsprecher, zwei vorne und zwei hinten, verbaut. Dies ist bereits eine ausreichende Anzahl, um die auftretenden Veränderungen in der Akustik zu messen. Möglich ist dies aber auch mit nur zwei Lautsprechern. Ein oder mehrere externe Mikrofone werden zur Aufzeichnung der von den Lautsprechern abgegebenen Signale verwendet. Es ist möglich, ein Mikrofon zentral im Fahrzeug anzubringen, oder aber das Autoradio zur Einmessung der Hifi-Anlage verwendete Mikrofon zu nutzen. Darüber hinaus können auch die Lautsprecher selbst als Mikrofone verwendet werden.It is particularly advantageous that the Device at least one microphone and at least one speaker for determining the at least one transfer function. This can be done with the on-board hi-fi system, for example. Per Today, at least four loudspeakers, two in the front and two in the back. This is already sufficient Number to the changes that occur to measure in acoustics. Possible but this is also with only two speakers. One or more External microphones are used to record the from the speakers emitted signals used. It is possible to have a microphone centrally To be installed in the vehicle, or the car radio for calibration to use the microphone used in the hi-fi system. Furthermore can also the speakers themselves are used as microphones.

Geht man beispielsweise von einem zentralen Mikrofon und vier Lautsprechern aus, so können vier Übertragungsfunktionen gemessen werden. Diese vier Übertragungsfunktionen sind charakteristisch für eine Sitzbelegungskonstellation, wobei sich immer die Übertragungsfunktion am stärksten ändert, die dem Lautsprecher zugeordnet ist, in dessen Nähe die betreffende Person sitzt.For example, if you start from one central microphone and four speakers, so four transfer functions be measured. These four transfer functions are characteristic of a seat occupancy constellation, where always the transfer function most changes the is assigned to the loudspeaker in the vicinity of which the person in question is sitting.

Zur Messung der Übertragungsfunktion werden Testtöne ausgestrahlt, die psychoakustisch vom Musiksignal verdeckt sind, so dass sie nicht wahrgenommen werden. Dies setzt voraus, dass die Hifi-Anlage Musik oder Sprache oder ähnliches wiedergibt, sonst sind die Signale so zu gestalten, dass sie psychoakustisch von den Fahrgeräuschen überdeckt werden. Dabei ist dann im Stand bei eingeschalteter Zündung und ohne Motorgeräusch eine geringe Geräuschbelästigung durch die Testtöne oder Testsignale hinzunehmen.To measure the transfer function test tones broadcast, which are psychoacoustically covered by the music signal, so that they are not noticed. This assumes that the Hi-fi system reproduces music or speech or the like, otherwise the signals must be designed so that they are psychoacoustic Driving noises are covered. It is then at a standstill with the ignition switched on and without engine noise low noise pollution through the test tones or accept test signals.

Zur Bestimmung der Übertragungsfunktion können Sinustöne verschiedener Frequenzenund Amplituden zum Einsatz kommen. Dabei wird die Frequenzen und Amplituden so angepasst, dass die Töne für den Menschen nicht hörbar sind, weil sie psychoakustisch durch ihre Umgebungsgeräusche, Radio oder Fahrgeräusche, überdeckt werden. Die Töne als Testsignale sollten sich dabei in einem Frequenz- oder Zeitbereich befinden, in dem sich wenig Störgeräusche befinden, so dass durch eine scharfe Frequenzfilterung und zeitliche Mittelung die übertragene und die vom Mikrofon aufgezeichnete Amplitude bestimmt werden und mit der Eingangsamplitude des Lautsprechers verglichen werden kann. Daraus lässt sich dann die Übertragungsfunktion ermitteln. Als Testsignale denkbar sind auch Deltapeaks, Chirps oder definiertes Rauschen. Weiterhin kann auch das Musiksignal selbst verwendet werden, um die Übertragungsfunktionsänderungen zu messen.To determine the transfer function, sine tones can be different Frequencies and amplitudes are used. Doing the frequencies and amplitudes adjusted so that the sounds are inaudible to humans, because it is covered psychoacoustically by its ambient noise, radio or driving noise become. The sounds as test signals should be in a frequency or time domain in which there is little noise, so that by a sharp frequency filtering and time averaging the transferred and the amplitude recorded by the microphone is determined and can be compared with the input amplitude of the speaker. Leaves it then the transfer function determine. Delta peaks and chirps are also conceivable as test signals or defined noise. Furthermore, the music signal itself used to change the transfer function to eat.

