DE19524781C2 - Verfahren zur Innenraumüberwachung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenraum­ überwachung in einem Kraftfahrzeug, wobei mittels zumindest eines Schallempfängers Schallwellen im Innenraum des Kraftfahrzeuges in ein elektrisches Meßsignal umgewandelt werden, wobei das elektrische Meßsignal mit einem Ver­ stärker verstärkt und in eine Rechnereinheit eingespeist wird, und wobei eine Alarmvorrichtung von der Rechner­ einheit aktiviert wird nach Maßgabe einer von der Rechnereinheit durchgeführten Bewertung des Meßsignals. - Als Schallempfänger sind elektroakustische Elemente bezeichnet, die auf das Element auftreffende Schallwellen im hörbaren und/oder im Ultraschall-Bereich in elektrische Schwingungen umwandeln. Schallwellen können grundsätzlich über alle gasförmigen Medien, hier Luft, übertragen werden, aber auch als Körperschall, d. h. über Festkörper. Die elektrischen Schwingungen werden als Meßsignal weiter­ verarbeitet, zunächst in einem in der Regel analog arbeitenden Verstärker. Eine Alarmvorrichtung bei einem Kraftfahrzeug arbeitet üblicherweise als akustischer und/oder optischer Signalgeber. Hierfür können die im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenen Hupen und/oder die Beleuchtungselemente genutzt werden, es können aber auch von der Kraftfahrzeug-Elektrik unabhängige Signalgeber eingesetzt werden. Eine Alarmvorrichtung kann auch per Funk ein Alarmsignal zu einem Funkempfänger abstrahlen. Mittels eines solchen Verfahrens kann ein Eingriff in den Innenraum eines Kraftfahrzeuges über die Alarmvorrichtung gemeldet werden. Ein Eingriff in den Innenraum kann beispielsweise durch Zerschlagen eines Kraftfahrzeug-Fensters, durch Einführen einer mechanischen Sonde zum unbefugten Betätigen von Verriegelungs- und/oder Auslöseelementen eines Kraft­ fahrzeug-Türverschlusses oder durch Eindringen einer unbefugten Person, beispielsweise durch Hingreifen oder Einsteigen, erfolgen.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der Literaturstelle DE-G 90 03 065.6 U1 bekannt. Bei dem insofern bekannten Verfahren erfolgt die Bewertung des Meßsignals durch Auswertung nach Amplitude, Zeit sowie Frequenz und Vergleich mit abgespeicherten zugeordneten Amplitudenschwellenwerten. Werden die zugeordneten Ampli­ tudenschwellenwerte über- bzw. unterschritten, so erfolgt die Aktivierung der Alarmvorrichtung. Das insofern bekannte Verfahren hat sich in der Praxis jedoch als nicht ausreichend fehlalarmsicher erwiesen, da die verschie­ densten in der Praxis auftretenden besonderen Bedingungen bei den in Laborversuchen bestimmten Amplituden­ schwellenwerten nicht ausreichend berücksichtigt werden können. Solche besonderen Bedingungen sind beispielsweise: Schläge auf die Karosserie des Kraftfahrzeuges; Tempera­ turschwankungen und Luftströmungen im Kraftfahrzeug, welches das Meßsignal beeinflussen; Dämpfung und/oder Reflexion und/oder Brechung der Schallwellen durch von einem Fahrzeughalter im Kraftfahrzeug belassene Gegen­ stände.