DE4110891A1 - Verfahren und vorrichtung zum abfuehlen eines fahrzeugzusammenstosses in realzeit unter verwendung eines frequenzdomaenensummieralgorithmus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein betätigbares Passagier­ rückhaltesystem für ein Fahrzeug, und zwar insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfühlen eines Fahr­ zeugzusammenstoßes in Realzeit unter Verwendung eines Frequenzdomänenintegrations- und Summierungsalgorithmus und zum Vorsehen eines Betätigungssignals, nachdem der Frequenzdomänensummieralgorithmus das Auftreten einer vorbestimmten Zusammenstoßart anzeigt, um so eine Passagierrückhaltevorrichtung zu betätigen.

Betätigbare Fahrzeuginsassenrückhaltesysteme für Fahrzeuge sind wohlbekannt. Eine spezielle Bauart eines betätigbaren Fahrzeuginsassenrückhaltesystems weist ein aufblasbares Luftkissen (Air-bag), angeordnet innerhalb des Passagier­ abteils des Fahrzeugs auf. Dem Luftkissen ist eine als Zünder bezeichnete elektrisch betätigbare Zündvorrichtung zugeordnet. Diese Systeme weisen ferner eine Trägheitsabfühlvorrichtung auf, um die Fahrzeugverzögerung zu messen. Wenn die Trägheits­ abfühlvorrichtung anzeigt, daß die Verzögerung des Fahrzeugs größer ist als eine vorbestimmte Rate, so wird ein elektrischer Strom hinreichender Größe und Dauer durch den Zünder geleitet, um diesen zu zünden. Wenn der Zünder gezündet ist, so wird eine Verbrennungsgas erzeugende Zusammensetzung gezündet oder ein Behälter von unter Druck stehendem Gas wird durchbohrt, was das Aufblasen des Luftkissens zur Folge hat.

Zahlreiche bekannte Trägheitsabfühlvorrichtungen, verwendet in betätigbaren Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen sind von mechanischer Natur. Derartige Vorrichtungen sind typischer­ weise am Fahrzeugrahmen angebracht und weisen ein Paar von mechanisch betätigbaren Schaltkontakten und ein elastisch vorgespanntes Gewicht auf. Das Gewicht ist derart angeordnet. daß es sich bei einer Verzögerung des Fahrzeugs körperlich relativ zu seiner Anordnung oder Befestigung bewegt. Je größer die Verzögerung ist, umso weiter bewegt sich das Gewicht entgegen der Vorspannkraft. Die Schalterkontakte sind relativ zum vorgespannten Gewicht derart angeordnet, daß dann, wenn sich das Gewicht um einen vorbestimmten Abstand bewegt, das Gewicht sich über oder gegen die Schalterkontakte bewegt und diese schließt. Wenn die Schalterkontakte geschlossen sind, so verbinden sie einen Zünder mit einer Quelle elektrischer Energie ausreichend zur Zündung des Zünders.

Weitere bekannte betätigbare Passagierrückhaltesysteme für Fahrzeuge weisen einen elektrischen Wandler auf oder einen Beschleunigungsmesser zur Abfühlung der Fahrzeugverzögerung. Derartige Systeme umfassen eine Überwachungs- oder Auswert­ schaltung, verbunden mit dem Ausgang des Wandlers. Der Wandler sieht ein elektrisches Signal mit einem die Fahrzeugver­ zögerung anzeigenden Wert vor. Die Überwachungsschaltung verarbeitet das Wandlerausgangssignal. Ein typisches Verarbeitungsverfahren besteht darin, das Wandleraus­ gangssignal direkt unter Verwendung eines Analogintegrators zu integrieren. Wenn die Ausgangsgröße des Integrators einen vorbestimmten Wert übersteigt und dadurch anzeigt, daß die Fahrzeugverzögerung größer ist als eine bestimmte Größe, so wird ein elektrischer Schalter betätigt, um elektrische Energie mit dem Zünder zu verbinden. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in US-PS 38 70 894 (im folgenden ′894) beschrieben.

Das ′894-Patent beschreibt ein System, welches einen Beschleunigungsmesser aufweist, ferner eine damit verbundene Auswertschaltung und schließlich einen Zündkreis oder einen Zünder, verbunden mit einem Ausgang der Auswertschaltung. Der Beschleunigungsmesser umfaßt einen piezoelektrischen Wandler, der ein elektrisches Ausgangssignal vorsieht mit einem die Fahrzeugverzögerung anzeigenden Wert. Die Auswertschaltung weist einen Integrator auf, der elektrisch mit dem Ausgang des Beschleunigungsmessers durch einen Verstärker gekoppelt ist. Die Ausgangsgröße des Integrators ist ein elektrisches Signal mit einem Wert, der das Integral des Verzögerungssignals anzeigt. Eine Triggerschaltung ist mit dem Ausgang des Inte­ grators verbunden. Wenn die Ausgangsgröße des Integrators einen vorbestimmten Wert erreicht, so betätigt die Trigger­ schaltung eine Zeitverzögerungsschaltung. Die Zeitverzöger­ ungsschaltung fängt an, eine vorbestimmte Zeitperiode zeitlich abzumessen ("time out"). Nachdem diese Zeitperiode zeitlich abgemessen ist, wird die Luftkissenzündschaltung erregt.

Es wurde festgestellt, daß es nicht zweckmäßig ist, ein Fahrzeugluftkissen bei allen Arten von Zusammenstößen, dem das Fahrzeug ausgesetzt ist, aufzublasen. Beispielsweise ist es nicht zweckmäßig, das Luftkissen während eines mit niedriger Geschwindigkeit erfolgenden Nicht-Einsatzzusammenstoßes aufzublasen. Ein Nicht-Einsatzzusammenstoß ist ein solcher, bei dem der Einsatz des Fahrzeugluftkissens nicht erwünscht ist. Die Bestimmung, welche Vorfälle unter die Definition eines Nicht-Einsatzzusammenstoßes fallen, hängt von verschie­ denen mit der Fahrzeugbauart oder dem Fahrzeugtyp in Beziehung stehenden Faktoren ab. Wenn beispielsweise ein großes mit 8 Meilen pro Stunde (etwa 13 km/h) fahrendes Fahrzeug auf ein geparktes Fahrzeug auffährt, so würde ein solcher Zusammenstoß als ein Nicht-Einsatzzusammenstoß angesehen, da er zum Schutz der Fahrzeuginsassen nicht den Einsatz des Luftkissens erforderlich machen würde. Die Fahrzeugsitzgurte allein würden ausreichen, um in einem solchen Zusammenstoß Sicherheit für die Fahrzeuginsassen vorzusehen. Während eines solchen Nicht-Einsatzzusammenstoßes würde ein typischer Beschleuni­ gungsmesser ein das Auftreten einer schnellen Verzögerung anzeigendes Ausgangssignal vorsehen. In einem betätigbaren Passagierrückhaltesystem gemäß ′894 würde das Luftkissen aufgeblasen, sobald die vorbestimmte Geschwindigkeitsdifferenz aufträte, und die Zeitverzögerungsschaltung die zeitliche Abmessung vorgenommen hat.

Eine weitere Art einer elektronischen Steueranordnung für ein betätigbares Fahrzeuginsassenrückhhaltesystem wird in US-PS 48 42 301 (im folgenden ′301) beschrieben. Hier wird eine Luftkissenbetätigungsschaltung offenbart, welche die akustischen Emissionen überwacht, die während eines Fahr­ zeugzusammenstoßes erzeugt werden, und zwar eines Fahrzeuges der Bauart mit einer geschweißten Einheitskörperstruktur mit einem Paar von Rahmenseitenschienen, die sich in Längsrichtung von der Vorderseite des Fahrzeugs zur Rückseite des Fahrzeugs erstrecken. Zwei akustische Vibrationssensoren werden gemäß ′301 so dicht wie möglich zur Vorderseite der entsprechenden Seitenschienen befestigt. Der Ausgang jedes der Sensoren ist mit einem Bandpaßfilter mit einem Frequenzbereich von 200 KHz bis 300 KHz verbunden, um so Niederfrequenzkomponenten auszuschließen. Die Ausgänge der Bandpaßfilter sind mit Umhüllendendetektoren verbunden. Die Ausgänge der Umhüllen­ dendetektoren sind mit Komparatoren verbunden. Sobald das Niveau der akustischen Vibrationen oder Schwingungen in der Durchgangsbandfrequenz den Wert übersteigen, der durch die Komparator- oder Vergleichsbezugsgröße festgelegt ist, wird das Luftkissen betätigt.