Die Berechnung und Erzeugung der Testtöne kann in einem eigenen Steuergerät oder über den digitalen Signalprozessor des Autoradios erfolgen. Die Messung wird in regelmäßigen Abständen wiederholt, so dass man auch ein Wechseln der Sitzposition von hinten links nach hinten rechts erkennt. Die ermittelten Übertragungsfunktionen werden mit gespeicherten verglichen und daraus kann auf die Sitzbelegung geschlossen werden. Wie der Vergleich stattzufinden hat, ist jeweils an das jeweilige Fahrzeug und die Situation applizierbar. Möglich ist hier auch eine Klassifikation der Insassen nach Größe und eine Erkennung einer starken Abweichung von der idealen Sitzposition. Dadurch, dass alle Sitze mit einem System überprüft werden können, ergibt sich ein deutlicher Kostenvorteil.The calculation and generation of the test tones can be in its own control unit or about the digital signal processor of the car radio. The measurement is repeated at regular intervals, so that you can also change the seating position from the rear left recognizes to the right. The determined transfer functions are compared with saved and from this can be based on the seat occupancy getting closed. How the comparison has to be made is in each case applicable to the respective vehicle and the situation. Is possible here also a classification of the occupants according to size and one Detection of a strong deviation from the ideal sitting position. The fact that all seats can be checked with one system results in a clear one Cost advantage.

Es ist möglich, dass die Übertragungsfunktion auch in einem nicht hörbaren akustischen Bereich bestimmt werden kann, beispielsweise Ultraschall oder bei sehr niedrigen Frequenzen. Im Unterschied zu herkömmlichen Ultraschalldetektionen, die allein die Reflektion misst, wird jedoch hier die Übertragungsfunktion ermittelt, die also eine Aussage über den Innenraum des Fahrzeugs zulässt.It is possible that the transfer function even in an inaudible acoustic range can be determined, for example ultrasound or at very low frequencies. In contrast to conventional ones However, ultrasound detection, which alone measures the reflection, is used here the transfer function determined, which is a statement about the interior of the vehicle allows.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in the following ing detailed description explained.

Es zeigenShow it

1 ein erstes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 1 a first block diagram of the device according to the invention and

2 ein zweites Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 a second block diagram of the device according to the invention.

Beschreibungdescription

Derzeit sind verschiedene Systeme zur Sitzbelegungserkennung bekannt. Dazu zählen eine Sitzmatte, Videoüberwachung, Gewichtssensierung, Ultraschall, Infrarot oder eine Kapazitätsmessung. Die Systeme stellen einen nicht unerheblichen Kostenfaktor dar und werden bis jetzt nur für den Beifahrersitz vorn eingesetzt. Eine Airbagunterdrückung ist jedoch auch bei nicht belegten hinteren Sitzen sinnvoll. Daher wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung in einem Fahrzeug vorgeschlagen, die derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung eine Sitzbelegung anhand wenigstens einer akustischen Übertragungsfunktion erkennt. Dazu ist es notwendig, dass der Innenraum durch einen Lautsprecher beschallt wird und mit einem Mikrofon die akustischen Signale auch wieder empfangen werden. Durch einen Vergleich des ausgesendeten und empfangenen Signals ist auf bekannte Weise die Bestimmung der Übertragungsfunktion, die durch die Konfiguration des Innenraums bestimmt wird, möglich. Diese Übertragungsfunktion kann dann mit abgespeicherten Übertragungsfunktionen verglichen werden, um anhand einer Mustererkennung die Sitzbelegung zu erkennen. Dabei kann dann in einem Speicher vorgesehen sein, dass verschiedene Konfigurationen von Sitzbelegungen als Übertragungsfunktion abgespeichert sind, die dann mit der gemessenen Übertragungsfunktion verglichen werden. Dabei ist es auch möglich, eine Größen- und Ausdehnungsbestimmung der einzelnen Elemente im Innenraum anhand der Übertragungsfunktion zu bestimmen.There are currently different systems known for seat occupancy detection. These include a seat mat, video surveillance, Weight sensing, ultrasound, infrared or a capacity measurement. The Systems are and will be a not inconsiderable cost factor until now only for the front passenger seat inserted. Airbag suppression is, however Also useful for unoccupied rear seats. Therefore, according to the invention, a device for Seat occupancy detection in a vehicle is proposed that way is configured that the device uses a seat occupancy at least one acoustic transfer function recognizes. To do this, it is necessary that the interior through a speaker is sonicated and with a microphone also the acoustic signals be received again. By comparing the broadcast and received signal is the determination of the transfer function in a known manner, which is determined by the configuration of the interior. This transfer function can then with saved transfer functions be compared to the seat occupancy based on a pattern recognition to recognize. It can then be provided in a memory that different configurations of seat occupancy as a transfer function are stored, which are then compared with the measured transfer function become. It is also possible a size and Determination of the expansion of the individual elements in the interior the transfer function to determine.