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Innenraumüberwachung in einem Kraftfahrzeug anzugeben, welche zuverlässig jeden Eingriff in den Kraft­ fahrzeug-Innenraum erfaßt und eine hohe Fehlalarmsicherheit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Innenraumüberwachung in einem Kraftfahrzeug, wobei mittels zumindest eines Schallempfängers Schallwellen im Innenraum eines Kraftfahrzeuges in ein zeitabhängiges elektrisches Meßsignal umgewandelt werden, wobei das elektrische Meßsignal mit einem Verstärker verstärkt und in eine Rechnereinheit eingespeist wird, wobei das elektrische Meßsignal in eine Folge von einzelnen Meßwerten zerlegt und die einzelnen Meßwerte eines Meßsignals als ein Vektor in einem Speicher eingespeichert werden, wobei der Vektor auf die Eingänge eines in der Rechnereinheit gebildeten neuronalen Netzes aufgegeben wird, wobei der Vektor in dem neuronalen Netz mit zumindest einem Mustervektor verglichen und ein Ähnlichkeitsparameter gebildet wird, und wobei von dem neuronalen Netz eine Alarmvorrichtung nach Maßgabe des Ähnlichkeitsparameters aktiviert wird. - Bei dem Einsatz von mehreren Schallempfängern können selbstverständlich auch mehrere, verschiedene Meßsignale entstehen. Als Mustervektoren sind solche Vektoren bezeichnet, die theoretisch, experimentell aus Meßsignalen für den Kraftfahrzeuginnenraum ermittelt wurden. Ein Mustervektor kann aber auch aus einem früher aufgenommenen Vektor gebildet sein. Mittels des Vergleichs zwischen dem Vektor und dem Mustervektor wird festgestellt, ob dem aktuell bestimmten Vektor ein Eingriff in das Innere des Kraft­ fahrzeuges zugrundeliegt. Der Vektor (und dementsprechend der Mustervektor) kann dabei lediglich Informationen über Amplitudenwertfolgen, an sich oder auch zusätzlich Infor­ mationen über den zeitlichen Verlauf der Amplituden­ wertfolgen enthalten. Der zeitliche Verlauf von Amplituden­ wert folgen kann dabei zeitlinear aber auch zeitnichtlinear (beispielsweise logarithmisch komprimiert) erfaßt werden. Es versteht sich, daß stets ein definiertes Zeitintervall erfaßt wird. Insbesondere kann mit den Amplituden und/oder Energietransienten der Meßsignale gearbeitet werden. Mittels des Betrages des aus einem Vergleich zwischen Vektor und Mustervektor gebildeten Ähnlichkeitsparameters wird festgestellt, ob dem Meßsignal mit hoher Wahr­ scheinlichkeit ein Eingriff in den Innenraum des Kraft­ fahrzeuges zugrundeliegt. Die insofern vorgebbare Wahr­ scheinlichkeitsschwelle wird durch einen Grenzwert des Ähnlichkeitsparameters definiert. Zusätzlich kann mittels mehrerer verschiedener Mustervektoren z. B. zwischen verschiedenartigen Eingriffen differenziert werden.

Die Erfindung nutzt zunächst die Erkenntnis, daß mittels eines geeignet konfigurierten neuronalen Netzes auch durch besondere Umstände veränderte Meßsignale mit solchen Mustersignalen bzw. Mustervektoren assoziiert werden können, die - je nach Auslegung der Alarmfunktion - einem durch Eingriff gestörten Kraftfahrzeug-Innenraum oder einem ungestörten Kraftfahrzeug-Innenraum unter normalen, gege­ benenfalls sogar genormten Bedingungen entsprechen. Diese Assoziationsfähigkeit neuronaler Netze umfaßt letztendlich die Bestimmung einer Identitätswahrscheinlichkeit, nämlich des Ähnlichkeitsparameters, zwischen einem veränderten Meßsignal und einem oder mehreren, den Idealzustand darstellenden Mustersignalen. Die Erfindung besteht aber nicht nur in der Verwendung eines neuronalen Netzes als solches. Vielmehr wird zusätzlich der an sich und für sich nur für netzinterne Steuerungszwecke gebildete Ähnlich­ keitsparameter (mit welchem üblicherweise die "beste" mehrerer möglicher Identitäten bzw. Assoziationen ermittelt wird) dadurch zur Aktivierung der Alarmvorrichtung genutzt, daß ein Ähnlichkeitsparameter-Schwellenwert vorgegeben wird, und die Größe der aktuell durch Vergleich mit einem mehreren Mustervektoren bestimmten Ähnlichkeitsparameter als Aktivierungskriterium benutzt wird. Insofern erfüllt der Ähnlichkeitsparameter erfindungsgemäß eine Doppel­ funktion.

