DE19908165A1 - Arrangement for detecting object or person in interior of motor vehicle for controlling airbag systems - Google Patents
Arrangement for detecting object or person in interior of motor vehicle for controlling airbag systemsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Erfassen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeugs.The invention relates to a device for detecting an object or a person inside a vehicle.
Weit in Richtung Armaturenbrett vorverlagerte Personen wie auch Kinder in sogenannten Reboard-Kindersitzen auf dem Bei fahrersitz sind während des Fahrzeugbetriebes eines mit Air bag versehenen Kraftfahrzeuges der Gefahr ausgesetzt, durch die Aufblaswucht des Airbags bei einem Unfall Verletzungen zu erleiden. Moderne Steuerungssysteme für den Personenschutz sind bestrebt, den Airbag in derartigen Situationen abzu schalten oder mit verminderter Wucht aufzublasen, um die Ge fahr einer Verletzung eines Insassen abzuwenden. Zur Ermitt lung der Insassenposition im Fahrzeug werden vorzugsweise be rührungslose, optische Sensoren eingesetzt.People such as those in the direction of the dashboard also children in so-called reboard child seats on the Bei driver's seat is one with Air during vehicle operation bag provided motor vehicle exposed to the risk of the inflating force of the airbag injuries in an accident suffer. Modern control systems for personal protection strive to remove the airbag in such situations switch or inflate with reduced force to the Ge to prevent injury to an occupant. For investigation development of the occupant position in the vehicle are preferably be non-contact, optical sensors used.
Ein Gerät zum berührungslosen Erkennen eines Objektes oder einer Person im Innenraum eines Fahrzeugs ist aus der EP 0 669 227 A1 bekannt. Dabei wird der Beifahrersitz durch eine Anzahl von Leuchtdioden bestrahlt. Vom Sitz bzw. einer Person oder einem Objekt auf dem Sitz reflektierte Strahlen werden durch ein Fotodetektorfeld aufgenommen.A device for contactless detection of an object or a person inside a vehicle is from the EP 0 669 227 A1 is known. The passenger seat is turned off irradiated a number of light emitting diodes. From the seat or one Rays reflected from person or object on the seat are picked up by a photo detector array.
Es kann jedoch auch ein Fahrzeuglenker auf dem Fahrersitz durch einen sich aus dem Lenkrad entfaltenden Fahrerairbag verletzt werden für den Fall, daß der Fahrzeuglenker den Kopf in geringer Entfernung vom Lenkrad hält. Gefährdet sind hier bei insbesondere kleinwüchsige Personen, die während des Fah rens dauerhaft eine Position nahe am Lenkrad einnehmen.However, there may also be a driver on the driver's seat thanks to a driver airbag deploying from the steering wheel be injured in the event that the vehicle driver's head stops at a short distance from the steering wheel. Are at risk here especially for small people who during the trip rens permanently take a position near the steering wheel.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1. The invention is characterized by the features of Pa claim 1.
Dabei enthält das Gerät einen Sensor zum Erfassen eines Ob jektes oder einer Person. Der Sensor weist ein erstes und ein zweites Sensorelement auf. Das erste Sensorelement ist zum Erfassen eines fahrerseitig angeordneten Objektes oder einer fahrerseitig angeordneten Person bestimmt, das zweite Senso relement zum Erkennen eines beifahrerseitig angeordneten Ob jektes oder einer beifahrerseitig angeordneten Person.The device contains a sensor for detecting an ob jektes or a person. The sensor has a first and a second sensor element. The first sensor element is for Detection of an object or a driver arranged Person arranged on the driver side determines the second Senso relement for recognizing an ob jektes or a passenger arranged on the passenger side.