Zusammenfassung der Erfindung. Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrischen Steuerung eines betätigbaren Passagierrückhaltesystems vor, wobei das System nur dann betätigt wird, nachdem ein Frequenzdomänen­ summierungsalgorithmus das Auftreten eines vorbestimmten Zusammenstoßtyps anzeigt, d. h. eines Zusammenstoßes, der die Verwendung des Systems zum Schutz der Fahrzeugpassagiere erforderlich macht.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgesehen zur Steuerung der Betätigung eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung weist Abfühlmittel auf, um ein Zeitdomänen­ elektrisches Schwingsignal mit Frequenzkomponenten zu erzeugen, welche einen Fahrzeugzusammenstoßzustand anzeigen. Die Vorrichtung weist ferner Mittel auf, um das elektrische Zeitdomänen-Schwingungssignal (oder Vibrationssignal) über mindestens zwei Zeitintervalle hinweg in assoziierte Frequenzdomänensignale zu transformieren, und Mittel zum Summieren von mindestens einer Frequenzkomponente eines Frequenzdomänensignals mit mindestens einer Frequenzkomponente des anderen Frequenzdomänensignals. Die Vorrichtung weist ferner Mittel auf zur Betätigung des Passagierrückhalte­ systems, wenn die Summierung der mindestens einen Frequenz­ komponenten der Frequenzdomänensignale das Auftreten eines vorbestimmten Typs eines Fahrzeugzusammenstoßes anzeigt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgesehen, um die Betätigung eines Passagier­ rückhaltesystems in einem Fahrzeug zu steuern. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Vorsehen eines Zeitdomänen­ elektrischen Schwingsignals mit Frequenzkomponenten, welche einen Fahrzeugzusammenstoßzustand anzeigen, Transformieren des Zeitdomänen-elektrischen Schwingsignals über mindestens zwei Zeitintervalle hinweg in assoziierte Frequenzdomänensignale, Integrieren jedes der Frequenzdomänensignale, Summieren von mindestens einer Frequenzkomponente von einem Frequenz­ domänensignal mit mindestens einer Frequenzkomponente des anderen Frequenzdomänensignals, und Betätigung des Passagier­ rückhaltesystems, wenn die Summierung der mindesten einen Frequenzkomponenten der Frequenzdomänensignale das Auftreten eines Fahrzeugzusammenstoßes eines vorbestimmten Typs anzeigen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm, welches ein erfindungsgemäßes Passagierrückhaltesteuersystem zeigt;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm der Beschleunigungsmesseranordnung, gezeigt in Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Ausgangsgröße der Beschleunigermesseranordnung während eines Nicht-Einsatz-Fahrzeugzusammenstoßzustandes;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Fourier-Transformation des Ausgangssignals, gezeigt in Fig. 3;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Ausgangsgröße der Beschleunigungsmesseranordnung, wenn das Fahrzeug einem Einsatzzusammenstoßzustand ausgesetzt ist;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Fourier-Transformation des Ausgangssignals gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine graphische Darstellung einer ersten Fourier-Transformation des Ausgangssignals der Beschleunigungsmesseranordnungs-Ausgangsgröße, gezeigt in Fig. 2 während eines mit 31 mph erfolgenden Barrierenzusammentoßes für eine bestimmte Fahrzeugart über ein vorbestimmtes Frequenzspektrum hinweg;

Fig. 8 eine graphische Darstellung einer zweiten Fourier-Transformation des Ausgangssignals der Beschleunigungsmesseranordnungs-Ausgangsgröße, gezeigt in Fig. 2 während eines 31 mph Barrieren-Zusammenstoßes für das Fahrzeug der bestimmten Bauart über das vorbestimmte Frequenzspektrum hinweg;

Fig. 9 eine graphische Darstellung einer dritten Fourier-Transformation des Ausgangssignals der Beschleunigungsmesseranordnungs-Ausgangsgröße, gezeigt in Fig. 2 während eines 31 mph Barrierenzusammenstoßes für das Fahrzeug der bestimmten Bauart über das vorbestimmte Frequenzspektrum hinweg;

Fig. 10 eine graphische Darstellung einer vierten Fourier-Transformation des Ausgangssignals der Beschleunigungsmesseranordnungs-Ausgangssgröße, gezeigt in Fig. 2 während eines 31 mph Barrierenzusammenstoßes für das Fahrzeug der bestimmten Bauart über das vorbestimmte Frequenzspektrum hinweg;

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Summe der in Fig. 7-10 gezeigten Fouriertransformationen über das vorbestimmte Frequenzspektrum hinweg;

Fig. 12 eine graphische Darstellung ähnlich Fig. 11 und zwar der Summen der Fourier-Transformationen für fünf unterschiedliche Arten von Fahrzeugzusammenstoß­ zuständen oder -bedingungen über einen ersten Teil des in Fig. 7-11 gezeigten Frequenzspektrums hinweg;

Fig. 13 ein Flußdiagramm, welches den Steuerprozeß für einen in Fig. 1 gezeigten Mikrocomputer darstellt;

Fig. 14 ein Flußdiagramm, welches den Steuerprozeß für den anderen in Fig. 1 gezeigten Mikrocomputer zeigt; und

Fig. 15 ein Teilflußdiagramm, welches einen alternativen Steuerprozeß für den anderen in Fig. 1 gezeigten Mikrocomputer darstellt.

Es seien nunmehr bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 20 zur Steuerung der Betätigung eines Luftkissenrückhaltesystems gemäß der Erfindung gezeigt. Eine Beschleunigungsmesseranordnung 22 weist einen Beschleunigungsmesser oder einen Schwingungs- oder Vibrationswandler 24 auf, und zwar elektrisch verbunden mit einem Verstärker 26. Die Ausgangsgröße 28 des Verstärkers 26 ist ein Schwingungs- oder Oszillationssignal mit Frequenz­ komponenten. Es wurde festgestellt, daß für jede der unter­ schiedlichen Arten oder Typen von Fahrzeugzusammenstoß­ zuständen oder -bedingungen die Beschleunigungsmesser-Aus­ gangsgröße identifizierbare Frequenzkomponenten enthält.

Gemäß Fig. 2 weist die Beschleunigungsmesseranordnung 22 eine Masse 30 auf, die an einer Auslegertraganordnung 32 befestigt am Geshäuse 34 aufgehängt ist. Das Gehäuse ist am Fahrzeug befestigbar. Vier veränderbare Widerstände 36 sind an der Auslegertraganordnung angebracht. Die Widerstände 36 sind elektrisch in einer Wheatston′schen Brückenkonfiguration zwischen elektrischer Erde und einer Quelle elektrischer Energie V geschaltet.

Wenn sich die Masse 30 des Beschleunigungsmessers relativ zu ihrem Gehäuse 34 bewegt, wie dies während eines Fahrzeugzu­ sammenstoßes der Fall ist, so ändern sich die Widerstandswerte der Widerstände 36. Wegen der Wheatston′schen Brückenkon­ figuration tritt an den Klemmen 40, 42 eine Spannungs­ veränderung auf, die eine Anzeige für die Bewegung der Masse 30 bildet. Ein derartiger Wandler oder ein derartiger Beschleunigungsmesser ist im Handel verfügbar von der folgenden Firma: ICSensors, 1701 McCarthy Blvd., Milpitas, California 95 035, USA, und zwar unter der Modell-Nr. 3021.

Die Brückenwiderstände 36 sind mit dem Verstärker 26 verbunden, der das Ausgangssignal 28 erzeugt, welches einen die Bewegung der Masse 30 anzeigenden Wert besitzt. Speziell ist die Klemme 40 mit einem nicht invertierenden Eingang 44 eines Operationsverstärkers ("op amp") 46 verbunden. Der Ausgang 48 des op amp 46 ist mit seinem invertierenden Eingang 50 über einen Rückkopplungswiderstand 52 verbunden. Anschluß 42 ist mit einem nicht-invertierenden Eingang 54 eines op amp 56 verbunden. Der Ausgang 58 von op amp 56 ist mit seinem invertierenden Eingang 60 über einen Rückkopplungswiderstand 62 verbunden. Der invertierende Eingang 50 von op amp 46 und der invertierende Eingang 60 von op amp 56 sind miteinander durch einen variablen Widerstand 64 verbunden.