Neuronale Netze können von verschiedenstem Aufbau sein. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen rückgekoppelten und vorwärts gekoppelten neuronalen Netzen, wobei sich theoretisch zeigen läßt, daß sich zu jeder Variante eines rückgekoppelten neuronalen Netzes ein entsprechendes vorwärts gekoppeltes neuronales Netz konfigurieren läßt mit gleicher Funktion. Mustervektoren sind in aller Regel in einer oder mehreren Gewichtungsmatrizen oder als sogenannter Zielvektor im neuronalen Netz gespeichert. Die Einspeisung der Mustervektoren kann dabei, abhängig von der Art des neuronalen Netzes, auf verschiedene Weise erfolgen. Bei rückgekoppelten Netzen kann eine Gewichtungsmatrix unmittelbar programmiert oder durch sogenanntes "Training" eingegeben werden. In letzterem Fall werden dem neuronalen Netz simulierte Vektoren, Mustervektoren und eine Infor­ mation über Zuordnungen eingegeben. Bei den simulierten Vektoren ist es dann zweckmäßig die verschiedenen in der Praxis möglicherweise auftretenden besonderen Bedingungen zu berücksichtigen. Vorwärts gekoppelte neuronale Netze, insbesondere solche mit nichtlinearen Übertragungs­ funktionen, zeichnen sich durch Lernfähigkeit zusätzlich aus. Im unwahrscheinlichen Fall eines Fehlalarms kann also dem neuronalen Netz die Information, daß ein Fehlalarm stattgefunden hat, eingegeben werden, wodurch die Wahr­ scheinlichkeit eines aus gleicher Ursache bedingten Fehlalarms zukünftig erheblich reduziert ist. Neuronale Netze lassen sich grundsätzlich als Programm in von-Neumann-Rechnern einrichten. Wesentlich schneller und mit geringerem Hardwareaufwand und Stromverbrauch arbeitet ein neuronales Netz jedoch, wenn es hardwaremäßig implementiert wird, da dann ein echter paralleler Betrieb der Neuronen - synchron oder asynchron - möglich ist. Hierbei werden dann den parallelen Eingängen des neuronalen Netzes die Elemente eines Vektors simultan aufgegeben. Bezüglich des Aufbaus verschiedener Kategorien von neuronalen Netzen wird im einzelnen auf R. Rojas, Theorie der neuronalen Netze, Springer-Verlag, 1993, verwiesen.

Grundsätzlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in zwei verschiedenen Varianten durchführen. In einer Alternative ist der Mustervektor aus einem Signal gebildet, welches im Zuge eines Eingriffs in das Kraftfahrzeug aufgenommen wurde. Die Alarmvorrichtung wird aktiviert, wenn der Vektor und der Mustervektor nach Maßgabe des Ähnlichkeitsparameters hinreichend ähnlich sind. Statt dessen kann der Mustervektor aber auch aus einem Meßsignal gebildet sein, welches ohne einen Eingriff in das Kraftfahrzeug aufgenommen wurde. Dann wird die Alarm­ vorrichtung aktiviert, wenn der Vektor und der Mustervektor nach Maßgabe des Ähnlichkeitsparameters hinreichend unähnlich sind. In der letztgenannten Variante können zuvor gemessene Vektoren zu Mustervektoren für nachfolgende Messungen werden. Dadurch erfolgt eine noch bessere Anpassung an sich (geringfügig) verändernde Bedingungen in dem Kraftfahrzeug-Innenraum. Es kann auch gemäß Patent­ anspruch 3 gearbeitet werden mit der Maßgabe, daß bei hinreichender Unähnlichkeit zunächst auf eine Betriebsart gemäß Patentanspruch 2 umgeschaltet wird.

Eine sehr hohe Fehlalarmsicherheit wird erreicht, wenn das neuronale Netz nach der Theorie der adaptiven Resonanz konfiguriert ist (ART-Netz) und wenn als Ähnlichkeits­ parameter der Ähnlichkeitskoeffizient verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird es in weiterer Anpassung an den Verwendungszweck in der Regel zweckmäßig sein das Aktivierungskontrollsystem so auszulegen, daß bei nicht hinreichender Ähnlichkeit eines aktuellen Vektors mit irgendeinem der Mustervektoren keine Speicherung des aktuellen Vektors als neuer Mustervektor erfolgt. Ein ART-Netz eignet sich grundsätzlich durch eine hohe Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit aus, benötigt jedoch vergleichsweise große Prozessorkapazität. Eine demgegenüber einfache, aber noch hinreichend zuverlässige Ausfüh­ rungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das neuronale Netze als Assoziativspeicher, vorzugsweise als Hopfieldnetz, konfiguriert ist und daß als Ähnlich­ keitsparameter die Hamming-Distanz verwendet wird.