1 zeigt in einem ersten Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Ein Mikrofon 1 ist über einen Dateneingang an ein Steuergerät 2 angeschlossen. Das Steuergerät 2 weist einen Prozessor auf, mit dem Signale vom Mikrofon 1 verarbeitet werden. Über einen ersten Datenausgang ist das Steuergerät 2 mit einem Lautsprecher 4 verbunden und über einen zweiten Datenausgang mit einem Lautsprecher 5. Über einen Datenein-/ausgang ist das Steuergerät 2 mit einem Speicher 3 verbunden. Der Prozessor 2 kann sowohl in einem Autoradio, als auch in einem Steuergerät angeordnet sein. Mit den Lautsprechern 4 und 5 werden definierte Signale in den Innenraum des Fahrzeugs abgestrahlt. Das Mikrofon 1 empfängt in Abhängigkeit von dem Innenraum entsprechende Signale, die dann an den Prozessor 2 übertragen werden. Das Mikrofon 1 überträgt hier diese Daten bereits digital und weist daher einen eigenen Analog-Digital-Wandler auf. Alternativ ist es möglich, dass der Prozessor 2 einen Analogeingang aufweist. Die Lautsprecher 4 und 5 weisen eigene Audioverstärker auf, wobei alternativ auch der Prozessor 2 Analogausgänge aufweisen kann, um die Lautsprecher 4 und 5 entsprechend anzusteuern. 1 shows the device according to the invention in a first block diagram. A microphone 1 is via a data input to a control unit 2 connected. The control unit 2 has a processor with which signals from the microphone 1 are processed. The control unit is via a first data output 2 with a speaker 4 connected and via a second data output to a loudspeaker 5 , The control unit is via a data input / output 2 with a memory 3 connected. The processor 2 can be arranged in a car radio as well as in a control unit. With the speakers 4 and 5 defined signals are emitted into the interior of the vehicle. The microphone 1 receives corresponding signals depending on the interior, which are then sent to the processor 2 be transmitted. The microphone 1 already transmits this data digitally and therefore has its own analog-to-digital converter. Alternatively, it is possible that the processor 2 has an analog input. The speaker 4 and 5 have their own audio amplifiers, alternatively also the processor 2 Can have analog outputs to the speakers 4 and 5 to control accordingly.

Der Prozessor 2 vergleicht nun das mit den Lautsprechern 4 und 5 ausgesendete akustische Signal mit dem empfangenen akustischen Signal durch das Mikrofon 1. Durch eine einfache Verhältnisbildung ist es dem Prozessor 2 möglich, daraus eine Übertragungsfunktion zu bestimmen. Strahlen die Lautsprecher 4 und 5 unterschiedliche Signale aus, ist es möglich, zwei unterschiedliche Übertragungsfunktionen für das jeweilige Signal zu bestimmen. Diese Übertragungsfunktionen werden dann durch den Prozessor 2 mit im Speicher 3 abgespeicherten Übertragungsfunktionen verglichen, um damit auf die Sitzbelegung im Fahrzeug zu schließen. Diese Sitzbelegung wird dann anderen Fahrzeugsystemen, die beispielsweise über einen Bus mit dieser Sitzbelegungserkennung verbunden sind, mitgeteilt. Dazu zählt insbesondere das Rückhaltesystem, um einen Airbag nicht für einen unbelegten Fahrzeugsitz auszulösen.The processor 2 now compare that to the speakers 4 and 5 emitted acoustic signal with the received acoustic signal through the microphone 1 , Through a simple relationship formation, it is the processor 2 possible to determine a transfer function from it. The speakers shine 4 and 5 different signals, it is possible to determine two different transfer functions for the respective signal. These transfer functions are then handled by the processor 2 with in the store 3 stored transmission functions compared to infer the seat occupancy in the vehicle. This seat occupancy is then communicated to other vehicle systems which are connected to this seat occupancy detection, for example via a bus. This includes in particular the restraint system in order not to trigger an airbag for an unoccupied vehicle seat.

Im Speicher 3 sind verschiedene Referenzübertragungsfunktionen abgespeichert, mit denen die bestimmten Übertragungsfunktionen verglichen werden. Um die Zuordnung durchzuführen, kann beispielsweise die Methode der kleinsten Fehlerquadrate durchgeführt werden.In the storage room 3 various reference transfer functions are stored with which the specific transfer functions are compared. In order to carry out the assignment, the method of least squares can be carried out, for example.

