EP2155520A1 - Method and control device for activating passenger protection means, and computer program and computer program product - Google Patents

Method and control device for activating passenger protection means, and computer program and computer program product

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Publication number
EP2155520A1
EP2155520A1 EP08759692A EP08759692A EP2155520A1 EP 2155520 A1 EP2155520 A1 EP 2155520A1 EP 08759692 A EP08759692 A EP 08759692A EP 08759692 A EP08759692 A EP 08759692A EP 2155520 A1 EP2155520 A1 EP 2155520A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
feature vector
classification
algorithm
kernel
computer program
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08759692A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfons Doerr
Marcus Hiemer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2155520A1 publication Critical patent/EP2155520A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R21/01Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R2021/01122Prevention of malfunction
    • B60R2021/01184Fault detection or diagnostic circuits
    • B60R2021/0119Plausibility check
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R21/0132Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to vehicle motion parameters, e.g. to vehicle longitudinal or transversal deceleration or speed value
    • B60R2021/01327Angular velocity or angular acceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R21/0134Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to imminent contact with an obstacle, e.g. using radar systems
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    • B60R21/013Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0136Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method or a control device for controlling personal protection devices or a computer program or a computer program product according to the type of independent
  • the decay and deceleration span a two-dimensional feature space which is divided by the threshold into two areas. These two areas characterize the classes that are significant for driving the personal protection devices, the threshold being the smallest limit.
  • neural networks as are known from WO 2005/037609 A1, WO 2005/037610 A1, WO 2005/037611 A1, WO 2005/035319 A1, EP 1133418 and DE 198 54 380 A1.
  • the algorithm based on neural networks ultimately provides a triggering decision based on a learned characteristic.
  • the use of such neural networks is intransparent. There is no fallback in case of misclassification.
  • Neural networks also require a large amount of training data that often does not exist. The problem of so-called overfittings, which is too strong a specialization of neural networks, is disadvantageous.
  • Personal protective equipment in contrast, has the advantage that a core algorithm known from the prior art is combined with a classification method, so that the strengths of both methods complement one another.
  • a classifier in the present case a support vector machine (SVM) is used.
  • SVM support vector machine
  • the SVM is trained in the laboratory. It provides a multidimensional separation surface, z. Between a trip area and a non-trip area; but possibly also between different crash classes such as ACT, ODB40kmh, ODB64kmh, 56kFull frontal, angle crash, etc.
  • the real-world comparison of the crash data with the support vectors corresponding to the dividing line yields one
  • the interfaces are identical to the outside, d. H. the data acquisition of the sensors and environmental parameters such as the buckle and the control of the
  • Crash classes optimal.
  • the dividing line is therefore maximally robust with regard to the use of inexpensive hardware. For example, a simpler, less well-resolving sensor can be used.
  • the optimal dividing line or dividing surface ie separating functions
  • the optimization algorithm for defining the separation plane or interface can be stuck in a local minimum in neural networks.
  • the quality of the separation function can therefore be very poor under certain circumstances.
  • the support vector optimization features do not have this problem.
  • the separation function of the Support Vector machine replaces several additional functions. Selecting the right additional function is time-consuming in the standard application process. This time is saved by the proposed method.
  • the inventive method allows a reduction of the term, which will also be reflected in simple and thus cheaper hardware.
  • the gist of the invention is the classification of the feature or partial feature vector by a support vector engine.
  • the kernel algorithm is then influenced by this classification.
  • the support vector machine is based on a statistical learning method, which is described in detail below.
  • Activation of personal protection means such as airbags, belt tensioners, roll bars or active personal protection means such as
  • a feature vector includes at least two features which are formed from a signal of an accident sensor system. If the signal is for example an acceleration signal, the acceleration signal itself or the first or second integral are used as features. From this, the vector is formed, which enters into the kernel algorithm on the one hand and into the support vector machine on the other hand. It is possible that only a part of the feature vector is included in the support vector machine. This is then designated by a partial feature vector. This also applies in the reverse case, ie, a feature vector is included in the support vector machine, while only a partial feature vector is included in the kernel algorithm.
  • the accident sensor system may be an acceleration sensor system in and / or outside the control unit, which also applies to a structure-borne sound sensor system.
  • the accident sensor system can have an air pressure sensor system in the side parts of the vehicle and also an environment sensor system.
  • Other accident sensors known to those skilled in the art may also be included here.
  • the signal may include one or more readings from different sensors.
  • the core algorithm is an algorithm which evaluates the feature vector in such a way that a control decision can be made. This can preferably be done by a threshold value decision.
  • a classification here means that the feature vector is assigned to a particular class. This class then determines how the kernel algorithm is affected. For example, classes can be divided according to the severity of the accident, ie how much the accident affects the occupants. A classification according to the crash type or a combination of crash type and crash severity can also be made.
  • the decision to control is influenced, d. H.
  • the classification leads to a triggering decision being taken in a first case which would not have occurred without the influence of the classification.
  • a control device is understood to mean such a device which decides the activation of personal protection devices as a function of sensor signals. Therefore, the controller has means for evaluating the signals of Crash sensor system. To deliver the control signal, then a corresponding device in the control unit is necessary.
  • the at least one interface is realized in the present case by means of hardware and / or software.
  • software it is designed, for example, on a microcontroller in the control unit as a software module.
  • the evaluation circuit is usually a microcontroller, but it can also be another type of processor such as a microprocessor or a signal processor.
  • An integrated circuit which includes the evaluation functions and, for example, is designed as an ASIC, can be used as an evaluation circuit.
  • the evaluation circuit can also consist of discrete components or a combination of the aforementioned components. It is also possible to construct the evaluation circuit from a plurality of processors. For the individual tasks, the
  • Evaluation circuit then corresponding software modules, if it is a processor type such as a microcontroller, or there are corresponding hardware modules available. These can also be arranged on a single chip.
  • the core algorithm forms a decision for the drive by comparing the feature vector with a first threshold value in an at least two-dimensional feature space.
  • the kernel algorithm is designed such that it contains the feature vector with the at least two features in an at least two-dimensional
  • the threshold may also be a function.
  • a time-invariant kernel algorithm is realized, wherein as the features, for example, the delay and the first integral of the delay, so the speed can be used. But other variables such as the forward displacement, So twice the integral of the delay, can be used here.
  • the kernel algorithm is influenced by the classification in that the first threshold value depends on the
  • Classification is changed.
  • this threshold the classification directly intervenes in the decision-making as to whether or not the personal protective equipment should be activated. This change may be made by a penalty or discount depending on the classification or by replacing the first threshold with a second threshold.
  • the second threshold value is stored, for example, or it is calculated.
  • Driving decision is performed. It is decided based on the classification, whether or not there is a triggering case for the personal protective equipment. This result is then combined with the decision of the kernel algorithm to arrive at a secure overall decision. Additional functions can also contribute to the combination. These additional functions include, for example, the processing of further sensor signals or a crash type detection.
  • a plausibility check means that a first decision is confirmed or revoked by a second decision. This is a safer overall
  • a misuse is detected as a function of the classification and the kernel algorithm takes this into account in the activation.
  • a misuse is an impact that does not trigger
  • the classification can also be used as a supplement to an existing misuse classification. Again, the classification can be an add-on provide for shifting a misuse threshold or, for example, act as a misuse plausibility function.
  • a very heavy crash usually has to activate all the necessary front passenger protection devices, these are the belt tensioners and the first and second airbag stages. If the core algorithm classifies a control and the SVM classifies a very serious crash, then the SVM classification can initiate the activation of all front personal protection devices by a control circuit.
  • a computer program which carries out all the steps of the method according to any one of claims 1 to 7 when it runs on a control unit.
  • This computer program may originally be written in a programming language and is then translated into machine-readable code.
  • a computer program product in the program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and the
  • FIG. 1 shows a block diagram of the control device according to the invention with connected components
  • FIG. 2 shows different software modules on the microcontroller
  • FIG. 3 shows a first flow chart of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a first signal flow diagram
  • FIG. 5 shows a second signal flow diagram
  • FIG. 6 shows a third signal flow diagram
  • 7 shows a dividing line between two classes in the SVM
  • FIG. 9 shows a dividing line in the starting room
  • FIG. 10 shows the dividing line in the image space
  • FIG. 11 shows a diagram for explaining the training procedure by deliberately simultaneous inputting of input and output data.
  • SVM Support Vector Machine
  • Multiclass Support Vector Classification is described, for example, in Schölkopf, Bernhard et al .: Extracting Support Data for a Given Task, Proceedings of the First International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining, AAAI Press, Menlo Park, CA, 1995, pages 252-257.
  • the Support Vector machine is a linear classifier.
  • the goal is to lay a dividing line between the two classes to be classified, which is optimal in terms of the distance of the training data (Figure 8). In Fig. 8, this is the solid line 84.
  • the two finer separation lines 80, 81 separate also, but not optimal in terms of robustness. Only the dividing line 84 provides maximum robustness and enables the use of simpler and therefore cheaper hardware described in point 3 of the "advantages of the invention".
  • equation (1) can be represented by the so-called “dual form":
  • the yi are the class affiliation of the training datum i (usually +1 or -1), xi represents the so-called support vectors, x are the e.g. Characteristics to be classified in a crash.
  • the support vectors can be seen as those features shown on dashed line 82,
  • Support vectors are evaluated. To illustrate even more clearly: new features which, for example, are added during the crash, no longer have to be evaluated in relation to the entire solid dividing line 84 illustrated in FIG. but only with respect to the support vectors on the dashed lines 82, 83.
  • the number of support vectors can be kept small by the method and thus the computational effort in the ECU be limited.
  • Training is always an optimal, i. maximum robust dividing line of the two classes. After the training, in the test or in the crash, the generated features are not evaluated with respect to the entire dividing line but only in relation to the (significantly less) support vectors.
  • Kernel-trick is used
  • Transformation by means of a kernel is obtained from the output space (x1, x2) in FIG. 9, which is described by two of the three features 1... 3 in FIG. 7 in the so-called image space (z1, z2, z3) in FIG. 10.
  • image space z1, z2, z3
  • the features are again linearly separable (see FIGS. 9 and 10) and equation 2 can be used again: the algorithm for finding the optimal linear separation line in the image space, which always optimally converges.
  • the kernel trick now has the following advantage: the transformation into the image space does not take place explicitly, that is, one does not really count in the image space.
  • kernel function k (x "x) must satisfy some mathematical requirements, such as: B. Cristianini, Neil and Shawe-Taylor, John: "An introduction to support vector Machines and other kernel-based learning methods. "The following standard kernels are normally used as kernel functions:
  • the described invention is not dependent on the kernel function.