In einer besonders zuverlässigen Ausführungsform der Erfindung arbeitet die Rechnereinheit zumindest zum Teil mit Fuzzy-Logic Bausteinen und/oder Programmen. Im Kern beruht die Theorie der Fuzzy-Logic darauf, daß nicht binäre Vektorelemente zugelassen werden, sondern auch beliebige Zwischenwerte für die Vektorelemente.

Die Bildung der Vektoren (und entsprechend auch der Mustervektoren) kann auf verschiedene Weise erfolgen. Hinsichtlich der Bandbreitenanforderung vorteilhaft ist, wenn das elektrische Meßsignal vor der Einspeisung in die Rechnereinheit zunächst mittels eines Gleichrichters und eines Filters in ein Hüllkurven-Meßsignal umgewandelt wird, wonach aus dem Hüllkurven-Meßsignal ein Hüllkurven-Vektor gebildet wird und wobei der Vergleich des Hüllkurven-Vek­ tors mit einem oder mehreren in der Rechnereinheit gespeicherten Hüllkurven-Mustervektoren erfolgt. Es kann in dieser Ausführungsform bei ausreichender Fehlalarm­ sicherheit mit erheblich reduziertem Datenvolumen gearbeitet werden. Dadurch arbeitet das Verfahren entweder sehr schnell oder es kann hinsichtlich der Rechnereinheit mit geringerem Aufwand betrieben werden. Eine besonderes hohe Fehlalarmsicherheit ist einrichtbar, wenn das Meß­ signal in der Rechnereinheit zunächst spektral analysiert wird, vorzugsweise mittels des Fast-Fourier-Transform-Algo­ rithmus, worauf auf dem spektral analysierten Meßsignal ein Fourier-Transform-Vektor gebildet wird und wobei der Vergleich des Fourier-Transform-Vektors mit einem oder mehreren in der Rechnereinheit gespeicherten Fourier- Transform-Mustervektoren erfolgt. Spektral analysiert meint die Transformation des Meß- bzw. Mustersignals aus dem Zeitraum wie gemessen, hin den Frequenz-Raum. Diese erfolgt üblicherweise mittels der diskreten Fourier-Transformation.

Bei einer besonders einfachen und hinsichtlich des Energieverbrauchs vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Vergleich des Vektors mit einem Mustervektor durchgeführt, welcher den Schallwellen bei einem Bruch einer Kraftfahrzeugscheibe entspricht. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, daß ein Schlag auf eine Kraftfahrzeugscheibe mit Bruch derselben ein Meßsignal erzeugt, welches sich charakteristisch von einem Schlag ohne Bruch unterscheidet. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Energietransienten. Bei einem Schlag ohne Bruch schwingt die Kraftfahrzeugscheibe erhebliche Zeit nach mit der Folge korrespondierender, länger anhaltender Schallwellen. Auch kann die maximale Amplitude signifikant niedriger sein. Bei dieser Ausführungsform werden also Eingriffe in die Fahrzeughaut überwacht. Vorzugsweise mit jenem Teil des Meßsignals gearbeitet, dessen Frequenzen oberhalb 5 Kilohertz liegen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine Überwachung des Fahrzeuginnenraumvolumens eingerichtet. Hierfür werden Primär-Schallwellen-Impulse mittels zumin­ dest eines Schallsenders erzeugt und abgestrahlt, wobei die daraufhin im Fahrzeuginnenraum reflektierten und einander überlagerten Schallwellen mittels des Schallempfängers in das elektrische Meßsignal umgewandelt werden und wobei der Vergleich des aus dem elektrischen Meßsignal gebildeten Vektors mit Mustervektoren durchgeführt wird, welche den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in dem Fahrzeuginnenraum entsprechen. Diese Ausführungsform arbeitet insofern mit Meß- und Mustersignalen, deren Signalverlauf durch die Laufzeiten der "Echos" von Fahrzeuginnenwänden und von Einbauten im Fahrzeuginnenraum bestimmt ist. Hierbei tritt selbstverständlich zusätzlich Interferenz ein. Dabei empfiehlt es sich, daß nach jedem Verlassen des Kraftfahrzeuges und nach Schärfung der Alarmanlage zunächst ein oder mehrere Primär-Schallwellen- Impulse abgestrahlt werden zum Zweck der Messung und/oder Speicherung von Mustervektoren, und daß erst dann die weiteren Meßsignale mit diesen Mustervektoren verglichen werden. Dadurch ist gewährleistet, daß kein Fehlalarm durch Veränderungen im Fahrzeuginnenraum entstehen kann. Im Patentanspruch 11 ist eine besondere Kombination von Überwachung der Fahrzeughaut sowie des Fahrzeuginnenraum­ volumens angegeben. Diese Ausführungsform ist besonders überwachungssicher, aber auch fehlalarmsicher. Dennoch ist der Energiebedarf gering, da ohne tatsächlichen Eingriff die Innenraumüberwachung gleichsam stichprobenartig erfolgt und somit die Schallsender den größten Teil der Zeit inaktiv sein können. Lediglich bei Empfang eines Meßsig­ nals, welches einem Bruch einer Kraftfahrzeugscheibe ent­ spricht, wird die Innenraumüberwachung umgehend aktiviert.