Der Ausgang 48 von op amp 46 ist ebenfalls mit dem nicht­ invertierenden Eingang 66 von op amp 68 durch ein Widerstands­ teilernetzwerk einschließlich der Widerstände 70, 72 ver­ bunden. Ein Filterkondensator 74 ist zwischen dem Verbindungs­ punkt der Widerstände 70, 72 und elektrischer Erde geschaltet. Der Ausgang 58 von op amp 56 ist ebenfalls mit dem invertier­ enden Eingang 76 von op amp 68 über einen Widerstand 78 ver­ bunden. Der Ausgang 80 von op amp 68 ist mit dem invertier­ enden Eingang 76 von op amp 68 durch die Parallelschaltung als Widerstand 82 und Kondensator 84 verbunden.

Wenn jeder der Widerstände 52, 62, 70, 72, 78 und 82 den gleichen mit R bezeichneten Widerstandswert besitzt und wenn der Widerstandswert des variablen Widerstandes 64 mit Rvar bezeichnet wird, so ist die Verstärkung "G" des Verstärkers 26 durch folgende Gleichung gegeben:
G=(1+(2R/Rvar)).

Ein Einsatzzusammenstoß ist ein solcher, für den es erwünscht ist, daß das Luftkissen zum Einsatz kommt. Ein Nicht-Einsatz­ zusammenstoß ist ein solcher, bei dem es nicht erwünscht ist, das Luftkissen zum Einsatz zu bringen. Das Wort "Einsatz" umfaßt auch die Ausgabe eines elektrischen Steuersignals in einem verriegelbaren Sitzgurtsystem, um so den Sitzgurt zu verriegeln. Es wurde festgestellt, daß dann, wenn eine identische Type oder Klasse eines Fahrzeugs sowohl Einsatz- als auch Nicht-Einsatzzusammenstößen ausgesetzt wird, unterschiedliche Frequenzkomponenten in der Ausgangsgröße des Beschleunigungsmessers vorhanden sind. Unterschiedliche Arten von Fahrzeugen, die der gleichen Zusammenstoßart ausgesetzt sind, können auch unterschiedliche Frequenzkomponenten in dem Beschleunigungsmesserausgangs-Signal zeigen. Wenn beispiels­ weise ein bestimmtes Produkt oder Modell eines Fahrzeugs mit einem Mast bei 30 MPH zum Zusammenstoß gebracht wird, so sind im Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal bestimmte Frequenz­ komponenten vorhanden. Wenn ein unterschiedliches Fahrzeug­ produkt oder Fahrzeugmodell ebenfalls mit einem Mast bei 30 MPH zum Zusammenstoß gebracht wird, so können vollständige unterschiedliche Frequenzkomponenten in dem Beschleunigungs­ messer-Ausgangssignal vorhanden sein, obwohl die Beschleuni­ gungsmesser in äquivalenten Gebieten bei beiden der zwei unterschiedlichen Fahrzeugtypen angebracht sind. Für die Zwecke der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden für unterschiedliche Fahrzeugzusammen­ stoßarten die Frequenzkomponenten diskutiert, die von einem Produkt und Modell des Fahrzeugs gezeigt werden.

Fig. 3 zeigt die Ausgangsgröße 28 der Beschleunigungsmesser­ anordnung 22 in graphischer Darstellung während eines Nicht- Einsatzzusammenstoßzustandes, und zwar mit der Amplitude auf der y-Achse und der Zeit auf der x-Achse. Das grobe Aussehen der graphischen Darstellung des Ausgangssignals 28 ist zurück­ zuführen auf die Schwingungen (Vibrationen) der Masse 30 während des Fahrzeugzusammenstoßes. Fig. 4 stellt die Fourier- Transformation des in Fig. 3 gezeigten Beschleunigungsmesser­ signals dar. Die Amplitude befindet sich auf der y-Achse und die Frequenz auf der x-Achse.

Fig. 5 zeigt die Ausgangsgröße 28 der Beschleunigungsmesser­ anordnung 22 graphisch dargestellt während eines Einsatz­ zusammenstoß-Zustandes mit der Amplitude auf der y-Achse und der Zeit auf der x-Achse. Das grobe Aussehen der graphischen Darstellung des Ausgangssignals 28 ist zurückzuführen auf die Vibrationen oder Schwingungen der Masse 30 während des Fahr­ zeugzusammennstoßes. Fig. 6 stellt graphisch die Fourier- Transformation des in Fig. 5 gezeigten Beschleunigungs­ messerssignals dar. Die Amplitude befindet sich auf der y-Achse und die Frequenz befindet sich auf der x-Achse.

Vergleicht man die graphischen Darstellungen der Fig. 4 und 6, so kann man Unterschiede sehen zwischen den Frequenzkom­ ponenten, die während eines Nicht-Einsatzfahrzeugzusammenstoß­ zustandes (Fig. 4) vorhanden sind und den Frequenzkomponenten, die während eines Einsatzfahrzeugzusammenstoßzustands (Fig. 6) vorhanden sind. In Fig. 4 sind keine Frequenzkomponenten von signifikanter Größe zwischen den Frequenzen f1 und f2 vorhanden. Im Gegensatz dazu sind Frequenzkomponenten von signifikanter Größe in dem Frequenzband f1 bis f2 vorhanden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Würde man daher das Frequenz­ band f1 bis f2 über die Zeit hinweg überwachen und würde man beobachten, daß eine Änderung vom Nicht-Vorhandensein signifikanter Frequenzkomponenten zum Vorhandensein siginifikanter Frequenzkomponenten aufträte, so würde ein solcher Wechsel oder eine solche Änderung eine Anzeige dafür sein, daß ein Fahrzeugzusammenstoß gerade auftritt, für den das Luftkissen eingesetzt werden sollte.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 erkennt man, daß der Ausgang 28 der Beschleunigungsmesseranordnung 22 mit einem "Anti-Alias"- Filter 100 verbunden ist, der aus dem Signal 28 Hochfrequenz­ komponenten herausfiltert. Es wird davon ausgegangen, daß die interessierenden Frequenzen von Ausgang der Beschleunigungs­ messeranordnung 22, d. h. diejenigen, die eine bestimmte Art eines Fahrzeugzusammenstoßzustandes anzeigen, kleiner sind als 3 KHz.

Der Ausgang bzw. die Ausgangsgröße des Anti-Alias-Filters 100 ist mit einem Analog-zu-Digital ("A/D")-Umwandler 102 bekann­ ter Bauart verbunden. Der A/D-Umwandler 102 ist mit einem ersten Mikrocomputer 104 verbunden, der den A/D-Umwandler steuert. Die Steuerung des A/D-Umwandlers durch einen Mikro­ computer ist bekannt und muß daher hier im einzelnen nicht beschrieben werden. Ebenfalls sind Mikrocomputer oder Mikro­ controller (Mikrosteuervorrichtung) im Handel von verschie­ denen Herstellern in der Form eines Einzelchip-Paketes verfügbar. Die Anti-Alias-Filterung vor dem Einspeisen eines Signals in einen A/D-Umwandler ist ebenfalls auf dem Gebiet der digitalen Filterung bekannt. Solche Filter werden dazu verwendet, um außerhalb des Bandes liegende Signale zu eleminieren, die in das gewünschte Frequenzband "zurück­ gealiast" werden können wegen einer bestimmten gewählten Tast- oder Sampling-Rate.

Der Ausgang bzw. die Ausgangsgröße des A/D-Umwandlers 102 ist mit einem RAM 106 verbunden. Der Mikrocomputer 104 ist ebenfalls mit dem RAM 106 verbunden und steuert die Stellen innerhalb des RAM 106, wo die Daten von dem A/D-Umwandler gespeichert werden. Dies wird durch die Mikrocomputer- Adressierstellen des RAM 106 erreicht, wenn die Daten von dem A/D-Umwandler 102 ausgegeben werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das RAM 106 in vier Gruppen von 128 Datensätzen unterteilt. Jeder Datensatz bildet eine Anzeige des Analog­ wertes des Beschleunigungsmesseranordnungsignals 28, vorhanden an seiner zugehörigen oder assoziierten Tast- oder "gesample­ ten" Zeit. Der Ausgang bzw. die Ausgangsgröße des RAM 106 ist mit einem Digitaltransformationsprozessor 110 verbunden. Der Digitaltransformationsprozessor 110 liefert ein Ausgangs­ signal, welches die Transformation des Zeitdomänenausgangs­ signals der Beschleunigungsmesseranordnung 22 in ein Frequenz­ domänensignal darstellt.