  • the usually nonlinear kernel function k (xi, x) must also be calculated exclusively on the support vectors.
  • the e-function could be in the control unit, for example by a
  • Slack variables may allow misclassifications to be tolerated. For this purpose, incorrectly classified features are weighted by a factor C:
  • equation (5) should be extended :
  • Equation (6) causes class -1 fault classifications (eg "NoFire") to be weighted much more heavily than those of class +1 (“MustFire"). Allowing misclassifications can also affect the number of support vectors, and thus indirectly the computational time.
  • the applicator a priori still bring knowledge about his data. If he is aware that the data is very scattered, misclassifications can be tolerable.
  • a training phase also takes place in the support vector machine before the actual ECU application (see FIG. 11). This takes place offline. It is used to determine the support vectors, which are then stored in the control unit. During training, the classifier 111 receives one
  • Output data 112 supplied in pairs.
  • the three features of Fig. 7 could be used.
  • Output data could be, for example, the desired trigger times. Care must be taken to use a well-balanced crash set during training and to take due account of the usual robustness criteria, such as amplitude and offset variations.
  • the support vectors determined during training must then be placed in the control unit.
  • Cross-validation methods can increase the amount of training and increase the safety of the classification.
  • Cross Validation splits the existing crashset into subsets. Some subsets then serve as training data, others are used to assess the classification quality. The most well-known of these methods is likely to be the Leave One Out Cross Validation, which always uses exactly one record for the test and used all other records previously for training.
  • FIG. 1 illustrates in a block diagram the control unit SG according to the invention with connected components.
  • the control unit SG is arranged to which various components are connected.
  • the components necessary for understanding the invention are shown both outside and inside the control unit.
  • Pressure sensor DS and an environment sensor US Other sensors such as a vehicle dynamics sensor and / or yaw rate sensors, etc. may be additionally or instead connected.
  • Various installation positions in the vehicle FZ are known to the skilled person.
  • the structure-borne noise sensor system and the acceleration sensor system BS1 are connected to a first interface I F1, the interface IF1 providing these signals to the evaluation circuit, namely the microcontroller ⁇ C.
  • the DS air pressure sensor is installed in the side panels of the vehicle and is intended to serve as a side impact sensor.
  • the environmental sensor system US may include various environmental sensors such as radar, LIDAR, video or ultrasound to analyze the environment of the vehicle FZ with respect to collision objects.
  • the microcontroller ⁇ C receives from an acceleration sensor
  • Additional sensors can be located inside the controller and send signals to the microcontroller ⁇ C. These include vehicle dynamics sensors and structure-borne noise sensors.
  • the control unit SG in this case has a housing made of metal and / or
  • the microcontroller .mu.C has internal memory of its own, but can also access external memories which are also located in the control unit SG. By means of a core algorithm located in the memory, the microcontroller .mu.C evaluates a feature vector from features of these crash signals and decides whether the personal protection means PS which are connected via the
  • Control circuit FLIC are controlled to be controlled.
  • the core algorithm is influenced by a support vector machine with a classification of the feature vector. This influence ensures that the decision is more accurate and appropriate.
  • the communication of the interfaces I Fl and I F2 to the microcontroller .mu.C can be done, for example, via the control unit-internal bus SPI (serial peripheral interface bus).
  • SPI serial peripheral interface bus
  • the SPI bus can also be used for communication between the microcontroller ⁇ C and the drive circuit
  • the drive circuit FLIC can be used.
  • the drive circuit FLIC consists of several integrated circuits which have power switches and, in the case of activation, enable the ignition or control elements of the personal protection means PS to be energized.
  • This drive circuit may also have different forms, which consist of one or more integrated circuits and / or discrete components.
  • FIG. 2 now shows software modules which are necessary for the function of the invention and are present on the evaluation circuit in the microcontroller .mu.C.
  • the microcontroller ⁇ C usually has its own memory. However, it can also be a memory connected to the microcontroller .mu.C via lines.
  • An interface I F3 is used to connect the acceleration sensor BS2 and provides the signals of this acceleration sensor BS2 ready. These signals are recorded on the one hand by the feature module M, which consists of the signals of accident sensors
  • the signal is the acceleration signal and the module M determines therefrom by simple integration, the speed and then from the acceleration and the speed forms a two-dimensional feature vector.
  • This feature vector which can also have more dimensions, depending on how many features are to be included, then goes firstly to the module SVM, which contains the support vector machine, and secondly to the kernel algorithm K. It is possible that the feature module M only one
  • Part of the module SVM provides because only a part of the characteristics for the classification is necessary. The same applies to the core algorithm.
  • the module SVM now classifies the feature vector with the support vector machine. This classification result is also provided in the kernel algorithm K. It is possible that this
  • Classification result can also be provided to other modules not shown here.
  • the classification result can be used as a plausibility for a trigger decision, which is obtained from another part of the algorithm. It is also conceivable that the classification result is used for the control of the further algorithm processing. Conceivable, for example, the targeted switching on and off of functionality.
  • the kernel algorithm now influences the evaluation of the feature module with the classification result, whether the activation of the personal protection means PS should take place or not. If it is decided that the personal protection means should be controlled, then the module A is activated for the activation in order to generate a drive signal with the hardware of the microcontroller .mu.C and to transmit it to the drive circuit FLIC. This transmission can be particularly secure when it happens over the SPI bus.
  • step 300 the signal of the accident, environment and / or driving dynamics sensor is provided. And through the interfaces I Fl, I F2 or I F3. From this, method step 301 is then used to shape the feature vector in the manner described above.
  • the feature vector is completely fed to the kernel algorithm 303 and completely or partially the support vector machine 302.
  • the support vector machine classifies the feature vector or partial feature vector and transmits this classification result to the kernel algorithm 303.
  • the kernel algorithm 303 decides the activation of the personal protection means PS in dependence on the feature vector and the classification result. Control then takes place in method step 304.
  • FIG. 4 shows a further signal flow diagram.
  • the feature vector is provided and provided to the kernel algorithm 401 which spans a two-dimensional decision space here from the acceleration A and velocity DV, where A is plotted on the abscissa and DV on the ordinate.
  • the threshold value 408 separates the trigger case 403 from the non-trigger case 402. The feature vector is entered in this decision space, and it is checked whether the
  • Feature vector is above the threshold 408 or below. Depending on this, the output is then made that an activation is to take place, namely at the block 406.
  • the feature vector 400 has been made available to the support vector machine SVM in block 404, with the support vector machine performing the classification. This classification influences, for example, the threshold value 408.
  • a plausibility check in block 405 from the classification. H. It is checked whether the classification indicates that a trigger case exists. The result of the plausibility check and the kernel algorithm 401 is linked in block 406. If this link indicates a triggering case, this is done in the block
  • FIG. 5 shows a further signal flow diagram. Only a part is shown here.
  • the support vector engine 500 provides its classification to a search algorithm 501 which is at a lookup table after a Threshold depending on the classification searches and loads it and then the core algorithm 502 provides.
  • FIG. 6 shows a further detail of the signal flow diagram.
  • the support vector machine in turn classifies the feature vector. This leads in the block
  • the threshold 601 at a surcharge or discount for the threshold value, which is supplied to the core algorithm 602, so that here the threshold 603, the supplement 604 is supplied.
  • Fig. 7 shows a signal flow diagram of the method according to the invention.
  • Features Ml-3 generated from the accident sensor signal (s) are applied to the support vector machine 70 for classifying the feature vector formed from features Ml-3. These features Ml-3 or a subset of the features Ml-3 and possibly other features, even from different sensors are the core algorithm
  • this drive decision is also affected by the classification by the support vector engine 70.
  • the influencing is carried out, for example, by a threshold value change as a function of the classification. In this case, a respective

Abstract

The invention relates to a control device and a method for activating passenger protection means, wherein a feature vector is formed by at least two features of at least one signal of an accident sensor. Passenger protection means are activated by means of a core algorithm as a function of the feature vector, or of a first partial feature vector. The feature vector, or a second partial feature vector, is classified by means of a support vector machine (SVM), and the core algorithm is influenced by said classification.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Verfahren und Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln sowie Computerprogramm und ComputerprogrammproduktMethod and control device for controlling personal protection devices and computer program and computer program product
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bzw. ein Computerprogramm bzw. ein Computerprogrammprodukt nach der Gattung der unabhängigenThe invention relates to a method or a control device for controlling personal protection devices or a computer program or a computer program product according to the type of independent
Patentansprüche.Claims.
Aus DE 103 60 893 Al ist es bekannt, Personenschutzmittel in Abhängigkeit von einem Vergleich einer Vorverlagerung mit einem Schwellwert anzusteuern. Der Schwellwert wird in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitsabbau und einerFrom DE 103 60 893 Al it is known to control personal protection means in dependence on a comparison of a forward displacement with a threshold value. The threshold value depends on a speed reduction and a
Verzögerung eingestellt. Der Geschwindigkeitsabbau und die Verzögerung spannen einen zweidimensionalen Merkmalsraum auf, der durch den Schwellwert in zwei Bereiche unterteilt wird. Diese zwei Bereiche charakterisieren die für die Ansteuerung der Personenschutzmittel signifikanten Klassen, wobei der Schwellwert die kleinste Grenze darstellt.Delay set. The decay and deceleration span a two-dimensional feature space which is divided by the threshold into two areas. These two areas characterize the classes that are significant for driving the personal protection devices, the threshold being the smallest limit.