Erfindungsgemäß ist also ein einziges Gerät vorgesehen, das sowohl die Fahrerseite wie auch die Beifahrerseite eines Fahrzeugs auf ein Objekt oder eine Person hin überwachen kann. Das Gerät kann dabei als bauliche Einheit verstanden werden, die im Fahrzeug befestigt wird. Diese bauliche Ein heit weist vorzugsweise ein gemeinsames Gehäuse für die Sen sorelemente auf, das als Blechmantel oder als Kunststoffum spritzung ausgebildet sein kann. Die bauliche Einheit des Ge räts kann auch durch einen gemeinsamen Träger für die beiden Sensorelemente hergestellt werden. Zur Herstellung des Geräts sind einheitliche Verfahrensschritte vorgesehen. So wird bei spielsweise der Träger zeitgleich oder zeitlich nacheinander in den gleichen Verfahrensschritten mit den Sensorelementen oder Bestandteilen der Sensorelemente bestückt. Vorteile bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Gerätes gegenüber der Herstellung jeweils separate Geräte für Fahrer- und Beifah rerseite sind hinsichtlich des Aufwandes und der Anzahl an Herstellungsschritten der zu verwendenden Bauteile sowie der Herstellungskosten evident. Im übrigen weist das erfindungs gemäße Gerät Vorteile bei der Lagerhaltung, der Logistik und der Montage hinsichtlich des bereitzustellenden Aufwandes auf.According to the invention, a single device is therefore provided both the driver side and the passenger side one Monitor the vehicle for an object or a person can. The device can be understood as a structural unit be fixed in the vehicle. This structural one unit preferably has a common housing for the Sen sorelemente on that as a sheet metal jacket or as a plastic injection can be formed. The structural unity of the Ge guesswork can also be made through a common carrier for the two Sensor elements are manufactured. To manufacture the device uniform procedural steps are provided. So at for example, the carrier at the same time or in succession in the same process steps with the sensor elements or components of the sensor elements. Advantages at the manufacture of the device according to the invention compared to the Manufacture of separate devices for driver and passenger on the other side in terms of effort and number Manufacturing steps of the components to be used and the Manufacturing costs evident. Otherwise, this shows fiction Advantages in terms of storage, logistics and equipment assembly with regard to the effort to be provided on.
Die Funktion des Gerätes kann das bloße Erfassen des Objektes oder der Person beinhalten, oder aber auch das weitergehende Erkennen eines Objektes oder einer Person durch Auswertung oder Klassifizierung von von dem Sensor gelieferten Signalen. The function of the device can be mere detection of the object or include the person, or also the further Recognize an object or a person through evaluation or classification of signals provided by the sensor.
Das Gerät ist vorzugsweise zur berührungslosen Objekt- oder Personenerkennung ausgebildet, vorzugsweise durch optische Sensormittel. Die Sensorelemente sind bevorzugt auf die Fahr zeugsitze ausgerichtet und weisen dementsprechend unter schiedliche Wirkungsrichtungen ausgehend von der Einbauposi tion des Geräts im Fahrzeuginnenraum auf. Jedes Sensorelement kann dabei das Vorhandensein und die Position eines Objektes oder einer Person auf dem zugeordneten Fahrzeugsitz erfassen, insbesondere auch Positionsänderungen.The device is preferably for non-contact object or Person recognition, preferably by optical Sensor means. The sensor elements are preferred to the driving tool seats aligned and instruct accordingly Different directions of action based on the installation position tion of the device in the vehicle interior. Every sensor element can be the presence and position of an object or detect a person in the assigned vehicle seat, especially changes in position.
Unter einer Wirkungsrichtung eines Sensorelements wird dieje nige Raumrichtung verstanden, für die der Sensor empfindlich ist. Als Richtung kann auch ein ggf dreidimensionales Gebiet verstanden werden.Under one direction of action of a sensor element understood some spatial direction for which the sensor is sensitive is. A three-dimensional area can also be used as the direction be understood.
Alternativ können die Sensorelemente auch auf die Gefahrenbe reiche vor den gefalteten Airbags gerichtet sein. Als Gefah renbereich wird derjenige räumliche Bereich verstanden, in den sich der Airbag beim Aufblasen entfaltet. Der Gefahrenbe reich wird hierbei auf das Vorhandensein oder das Nichtvor handensein eines Objektes oder einer Person überwacht.Alternatively, the sensor elements can also be used for the hazard be directed in front of the folded airbags. As a danger area is understood as the spatial area in which the airbag deploys when inflated. The danger it becomes rich in the presence or the absence monitored for the presence of an object or a person.