Es wird ins Auge gefaßt, daß der Digitaltransformations­ prozessor 110 eine von mehreren Formen annehmen kann, wie beispielsweise eine schnelle Fourier-Transformations­ vorrichtung, eine Cosinus-Transformationsvorrichtung usw. Ein ins Auge gefaßter Digitaltransformationsprozessor, der in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist ein schneller Fourier-Transformator, der hergestellt wird von der folgenden Firma. TRW LSI Products Inc., La Jolla, CA, USA, und zwar unter der Teil-Nummer TMC2310. Schnelle Fourier-Trans­ formatoren sind typischerweise in der Bauart mit 128 Daten­ punkten oder 1024 Datenpunkten verfügbar. Lediglich für Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß der Digitaltrans­ formationsprozessor 110 ein 128 Datenpunkte aufweisender schneller Fourier-Transformationprozessor ist, der ein Signal liefert, welches eine Anzeige bildet für die Amplitute der Frequenzkomponenten, die über ein vordefiniertes Frequenz­ spektrum hinweg vorhanden sind. Das Frequenzspektrum ist in 128 Frequenz "bins" (Behälter) unterteilt. Jeder Amplituden­ wert an jedem der 128 schnellen Fourier-Transformationsdaten­ punkte oder Frequenzbins ist 8 Bits breit.

Der Digitaltransformationsprozessor 110 ist mit einem zweiten Mikrocomputer 120 verbunden, der den Prozessor 110 steuert. Der zweite Mikrocomputer 120 ist ebenfalls mit dem ersten Mikrocomputer 104 verbunden. Der Ausgang des Digitaltrans­ formationsprozessors 110 ist mit einem Transformationsspeicher 124 verbunden. Der Speicher 124 ist mit einem zweiten Mikrocomputer 120 verbunden und wird durch diesen gesteuert. Nachdem der Digitaltransformationsprozessor 110 eine Transformation vollendet hat, wird die sich ergebende Transformation über das überwachte Frequenzspektrum an einer adressierbaren Stelle innerhalb des Speichers 124 gespeichert.

Vorzugsweise ist der Speicher 124 ein adressierbarer Speicher, der in vier Gruppen von 128 Datensätzen unterteilt ist. Jeder Datensatz ist adressierbar und weist 8 Bits an Information zur Bildung eines Wortes auf. Fig. 7 stellt graphisch eine erste Fourier-Transformation des Beschleunigungsmessersignals über ein erstes Zeitintervall während eines Einsatzzusammen­ stoßzustandes dar, wie beispielweise einem 31 mph Barrieren­ zusammenstoß. Fig. 8 stellt graphisch eine zweite Fourier- Transformation des Beschleunigungsmessersignals über ein zweites Zeitintervall dar. Fig. 9 stellt graphisch eine dritte Fourier-Transformation des Beschleunigungsmessersignals über ein drittes Zeitintervall dar. Fig. 10 veranschaulicht graphisch eine vierte Fourier-Transformation des Beschleuni­ gungsmessersignals über ein viertes Zeitintervall. In jeder der Fig. 7 bis 10 ist die y-Achse in Dezibel ("dB") und die x-Achse in der Frequenz unterteilt oder angegeben.

Die vier Zeitintervalle haben die gleiche Dauer. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Zeitintervalle sind um eine vorbestimmte Zeitverzögerung gestaffelt. Die vorbestimmte Zeitverzögerung wird so ausgewählt, daß sie eine Dauer besitzt, die ein Viertel der Dauer des Zeitintervalls beträgt, welches erforderlich ist, um 128 A/D-Umwandlungen, gespeichert im Speicher 106, zu erhalten. Beispielsweise ist die erste Fourier-Transformation mit den Datenpunkten 1-128 gespeichert im RAM 106 assoziiert. Die zweite Transformation ist sodann um eine Zeit verzögert, die notwendig ist, um 32 neue A/D-Umwand­ lungen vorzunehmen, so daß die zweite schnelle Fourier-Trans­ formation mit den Datenpunkten 33-160 assoziiert ist.

Jede der vier Gruppen von 128 Datensätzen des Speichers 124 wird dazu verwendet, um eine der vier Fourier-Transforma­ tionen, gezeigt in Fig. 7 bis 10, zu speichern. Jeder der 128 Datensätze im Speicher 124 zeigt die Amplitude der zugehörigen oder assoziierten Frequenzkomponente, enthalten innerhalb einer speziellen Frequenzbin der zugehörigen oder assoziierten Fourier-Transformation des Beschleunigungsmessersignals 28 an. Eine erste Gruppe von 128 Datensätzen des Speichers 124 speichert Information repräsentativ für die erste Fourier- Transformation des Beschleunigungsmessersignals 28. Eine zweite Gruppe von 128 Datensätzen des Speichers 124 speichert Information repräsentativ für die zweite Fourier-Transforma­ tion des Beschleunigungsmessersignals 28. Eine dritte Gruppe von 128 Datensätzen des Speichers 124 speichert Information repräsentativ für die dritte Fourier-Transformation des Beschleunigungsmessersignals 28. Eine vierte Gruppe der 128 Datensätze des Speichers 124 speichert Information reprä­ sentativ für die vierte Fourier-Transformation des Beschleunigungsmessersignals 28.

Der zweite Mikrocomputer 120 verarbeitet die Fourier-Trans­ formationsinformation, gespeichert in den vier Gruppen der 128 Datensätze des Speichers 124 entsprechend einer programmierten Routine, gespeichert in einem internen Speicher des Mikro­ computers 120. Der Mikrocomputer 120 nimmt die in den vier Gruppen von 128 Datensätzen des Speichers 124 gespeicherte Fourier-Transformationsinformation und summiert die Amplituden der entsprechenden Frequenzbehälter oder "Bins" über das gesamte Frequenzspektrum, d. h., ein Bin von Gruppe 1 ist zu einem entsprechendem Bin in Gruppe 2 hinzuaddiert usw. Die Summen der Amplituden entsprechender Frequenzbins der vier Gruppen von 128 Datensätzen des Speichers 124 werden in zugehörigen oder assozierten Speicherregistern innerhalb des Microcomputers 120 für die weitere Datenverarbeitung gespeichert.

Fig. 11 zeigt graphisch die Summen der Amplituden entsprech­ ender Frequenzbins über das gesamte Frequenzspektrum der ersten, zweiten, dritten und vierten Fourier-Transformation, gezeigt in den Fig. 7 bis 10 und zwar für eine bestimmte Art eines Fahrzeugzusammenstoßes. Die Amplitude ist auf der y-Achse in Dezibel ("dB") und die Frequenz ist auf der x-Achse aufgetragen. Die Art des Fahrzeugzusammenstoßzustandes oder der Fahrzeugzusammenstoßbedingung wird definiert hinsichtlich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Fahrrichtung des Fahr­ zeugs und der Art des durch das Fahrzeug gerammten Objekts. Beispielsweise handelt es sich bei dem in Fig. 7 bis 11 gezeigten Fahrzeugzusammenstoß um einen mit 31 Meilen pro Stunde erfolgenden geraden Frontalbarrierenzusammenstoß.

Der Mikrocomputer 120 ist mit einem astabilen Multivibrator ("one-shot") 140 verbunden. Wenn der Microcomputer 120 be­ stimmt, daß das Fahrzeug sich in einem Einsatzzusammenstoß-Zu­ stand befindet, so wird ein Triggersignal an den astabilen Multivibrator 140 ausgegeben. Die Ausgangsgröße bzw. der Aus­ gang des astabilen Multivibrators 140 ist mit einem elektron­ ischen, normalerweise offenen Schalter 142 wie beispielsweise einem Feldeffekttransistor (FET) verbunden. Der Schalter 142 ist in Serie mit einem Zünder 144 geschaltet und zwar zwischen einer Quelle elektrischer Energie V und elektrischer Erde. Nach der Auslösung gibt der astabile Multivibrator 140 einen Impuls ab, der den Schalter 142 für eine Zeitdauer schließt, die ausreicht, um sicherzustellen, daß der Zünder 144 gezündet wird.