Da Schallempfänger (und Schallsender) Richtungscharakte­ ristiken aufweisen, kann es sich empfehlen, mit mehreren Schallempfängern und/oder Sendern zu arbeiten. Hierfür empfiehlt eine Ausführungsform der Erfindung, daß mittels der mehreren Schallempfänger die Schallwellen in mehrere elektrische Meßsignale umgewandelt werden und daß die insofern unterschiedlichen elektrischen Meßsignale zunächst einem Multiplexer zugeführt und dann in die Rechnereinheit eingespeist werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit zumindest einem Schallempfänger zum Empfang und zur Umwandlung von Schallwellen im Innenraum des Kraftfahrzeuges in ein elektrisches Meßsignal, mit zumindest einem Verstärker zur Verstärkung des elektrischen Meßsignals, mit einer Rechnereinheit, welche zumindest einen Prozessor und einen Speicher aufweist, wobei in dem Speicher aus dem zeitlichen Verlauf von elektrischen Meßsignalen gebildete Vektoren abspeicherbar sind und wobei in der Rechnereinheit ein neuronales Netz gebildet ist zum Vergleich von Vektoren mit Mustervektoren, und mit einer Alarmvorrichtung zur Abgabe eines Alarmsignals nach Maßgabe eines durch Vergleich eines Vektors mit einem Mustervektor gebildeten Ähnlich­ keitsparameters sowie mit einer Stromversorgungs­ einrichtung. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 14 bis 17 angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschild einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Innenraumüberwachung mit gemeinsamer Nutzung zumindest eines der Schallempfänger für die Aufnahme von Schallwellen verschiedenen Ursprungs,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Innenraumüberwachung mit getrennten Schallempfängern für die Aufnahme von Schallwellen verschiedenen Ursprungs.

In der Fig. 1 erkennt man mehrere Schallempfänger 1 zum Empfang und zur Umwandlung von Schallwellen im Innenraum des Kraftfahrzeuges in ein elektrisches Meßsignal. An die Schallempfänger 1 angeschlossen sind Verstärker 2 zur Verstärkung der elektrischen Meßsignale. Die Ausgänge der Verstärker 2 sind an die Eingänge eines Multiplexers 11 angeschlossen. Der Ausgang des Multiplexers 11 ist mit einer Rechnereinheit 3 über einen Gleichrichter 8 und einen Filter 9 verbunden. Alternativ kann der Multiplexer 11 auch über einen Filter 16 mit der Rechnereinheit 3 verbunden sein. Die Rechnereinheit weist unter anderem einen Prozessor 18, einen Speicher 5 und einen Analog-Digital-Wandler 12 zur Umwandlung des Meßsignals in binäre Datensätze auf. An die Rechnereinheit 3 angeschlossen sind eine Alarmvorrichtung 6 und eine Stromversorgung 7. Die Alarmvorrichtung 6 und/oder die Stromversorgung können ohnehin in Kraftfahrzeug vorhandene Einrichtungen nutzen, sie können jedoch auch fahrzeug­ unabhängig eingerichtet sein. Man erkennt weiterhin, daß Schallsender 10 zur Abstrahlung von Primär-Schall­ wellen-Impulse über Treiber 17 an die Rechnereinheit 3 angeschlossen und von dieser ansteuerbar sind. In dem Ausführungsbeispiel ist in der Rechnereinheit 3 ein neuronales Netz 5 hardwaremäßig implementiert.