Um einen Applikationsprozess zu automatisieren und die Applikationszeit zu verkürzen, werden automatische lernbasierte Verfahren vorgeschlagen. Eine mögliche Realisierung sind neuronale Netze, wie sie aus WO 2005/037609 Al, WO 2005/037610 Al, WO 2005/037611 Al, WO 2005/035319 Al, EP 1133418 und DE 198 54 380 Al bekannt sind. In einem Trainingsprozess, der offline im Labor stattfindet, wird dabei die ansonsten von Hand applizierte Trennlinie durch Verfahren des maschinellen Lernens automatisch eingestellt. Der Algorithmus basierend auf neuronalen Netzen liefert letztlich auf Basis einer gelernten Kennlinie eine Auslöseentscheidung. Die Verwendung solcher neuronalen Netze ist intransparent. Es existiert keine Rückfallebene im Falle einer Fehlklassifikation. Bei neuronalen Netzen ist zudem eine große Trainingsdatenmenge erforderlich, die häufig nicht existiert. Das Problem des sogenannten Overfittings, das ist eine zu starke Spezialisierung neuronaler Netze, ist nachteilig.In order to automate an application process and shorten the application time, automatic learning-based methods are proposed. One possible implementation is neural networks, as are known from WO 2005/037609 A1, WO 2005/037610 A1, WO 2005/037611 A1, WO 2005/035319 A1, EP 1133418 and DE 198 54 380 A1. In a training process that takes place offline in the laboratory, the otherwise manually applied dividing line is set automatically by machine learning methods. The algorithm based on neural networks ultimately provides a triggering decision based on a learned characteristic. The use of such neural networks is intransparent. There is no fallback in case of misclassification. Neural networks also require a large amount of training data that often does not exist. The problem of so-called overfittings, which is too strong a specialization of neural networks, is disadvantageous.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Steuergerät zur Ansteuerung vonThe inventive method or control device for controlling
Personenschutzmitteln haben demgegenüber den Vorteil, dass ein aus dem Stand der Technik bekannter Kernalgorithmus mit einem Klassifizierungsverfahren kombiniert wird, so dass sich die Stärken beider Verfahren ergänzen. Als Klassifikator wird vorliegend eine Support Vektor Maschine (SVM) verwendet. Die SVM wird im Labor trainiert. Sie liefert dabei eine mehrdimensionale Trennfläche, z. B. zwischen einem Auslösebereich und einem Nichtauslösebereich; möglicherweise aber auch zwischen verschiedenen Crashklassen wie beispielsweise ACT, ODB40kmh, ODB64kmh, 56kFull Frontal, Winkelcrash usw. Der im realen Betrieb durchgeführte Vergleich der Crashdaten mit den Support Vektoren, die der Trennlinie entsprechen, liefert einePersonal protective equipment, in contrast, has the advantage that a core algorithm known from the prior art is combined with a classification method, so that the strengths of both methods complement one another. As a classifier in the present case a support vector machine (SVM) is used. The SVM is trained in the laboratory. It provides a multidimensional separation surface, z. Between a trip area and a non-trip area; but possibly also between different crash classes such as ACT, ODB40kmh, ODB64kmh, 56kFull frontal, angle crash, etc. The real-world comparison of the crash data with the support vectors corresponding to the dividing line yields one
Klassifizierung des Crashsignals. Diese Klassifizierung erzeugt eine Einflussnahme auf den Kernalgorithmus, so dass dessen Auslöseperformance optimiert wird.Classification of the crash signal. This classification creates an influence on the core algorithm so that its triggering performance is optimized.
Dies bringt eine Reihe von Vorteilen:This brings a number of advantages:
1. Durch die Kombination des Kernalgorithmus mit dem1. By combining the core algorithm with the
Klassifizierungsverfahren sind die Schnittstellen nach außen identisch, d. h. die Datenerfassung der Sensoren und Umgebungsparameter wie beispielsweise das Gurtschloss sowie die Ansteuerung derClassification procedures, the interfaces are identical to the outside, d. H. the data acquisition of the sensors and environmental parameters such as the buckle and the control of the
Personenschutzmittel kann nach dem bewährten Prinzip erfolgen. Auch ein vorhandenes Sicherheitskonzept muss nicht verändert werden. 2. Durch die Kombination mit dem Kernalgorithmus besteht eine physikalisch abgesicherte Rückfallebene, und zwar für den Fall, dass die Klassifizierung nicht erfolgreich war.Personal protection can be carried out according to the proven principle. Even an existing security concept does not need to be changed. 2. By combining with the core algorithm, there is a physically safe fallback level, in case the classification was unsuccessful.
3. Die durch die SVM gefundene Trennfläche unterteilt die verschiedenen3. The separation surface found by the SVM divides the different ones
Crashklassen optimal. Die Trennlinie ist daher maximal robust im Hinblick auf den Einsatz kostengünstiger Hardware. Es kann also zum Beispiel eine einfachere, weniger gut auflösende Sensorik verwendet werden.Crash classes optimal. The dividing line is therefore maximally robust with regard to the use of inexpensive hardware. For example, a simpler, less well-resolving sensor can be used.
4. Die optimale Trennlinie oder Trennfläche, das sind Trennfunktionen, wird stets gefunden. Man sagt, das Lernziel wird immer erreicht. Dies ist beispielsweise bei neuronalen Netzen nicht der Fall. Der Optimierungsalgorithmus zur Festlegung der Trennebene oder Trennfläche kann bei neuronalen Netzen in einem lokalen Minimum hängenbleiben. Die Güte der Trennfunktion kann also unter Umständen sehr schlecht sein. Durch die Eigenschaften der Support Vektor Optimierung hat man dieses Problem nicht.4. The optimal dividing line or dividing surface, ie separating functions, is always found. It is said that the learning goal is always achieved. This is not the case with neural networks, for example. The optimization algorithm for defining the separation plane or interface can be stuck in a local minimum in neural networks. The quality of the separation function can therefore be very poor under certain circumstances. The support vector optimization features do not have this problem.
5. Die Klassifizierung ist universell einsetzbar. Dies wird genauer in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.5. The classification is universally applicable. This is described in more detail in the dependent claims.
6. Durch die Verwendung von mehr als zwei Dimensionen kann mehr Crashinformation gleichzeitig verknüpft werden. Aus diesem Grund wird die Klassifikationsgüte verbessert.6. By using more than two dimensions, more crash information can be concurrently linked. For this reason, the classification quality is improved.
7. Lernbasierte Klassifikatoren wie die SVM können mit objektiven Gütemaßzahlen beurteilt werden. Damit kann man sich die quantitative Güte des Klassifikators zunutze machen, so dass diese auf die Güte einer Applikation übertragen und in Zahlenwerte gefasst werden können.7. Learning-based classifiers such as the SVM can be assessed with objective quality measures. Thus, one can take advantage of the quantitative quality of the classifier, so that they can be transferred to the quality of an application and taken in numerical values.
8. Durch den automatischen Charakter der Applikation kann Applikationszeit gespart werden, da eine Berechnung der Trennfunktion automatisch erfolgt.8. Due to the automatic nature of the application, application time can be saved as the separation function is calculated automatically.
9. Durch den automatischen Charakter der Applikation kann eine Vielzahl numerischer Experimente durchgeführt werden, die für den Applikateur gar nicht mehr überschaubar wären. Durch diese Zunahme von beispielsweise F EM-Simulationsdaten oder Fahrdynamiksimulationsdaten kann die Applikation über die bisher verwendeten Crashhallen-Szenarien auf Real- World-Szenarien einfach erweitert werden.9. Due to the automatic nature of the application, a large number of numerical experiments can be carried out, which are even easier for the applicator no longer manageable. As a result of this increase in, for example, F EM simulation data or vehicle dynamics simulation data, the application can simply be extended to Real World scenarios via the previously used crash hall scenarios.
10. Die Trennfunktion der Support Vector Maschine ersetzt mehrere Zusatzfunktionen. Die Auswahl der richtigen Zusatzfunktion ist im Standardapplikationsprozess zeitraubend. Diese Zeit wird durch das vorgeschlagene Verfahren eingespart.10. The separation function of the Support Vector machine replaces several additional functions. Selecting the right additional function is time-consuming in the standard application process. This time is saved by the proposed method.
11. Durch eine Flexibilisierung der Algorithmus- Entscheidungsfindung bezüglich der Ansteuerung wird Klassifizierungsrechenzeit eingespart, die für andere Berechnungen, beispielsweise für die Fusion verschiedener Zusatzfunktionen genutzt werden kann.11. Flexibilizing the algorithm decision-making for control saves on classifying computation time, which can be used for other computations, such as the merger of various additional functions.
12. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Reduktion der Laufzeit, was sich in einfacher und damit kostengünstigerer Hardware ebenfalls niederschlagen wird.12. The inventive method allows a reduction of the term, which will also be reflected in simple and thus cheaper hardware.
13. Es ist möglich, flexibler auf Ereignisse während des Crashes zu reagieren, weil einige Feuerentscheidungen erst später erfolgen.13. It is possible to react more flexibly to events during the crash, because some fire decisions take place later.
Vorliegend ist der Kern der Erfindung die Klassifizierung des Merkmals oder Teilmerkmalsvektors durch eine Support-Vektormaschine. Der Kernalgorithmus wird dann durch diese Klassifizierung beeinflusst. Die Support Vektor Maschine basiert auf einem statistischen Lernverfahren, das weiter unten ausführlich beschrieben wird.In the present case, the gist of the invention is the classification of the feature or partial feature vector by a support vector engine. The kernel algorithm is then influenced by this classification. The support vector machine is based on a statistical learning method, which is described in detail below.
Unter Ansteuern wird vorliegend das Aktivieren von Personenschutzmitteln wie Airbags, Gurtstraffer, Überrollbügel oder auch aktive Personenschutzmittel wieActivation of personal protection means such as airbags, belt tensioners, roll bars or active personal protection means such as
Bremsen oder eine Fahrdynamikregelung verstanden.Brakes or a vehicle dynamics control understood.
Ein Merkmalsvektor beinhaltet vorliegend mindestens zwei Merkmale, die aus einem Signal einer Unfallsensorik gebildet werden. Ist das Signal beispielsweise ein Beschleunigungssignal, kann das Beschleunigungssignal selbst oder das erste oder zweite Integral als Merkmale verwendet werden. Daraus wird dann der Vektor gebildet, der zum einen in den Kernalgorithmus und zum anderen in die Support Vektor Maschine eingeht. Es ist dabei möglich, dass in die Support Vektor Maschine lediglich ein Teil des Merkmalsvektors eingeht. Dies wird dann durch ein Teilmerkmalsvektor bezeichnet. Dies gilt auch im umgekehrten Fall, d.h. in die Support Vektor Maschine geht ein Merkmalsvektor ein, während in den Kernalgorithmus nur ein Teilmerkmalsvektor eingeht.In the present case, a feature vector includes at least two features which are formed from a signal of an accident sensor system. If the signal is for example an acceleration signal, the acceleration signal itself or the first or second integral are used as features. From this, the vector is formed, which enters into the kernel algorithm on the one hand and into the support vector machine on the other hand. It is possible that only a part of the feature vector is included in the support vector machine. This is then designated by a partial feature vector. This also applies in the reverse case, ie, a feature vector is included in the support vector machine, while only a partial feature vector is included in the kernel algorithm.
Die Unfallsensorik kann vorliegend eine Beschleunigungssensorik in und/oder außerhalb des Steuergeräts sein, was auch für eine Körperschallsensorik gilt.In the present case, the accident sensor system may be an acceleration sensor system in and / or outside the control unit, which also applies to a structure-borne sound sensor system.