Fig. 12 stellt graphisch die Summen der Amplituden der ent­ sprechenden Frequenzbins über einen Teil des gesamten Fre­ quenzspektrums dar und zwar der assozierten ersten, zweiten, dritten und vierten Fourier-Transformationen für fünf be­ stimmte Arten von Fahrzeugzusammenstößen. In Fig. 12 ist nur ein erster Teil (bezeichnet zwischen 0 und dem Buchstaben "p" in jeder der Fig. 7 bis 11) der 128 Frequenzbins der Fig. 7 bis 11 speziell dargestellt. Die graphische Darstellung der Fig. 12 hat fünf mit A bis E bezeichnete Graphenlinien. Die Graph-Linie A ist einem 8 Meilen pro Stunde Barrieren-Fahr­ zeugzusammenstoß zugeordnet. Die Graphen-Linie B ist einem 14 Meilen pro Stunde Barrieren-Fahrzeugzusammenstoß zugeordnet. Die Graph-Linie C ist mit einem 18 Meilen Mast-Fahrzeugzusam­ menstoß assoziert. Die Graph-Linie D gehört zu einem Fahrzeug­ zusammenstoß, der mit 31 Meilen pro Stunde in eine Barriere unter 30° auftritt. Die Graphenlinie E ist mit einem Fahrzeug­ zusammenstoß assoziert, der bei 31 Meilen in eine Barriere erfolgt. Die Graphen-Linie E in Fig. 12 ist die gleiche wie die Graphen-Linie in Fig. 11. Die Summen der Amplituden der entsprechenden Frequenzbins, dargestellt in Fig. 12 werden durch empirische Verfahren erhalten, und zwar dadurch, daß man den speziellen Typ des Fahrzeugs den fünf bestimmten Arten von Zusammenstoßzuständen oder Bedingungen wiederholt aussetzt. Die empirisch bestimmten Summen der Amplituden der entsprech­ enden Frequenzbins werden beim Steuerprozeß des Mikrocomputers 120 verwendet, um festzustellen, ob das Passagier-Rückhalte­ system betätigt werden soll.

Eine Vielzahl von Schwellenwerten wird in dem internen Spei­ cher des Mikrocomputers 120 gespeichert. Jeder Schwellenwert entspricht einem "No-Fire" (keine Zündung)-Barrieren-Zusammen­ stoßzustand, d. h., einem Zusammenstoß, der die Verwendung eines Luftkissens zum Schutz der Fahrzeugpassagiere nicht er­ forderlich macht. Ein solcher "No-Fire"-Barrieren-Zusammen­ stoßzustand ist im Bereich von 7 bis 10 Meilen pro Stunde typisch. Die Summe der Amplituden der mindestens einen Fre­ quenzbin wird verglichen mit einem zugehörigen Schwellenwert, gespeichert im internen Speicher des Mikrocomputers 120 für diese Frequenzbin um zu bestimmen, ob ein Einsatzfahrzeug­ zusammenstoßzustand aufgetreten ist.

Wenn keine der Summen der Amplituden der entsprechenden Fre­ quenzbins der vier Gruppen von 128 Datensätzen des Speichers 124 einen zugehörigen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, dann ist dies eine Anzeige dafür, daß kein Einsatzzusammenstoß stattgefunden hat. Wenn der Mikrocomputer 120 bestimmt, daß kein Einsatzzusammenstoß stattgefunden hat, so wird die erste Gruppe von 128 Datensätzen im Speicher 124 herausgeschoben und durch eine neue Gruppe von 128 Datensätzen überschrieben. Wenn der Mikrocomputer 120 im nächsten Programmzyklus bestimmt, daß kein Einsatzzusammenstoß stattgefunden hat, dann wird die zweite Gruppe herausgeschoben und durch eine neue Gruppe von 128 Datensätzen überschrieben. Wenn im nächsten Programmzyklus in ähnlicher Weise der Mikrocomputer 120 feststellt, daß kein Fahrzeugeinsatzzusammenstoß erfolgt ist, so wird die dritte Gruppe herausgeschoben und überschrieben. In ähnlicher weise wird im nächsten Zyklus die vierte Gruppe herausgeschoben und überschrieben. Dieser Prozeß des Herausschiebens und Überschreibens startet dann wiederum mit der ersten Gruppe 128 Datensätzen des Speichers 124. Der Prozeß des Herausschiebens und Überschreibens gestattet dem Mikrocomputers 120 die kontinuierliche Überwachung des Fahrzeugs auf einen Fahr­ zeugzusammenstoßzustand hin. Werden mindestens eine der Summen der Amplituden der entsprechenden Frequenzbins der vier Grup­ pen von 128 Datensätzen dem zugehörigen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, dann ist dies eine Anzeige für einen Fahrzeugzusammenstoßzustand, der den Einsatz eines Luftkissens ("Air-Bag") erforderlich macht.

Die Schwellenwerte hängen von dem speziellen Fahrzeugtyp ab. Jeder Schwellenwert wird ausgewählt, basierend auf empirischen Zusammenstoßdaten erhalten für den speziellen Fahrzeugtyp. Beispielsweise wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 der Schwel­ lenwert für ein vorgewähltes Frequenzband F_e auf einen dB-Wert T eingestellt, oberhalb von welchem der Einsatz eines Luft­ kissens erwünscht ist und unterhalb von dem der Einsatz nicht erwünscht ist. Der vorbestimmte Schwellenwert T für das Frequenzband F_e wird derart ausgewählt, daß eine relativ weite Trennung vorhanden ist zwischen einer Graphen- Linie, die einem Fahrzeugzusammenstoßzustand entspricht, bei dem der Einsatz des Luftkissens definitiv erwünscht ist, und einer weitere Graphen-Linie, die einem Fahrzeugzusammenstoßzustand entspricht, in dem der Einsatz definitiv nicht erwünscht ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden eine Vielzahl von vorbestimmten Summierschwellenwerten in dem internen Speicher des Mikrocomputers 120 gespeichert. Nachdem der Mikrocomputer 120 bestimmt, daß mindestens einer der vor­ bestimmten Schwellenwerte an einer zugehörigen Frequenzbin überschritten wurden, bestimmt der Mikrocomputer 120 die Stärke des Zusammenstoßes durch Vergleichen der mindestens einen Summe der Amplituden der entsprechenden Frequenzbins mit einem zugehörigen vorbestimmten Summierschwellenwert, gespeichert in dem internen Speicher des Mikrocomputers 120 entsprechend zu der mindestens einen Frequenzbin.

Jeder der vorbestimmten Summierschwellenwerte hängt ab von der Herstellung und dem Modell des Fahrzeugs. Beispielsweise wer­ den vier vorbestimmte Summierschwellenwerte für eine bestimmte Frequenzbin in dem internen Speicher des Mikrocomputers 120 für den Zweck der Bestimmung der Stärke des Zusammenstoßes gespeichert. Ein erster vorbestimmter Summierschwellenwert entspricht einem "No-Fire"-Barrierenzusammenstoß, ein zweiter vorbestimmter Summierschwellenwert entspricht einem Langge­ schwindigkeits-Änderungszusammenstoß, ein dritter vorbestim­ mter Summierschwellenwert entspricht einem "all-fire" (All- Zündungs-)Barrierenzusammenstoß, und ein vierter vorbestimmter Summierschwellenwert entspricht einem Hochgeschwindigkeits- Barrierenzusammenstoß. Ein "No-Fire"-Barrierenzusammenstoß ist äquivalent einem 7 bis 10 Meilen pro Stunde Barrierenzusammen­ stoß. Ein Langgeschwindigkeitsänderungszusammenstoß ist äqui­ valent zu einem 12 bis 21 Meilen pro Stunde Mastzusammenstoß, und ein "all-fire"-Barrierenzusammenstoß ist äquivalent zu einem 12 bis 16 Meilen Barrierenzusammenstoß. Ein Hochge­ schwindigkeitbarrierenzusammenstoß ist äquivalent zu einem 30 Meilen pro Stunde Barrierenzusammenstoß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 kann die Datenumwandlungs­ steuerung des A/D-Umwandlers oder Umsetzers besser verstanden werden. Die Steuerung beginnt bei Schritt 200. Im Schritt 204 stellt der Mikrocomputer 104 einen Wert X gleich Eins ein. Im Schritt 206 befähigt der Mikrocomputer 104 den A/D-Umwandler die Umwandlung zu beginnen. Sodann erzeugt der Mikrocomputer 104 adressierbare Speicherplätze für das RAM 106 im Schritt 208. Im Schritt 210 werden umgewandelte Signale vom A/D-Um­ wandler 102 im RAM 106 gespeichert. Wie oben erwähnt, werden die umgewandelten Werte in vier Gruppen mit 128 Sätzen von Datenpunkten in jeder Gruppe gespeichert.

Im Schritt 220 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Zahl der umgewandelten und gespeicherten Datenpunktsätze, dividiert durch 32 gleich einer ganzen Zahl ist. Da die gesamten Daten­ sätze pro Gruppe 128 sind, ergibt die Division durch 32 eine 75% Überlappung für die Datenanalyse. Wenn die Bestimmung negativ ist, so schleift die Steuerung zurück zum Schritt 206, wo weitere Umwandlungen vorgenommen werden. Wenn die Bestim­ mung im Schritt 220 bestätigend ist, so schreitet die Steuerung zum Schritt 221 fort, wo der ersten Mikrocomputer 104 ein "get" ("krieg") Signal an den zweiten Mikrocomputer 120 schickt. Sodann schreitet das Programm zum Schritt 222 fort, wo X gleich X + 1 gesetzt wird. Im Schritt 224 macht der Computer 104 eine Bestimmung, ob der Wert von X gleich 4 ist. Wenn die Bestimmung im Schritt 224 negativ ist, so schreitet die Steueranordnung zurück zum Schritt 206. Wenn die Bestim­ mung im Schritt 224 bestätigend ist, so schreitet die Steuer­ anordnung zum Schritt 226. Im Schritt 226 schickt der Mikrocomputer 104 ein "Umwandlung erledigt"-Signal an den zweiten Mikrocomputer 120.