Im folgenden wird die Funktionsweise einer Vorrichtung gemäß der Fig. 1 erläutert. Zunächst werden die von den Schallempfängern 1 aufgenommenen Schallwellen in elek­ trische Meßsignale umgewandelt und mittels der Verstärker 2 verstärkt. In der Ausführungsform mit einem Gleichrichter 8 und einem Filter 9 werden die elektrischen Meßsignale in Hüllkurven-Meßsignale umgewandelt. In der Ausführungsform mit einem Filter 16 werden die Meßsignale unmittelbar, jedoch befreit von störenden Frequenzanteilen, der Rechnereinheit 3, z. B. zur Spektralanalyse, zugeführt. Die Rechnereinheit 3 ist weiterhin dazu eingerichtet, Schallsender über Treiber 17 anzusteuern zur Erzeugung von Primär-Schallwellen-Impulse. Die Rechnereinheit 3 und das neuronale Netz 5 sind so programmiert, daß in vorgegebenen zeitlichen Intervallen abwechselnd entweder ein Vergleich eines Vektors mit einem Mustervektor durchgeführt wird, welcher den Schallwellen bei einem Bruch einer Kraftfahrzeugscheibe entspricht, oder Primär-Schall­ wellen-Impulse mittels zumindest eines Schallsenders erzeugt und abgestrahlt werden, wobei die daraufhin im Fahrzeuginnenraum reflektierten und einander überlagerten Schallwellen, mittels des Schallempfängers 1 in ein elektrisches Meßsignal umgewandelt werden und wobei der Vergleich des aus dem elektrischen Meßsignal gebildeten Vektors mit einem Mustervektor durchgeführt wird, welcher den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in einem Fahrzeuginnenraum entspricht. Bei hinreichender Ähnlichkeit eines Vektors mit einem Mustervektor, welcher den Schallwellen bei einem Bruch der Kraftfahrzeugscheibe entspricht, werden unmittelbar folgend Primär-Schall­ wellen-Impulse abgestrahlt und der Vergleich des daraufhin gebildeten Vektors wird mit einem Mustervektor durch­ geführt, welcher den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in dem Fahrzeuginnenraum entspricht. Bei dieser Betriebsweise sind zwei Betriebsarten eingerichtet, welche beide die bzw. den gleichen Schallempfänger 1 nutzen. In der ersten Betriebsart werden die Kraftfahrzeugscheiben auf Bruch überwacht. Die Stromaufnahme in dieser ersten Betriebsart ist vergleichsweise gering. Stichprobenartig wird in zeitlichen Intervallen auf eine zweite Betriebsart, nämlich auf eine Innenraumüberwachung durch Echo-Laufzeit-Messung umgeschaltet. Diese zweite Betriebsart wird jedoch augenblicklich aktiviert, wenn in der ersten Betriebsart ein Bruch einer Kraftfahrzeugscheibe festgestellt wird. Dies ist dann die Notfall-Überwachung in der zweiten Betriebsart. Bei der lediglich stichprobenartigen Überwachung in der zweiten Betriebsart kann mit programmiertechnisch reduziertem Aufwand gearbeitet werden. Die Notfall-Überwachung läuft demgegenüber stets mit vollem Aufwand. Zur Durchführung des jeweiligen Vergleichs sind in dem neuronalen Netz 5 sowohl Mustervektoren, welche den Schallwellen bei einem Bruch einer Kraftfahrzeugscheibe entsprechen, als auch Mustervektoren, welche den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in dem Fahrzeuginnenraum nach Aussendung eines Primär-Schall­ wellen-Impulses entsprechen, gespeichert. In dem Ausfüh­ rungsbeispiel mit einem Gleichrichter 8 und einem Filter 9 handelt es sich dabei um Hüllkurven-Mustervektoren. Sobald bei einem Vergleich in dem neuronalen Netz 5 ein vorgegebener Ähnlichkeitsparameterschwellenwert über- bzw. unterschritten wird, wird die Alarmvorrichtung 6 von der Rechnereinheit 3 aktiviert.

Es kann auch vorgesehen sein, daß die Alarmvorrichtung 6 nur nach Maßgabe eines von dem neuronalen Netz 5 durchgeführten Vergleichs eines Vektors mit einem Mustervektor, welcher den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in dem Fahrzeuginnenraum nach der Abstrahlung von Primär-Schallwellen-Impulse entspricht, aktiviert wird. Insofern dient die erste Betriebsart lediglich der Aktivierung der zweiten Betriebsart.