Entscheidend für die Ausrichtung der Sensorelemente ist die Einbauposition des Geräts im Fahrzeug. Bevorzugt wird das Ge rät zwischen der Fahrer- und der Beifahrerseite am Rückspie gel oder am Dachhimmel angebracht oder integriert.The decisive factor for the alignment of the sensor elements is Installation position of the device in the vehicle. Ge is preferred advises between the driver and the passenger side on the rear spit gel or attached to the headlining or integrated.
Das Sensorelement kann nach unterschiedlichen physikalischen
Wirkungsprinzipien arbeiten:
So kann das Sensorelement seinen Wirkungsbereich vorzugsweise
mittels optischer Strahlung, insbesondere infraroter Strah
lung abtasten. Es sind aber auch Strahlungen mit anderen Wel
lenlängen anwendbar. Das Sensorelement enthält dabei eine
Leuchtdiode, insbesondere einen Infrarotsender in Form einer
Laserdiode, die eine oder mehrere Strahlen oder Strahlungs
vorhänge ausgibt. Der Sensor enthält ferner ein oder mehrere
optische Empfangselemente in Form von Fotozellen, die die an
einem Objekt oder einer Person reflektierte oder gestreute
Strahlung aufnehmen. Durch Auswertung der reflektierten
Strahlung kann der Abstand zwischen dem Sensor und dem Objekt
sowie gegebenenfalls eine Konturierung und genaue Positions
bestimmung im zwei- oder dreidimensionalen Raum bestimmt wer
den. Vorzugsweise spannt der Sensor mehrere in Fahrtrichtung
hintereinandergestaffelte Strahlenvorhänge in der vertikalen
Ebene auf und enthält hinsichtlich der Querachse des Fahr
zeugs mehrere Empfangselemente je Strahlenvorhang. So ist ei
ne dreidimensionale Personen- oder Objekterkennung gewährlei
stet, da jedes Empfangselement eine Information zweidimensio
naler Wertigkeit liefert und die dritte, vertikale Dimension
durch eine Auswertung der Stärke, der Leistung oder des Ener
gieinhalts der reflektierten Strahlung mittels Triangulation
gewonnen wird.The sensor element can work according to different physical principles:
Thus, the sensor element can scan its effective range preferably by means of optical radiation, in particular infrared radiation. Radiations with other wavelengths can also be used. The sensor element contains a light emitting diode, in particular an infrared transmitter in the form of a laser diode, which emits one or more beams or radiation curtains. The sensor also contains one or more optical receiving elements in the form of photocells that receive the radiation reflected or scattered from an object or a person. By evaluating the reflected radiation, the distance between the sensor and the object and, if necessary, a contouring and precise position determination in two or three-dimensional space can be determined. The sensor preferably spans several beam curtains staggered in the direction of travel in the vertical plane and contains several receiving elements per beam curtain with respect to the transverse axis of the vehicle. This ensures three-dimensional recognition of people or objects, since each receiving element provides information of two-dimensional value and the third, vertical dimension is obtained by evaluating the strength, power or energy content of the reflected radiation using triangulation.
Der Sensor kann auch als Kamera ausgebildet sein und Bilder liefern, die im folgenden Verfahren der Mustererkennung un terzogen werden.The sensor can also be designed as a camera and images deliver the un in the following process of pattern recognition be educated.
Der Sensor kann auch als Wärmefühler in Form eines Infrarot aufnehmers ausgebildet sein, der das Vorhandensein und die Position einer lebenden Person durch die von ihr abgegebene Wärmestrahlung ermitteln kann.The sensor can also act as a heat sensor in the form of an infrared Be trained of the presence and the Position of a living person through the one given by him Can determine heat radiation.