Weiterhin kann die Unfallsensorik eine Luftdrucksensorik in den Seitenteilen des Fahrzeugs aufweisen und auch eine Umfeldsensorik. Auch andere dem Fachmann geläufige Unfallsensoren können hier dazu zählen. Das Signal kann ein oder mehrere Messwerte verschiedener Sensoren aufweisen.Furthermore, the accident sensor system can have an air pressure sensor system in the side parts of the vehicle and also an environment sensor system. Other accident sensors known to those skilled in the art may also be included here. The signal may include one or more readings from different sensors.
Der Kernalgorithmus ist vorliegend ein Algorithmus, der den Merkmalsvektor derart auswertet, dass eine Ansteuerungsentscheidung getroffen werden kann. Dies kann vorzugsweise durch eine Schwellwertentscheidung erfolgen.In the present case, the core algorithm is an algorithm which evaluates the feature vector in such a way that a control decision can be made. This can preferably be done by a threshold value decision.
Eine Klassifizierung bedeutet vorliegend, dass der Merkmalsvektor einer bestimmten Klasse zugeordnet wird. Diese Klasse bestimmt dann, wie der Kernalgorithmus beeinflusst wird. Klassen können beispielsweise nach der Schwere des Unfalls, also wie stark der Unfall auf den Insassen wirkt, aufgeteilt sein. Auch eine Klassifizierung nach dem Crashtyp oder einer Kombination aus Crashtyp und Crashschwere kann vorgenommen werden.A classification here means that the feature vector is assigned to a particular class. This class then determines how the kernel algorithm is affected. For example, classes can be divided according to the severity of the accident, ie how much the accident affects the occupants. A classification according to the crash type or a combination of crash type and crash severity can also be made.
Die Beeinflussung wird durch die abhängigen Ansprüchen näher beschrieben. Dabei wird insbesondere die Entscheidung zur Ansteuerung beeinflusst, d. h. die Klassifizierung führt dazu, dass in einem ersten Fall eine Auslöseentscheidung getroffen wird, die ohne die Einflussnahme durch die Klassifizierung nicht stattgefunden hätte.The influence is described in more detail by the dependent claims. In particular, the decision to control is influenced, d. H. The classification leads to a triggering decision being taken in a first case which would not have occurred without the influence of the classification.
Unter einem Steuergerät ist vorliegend ein solches Gerät zu verstehen, das in Abhängigkeit von Sensorsignalen die Ansteuerung von Personenschutzmitteln entscheidet. Daher hat das Steuergerät Mittel zur Auswertung der Signale der Unfallsensorik. Um das Steuersignal abzugeben, ist dann auch eine entsprechende Vorrichtung im Steuergerät notwendig.In the present case, a control device is understood to mean such a device which decides the activation of personal protection devices as a function of sensor signals. Therefore, the controller has means for evaluating the signals of Crash sensor system. To deliver the control signal, then a corresponding device in the control unit is necessary.
Die wenigstens eine Schnittstelle ist vorliegend mittels Hardware und/oder Software realisiert. Als Software ist sie beispielsweise auf einem Mikrocontroller im Steuergerät als ein Softwaremodul ausgebildet.The at least one interface is realized in the present case by means of hardware and / or software. As software, it is designed, for example, on a microcontroller in the control unit as a software module.
Die Auswerteschaltung ist üblicherweise ein Mikrocontroller, sie kann jedoch auch ein anderer Prozessortyp sein wie ein Mikroprozessor oder wie ein Signalprozessor. Auch eine integrierte Schaltung, die die Auswertefunktionen beinhaltet und beispielsweise als ASIC ausgebildet ist, kann als Auswerteschaltung verwendet werden. Die Auswerteschaltung kann auch aus diskreten Bauelementen oder aus einer Kombination der vorgenannten Bauteile bestehen. Es ist auch möglich, die Auswerteschaltung aus einer Mehrzahl von Prozessoren aufzubauen. Für die einzelnen Aufgaben weist dieThe evaluation circuit is usually a microcontroller, but it can also be another type of processor such as a microprocessor or a signal processor. An integrated circuit, which includes the evaluation functions and, for example, is designed as an ASIC, can be used as an evaluation circuit. The evaluation circuit can also consist of discrete components or a combination of the aforementioned components. It is also possible to construct the evaluation circuit from a plurality of processors. For the individual tasks, the
Auswerteschaltung dann entsprechende Softwaremodule auf, wenn es sich um einen Prozessortyp wie einen Mikrocontroller handelt, oder es sind entsprechende Hardwaremodule vorhanden. Diese können auch auf einem einzigen Chip angeordnet sein.Evaluation circuit then corresponding software modules, if it is a processor type such as a microcontroller, or there are corresponding hardware modules available. These can also be arranged on a single chip.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich.By the measures and refinements recited in the dependent claims advantageous improvements of the specified in the independent claims method for controlling personal protection means are possible.
Vorteilhaft ist es, dass der Kernalgorithmus eine Entscheidung für die Ansteuerung dadurch bildet, dass der Merkmalsvektor mit einem ersten Schwellwert in einem mindestens zweidimensionalen Merkmalsraum verglichen wird. Damit ist der Kernalgorithmus so ausgebildet, dass er den Merkmalsvektor mit den mindestens zwei Merkmalen in einem mindestens zweidimensionalenIt is advantageous that the core algorithm forms a decision for the drive by comparing the feature vector with a first threshold value in an at least two-dimensional feature space. Thus, the kernel algorithm is designed such that it contains the feature vector with the at least two features in an at least two-dimensional
Merkmalsraum überführt und dort mit einem Schwellwert vergleicht, wobei der Schwellwert auch eine Funktion sein kann. Damit ist ein zeitinvarianter Kernalgorithmus realisiert, wobei als die Merkmale beispielsweise die Verzögerung und das erste Integral der Verzögerung, also die Geschwindigkeit, verwendet werden können. Aber auch andere Größen wie die Vorverlagerung, also das zweifache Integral der Verzögerung, können vorliegend verwendet werden.Characteristic space transferred and compared there with a threshold, the threshold may also be a function. Thus, a time-invariant kernel algorithm is realized, wherein as the features, for example, the delay and the first integral of the delay, so the speed can be used. But other variables such as the forward displacement, So twice the integral of the delay, can be used here.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Kernalgorithmus durch die Klassifizierung dadurch beeinflusst wird, dass der erste Schwellwert in Abhängigkeit von derFurthermore, it is advantageous that the kernel algorithm is influenced by the classification in that the first threshold value depends on the
Klassifizierung verändert wird. Durch die Veränderung dieses Schwellwerts greift die Klassifizierung direkt in die Entscheidungsfindung ein, ob die Personenschutzmittel angesteuert werden sollen oder nicht. Diese Veränderung kann durch einen Zuschlag oder einen Abschlag in Abhängigkeit von der Klassifizierung erfolgen oder durch ein Ersetzen des ersten Schwellwerts durch einen zweiten Schwellwert. Dabei ist der zweite Schwellwert beispielsweise abgespeichert oder er wird berechnet.Classification is changed. By changing this threshold, the classification directly intervenes in the decision-making as to whether or not the personal protective equipment should be activated. This change may be made by a penalty or discount depending on the classification or by replacing the first threshold with a second threshold. In this case, the second threshold value is stored, for example, or it is calculated.
Es ist weiterhin möglich, dass in Abhängigkeit von der Klassifizierung zusätzlich zu der Einflussnahme auf den Kernalgorithmus eine Plausibilisierung derIt is also possible that, depending on the classification, in addition to the influence on the core algorithm, a plausibility check of the
Ansteuerungsentscheidung durchgeführt wird. Dabei wird anhand der Klassifizierung entschieden, ob ein Auslösefall für die Personenschutzmittel vorliegt oder nicht. Dieses Ergebnis wird dann mit der Entscheidung des Kernalgorithmus kombiniert, um zu einer abgesicherten Gesamtentscheidung zu kommen. Dabei können weiterhin Zusatzfunktionen auch zu der Kombination beitragen. Diese Zusatzfunktionen umfassen beispielsweise die Verarbeitung weiterer Sensorsignale oder eine Crashtyperkennung.Driving decision is performed. It is decided based on the classification, whether or not there is a triggering case for the personal protective equipment. This result is then combined with the decision of the kernel algorithm to arrive at a secure overall decision. Additional functions can also contribute to the combination. These additional functions include, for example, the processing of further sensor signals or a crash type detection.
Plausibilisierung bedeutet, dass eine erste Entscheidung durch eine zweite Entscheidung bestätigt oder widerrufen wird. Damit ist insgesamt eine sicherereA plausibility check means that a first decision is confirmed or revoked by a second decision. This is a safer overall
Endentscheidung möglich.Final decision possible.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass in Abhängigkeit von der Klassifizierung ein Misuse erkannt wird und der Kernalgorithmus dies bei der Ansteuerung berücksichtigt. Ein Misuse ist ein Aufprall, der nicht zu einer Auslösung vonIt is furthermore advantageous that a misuse is detected as a function of the classification and the kernel algorithm takes this into account in the activation. A misuse is an impact that does not trigger
Personenschutzmitteln führen soll. Damit kann dann eine Auslöseentscheidung, die der Kernalgorithmus trifft, noch verhindert werden. Auch dies kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Klassifizierung bestimmt werden. Die Klassifizierung kann auch als Ergänzung zu einer bestehenden Misuse- Klassifizierung verwendet werden. Auch hier kann die Klassifizierung ein Add-On zur Verschiebung einer Misuse-Schwelle liefern oder beispielsweise als Misuse- Plausibilisierungsfunktion wirken.Personal security should lead. Thus, a triggering decision that meets the core algorithm can still be prevented. This too can be determined depending on the respective classification. The classification can also be used as a supplement to an existing misuse classification. Again, the classification can be an add-on provide for shifting a misuse threshold or, for example, act as a misuse plausibility function.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass in Abhängigkeit von der Klassifizierung ein sehr schwerer Crash erkannt wird. Ein sehr schwerer Crash muss gewöhnlich alle nötigen Front-Personenschutzmittel aktivieren, das sind die Gurtstraffer und die erste sowie zweite Airbagstufe. Klassifiziert der Kernalgorithmus eine Ansteuerung und die SVM einen sehr schweren Crash, dann kann die SVM- Klassifikation die Ansteuerung aller Front-Personenschutzmittel durch eine Ansteuerschaltung veranlassen.It is also advantageous that, depending on the classification, a very serious crash is detected. A very heavy crash usually has to activate all the necessary front passenger protection devices, these are the belt tensioners and the first and second airbag stages. If the core algorithm classifies a control and the SVM classifies a very serious crash, then the SVM classification can initiate the activation of all front personal protection devices by a control circuit.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein Computerprogramm vorliegt, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, wenn es auf einem Steuergerät abläuft. Dieses Computerprogramm kann ursprünglich in einer Programmierhochsprache geschrieben sein und wird dann in einen maschinenlesbaren Code übersetzt.Furthermore, it is advantageous for a computer program to be present which carries out all the steps of the method according to any one of claims 1 to 7 when it runs on a control unit. This computer program may originally be written in a programming language and is then translated into machine-readable code.