In der Fig. 2 erkennt man einen zusätzlichen Schall­ empfänger 13, welcher über einen Verstärker 14 und einen Komparator 15 mit dem Prozessor 18 verbunden ist. Die grundsätzliche Funktionsweise der Vorrichtung in Fig. 2 entspricht jener der Vorrichtung in Fig. 1. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß für die erste Betriebsart (Aufnahme von Schallwellen, welche den Schallwellen bei einem Bruch der Kraftfahrzeugscheibe entsprechen) ein getrennter Schallempfänger 13 eingerichtet ist. Dieser Schallempfänger 13 ist hinsichtlich seines Frequenzgangs speziell auf die erste Betriebsart abgestimmt. Mit dem Schallempfänger 13 kann die erste Betriebsart in allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden. Sie kann aber auch hinsichtlich des Aufwandes besonders einfach durchgeführt werden, indem so gearbeitet wird, daß die Rechnereinheit 3 augenblicklich auf die zweite Betriebsart umgestellt wird, wenn die Amplitude der mit dem Schallempfänger 13 aufgenommenen Meßsignale einen vorgegebenen Amplitudenschwellenwert überschreitet.

Claims (17)

1. Verfahren zur Innenraumüberwachung in einem Kraft­ fahrzeug,
wobei mittels zumindest eines Schallempfängers (1) Schall­ wellen im Innenraum eines Kraftfahrzeuges in ein zeitab­ hängiges elektrisches Meßsignal umgewandelt werden,
wobei das elektrische Meßsignal mit einem Verstärker (2) verstärkt und in eine Rechnereinheit (3) eingespeist wird,
wobei das elektrische Meßsignal in eine Folge von einzelnen Meßwerten zerlegt und die einzelnen Meßwerte eines Meßsignals als ein Vektor in einem Speicher (4) einge­ speichert werden,
wobei der Vektor auf die Eingänge eines in der Rechnereinheit (3) gebildeten neuronalen Netzes aufgegeben wird,
wobei der Vektor in dem neuronalen Netz (5) mit zumindest einem Mustervektor verglichen und ein Ähnlichkeitsparameter gebildet wird, und
wobei von dem neuronalen Netz (5) eine Alarmvorrichtung (6) nach Maßgabe des Ähnlichkeitsparameters aktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mustervektor aus einem Meßsignal gebildet ist, welches im Zuge eines Eingriffes in das Kraftfahrzeug auf genommen wurde, und wobei die Alarmvorrichtung (6) aktiviert wird, wenn der Vektor und der Mustervektor nach Maßgabe des Ähnlich­ keitsparameters hinreichend ähnlich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mustervektor aus einem Meßsignal gebildet ist, welches ohne einen Eingriff in das Kraftfahrzeug aufgenommen wurde, und wobei die Alarmvorrichtung (6) aktiviert wird, wenn der Vektor und der Mustervektor nach Maßgabe des Ähnlichkeitsparameters hinreichend unähnlich sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das neuronale Netz (5) nach der Theorie der adaptiven Resonanz konfiguriert ist (ART-Netz) und wobei als Ähnlichkeits­ parameter der Ähnlichkeitskoeffizient verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das neuronale Netz (5) als Assoziativspeicher konfiguriert ist und wobei als Ähnlich­ keitsparameter die Hamming-Distanz verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Rechnereinheit (3) zumindest teilweise mit Fuzzy-Logic Bausteinen und/oder Programmen arbeitet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elektrische Meßsignal vor der Einspeisung in die Rechnereinheit (3) zunächst mittels eines Gleichrichters (8) und eines Filters (9) in ein Hüllkurven-Meßsignal umgewandelt wird, wobei aus dem Hüllkurven-Meßsignal ein Hüllkurvenvektor gebildet wird und wobei der Vergleich des Hüllkurvenvektors mit einem oder mehreren in der Rechnereinheit (3) gespeicherten Hüllkurven-Mustervektoren erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Meßsignal in der Rechnereinheit (3) zunächst spektral analysiert wird, wobei aus dem spektralanalysierten Meßsignal ein Fourier-Transform-Vektor gebildet wird und wobei der Vergleich des Fourier-Transform-Vektors mit einem oder mehreren in der Rechnereinheit (3) gespeicherten Fourier-Transform-Mustervektoren erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Vergleich