Fig. 14 zeigt das Steuerverfahren des zweiten Mikrocomputers 120 gemäß der Erfindung für die Umwandlung von A/D-Umwandler­ daten in die Frequenzdomäne. Das Verfahren startet im Schritt 300. Im Schritt 301 wird ein Zähler auf einen Wert von Eins eingestellt. Im Schritt 302 wird anfangs jeder Datensatz in den vier Gruppen der 128 Datensätze des Transformations­ speichers 124 auf einen Wert von Null eingestellt. Im Schritt 303 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob vom A/D-Umwandler das "Umwandlung vollendet" oder "Erledigt"-Signal empfangen wurde. Wenn die Bestimmung oder Feststellung negativ ist, so schleift die Steuerungsprozedur auf sich selbst zurück. Wenn die Bestimmung im Schritt 303 bestätigend ist, was anzeigt, daß 128 Datenpunkte zur Transformation in die Frequenzdomäne bereit sind, so schreitet das Programm zum Schritt 304 weiter, indem eine Bestimmung vorgenommen wird, ob das "get"-Signal empfangen wurde.

Der Mikrocomputer 120 wird ein "get"-Signal vom Mikrocomputer 104 jedesmal erhalten, wenn 32 Datenpunkte durch den A/D-Um­ wandler umgewandelt und im Speicher 106 gespeichert sind. Die Steueranordnung wird jedoch nicht in den Schritt 304 gelangen, bis 128 Sätze von Datenpunkten anfangs empfangen und gespeichert sind. Wenn die Bestimmung oder Feststellung im Schritt 304 negativ ist, so schleift der Steuerprozeß auf sich selbst zurück. Wenn die Bestimmung im Schritt 304 bestätigend ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 306 weiter, wo 128 Datensätze aus dem Speicher 106 in den Transformer 110 herausgeschoben werden. Im Schritt 307 wird die Datentrans­ formation durchgeführt, um so das Zeitdomänensignal in ein Frequenzdomänensignal umzuwandeln. Nachdem die Transformation vollendet ist, gibt der Transformer ein "Transformation vollständig"-Signal an den Mikrocomputer 120.

Der Effekt der Schritte 303 und 304 besteht darin, daß der zweite Mikrocomputer keine Transformationen im Schritt 307 ausführt, bis 128 Datenpunkte verfügbar sind (Schritt 303). Nachdem 128 Datenpunkte verfügbar sind, wird eine Trans­ formation jedesmal dann augeführt, wenn 32 neue Datenpunkte verfügbar werden.

Im Schritt 308 wird eine Bestimmung gemacht, ob der Mikrocomputer 120 das Transformation-Vollständig-Signal vom Transformer 110 empfangen hat. Wenn die Bestimmung negativ ist, so schleift die Steuerung zurück zum Schritt 307. Wenn die Bestimmung im Schritt 308 bestätigend oder positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 310 weiter, wo die trans­ formierten Daten in dem Transformationsspeicher 124 gespeichert sind. Wie im Schritt 312 gezeigt, werden die transformierten Daten in der Gruppe aus 128 Datensätzen, bezeichnet durch den Wert des Zählers, gespeichert.

Im Schritt 314 werden die Werte der zugehörigen oder assozierten Frequenzbins in den vier Gruppen von 128 Datensätzen im Transformationsspeicher 124 Bin für Bin addiert, um einen Gesamtwert von 128 summierten Werten vorzusehen. Jedem der 128 summierten Werte entspricht einer bestimmten Frequenzbin über das Frequenzspektrum. Sodann wird eine Bestimmung im Schritt 316 vorgenommen, ob ein Ausgangs­ signal von der Beschleunigungsmesseranordnung 22, welches mindestens 2G′s an Kraft anzeigt, detektiert wurde. Diese Bestimmung wird durch den Mikrocomputer 104 gemacht, und zwar durch Überwachung der Ausgangsgröße des A/D Umwandlers 102, um festzustellen, ob ein Schwellenwert überschritten wurde. Wenn die Bestimmung im Schritt 316 negativ ist, so schreitet der Steuerprozeß zum Schritt 322 fort, um den Wert des Zählers zu inkrementieren. Wenn die Bestimmung affirmativ oder positiv ist, so schreitet der Steuerprozeß zum Schritt 318 fort, in dem mindestens ein summierter Wert entsprechend einer vorgewählten Frequenzbin mit einem zugehörigem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird.

Im Schritt 320 macht der Mikrocomputer 120 eine Bestimmung, basierend auf dem Vergleich durchgeführt im Schritt 318, ob das Fahrzeug sich in einem Zusammenstoßzustand vorbestimmter Art befindet, beispielsweise ein Zustand, in dem es erwünscht ist, das Passagierrückhaltesystem zu betätigen. Eine vorbe­ stimmte Art eines Zusammenstoßzustandes, in dem es erwünscht ist, das Passagierrückhaltesystem zu betätigen, wird als ein Einsatzzusammenstoßzustand bezeichnet. Wenn die Bestimmung im Schritt 320 negativ ist, so schreitet der Steuerprozeß zum Schritt 322, um den Wert des Zählers zu inkrementieren. Eine Bestimmung wird im Schritt 324 vorgenommen, ob der Wert des Zählers gleich 5 ist. Wenn die Bestimmung im Schritt 324 negativ ist, so schleift die Steuerprozedur zurück zum Schritt 303. Wenn die Bestimmung im Schritt 324 bestätigend oder affirmativ ist, so geht die Steuerprozedur zum Schritt 326 und setzt den Zähler auf einen Wert eins zurück, bevor die Zurückschleifung zum Schritt 303 erfolgt. Wenn die Bestimmung im Schritt 320 affirmativ ist, so gibt der Mikrocomputer 120 das Betätigungsignal an den astabilen Multivibrator 140 im Schritt 328, der seinerseits die Betätigung des Passagier­ rückhaltesystems einleitet. Es sei bemerkt, daß die Schritte 318 und 320 nur dann ausgeführt werden, wenn zwei G′s an Kraft detektiert werden wie in Schritt 316 bestimmt.

Fig. 20 zeigt eine alternative Steueranordnung, gefolgt von dem Mikrocomputer 120 entsprechend einem weiteren Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Sämtliche Steuerschritte bis zum Schritt 320 sind so vorgesehen, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben wurde. In Schritt 320 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob ein Zusammenstoß auftritt, für den es erwünscht ist, das Luftkissen zu betätigen, d. h. ein Einsatz­ zusammenstoßzustand. Die Bestimmung im Schritt 320 wird bestätigend oder positiv sein, wenn der Zusammenstoß größer ist als ein "no-fire"-Barrierenzustand, beispielsweise ein Barrierenzusammenstoß mit mehr als 8 mph. Diese Bestimmung wird durch den Mikrocomputer 120 vorgenommen, und zwar infolge der Summen der Amplituden entsprechend den Frequenzbändern und empirsch bestimmter Schwellenwerte für bekannte Zusammenstöße. Wenn die Bestimmung im Schritt 320 bestätigend oder positiv ist, so bestimmt der Mikrocomputer 120, basierend auf den Summen der Amplituden der entsprechenden Frequenzbändern die bestimmte Art des Fahrzeugzusammenstoßes im Schritt 400. Um Feststellungen oder Bestimmungen zu treffen hinsichtlich der speziellen Art des Fahrzeugzusammenstoßes, basierend auf den summierten Resultaten muß man ein empirisches Verfahren anwen­ den. Beispielsweise muß ein bestimmter interessierender Fahr­ zeugtyp mehreren Arten oder Typen von Fahrzeugzusammenstößen ausgesetzt werden. Für jeden Typus des Fahrzeugzusammenstoßes müssen die summierten Resulte aufgezeichnet und in einem Speicher im Mikrocomputer 120 gespeichert werden. Die empirisch-erhaltenen summierten Resulte aufgezeichnet und gespeichert im Speicher des Mikrocomputers 120, werden hier als vorbestimmte Summierschwellenwerte bezeichnet. Um die Bestimmung der Art des Zusammenstoßes in Realzeit vorzunehmen, vergleicht der Mikrocomputer 120 die summierten Resultate gegen die zugehörigen vorbestimmten Summierschwellenwerte.