Vorteilhafter Weise ist auch ein Computerprogrammprodukt im Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zurAdvantageously, a computer program product in the program code, which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and the
Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.Implementation of the method according to one of claims 1 to 7 is used when the program is executed on a control unit.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description.
Es zeigenShow it
Figur 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts mit angeschlossenen Komponenten,FIG. 1 shows a block diagram of the control device according to the invention with connected components,
Figur 2 verschiedene Softwaremodule auf dem Mikrocontroller,FIG. 2 shows different software modules on the microcontroller,
Figur 3 ein erstes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,FIG. 3 shows a first flow chart of the method according to the invention,
Figur 4 ein erstes Signalablaufdiagramm,FIG. 4 shows a first signal flow diagram,
Figur 5 ein zweites Signalablaufdigramm, Figur 6 ein drittes Signalablaufdiagramm, Figur 7 ein viertes Signalablaufdiagramm, Figur 8 eine Trennlinie zwischen zwei Klassen bei der SVM, Figur 9 eine Trennlinie im Ausgangsraum und Figur 10 die Trennlinie im Bildraum sowie Figur 11 ein Diagramm zur Erläuterung der Trainingsprozedur durch gezielt gleichzeitiges Anlegen von Ein- und Ausgangsdaten.FIG. 5 shows a second signal flow diagram, FIG. 6 shows a third signal flow diagram, 7 shows a dividing line between two classes in the SVM, FIG. 9 shows a dividing line in the starting room and FIG. 10 shows the dividing line in the image space, and FIG. 11 shows a diagram for explaining the training procedure by deliberately simultaneous inputting of input and output data.
Zentral für die vorliegende Erfindung ist die Verwendung der Support Vektor Maschine (SVM) als Klassifikator des Merkmalsvektors. Dies soll im Folgenden näher erläutert werden.Central to the present invention is the use of the Support Vector Machine (SVM) as a classifier of the feature vector. This will be explained in more detail below.
Im Folgenden soll das Klassifizierungsprinzip der SVM für zwei Klassen beschrieben werden, beispielsweise zur Trennung von Fire und NoFire Crashes. Prinzipiell kann es leicht auf die Klassifizierung mehrerer Klassen übertragen werden.In the following, the classification principle of the SVM for two classes will be described, for example, for the separation of Fire and NoFire crashes. In principle, it can easily be transferred to the classification of several classes.
Eine genaue Beschreibung der SVM findet man in der einschlägigen Literatur (z.B. Cristianini, NeIIo and Shawe-Taylor, John: An introduction to support vector machines and other kernel-based learning methods oder Hastie, Trevor: The elements of Statistical learning).A detailed description of SVM can be found in the pertinent literature (e.g., Cristianini, Neil and Shawe-Taylor, John: An Introduction to Support Vector Machines and Other Kernel-Based Learning Methods or Hastie, Trevor: The Elements of Statistical Learning).
Mehrklassen-Support-Vektor- Klassifizierung wird beispielsweise beschrieben in Schölkopf, Bernhard et al.: Extracting Support Data for a given Task, Proceedings of the First International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining, AAAI Press, Menlo Park, CA, 1995, Seiten 252-257.Multiclass Support Vector Classification is described, for example, in Schölkopf, Bernhard et al .: Extracting Support Data for a Given Task, Proceedings of the First International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining, AAAI Press, Menlo Park, CA, 1995, pages 252-257.
An dieser Stelle soll lediglich das Prinzip qualitativ beschrieben werden.At this point, only the principle should be described qualitatively.
Lineare SeparationLinear separation
Die Support Vector Maschine ist ein linearer Klassifikator. Die lineare Trennlinie hat dabei die folgende Gestalt: f(x) = w- x + b (1) Ziel ist es, eine Trennlinie zwischen die beiden zu klassifizierenden Klassen zu legen, die optimal hinsichtlich des Abstands der Trainingsdaten ist (Fig.8). In Fig. 8 ist dies die durchgezogene Linie 84. Die beiden feineren Trennlinien 80, 81 separieren zwar ebenfalls, jedoch nicht optimal hinsichtlich der Robustheit. Lediglich die Trennlinie 84 liefert maximale Robustheit und ermöglicht den in Punkt 3. der „Vorteile der Erfindung" beschriebenen Einsatz einfacherer und damit günstigerer Hardware.The Support Vector machine is a linear classifier. The linear dividing line has the following form: f (x) = w- x + b (1) The goal is to lay a dividing line between the two classes to be classified, which is optimal in terms of the distance of the training data (Figure 8). In Fig. 8, this is the solid line 84. Although the two finer separation lines 80, 81 separate also, but not optimal in terms of robustness. Only the dividing line 84 provides maximum robustness and enables the use of simpler and therefore cheaper hardware described in point 3 of the "advantages of the invention".
Das Finden der optimalen Geraden zur Separation der Klassen ist in der Mathematik bekannt als „Quadratisches Problem mit linearen Randbedingungen". Ein quadratisches Problem mit linearen Randbedingungen kann durch Algorithmen der quadratischen Programmierung effizient gelöst werden (Punkt 3 aus den „Vorteilen der Erfindung"), (siehe z.B. „R. Vanderbei, LOQO: an Interior Point Code for Quadratic Programming"). Ein großer Vorteil dabei ist die Tatsache, dass diese optimale Lösung durch die Algorithmen stets gefunden wird. Es besteht also nicht die Gefahr, in einem lokalen Minimum der Optimierung hängen zu bleiben (Punkt 4 aus den „Vorteilen derFinding the optimal straight lines for class separation is known in mathematics as a "quadratic problem with linear constraints." A quadratic problem with linear constraints can be efficiently solved by quadratic programming algorithms (point 3 of the "Advantages of the Invention"), (See, for example, "R. Vanderbei, LOQO: An Interior Point Code for Quadratic Programming.") A great advantage of this is the fact that this optimal solution is always found by the algorithms, so there is no danger in a local minimum to stick to the optimization (point 4 from the "Benefits of
Erfindung"). Als Resultat der Optimierung hat man letztlich die in Fig. 8 gezeigte Kennlinie.As a result of the optimization, one has finally the characteristic curve shown in FIG.
In der Mathematik kann Gleichung (1) durch die so genannte „Duale Form" dargestellt werden:In mathematics equation (1) can be represented by the so-called "dual form":
/(*) = ∑>,α, *, * + *> (2)/ (*) = Σ>, α, *, * + *> (2)
Beide Darstellungen sind identisch. Die yi sind dabei die Klassenzugehörigkeit des Trainingsdatums i (in der Regel +1 bzw. -1), xi stellt die sogenannten Support Vektoren dar, x sind die z.B. im Crash zu klassifizierenden Merkmale. In Fig. 8 kann man die Support Vektoren als diejenigen Merkmale erkennen, die auf der gestrichelten Linie 82,Both representations are identical. The yi are the class affiliation of the training datum i (usually +1 or -1), xi represents the so-called support vectors, x are the e.g. Characteristics to be classified in a crash. In FIG. 8, the support vectors can be seen as those features shown on dashed line 82,
83 liegen. Sie stellen gewissermaßen diejenigen Stützvektoren dar, welche „am nächsten an der anderen Klasse liegen". Betrachtet man Gleichung (2), so wurde bisher noch nicht auf die Faktoren αi, die sogenannten Lagrange-Multiplikatoren, eingegangen. Die Faktoren αi sind dabei nur für die Support Vektoren von Null verschieden. In anderen Worten bedeutet das, die Gleichung (2) muss auch nur an den83 lie. In a sense, they represent those support vectors which "lie closest to the other class." Considering equation (2), the factors αi, the so-called Lagrange multipliers, have not yet been discussed the support vectors are different from zero, in other words, the equation (2) must only be applied to the
Support Vektoren ausgewertet werden. Noch anschaulicher: neue Merkmale, die beispielsweise während des Crashes hinzukommen, müssen nicht mehr in Bezug auf die gesamte in Fig. 8 dargestellte, durchgezogene Trennlinie 84 ausgewertet werden, sondern lediglich bezüglich der Support Vektoren auf den gestrichelten Geraden 82, 83. Die Anzahl der Support Vektoren kann durch das Verfahren klein gehalten und damit der Rechenaufwand in der ECU begrenzt werden.Support vectors are evaluated. To illustrate even more clearly: new features which, for example, are added during the crash, no longer have to be evaluated in relation to the entire solid dividing line 84 illustrated in FIG. but only with respect to the support vectors on the dashed lines 82, 83. The number of support vectors can be kept small by the method and thus the computational effort in the ECU be limited.
Zusammenfassend kann also gesagt werden: der Support Vektor Algorithmus, der imIn summary, it can be said: the support vector algorithm that is used in the
Training durchlaufen wird, findet stets eine optimale, d.h. maximal robuste Trennlinie der beiden Klassen. Nach dem Training, im Test beziehungsweise im Crash werden die erzeugten Merkmale nicht bezüglich der gesamten Trennlinie sondern lediglich im Bezug auf die (deutlicher weniger) Support Vektoren ausgewertet.Training is always an optimal, i. maximum robust dividing line of the two classes. After the training, in the test or in the crash, the generated features are not evaluated with respect to the entire dividing line but only in relation to the (significantly less) support vectors.
Nichtlineare SeparationNonlinear separation
In der Realität werden die Klassen normalerweise nicht linear separabel vorliegen, sondern nur durch eine nichtlineare Trennlinie separierbar sein. Aus diesem Grund kommt der so genannte „Kernel-Trick" zum Einsatz. Durch eine geeigneteIn reality, the classes will normally not be linearly separable, but will only be separable by a non-linear dividing line. For this reason, the so-called "Kernel-trick" is used
Transformation mittels eines Kernels gelangt man vom Ausgangsraum (xl, x2) in Fig. 9, der durch zwei der drei Merkmale 1...3 aus Fig. 7 beschrieben wird in den so genannten Bildraum (zl, z2, z3) in Fig. 10. Mit 90 ist dabei in Fig. 9 die nichtlineare Trennlinie im Ausgangsraum und mit 10 die korrespondierende lineare Trennlinie in Fig. 10 bezeichnet.Transformation by means of a kernel is obtained from the output space (x1, x2) in FIG. 9, which is described by two of the three features 1... 3 in FIG. 7 in the so-called image space (z1, z2, z3) in FIG. 10. With 90 in FIG. 9, the non-linear parting line in the exit space and 10 the corresponding linear parting line in FIG. 10 are designated.