des Vektors mit einem Mustervektor durchgeführt wird, welcher den Schallwellen bei einem Bruch einer Kraftfahrzeugscheibe entspricht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Primär-Schallwellen-Impulse mittels zumindest eines Schallsenders erzeugt und abgestrahlt werden, wobei die daraufhin im Fahrzeuginnenraum reflektierten und einander überlagerten Schallwellen mittels des Schallempfängers (1) in das elektrische Meßsignal umgewandelt werden und wobei der Vergleich des aus dem elektrischen Meßsignal gebildeten Vektors mit Mustervektoren durchgeführt wird, welche den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in dem Fahrzeuginnenraum entsprechen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in vorgegebenen zeitlichen Intervallen abwechselnd entweder der Vergleich des Vektors mit einem Mustervektor durchgeführt wird, welcher den Schallwellen bei einem Bruch einer Kraftfahrzeugscheibe entspricht oder Primär-Schall­ wellen-Impulse mittels zumindest eines Schallsenders (10) erzeugt und abgestrahlt werden, wobei die daraufhin im Fahrzeuginnenraum reflektierten und einander überlagerten Schallwellen mittels des Schallempfängers (1) in ein elektrisches Meßsignal umgewandelt werden und wobei der Vergleich des aus dem elektrischen Meßsignal gebildeten Vektors mit einem Mustervektor durchgeführt wird, welcher den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in dem Fahrzeuginnenraum entspricht, und wobei bei hinreichender Ähnlichkeit des Vektors mit einem Muster­ vektor, welcher den Schallwellen bei einem Bruch der Kraftfahrzeug-Scheibe entspricht unmittelbar folgend Primär-Schallwellen-Impulse abgestrahlt werden und der Vergleich des daraufhin gebildeten Vektors mit einem Mustervektor durchgeführt wird, welcher den reflektierten und einander überlagerten Schallwellen in dem Fahrzeuginnenraum entspricht.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mittels mehrerer Schallempfänger (1) die Schallwellen in mehrere elektrische Meßsignale umgewandelt werden und die mehreren elektrischen Meßsignale zunächst einem Multiplexer (11) zugeführt und dann in die Rechnereinheit (3) einge­ speist werden.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit zumindest einem Schallempfänger (1) zum Empfang und zur Umwandlung von Schallwellen im Innenraum eines Kraftfahrzeuges in ein elektrisches Meßsignal, mit zumindest einem Verstärker (2) zur Verstärkung des elektrischen Meßsignals, mit einer Rechnereinheit (3) welche zumindest einen Prozessor (12) und einen Speicher (4) aufweist, wobei in dem Speicher (4) aus dem zeitlichen Verlauf von elektrischen Meßsignalen gebildete Vektoren abspeicherbar sind und wobei in der Rechnereinheit (3) ein neuronales Netz (5) gebildet ist zum Vergleich von Vektoren mit Mustervektoren und mit einer Alarmvorrichtung (6) zur Abgabe eines Alarmsignals nach Maßgabe eines durch Vergleich eines Vektors mit einem Mustervektor gebildeten Ähnlichkeitsparameters sowie mit einer Stromversorgungseinrichtung (7).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, mit zumindest einem Schallsender (10) zur Abstrahlung von Primär-Schall­ wellen-Impulsen, welcher von der Rechnereinheit (3) ansteuerbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, mit einem Gleichrichter (8) und einem Filter (9) zur Umwandlung des Meßsignals in ein Hüllkurven-Meßsignal, wobei der Gleichrichter (8) und der Filter (9) zwischen dem Verstärker (2) und der Rechnereinheit (3) geschaltet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Rechnereinheit (3) einen Analog-Digital-Wandler (13) zur Umwandlung des Meßsignals in binäre Datensätze aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, mit einer Mehrzahl von Schallempfängern (1) und diesen zugeordneten Verstärkern (2) und mit einem Multiplexer (11), wobei die Verstärker (2) an die Eingänge des Multiplexers (11) angeschlossen sind und wobei der Ausgang des Multiplexers (11) mit der Rechnereinheit (3) verbunden ist.