Für die Bestimmung der Art des Fahrzeugzusammenstoßes bestimmt der Mikrocomputer 120 im Schritt 402, ob der Zusammenstoß ein mit hoher Geschwindigkeit erfolgender Barrierenzusammenstoß ist. Um die Bestimmung eines Hochgeschwindigkeits-Barrieren­ zusammenstoßes vorzunehmen, vergleicht der Mikrocomputer 120 die summierten Resultate die eine Anzeige bilden für den Hoch­ geschwindigkeits-Barrierenzusammemnstoß aus seinem Speicher mit den vorbestimmten summierschwellenwerten gespeichert in seinem Speicher für die betrachtete Frequenzbin. Wenn die Bestimmung im Schritt 402 bestätigend ist, so wird das Luftkissen im Schritt 404 augenblicklich betätigt.

Wenn die Bestimmung im Schritt 402 negativ ist, so macht der Mikrocomputer 120 im Schritt 406 eine Bestimmung, ob die summierten Resultate für einen "volle Zündung" (all fire) Zusammenstoßzustand eine Anzeige bilden, d. h. beispielsweise ein mit niedriger Geschwindigkeit erfolgenden Barrierenzusam­ menstoß mit mehr als 8 mph, einen Hochgeschwindigkeit-Mastzu­ sammenstoß, einen Hochgeschwindigkeits-Winkelzusammenstoß oder einen Hochgeschwindigkeitsauto-mit-autozusammenstoß. Wenn die Bestimmung im Schritt 406 bestätigend oder positiv ist, so wird der Wert des Zählers im Schritt 407 inkrementiert. Im Schritt 408 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der Zähler einen Wert von fünf besitzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 408 negativ ist, so schreitet der Steuerprozeß zum Schritt 409. Wenn die Bestimmung bestätigend ist, so schreitet der Steuerprozeß zum Schritt 410 zum Rückstellen des Zählers auf einen Wert von eins, bevor zum Schritt 409 weiter geschritten wird. Im Schritt 409 wird der Wert von Y, der anfangs auf Null eingestellt wurde, auf den neuesten Stand gebracht, und zwar gleich Y + 1. Im Schritt 411 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob Y gleich 4 ist. Dies geschieht nach vier Durchgängen durch Schritt 409. Wenn die Bestimmung im Schritt 411 negativ ist, so wird das Steuerverfahren im Schritt 412 zum Schritt 304 der Fig. 14 durch die Leitung A zurückgebracht. Wenn die Bestim­ mung im Schritt 411 bestätigend oder positiv ist, so gibt der Mikrocomputer 120 das Triggersignal aus, um den "Ein-Schuß" (den astabilen Multivibrator) im Schritt 404 auszulösen.

Man erkennt, daß die Schritte 409 und 411 eine Zeitverzögerung von vier Systemzyklen vorsehen. Diese Zeitverzögerung ist er­ wünscht, da die Art des Zusammenstoßes, d. h. eine Zusammen­ stoßart, die sich von einem Hochgeschwindigkeits- Barrieren­ zusammenstoß unterscheidet, keine unmittelbare Betätigung des Luftkissens erforderlich macht. Während der Zeitverzögerung der vier Systemzyklen werden die summierten Resultate kontinuierlich überwacht. Wenn die Art des Fahrzeugzusam­ menstoßes sich nicht ändert, wird die Bestimmung im Schritt 411 bestätigend oder positiv nach dem vierten Systemzyklus. Wenn sich der Typ des Zusammenstoßes während des Prozesses der kontinuierlichen Überwachung der Summe der vier assoziierten Integrale der mindestens einen vorgewählten Zeit ändert, so ändert sich auch die Steuerung der Betätigung. Wenn sich beispielsweise die Steueranordnung ändern würde von einem "all fire" (Vollzündungs-) Zusammenstoßzustand, wie im Schritt 406 abgefühlt, auf einen Hochgeschwindigkeits-Barrierenzusammen­ stoß, wie in Schritt 402 bestimmt, so würde die Bestimmung im Schritt 402 sich zum Bestätigen hin ändern, was eine augen­ blickliche Betätigung des Luftkisssens zur Folge haben würde. Wenn ein "all fire"-Zusammenstoßzustand, wie im Schritt 406 abgefühlt, beendet würde, was beispielsweise auftreten kann, wenn ein kleiner Pfosten erfaßt würde und gegenüber dem Erdboden abgebrochen würde, so wird auch die Bestimmung im Schritt 320 sich vom bestätigenden oder positiven Zustand zum negativen hin ändern, wodurch verhindert würde, daß das Luftkissen nutzlos betätigt wird.

Wenn die Bestimmung im Schritt 406 negativ ist, wird angenommen, daß die Art des Fahrzeugzusammenstoßes ein Niedriggeschwindigkeits-Zusammenstoß ist, und zwar angezeigt durch Block 420, und zwar mit einer solchen Größe, daß es erwünscht ist, das Luftkissen zu betätigen, und zwar mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung, nach dem der Zusammenstoß zuerst abgefühlt wurde. Solche mit niedriger Geschwindigkeit erfolgenden Zusammenstöße sind beispielsweise mit niedriger Geschwindigkeit erfolgende Mastzusammenstöße oder mit niederiger Geschwindigkeit erfolgende Winkelzusammenstöße. Im Schritt 421 wird der Wert des Zählers inkrementiert. Es wird eine Bestimmung vorgenommen im Schritt 422, ob der Zähler einen Wert gleich fünf besitzt. Wenn die Bestimmung negativ ist, so schreitet der Steuerprozeß zum Schritt 423 weiter. Wenn die Bestimmung bestätigend oder positiv ist, so schreitet der Steuerprozeß zum Schritt 424 weiter, um den Zähler auf einen Wert von eins zurückzusetzen, bevor zum Schritt 423 weitergeschritten wird. Wenn die Bestimmung im Schritt 406 negativ ist, so wird ein Wert Z anfangs gleich Null gesetzt. Im Schritt 423 wird der Wert von Z auf einen Wert gleich Z + 1 auf den neuesten Stand gebracht. Im Schritt 425 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob Z gleich 12 ist. Dies tritt auf, wenn der Schritt 423 12 Mal durchlaufen wird. Der Schritt 425 sieht vor, daß 12 Systemzyklen erforderlich wären mit dem Zusammenstoßzustand im Niedrigeschwindigkeits-Zusammenstoß­ zustand verbleibend, bevor die Bestimmung im Schritt 425 positiv oder bestätigend würde. Diese Zeitverzögerung ist erwünscht, da es nicht notwendig ist, das Luftkissen unmit­ telbar zu betätigen, um den Fahrzeugpassagier zu schützen. Während der 12 Systemzyklen setzt sich die Datenverarbeitung fort. Wenn die Art des Fahrzeugzusammenstoßes innerhalb der Zeit geändert würde, die notwendig ist, um die 12 Systemzyklen zu verarbeiten, so würde sich die Steuerung des Prozesses dementsprechend auch ändern. Wenn die Bestimmung im Schritt 425 positiv oder affirmativ ist, was bedeutet, daß der Niedriggeschwindigkeits-Zusammenstoßzustand 12 Systemzyklen lang dauerte, so würde das Luftkissen dann betätigt. Wenn die Bestimmung im Schritt 425 negativ ist, so kehrt der Steuer­ prozeß im Schritt 426 zum Schritt 304 der zurück. Wenn ferner der Niedrigeschwindigkeit-Zusammenstoßzustand unterbrochen würde, so würde sich die Bestimmung im Schritt 320 vom bestätigenden oder affirmativen zum negativen hin ändern, wodurch verhindert wird, daß das Luftkissen nutzlos betätigt wird.