Ferner sind auch Ultraschallsensoren oder Mikrowellensensoren einsetzbar.There are also ultrasonic sensors or microwave sensors applicable.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Un teransprüche gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are the Un marked claims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention and its developments are explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein symbolisches Kraftfahrzeug, enthaltend das erfindungsgemäße Gerät, und Fig. 1 is a plan view of a symbolic motor vehicle containing the device according to the invention, and
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gerätes. Fig. 2 is a block diagram of a device according to the invention.
Fig. 1 zeigt in der Draufsicht ein Kraftfahrzeug, bei dem Front- und Heckscheibe wie auch die Seitenfenster als Ausspa rungen deutlich sichtbar sind. Im Fahrzeuginnenraum FI ist ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät 1 angeordnet. Der Begriff Fahrzeuginnenraum FI setzt nicht notwendigerweise ei ne geschlossene Fahrgastzelle voraus sondern ist im wesentli chen durch den Aufenthaltsort von Personen im Fahrzeug be stimmt. Durch strichierte Umrandungen eingezeichnete Felder im Fahrzeuginnenraum FI kennzeichnen die Fahrerseite FS und die Beifahrerseite BFS. Das Gerät 1 ist etwa zwischen der Fahrerseite FS und der Beifahrerseite BFS angeordnet, etwa entlang der Fahrzeuglängsachse. Gemäß Fig. 1 ist das Gerät 1 im unteren Bereich der Windschutzscheibe angeordnet. Eine weitere vorzugsweise Einbauposition am Fahrzeughimmel ist durch ein strichiertes Kästchen mit dem Bezugszeichen 1 ge kennzeichnet. Fig. 1 shows a plan view of a motor vehicle in which the front and rear windows as well as the side windows as recesses are clearly visible. An electrical device 1 according to the invention is arranged in the vehicle interior FI. The term vehicle interior FI does not necessarily presuppose a closed passenger cell but is essentially determined by the location of people in the vehicle. Fields drawn in by dashed borders in the vehicle interior FI identify the driver's side FS and the passenger's side BFS. The device 1 is arranged approximately between the driver's side FS and the passenger's side BFS, approximately along the vehicle's longitudinal axis. Referring to FIG. 1, the apparatus 1 is arranged in the lower area of the windshield. Another preferably installed position on the vehicle headlining is identified by a dashed box with the reference number 1 .
Ein in Fig. 1 nicht eingezeichneter Sensor im Gerät 1 tastet sowohl die Fahrerseite FS wie auch die Beifahrerseite BFS be rührungslos ab. Dazu erzeugt der Sensor wie in Fig. 1 einge zeichnet sowohl fahrerseitig als auch beifahrerseitig opti sche Vorhänge V, die durch durchgezogene Linien symbolisiert sind. Ist ein Objekt im vorderen Fahrzeugraum vorhanden, so durchschneidet dieses Objekt zumindest einen dieser Vorhänge und wird damit erfaßt.A sensor not shown in FIG. 1 in the device 1 scans both the driver side FS and the passenger side BFS without contact. For this purpose, the sensor as shown in Fig. 1 shows both driver-side and passenger-side optical curtains V, which are symbolized by solid lines. If there is an object in the front vehicle compartment, this object cuts through at least one of these curtains and is thus detected.