Im Bildraum sind die Merkmale wieder linear separabel (siehe Fig. 9 und 10) und Gleichung 2 kann erneut zum Einsatz kommen: der Algorithmus zum Auffinden der optimalen linearen Trennlinie im Bildraum, welcher stets optimal konvergiert. Der Kernel-Trick hat nun folgenden Vorteil: die Transformation in den Bildraum findet nicht explizit statt, das heißt, man rechnet nicht wirklich im Bildraum. Man verwendet lediglich die mathematische „Kernel- Funktion", um im Bildraum eine lineare Separierbarkeit zu erreichen. Jegliche Rechnung findet dagegen nach wie vor im Ausgangsraum statt. Gleichung (2) wird für den nichtlinearen Fall dann zuIn the image space, the features are again linearly separable (see FIGS. 9 and 10) and equation 2 can be used again: the algorithm for finding the optimal linear separation line in the image space, which always optimally converges. The kernel trick now has the following advantage: the transformation into the image space does not take place explicitly, that is, one does not really count in the image space. One uses only the mathematical "kernel function" to achieve a linear separability in the image space, but on the other hand, every calculation still takes place in the output space, and equation (2) then becomes the case for the nonlinear case
f(x) = γji - k(x1 ,x) + b (3)f (x) = γ ji - k (x 1 , x) + b (3)
Die Kernel- Funktion k(x„ x) muss einige mathematische Voraussetzungen erfüllen, die z. B. Cristianini, NeIIo and Shawe-Taylor, John: „An introduction to support vector machines and other kernel-based learning methods" entnommen werden können. Üblicherweise werden als Kernel- Funktionen folgende Standard- Kernels verwendet:The kernel function k (x "x) must satisfy some mathematical requirements, such as: B. Cristianini, Neil and Shawe-Taylor, John: "An introduction to support vector Machines and other kernel-based learning methods. "The following standard kernels are normally used as kernel functions:
RadialbasiskernelRadial basis kernel
PolynomkernelPolynomkernel
SigmoidalkernelSigmoidalkernel
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die beschriebene Erfindung nicht abhängig von der Kernel- Funktion ist. Wie man Gleichung (3) leicht entnehmen kann, muss auch die üblicherweise nichtlineare Kernel- Funktion k(xi, x) ausschließlich an den Support Vektoren berechnet werden. Für das Beispiel eines Radialbasiskernels bedeutet dies: der Abstand der Merkmale x muss lediglich zu den Support Vektoren xi berechnet werden. Die e- Funktion könnte im Steuergerät beispielsweise durch eineIt should be expressly understood that the described invention is not dependent on the kernel function. As can easily be seen from equation (3), the usually nonlinear kernel function k (xi, x) must also be calculated exclusively on the support vectors. For the example of a radial base kernel this means: the distance of the features x only has to be calculated to the support vectors xi. The e-function could be in the control unit, for example by a
Taylor-Approximation abgelegt oder durch eine LookUp-Tabelle realisiert werden. Der Parameter σ in Gleichung (4) erlaubt es, die Robustheit des Klassifikators und damit die Anzahl der Support Vektoren zu beeinflussen.Taylor approximation or realized by a look-up table. The parameter σ in equation (4) makes it possible to influence the robustness of the classifier and thus the number of support vectors.
Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass durch Verwendung des Kernel-In summary, it can be said that by using the kernel
Tricks auch nichtlineare Kennlinien optimal getrennt werden können, ohne die Transformation in den Bildraum explizit vollziehen zu müssen. Die Kernel- Funktion und die Formel (3) zur Trennung müssen dabei lediglich bezüglich der Support Vektoren ausgewertet werden.Tricks and non-linear characteristics can be optimally separated without having to explicitly perform the transformation into the image space. The kernel function and the formula (3) for the separation only have to be evaluated with regard to the support vectors.
Slack VariableSlack variable
Durch die Verwendung so genannter Slack Variablen kann die Robustheit der Klassifikation weiter erhöht werden. Mittels der Slack Variablen werden Fehlklassifikationen unter Umständen toleriert. Zu diesem Zweck werden falsch klassifizierte Merkmale gewichtet mit einem Faktor C aufsummiert: By using so-called Slack variables, the robustness of the classification can be further increased. Slack variables may allow misclassifications to be tolerated. For this purpose, incorrectly classified features are weighted by a factor C:
Da es vorteilhaft sein kann, die Fehlklassifizierung einer Klasse stärker zu bestrafen als die einer anderen Klasse (beispielsweise kann zum Beispiel eventuell eher toleriert werden, dass ein Must-Fire als No-Fire klassifiziert wird als umgekehrt) sollte die Gleichung (5) erweitert werden:Since it may be advantageous to penalize the misclassification of one class more than that of another class (eg, for example, it may be more tolerant that a must-fire be classified as no-fire than vice versa), equation (5) should be extended :
G = cw ' ∑ξ* + C' ∑ξ* mit ci-n » cι+n (ß) G = c w ' Σξ * + C' Σξ * with c in » c ι + n ( ß )
Vie{+1} Vie{-1}Vie {+1} Vie {-1}
Gleichung (6) bewirkt, dass Fehklassifizierung der Klasse -1 (also zum Beispiel „NoFire") viel stärker gewichtet werden als solche der Klasse +1 („MustFire"). Das Zulassen von Fehlklassifizierungen kann sich auch auf die Anzahl der Support Vektoren und damit indirekt auf die Rechenzeit auswirken. Bei Benutzung von SlackEquation (6) causes class -1 fault classifications (eg "NoFire") to be weighted much more heavily than those of class +1 ("MustFire"). Allowing misclassifications can also affect the number of support vectors, and thus indirectly the computational time. When using Slack
Variablen kann der Applikateur a priori noch Wissen über seine Daten einbringen. Wenn er sich bewusst ist, dass die Daten sehr stark streuen, können Fehlklassifikationen tolerierbar sein.Variables, the applicator a priori still bring knowledge about his data. If he is aware that the data is very scattered, misclassifications can be tolerable.
Trainingtraining
Wie bei allen lernbasierten Verfahren findet auch bei der Support Vektor Maschine vor dem eigentlichen Steuergeräte- Einsatz eine Trainingsphase statt (siehe Fig. 11). Diese findet offline statt. Sie dient dazu, die Support Vektoren zu bestimmen, welche dann im Steuergerät abgelegt werden. Beim Training werden dem Klassifikator 111 jeweils Ein-As with all learning-based methods, a training phase also takes place in the support vector machine before the actual ECU application (see FIG. 11). This takes place offline. It is used to determine the support vectors, which are then stored in the control unit. During training, the classifier 111 receives one
110 und Ausgangsdaten 112 paarweise zugeführt. Als Eingangsdaten könnten die drei Merkmale aus Fig. 7 verwendet werden. Ausgangsdaten könnten beispielsweise die gewünschten Triggerzeiten sein. Es muss darauf geachtet werden, dass beim Training ein ausgewogenes Crashset verwendet wird und dass die üblichen Robustheitskriterien, zum Beispiel Amplituden- und Offsetvariationen angemessen berücksichtigt werden.110 and output data 112 supplied in pairs. As input data, the three features of Fig. 7 could be used. Output data could be, for example, the desired trigger times. Care must be taken to use a well-balanced crash set during training and to take due account of the usual robustness criteria, such as amplitude and offset variations.
Die beim Training ermittelten Support Vektoren müssen anschließend im Steuergerät platziert werden.The support vectors determined during training must then be placed in the control unit.
Validierung Häufig stehen insbesondere in einer frühen Airbag- Projektphase nicht ausreichend Crashdaten zur Verfügung. Durch Kreuzvalidierungsverfahren kann die Trainingsmenge vergrößert werden und die Sicherheit der Klassifikation erhöht werden. Bei der Kreuzvalidierung wird das vorhandene Crashset in Untermengen unterteilt. Einige Untermengen dienen dann als Trainingsdaten, andere werden verwendet, um die Klassifikationsgüte zu beurteilen. Das bekannteste dieser Verfahren dürfte die Leave-One-Out-Cross-Validation sein, bei der immer genau ein Datensatz zum Test verwendet wird und bei der alle anderen Datensätze vorher zum Training herangezogen wurden. Wenn man nun diesen einen Testdatensatz durch die Gesamtmenge der Datensätze permutiert, erhält man eine sehr große Anzahl an Tests für die Klassifikation und kann anhand einer statistischen Auswertung die in Punkt 7 der „Vorteile der Erfindung" beschriebenen Gütemaßzahlen für den Klassifikator bestimmen. Mittels Kreuzvalidierung kann auf Basis der Gütemaßzahlen weiterhin eine Optimierung der Klassifikationsparameter, zum Beispiel σ in Gleichung (4) vorgenommen werden.validation Frequently, in particular in an early airbag project phase, insufficient crash data are available. Cross-validation methods can increase the amount of training and increase the safety of the classification. Cross Validation splits the existing crashset into subsets. Some subsets then serve as training data, others are used to assess the classification quality. The most well-known of these methods is likely to be the Leave One Out Cross Validation, which always uses exactly one record for the test and used all other records previously for training. By permuting this one test dataset through the total set of datasets, one obtains a very large number of tests for the classification and, using a statistical evaluation, can determine the quality measures for the classifier described in item 7 of the "Advantages of the Invention" On the basis of the quality measures, an optimization of the classification parameters, for example σ in equation (4), continues to be carried out.
Figur 1 erläutert in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Steuergerät SG mit angeschlossenen Komponenten. In einem Fahrzeug FZ ist das Steuergerät SG angeordnet, an das verschiedene Komponenten angeschlossen sind. Beispielhaft sind vorliegend nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Komponenten dargestellt sowohl außerhalb als auch innerhalb des Steuergeräts.FIG. 1 illustrates in a block diagram the control unit SG according to the invention with connected components. In a vehicle FZ, the control unit SG is arranged to which various components are connected. By way of example, in the present case, only the components necessary for understanding the invention are shown both outside and inside the control unit.