Vorstehend wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Modifikationen und Abwand­ lungen sind möglich. Beispielsweise wurde das bevorzugte Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Betätigung eines Luftkis­ senrückhaltesystems beschrieben. Das erfindungsgemäße Ver­ fahren und die Vorrichtung können aber auch bei anderen Passagierrückhaltesystemen eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Betätigungssignal dazu verwendet werden, um einen Sitzgurt in einem verriegelbaren Sitzgurtsystem zu verwenden, oder aber auch kann die Verwendung geschehen bei einer Vorspannvorrichtung für eine Sitzbandrückholvorrichtung in einem Sitzband oder Sitzgurtsystem.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Betätigung eines Passagierrückhaltesystems in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung weist ein Beschleunigungsmesser auf, um ein elektrisches Zeitdomänenschwingungssignal vorzusehen mit Frequenzkom­ ponenten, die einen Fahrzeugzusammenstoßzustand anzeigen. Ein A/D-Umwandler wandelt das Beschleunigungsmessersignal in ein digitalisiertea Signal um. Eine schnelle Fourier-Transforma­ tionsvorrichtung transformiert das digitalisierte elektrische Zeitdomänenschwingungssignal über mindestens zwei Zeitinter­ valle hinweg in Frequenzdomänensignale. Die Amplituden sämtlicher Frequenzbins über das gesamte Frequenzspektrum hinweg für jedes Frequenzdomänensignal werden summiert, um einen Wert vorzusehen, der dem Integral der Amplituden sämtlicher Frequenzbins über das gesamte Frequenzspektrum hinweg für das zugehörige Frequenzdomänensignal entspricht. Die Integralwerte der Frequenzdomänensignale werden summiert. Ein Mikrocomputer überwacht die Summe der Integralwerte der Frequenzdomänensignale und betätigt das Passagierrück­ haltesystem dann, wenn die Summe der Integralwerte der Frequenzdomänensignale größer ist als eine vorbestimmte Schwelle, wodurch eine bestimmte Art eines erfolgenden Fahrzeugzusammenstoßes angezeigt wird.

Claims (21)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Betätigung eines Passagier­ rückhaltesystems in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
Abfühlmittel zum Vorsehen eines elektrischen Zeitdomänen­ schwingungssignals mit Frequenzkomponenten, die einen Fahrzeugzusammenstoßzustand anzeigen;
Mittel zum Transformieren des elektrischen Zeitdomänen­ schwingungssignals über mindestens zwei Zeitintervalle hinweg in assoziierte oder zugehörige Frequenzdomänen­ signale;
Mittel zum Summieren von mindestens einer Frequenzkom­ ponente eines Frequenzdomänsignals mit mindestens einer Frequenzkomponente des anderen Frequenzdomänsignals;
Mittel zur Betätigung des Passagierrückhaltesystems dann, wenn die Summierung mindestens einen Frequenzkomponenten der Frequenzdomänensignale anzeigt, das eine bestimmte Art eines Fahrzeugzusammenstoßes auftritt.

2. Vorrichtung nach Amspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Transformieren des elektrischen Zeitdo­ mänenschwingungssignals Mittel aufweisen, um das elektrische Schwingungssignal in ein Digitalsignal umzu­ wandeln und einen Digitaltransformationsprozessor, ver­ bunden mit den Umwandlungsmitteln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umwandlung ein Analog-zu-Digitalumwandler sind und wobei der Digitaltransformationsprozessor ein Schnell-Fourier-Transformer (fast-Fourier-transformer) oder Umwandler ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnell-Fourier-Transformer 128 Transformationswerte über ein vorbestimmtes Frequenzspektrum erzeugt, und wobei die mindestens zwei Zeitintervalle sich um 75% über­ lappen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Passagierrückhaltesystem ein Luftkissen aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Transformieren des elektrischen Zeit­ domänenschwingungssignals in ein Frequenzdomänensignal Mittel aufweisen zur Verzögerung darauf folgender Trans­ formationen um eine vorbestimmte Zeitverzögerung, und wobei die Mittel zum Summieren mindestens eine ausgewählte Frequenzkomponente eines vorhandenen Frequenzdomänen­ signals mit einer entsprechenden Frequenzkomponente des zeitverzögerten Frequenzdomänensignals summiert und ein dafür eine Anzeige bildendes Summiersignal liefern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Speichermittel zum Speichern eines vorbestimmten Fre­ quenzdomänenamplitudensignals, welches einen vorbestimmten Zusammenstoßzustand zu einer vorbestimmten Zeit anzeigt und ferner mit Mitteln zum Vergleichen der Summe der Frequenzdomänensignale mit dem gespeicherten vorbestimmten Frequenzdomänenamplitudensignal, wobei die Mittel zur Betätigung des Passagierrückhaltesystems zum Einsatz kommen, wenn die Summe der Frequenzdomänensignale größer ist als das gespeicherte vorbestimmte Frequenzdomänen­ amplitudensignal.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Zeitintervalle gleiche Länge besitzen und sich partiell überlappen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Summieren eine Summe der Amplituden der entsprechenden Frequenzkomponenten der Frequenzdomänen­ signale über das vorbestimmte Frequenzspektum vorsehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlmittel eine Masse sind, und zwar aufgehängt durch Auslegerglieder vom einem Rahmen, befestigt am Fahrzeug, so daß die Masse dann schwingt, wenn das Fahrzeug einem Zusammenstoßzustand ausgesetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Betätigung ferner Mittel aufweisen zur Bestimmung, welcher aus einer Vielzahl von bestimmten Arten von Fahrzeugzusammenstoßzuständen vorliegt, und zwar aus der Summe der Frequenzdomänensignale und ferner mit Mitteln zur Verzögerung der Betätigung entsprechend der bestimmten Art des Fahrzeugzusammenstoßes.

12. Verfahren zur Steuerung der Betätigung eines Passagier­ rückhaltesystems in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Vorsehen eines elektrischen Zeitdomänenschwingungssignals mit Frequenzkomponenten, die einen Fahrzeugzusammen­ stoßzustand anzeigen;
Transformation des elektrischen Zeitdomänenschwingungs­ signals über mindestens zwei Zeitintervalle hinweg in zugehöriger Frequenzdomänensignale;
Summieren von mindestens einer Frequenzkomponente eines Frequenzdomänensignals mit mindestens einer Frequenz­ komponente des anderen Frequenzdomänensignals; und
Betätigung des Passagierrückhaltesystem dann, wenn die Summierung der mindestens einen Frequenzkomponenten der Frequenzdomänensignale das Auftreten einer vorbestimmten Art eines Fahrzeugzusammenstoßes anzeigt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Transformierens des elektrischen Zeitdomänenschwingungssignals vorgesehen wird durch einen Digitaltransformationsprozessor und mit dem Schritt des Umwandelns des elektrischen Schwingungssignals in ein Digitalsignal.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Umwandlung die Umwandlung eines Analog­ signals in ein Digitalsignal umfaßt und wobei der Schritt des Transformierens die Ausführung einer Fourier-Trans­ formation umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Transformierens das Vorsehen von 128 Transformationswerten umfaßt und wobei mindestens zwei Zeitintervalle um 75% überlappt sind.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Betätigung des Passagierrückhaltesystems den Schritt des Betätigens eines Luftkissens umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Transformierens des elektrischen Zeitdo­ mänenschwingungssignals in ein Frequenzdomänensignal den Schritt der Verzögerung darauf folgender Transformationen um eine vorbestimmte Zeitverzögerung umfaßt, und wobei der Schritt der Summierung das Summieren von mindestens einer ausgewählten Frequenzkomponente eines vorhandenen Fre­ quenzdomänensignals mit einer entsprechenden Frequenzkom­ ponente des zeitverzögerten Frequenzdomänensignals und das Vorsehen dafür eine Anzeige bildenden Summiersignals aufweist.

18. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Speicherns eines vorbestimmten Frequenz­ domänenamplitudensignals, welches eine Anzeige bildet für einen vorbestimmten Zusammenstoßzustand zu einer vorbe­ stimmten Zeit und wobei ferner der Schritt des Verglei­ chens vorgesehen ist und zwar der Summe der Frequenz­ domänensignale gegenüber oder mit dem gespeicherten vorbe­ stimmten Frequenzdomänenamplitudensignal, wobei der Schritt des Betätigens das Passagierrückhaltesystem dann betätigt, wenn die Summe der Frequenzdomänensignale größer ist als das gespeicherte vorbestimmte Frequenzdomänen­ amplitudensignal.

19. Verfahren nach Anspruch 12 mit dem Schritt des Überlappens der mindestens zwei Zeitintervallen.

20. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Summierens eine Summe der Amplituden von entsprechenden Frequenzkomponenten der Frequenzdomänen­ signale über ein Frequenzspektrum vorsieht.

21. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Betätigung des Passagierrückhaltesystems ferner den Schritt der Bestimmung umfaßt, welche eine Art eines Zusammenstoßes aus einer Vielzahl von Arten von Fahrzeugzusammenstößen auftritt, und wobei ferner der Schritt der Verzögerung der Betätigung vorgesehen ist, und zwar entsprechend der bestimmten Art des Fahrzeugzusammen­ stoßes.