2 zeigt ein zweites Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einem Fahrzeug 200 sind vier Lautsprecher 201, 202, 203, 204 für die jeweiligen Sitze angeordnet. Die Lautsprecher 201 bis 204 werden von einem Radio 210 angesteuert, um entsprechende Signale akustisch auszugeben. Zentral im Fahrzeug 200 ist ein Mikrofon 205 angeordnet, das ebenfalls mit dem Autoradio 210 verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es nun möglich, die Sitzbelegung auf den Sitzen 206 bis 209 über die Übertragungsfunktionen, die sich aus den vier Signale, die von den Lautsprechern 201 bis 204 ausgegeben werden, bestimmen. Da die vier Lautsprecher 201 bis 204 sowieso in einem Fahrzeug vorgesehen sind, um die Wiedergabe der Rundfunksignale bzw. der Audiosignale von einem Datenträger wiederzugeben, kann hier in einfachster Weise ein Zusatznutzen erzielt werden, indem die bereits vorhandene Konfiguration auch zur Sitzbelegungserkennung verwendet wird. Zusätzlich ist hier nur das Mikrofon 205 zu sehen, wobei aber auch ein am Autoradio 210 vorgesehenes Mikrofon zur Einmessung der Hifi-Anlage für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann. Es ist weiterhin möglich, dass ein Lautsprecher 201 bis 204 selbst als Mikrofon verwendet werden kann, da Mikrofone, wie auch Lautsprecher, reversibel sind. 2 shows a second block diagram of the device according to the invention. In a vehicle 200 are four speakers 201 . 202 . 203 . 204 arranged for the respective seats. The speaker 201 to 204 are from a radio 210 controlled to output corresponding signals acoustically. Central in the vehicle 200 is a microphone 205 arranged that also with the car radio 210 connected is. The arrangement according to the invention now makes it possible to occupy the seats on the seats 206 to 209 about the transfer functions that result from the four signals coming from the speakers 201 to 204 spent, determine. Because the four speakers 201 to 204 are provided in a vehicle anyway in order to reproduce the reproduction of the radio signals or the audio signals from a data carrier, an additional benefit can be achieved in a very simple manner by using the already existing configuration also for seat occupancy detection. In addition, here is only the microphone 205 to see, but also one on the car radio 210 provided microphone for measuring the hi-fi system can be used for the device according to the invention. It is still possible to have a speaker 201 to 204 itself can be used as a microphone, since microphones as well as loudspeakers are reversible.

Claims (10)

Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung in einem Fahrzeug (200), wobei die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung eine Sitzbelegung anhand wenigstens einer akustischen Übertragungsfunktion erkennt.Device for seat occupancy detection in a vehicle ( 200 ), the device being configured such that the device recognizes seat occupancy on the basis of at least one acoustic transmission function. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens ein Mikrofon (1, 205) und wenigstens einen Lautsprecher (4, 5, 201– 204) zur Ermittlung der wenigstens einen Übertragungsfunktion aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the device has at least one microphone ( 1 . 205 ) and at least one speaker ( 4 . 5 . 201 - 204 ) for determining the at least one transfer function. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung ein Testsignal zur Bestimmung der wenigstens einen Übertragungsfunktion im hörbaren Frequenzspektrum überträgt.Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the device is configured such that the device a test signal for determining the at least one transfer function in the audible Frequency spectrum transmits. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung das Testsignal derart erzeugt, dass das Testsignal von anderen Geräuschen psychoakustisch verdeckt ist.Device according to claim 3, characterized in that the device generates the test signal such that the test signal of other sounds is covered psychoacoustically. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal wenigstens ein Sinuston oder wenigstens ein Deltapeak oder wenigstens ein Chirp oder ein vorgegebenes Rauschsignal oder ein Musiksignal ist.Device according to claim 3 or 4, characterized in that that the test signal is at least one sinus tone or at least one Delta peak or at least one chirp or a given noise signal or is a music signal. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lautsprecher (4, 5, 201–204) Element einer Musikwiedergabe ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one loudspeaker ( 4 . 5 . 201-204 ) Is part of a music playback. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Autoradio (210) im Fahrzeug zur Bestimmung der wenigstens einen Übertragungsfunktion konfiguriert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a car radio ( 210 ) is configured in the vehicle to determine the at least one transfer function. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mikrofon (1, 205) zentral im Fahrzeug (200) angeordnet ist.Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the at least one microphone ( 1 . 205 ) centrally in the vehicle ( 200 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mikrofon (1, 205) am Autoradio (210) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one microphone ( 1 . 205 ) on the car radio ( 210 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Fahrzeug (299) vorhandener Lautsprecher (4, 5, 201–204) als das wenigstens eine Mikrofon verwendbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a in the vehicle ( 299 ) existing speaker ( 4 . 5 . 201-204 ) than the at least one microphone can be used.
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