An das Steuergerät SG sind verschiedene Unfallsensoren angeschlossen wie eine Körperschallsensorik KS, eine Beschleunigungssensorik BSl, eineTo the control unit SG different accident sensors are connected as a structure-borne sound sensor KS, an acceleration sensor BSL, a
Drucksensorik DS und eine Umfeldsensorik US. Weitere Sensoren wie eine Fahrdynamiksensorik und/oder Drehratensensoren usw. können zusätzlich oder anstatt angeschlossen sein. Verschiedene Einbaupositionen im Fahrzeug FZ sind hierfür dem Fachmann bekannt. Die Körperschallsensorik und die Beschleunigungssensorik BSl sind an eine erste Schnittstelle I Fl angeschlossen, wobei die Schnittstelle IFl diese Signale der Auswerteschaltung, nämlich den Mikrocontroller μC bereitstellt. Eine zweite Schnittstelle I F2, an die die Luftdrucksensorik DS und die Umfeldsensorik US angeschlossen sind, stellt diese Signale dem Mikrocontroller μC bereit. Die Luftdrucksensorik DS ist in den Seitenteilen des Fahrzeugs eingebaut und soll als Seitenaufprallsensierung dienen. Die Umfeldsensorik US kann verschiedene Umfeldsensoren wie Radar, LIDAR, Video oder Ultraschall umfassen, um das Umfeld des Fahrzeugs FZ bezüglich Kollisionsobjekten zu analysieren. Der Mikrocontroller μC erhält von einer BeschleunigungssensorikPressure sensor DS and an environment sensor US. Other sensors such as a vehicle dynamics sensor and / or yaw rate sensors, etc. may be additionally or instead connected. Various installation positions in the vehicle FZ are known to the skilled person. The structure-borne noise sensor system and the acceleration sensor system BS1 are connected to a first interface I F1, the interface IF1 providing these signals to the evaluation circuit, namely the microcontroller μC. A second interface I F2, to which the air pressure sensor DS and the environmental sensor system US are connected, provides these signals to the microcontroller .mu.C. The DS air pressure sensor is installed in the side panels of the vehicle and is intended to serve as a side impact sensor. The environmental sensor system US may include various environmental sensors such as radar, LIDAR, video or ultrasound to analyze the environment of the vehicle FZ with respect to collision objects. The microcontroller μC receives from an acceleration sensor
BS2 innerhalb des Steuergeräts SG weitere Sensorsignale. Weitere Sensoren können sich innerhalb des Steuergeräts befinden und an den Mikrocontroller μC Signale abgeben. Dazu zählen Fahrdynamiksensoren und Körperschallsensoren.BS2 within the control unit SG further sensor signals. Additional sensors can be located inside the controller and send signals to the microcontroller μC. These include vehicle dynamics sensors and structure-borne noise sensors.
Das Steuergerät SG weist vorliegend ein Gehäuse auf, das aus Metall und/oderThe control unit SG in this case has a housing made of metal and / or
Kunststoff gefertigt sein kann. Der Mikrocontroller μC weist selber internen Speicher auf, kann aber auch auf externe Speicher, die sich auch im Steuergerät SG befinden, zugreifen. Mittels eines im Speicher befindlichen Kernalgorithmus wertet der Mikrocontroller μC einen Merkmalsvektor aus Merkmalen dieser Unfallsignale aus und entscheidet, ob die Personenschutzmittel PS, die über diePlastic can be made. The microcontroller .mu.C has internal memory of its own, but can also access external memories which are also located in the control unit SG. By means of a core algorithm located in the memory, the microcontroller .mu.C evaluates a feature vector from features of these crash signals and decides whether the personal protection means PS which are connected via the
Ansteuerungsschaltung FLIC angesteuert werden, angesteuert werden sollen. Dazu wird der Kernalgorithmus durch eine Support Vektor Maschine mit einer Klassifizierung des Merkmalsvektors beeinflusst. Diese Beeinflussung sorgt dafür, dass die Entscheidung genauer und treffender ist.Control circuit FLIC are controlled to be controlled. For this purpose, the core algorithm is influenced by a support vector machine with a classification of the feature vector. This influence ensures that the decision is more accurate and appropriate.
Es ist möglich, dass mehr oder weniger als die dargestellten Sensoren verwendet werden können. Die Kommunikation der Schnittstellen I Fl und I F2 zum Mikrocontroller μC kann beispielsweise über den steuergeräteinternen Bus SPI (serial peripheral interface bus) geschehen. Der SPI-Bus kann auch für die Kommunikation zwischen dem Mikrocontroller μC und der AnsteuerschaltungIt is possible that more or less than the illustrated sensors may be used. The communication of the interfaces I Fl and I F2 to the microcontroller .mu.C can be done, for example, via the control unit-internal bus SPI (serial peripheral interface bus). The SPI bus can also be used for communication between the microcontroller μC and the drive circuit
FLIC verwendet werden. Die Ansteuerschaltung FLIC besteht vorliegend aus mehreren integrierten Schaltkreisen, die Leistungsschalter aufweisen und im Ansteuerfall eine Bestromung der Zünd- oder Ansteuerungselemente der Personenschutzmittel PS ermöglichen. Auch diese Ansteuerschaltung kann verschiedene Ausprägungen aufweisen, die aus einem oder mehreren integrierten Schaltkreisen und/oder diskreten Bauelementen bestehen.FLIC can be used. In the present case, the drive circuit FLIC consists of several integrated circuits which have power switches and, in the case of activation, enable the ignition or control elements of the personal protection means PS to be energized. This drive circuit may also have different forms, which consist of one or more integrated circuits and / or discrete components.
Figur 2 zeigt nun Softwaremodule, die für die Funktion der Erfindung notwendig sind und sich auf der Auswerteschaltung vorliegend im Mikrocontroller μC befinden. Der Mikrocontroller μC weist üblicherweise einen eigenen Speicher auf. Es kann sich jedoch auch um einen mit dem Mikrocontroller μC über Leitungen verbundenen Speicher handeln. Eine Schnittstelle I F3 dient zur Anbindung der Beschleunigungssensorik BS2 und stellt die Signale dieser Beschleunigungssensorik BS2 bereit. Diese Signale werden zum Einen von dem Merkmalsmodul M aufgenommen, das aus den Signalen der UnfallsensorikFIG. 2 now shows software modules which are necessary for the function of the invention and are present on the evaluation circuit in the microcontroller .mu.C. The microcontroller μC usually has its own memory. However, it can also be a memory connected to the microcontroller .mu.C via lines. An interface I F3 is used to connect the acceleration sensor BS2 and provides the signals of this acceleration sensor BS2 ready. These signals are recorded on the one hand by the feature module M, which consists of the signals of accident sensors
Merkmale und aus den Merkmalen den Merkmalsvektor formt, indem beispielsweise das Signal das Beschleunigungssignal ist und das Modul M daraus durch einfache Integration die Geschwindigkeit bestimmt und dann aus der Beschleunigung und der Geschwindigkeit einen zweidimensionalen Merkmalsvektor bildet.Features and formed from the features of the feature vector, for example, the signal is the acceleration signal and the module M determines therefrom by simple integration, the speed and then from the acceleration and the speed forms a two-dimensional feature vector.
Dieser Merkmalsvektor, der auch mehr Dimensionen, je nachdem wie viele Merkmale eingehen sollen, aufweisen kann, geht dann zum Einen in das Modul SVM, das die Support Vektor Maschine beinhaltet und zum Anderen in den Kernalgorithmus K ein. Es ist möglich, dass das Merkmalsmodul M nur einenThis feature vector, which can also have more dimensions, depending on how many features are to be included, then goes firstly to the module SVM, which contains the support vector machine, and secondly to the kernel algorithm K. It is possible that the feature module M only one
Teilvektor dem Modul SVM bereitstellt, weil nur ein Teil der Merkmale für die Klassifizierung notwendig ist. Gleiches gilt auch für den Kernalgorithmus. Das Modul SVM klassifiziert nun mit der Support Vektor Maschine den Merkmalsvektor. Dieses Klassifizierungsergebnis wird ebenfalls im Kernalgorithmus K bereitgestellt. Es ist möglich, dass diesesPart of the module SVM provides because only a part of the characteristics for the classification is necessary. The same applies to the core algorithm. The module SVM now classifies the feature vector with the support vector machine. This classification result is also provided in the kernel algorithm K. It is possible that this
Klassifizierungsergebnis auch anderen hier nicht dargestellten Modulen bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann das Klassifizierungsergebnis als Plausibilität für eine Auslöseentscheidung verwendet werden, die aus einem anderen Algorithmusteil gewonnen wird. Auch ist denkbar, dass das Klassifizierungsergebnis für die Steuerung der weiteren Algorithmusabarbeitung genutzt wird. Denkbar ist beispielsweise das gezielte Zu- und Abschalten von Funktionalität. Der Kernalgorithmus beeinflusst nun mit dem Klassifizierungsergebnis die Auswertung des Merkmalsmoduls, ob die Ansteuerung der Personenschutzmittel PS erfolgen soll oder nicht. Kommt es zur Entscheidung, dass die Personenschutzmittel angesteuert werden sollen, dann wird das Modul A für die Ansteuerung aktiviert, um ein Ansteuersignal mit der Hardware des Mikrocontrollers μC zu erzeugen und der Ansteuerschaltung FLIC zu übertragen. Diese Übertragung kann, wenn sie über die SPI-Bus geschieht, besonders abgesichert sein. Figur 3 erläutert in einem ersten Flussdiagramm den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Verfahrensschritt 300 wird das Signal der Unfall-, Umfeld- und/oder Fahrdynamiksensorik bereitgestellt. Und zwar durch die Schnittstellen I Fl, I F2 bzw. I F3. Daraus wird dann Verfahrensschritt 301 der Merkmalsvektor geformt in der oben beschriebenen Weise. DieserClassification result can also be provided to other modules not shown here. For example, the classification result can be used as a plausibility for a trigger decision, which is obtained from another part of the algorithm. It is also conceivable that the classification result is used for the control of the further algorithm processing. Conceivable, for example, the targeted switching on and off of functionality. The kernel algorithm now influences the evaluation of the feature module with the classification result, whether the activation of the personal protection means PS should take place or not. If it is decided that the personal protection means should be controlled, then the module A is activated for the activation in order to generate a drive signal with the hardware of the microcontroller .mu.C and to transmit it to the drive circuit FLIC. This transmission can be particularly secure when it happens over the SPI bus. FIG. 3 illustrates in a first flowchart the sequence of the method according to the invention. In step 300, the signal of the accident, environment and / or driving dynamics sensor is provided. And through the interfaces I Fl, I F2 or I F3. From this, method step 301 is then used to shape the feature vector in the manner described above. This
Merkmalsvektor wird vollständig dem Kernalgorithmus 303 zugeführt und vollständig oder teilweise der Support Vektor Maschine 302. Die Support Vektor Maschine klassifiziert den Merkmalsvektor oder Teilmerkmalsvektor und überträgt dieses Klassifizierungsergebnis an den Kernalgorithmus 303. Der Kernalgorithmus 303 entscheidet die Ansteuerung der Personenschutzmittel PS in Abhängigkeit von dem Merkmalsvektor und dem Klassifizierungsergebnis. Ansteuerung erfolgt dann in Verfahrensschritt 304.The feature vector is completely fed to the kernel algorithm 303 and completely or partially the support vector machine 302. The support vector machine classifies the feature vector or partial feature vector and transmits this classification result to the kernel algorithm 303. The kernel algorithm 303 decides the activation of the personal protection means PS in dependence on the feature vector and the classification result. Control then takes place in method step 304.