Vorzugsweise ist das Gerät 1 zwischen der Fahrer- und der Beifahrerseite FS und BFS angeordnet, sodaß jeder Sender eine etwa gleiche Sendeleistungen verwenden kann.The device 1 is preferably arranged between the driver and the passenger side FS and BFS, so that each transmitter can use approximately the same transmission powers.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes 1 mit einem symbolisch dargestellten Ge häuse 4. Das Gerät 1 enthält erste Sensorelemente 21, die zum Abtasten der Fahrerseite FS bestimmt sind, und zweite Senso relemente 22, die zum Abtasten der Beifahrerseite BFS be stimmt sind. Jedes Sensorelement 21, 22 enthält dabei zumin dest einen optischen Empfänger. Ein optische Sender wird da bei zum gesteuerten Aussenden von Strahlung angeregt. Die Ge samtheit der Sensorelemente 21 und 22 bildet den Sensor 2. Weiterhin kann jedes Sensorelement weitere optische Vorrich tungen wie Linsen, Spiegel, Blenden etc. enthalten, die er forderlich sind, um ein ggf. vorhandenes Objekt in geeigneter Weise abzutasten. Vorzugsweise ist eine gemeinsame optische Blende für alle Sensorelemente 21, 22 vorgesehen. Fig. 2 shows a block diagram of an electrical device 1 according to the invention with a symbolically represented Ge housing 4th The device 1 contains first sensor elements 21 , which are intended for scanning the driver's side FS, and second sensor elements 22 , which are intended for scanning the passenger's side BFS. Each sensor element 21 , 22 contains at least one optical receiver. An optical transmitter is stimulated to emit radiation. The totality of sensor elements 21 and 22 forms sensor 2 . Furthermore, each sensor element can contain further optical devices, such as lenses, mirrors, diaphragms, etc., which are required in order to appropriately scan an object that may be present. A common optical diaphragm is preferably provided for all sensor elements 21 , 22 .
Die Sensorelemente 21 und 22 liefern die empfangenen Signale an eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit 3, die eine Auswer tung dieser Signale vornimmt und dabei relevante Informatio nen zu Insassen- oder Objektpositionen aus den Signalen ex trahiert. Diese relevanten Informationen werden in codierter Form an eine physikalische Schnittstelle 5 gegeben. Das elek trische Gerät 1 ist über die Schnittstelle 5 und eine Daten leitung mit einer Insassenschutzsteuerung verbunden, die auf prallabhängig und abhängig von den von dem Gerät 1 übermit telten Daten Schutzmittel wie Airbags, Gurtstraffer etc. se lektiv auswählt, ansteuert und damit auch dosiert bzw. in einzelnen Stufen aktivieren kann. Die Steuer- und Auswerte einheit 3 übernimmt ferner die Ansteuerung der Sensorelemente 21 und 22.The sensor elements 21 and 22 deliver the received signals to a control and / or evaluation unit 3 , which performs an evaluation of these signals and thereby extracts relevant information about occupant or object positions from the signals. This relevant information is given in coded form to a physical interface 5 . The electrical device 1 is connected via the interface 5 and a data line to an occupant protection control which selectively controls, controls and thus also doses or adjusts protective means such as airbags, belt tensioners, etc. depending on the impact and depending on the data transmitted by the device 1 can activate in individual stages. The control and evaluation unit 3 also controls the sensor elements 21 and 22 .
Vorzugsweise sind sowohl die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 3 wie auch der Sensor 2 im selben Gehäuse 4 angeordnet.Both the control and / or evaluation unit 3 and the sensor 2 are preferably arranged in the same housing 4 .
Claims (7)
- - mit einem Sensor (2) dafür,
- - mit einem ersten Sensorelement (21) des Sensors (2), das in einer Einbauposition des Geräts (1) im Fahrzeuginnenraum (FI) zum Erfassen eines fahrerseitig (FS) angeordneten Objektes oder einer fahrerseitig (FS) angeordneten Person ausgebildet ist, und
- - mit einem zweiten Sensorelement (22) des Sensors (2), das in der Einbauposition des Geräts (1) zum Erfassen eines bei fahrerseitig (BFS) angeordneten Objektes oder einer beifah rerseitig (FS) angeordneten Person ausgebildet ist.
- - with a sensor ( 2 ) for it,
- - With a first sensor element ( 21 ) of the sensor ( 2 ), which is formed in an installation position of the device ( 1 ) in the vehicle interior (FI) for detecting an object arranged on the driver side (FS) or a person arranged on the driver side (FS), and
- - With a second sensor element ( 22 ) of the sensor ( 2 ), which is formed in the installation position of the device ( 1 ) for detecting an object arranged at the driver's side (BFS) or a person arranged at the driver's side (FS).
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| DE (1) | DE19908165A1 (en) |
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