Figur 4 zeigt ein weiteres Signalablaufdiagramm. Im Block 400 wird der Merkmalsvektor bereitgestellt und dem Kernalgorithmus 401 zur Verfügung gestellt, der einen zweidimensionalen Entscheidungsraum aufgespannt hier aus der Beschleunigung bzw. Verzögerung A und der Geschwindigkeit DV, wobei A auf der Abszisse abgetragen ist und DV auf der Ordinate. Der Schwellwert 408 trennt den Auslösefall 403 von dem Nichtauslösefall 402. Der Merkmalsvektor wird in diesen Entscheidungsraum eingetragen, und es wird geprüft, ob derFIG. 4 shows a further signal flow diagram. In block 400, the feature vector is provided and provided to the kernel algorithm 401 which spans a two-dimensional decision space here from the acceleration A and velocity DV, where A is plotted on the abscissa and DV on the ordinate. The threshold value 408 separates the trigger case 403 from the non-trigger case 402. The feature vector is entered in this decision space, and it is checked whether the
Merkmalsvektor über dem Schwellwert 408 oder darunter liegt. Je nachdem erfolgt dann die Ausgabe, dass eine Ansteuerung erfolgen soll, und zwar an dem Block 406. Parallel dazu wurde der Merkmalsvektor 400 der Support Vektor Maschine SVM im Block 404 zur Verfügung gestellt, wobei die Support Vektor Maschine die Klassifizierung durchführt. Diese Klassifizierung nimmt Einfluss beispielsweise auf den Schwellwert 408. Aus der Klassifizierung kann jedoch auch im Block 405 eine Plausibilisierung durchgeführt werden, d. h. es wird geprüft, ob auch die Klassifizierung anzeigt, dass ein Auslösefall vorliegt. Das Ergebnis der Plausibilisierung und des Kernalgorithmus 401 wird im Block 406 verknüpft. Zeigt diese Verknüpfung einen Ansteuerfall an, dann erfolgt im BlockFeature vector is above the threshold 408 or below. Depending on this, the output is then made that an activation is to take place, namely at the block 406. In parallel, the feature vector 400 has been made available to the support vector machine SVM in block 404, with the support vector machine performing the classification. This classification influences, for example, the threshold value 408. However, it is also possible to carry out a plausibility check in block 405 from the classification. H. It is checked whether the classification indicates that a trigger case exists. The result of the plausibility check and the kernel algorithm 401 is linked in block 406. If this link indicates a triggering case, this is done in the block
407 die Ansteuerung.407 the control.
Figur 5 zeigt ein weiteres Signalablaufdiagramm. Vorliegend ist nur ein Ausschnitt gezeigt. Die Support Vektor Maschine 500 liefert ihre Klassifizierung an einen Suchalgorithmus 501, der an einem Look Up Table nach einem Schwellwert in Abhängigkeit von der Klassifizierung sucht und ihn lädt und dann dem Kernalgorithmus 502 zur Verfügung stellt.FIG. 5 shows a further signal flow diagram. Only a part is shown here. The support vector engine 500 provides its classification to a search algorithm 501 which is at a lookup table after a Threshold depending on the classification searches and loads it and then the core algorithm 502 provides.
Figur 6 zeigt einen weiteren Ausschnitt des Signalablaufdiagramms. Die Support Vektor Maschine klassifiziert wiederum den Merkmalsvektor. Dies führt im BlockFIG. 6 shows a further detail of the signal flow diagram. The support vector machine in turn classifies the feature vector. This leads in the block
601 zu einem Zuschlag oder Abschlag für den Schwellwert, der dem Kernalgorithmus 602 zugeführt wird, so dass hier dem Schwellwert 603 der Zuschlag 604 zugeführt wird.601 at a surcharge or discount for the threshold value, which is supplied to the core algorithm 602, so that here the threshold 603, the supplement 604 is supplied.
Fig. 7 zeigt einen Signallaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 7 shows a signal flow diagram of the method according to the invention.
Merkmale Ml-3, die aus dem oder den Signalen der Unfallsensorik erzeugt wurden, werden der Support Vektor Maschine 70 zur Klassifizierung des aus den Merkmalen Ml-3 gebildeten Merkmalsvektors zugeführt. Diese Merkmale Ml-3 oder eine Untermenge der Merkmale Ml-3 und gegebenenfalls weitere Merkmale, auch von unterschiedlichen Sensoren werden dem KernalgorithmusFeatures Ml-3 generated from the accident sensor signal (s) are applied to the support vector machine 70 for classifying the feature vector formed from features Ml-3. These features Ml-3 or a subset of the features Ml-3 and possibly other features, even from different sensors are the core algorithm
71 zugeführt, der in Abhängigkeit von diesen gesamten Merkmalen die Ansteuerungsentscheidung fällt. Diese Ansteuerungsentscheidung wird jedoch auch von der Klassifzierung durch die Support Vektor Maschine 70 beeinflusst. Die Beeinflussung wird beispielsweise durch eine Schwellwertveränderung in Abhängigkeit von der Klassifizierung durchgeführt. Dabei kann eine jeweilige71, which falls in response to these overall characteristics of the drive decision. However, this drive decision is also affected by the classification by the support vector engine 70. The influencing is carried out, for example, by a threshold value change as a function of the classification. In this case, a respective
Klasse zu einem vorbestimmten Zu- oder Abschlag führen oder für eine jeweilige Klasse wird ein jeweiliger Schwellwert geladen.Class lead to a predetermined surcharge or discount or for a particular class, a respective threshold is loaded.
Zusätzlich oder anstatt kann aus der Klassifizierung auch eine eigene Plausibilisierungsentscheidung gefällt werden, wobei das Ergebnis dieserIn addition to or instead of the classification, a separate plausibility decision can be made, the result of this
Plausibilisierung und die Entscheidung des Kernalgorithmus dann miteinander verknüpft werden, um die Ansteuerungsentscheidung letztlich zu fällen. Plausibility and the decision of the core algorithm then be linked together to ultimately make the driving decision.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (PS), wobei ein Merkmalsvektor (M) mit mindestens zwei Merkmalen aus wenigstens einem Signal einer Unfallsensorik (BSl, BS2, DS, U) gebildet wird, wobei durch einen Kernalgorithmus (K) in Abhängigkeit von dem Merkmalsvektor (M) oder von einem ersten Teilmerkmalsvektor die Personenschutzmittel (PS) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Merkmalsvektor (M) oder ein zweiter Teilmerkmalsvektor durch eine Support Vektor Maschine (SVM) klassifiziert wird und der Kernalgorithmus (K) durch die Klassifizierung beeinflusst wird.1. A method for controlling personal protection means (PS), wherein a feature vector (M) with at least two features from at least one signal of an accident sensor system (BSl, BS2, DS, U) is formed, wherein by a kernel algorithm (K) in dependence on the Feature vector (M) or by a first partial feature vector the personal protection means (PS) are driven, characterized in that the feature vector (M) or a second partial feature vector by a support vector machine (SVM) is classified and the core algorithm (K) influenced by the classification becomes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernalgorithmus (K) eine Entscheidung für die Ansteuerung dadurch bildet, dass der Merkmalsvektor (M) oder der erste Teilmerkmalsvektor mit einem ersten Schwellwert in einem mindestens zweidimensionalen Merkmalsraum verglichen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the kernel algorithm (K) forms a decision for the drive in that the feature vector (M) or the first partial feature vector is compared with a first threshold value in an at least two-dimensional feature space.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernalgorithmus (K) durch die Klassifizierung dadurch beeinflusst wird, dass der erste Schwellwert in Abhängigkeit von der Klassifizierung verändert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the kernel algorithm (K) is influenced by the classification in that the first threshold value is changed depending on the classification.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des ersten Schwellwerts durch einen Zuschlag oder Abschlag oder durch ein Ersetzen des ersten Schwellwerts durch einen zweiten Schwellwert vorgenommen wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the change of the first threshold value is made by a surcharge or discount or by a replacement of the first threshold value by a second threshold value.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Klassifizierung eine Plausibilisierung eine Ansteuerung durchgeführt, wobei der Kernalgorithmus (K) die Plausibilisierung bei der Ansteuerung berücksichtigt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that carried out depending on the classification, a plausibility control, wherein the kernel algorithm (K) takes into account the plausibility of the control.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Klassifizierung ein Misuse erkannt wird und der Kernalgorithmus (K) dies bei der Ansteuerung berücksichtigt.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a misuse is detected in dependence on the classification and the kernel algorithm (K) takes this into account in the control.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Klassifizierung ein sehr schwerer Crash erkannt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that, depending on the classification, a very serious crash is detected.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Support Vektor Maschine (SVM) Fehlklassifizierungen zulässt und dass die Fehlklassifizierungen unterschiedlicher Klassen unterschiedlich starkes Gewicht bekommen.8. The method according to claim 7, characterized in that the support vector machine (SVM) allows misclassifications and that the misclassifications of different classes get different weight.
9. Steuergerät (SG) zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln:9. Control device (SG) for controlling personal protection devices:
- wenigstens einer Schnittstelle (I Fl, I F2, I F3), die wenigstens ein Signal einer Unfallsensorik bereitstellt;- At least one interface (I Fl, I F2, I F3), which provides at least one signal of accident sensors;
- einer Auswerteschaltung (μC), die einen Merkmalsvektor (M) mit wenigstens zwei Merkmalen aus dem wenigstens einen Signal bildet, wobei die- An evaluation circuit (.mu.C), which forms a feature vector (M) having at least two features of the at least one signal, wherein the
Auswerteschaltung (μC) einen Kernalgorithmus (K) aufweist, der in Abhängigkeit von dem Merkmalsvektor (M) oder von einem ersten Teilmerkmalsvektor die Personenschutzmittel (PS) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (μC) eine Support Vektor Maschine (SVM) aufweist, die den Merkmalsvektor (M) oder einen zweiten Teilmerkmalsvektor klassifiziert und den Kernalgorithmus (K) in Abhängigkeit von der Klassifizierung beeinflusst.Evaluation circuit (.mu.C) has a core algorithm (K) which, depending on the feature vector (M) or of a first partial feature vector, activates the personal protection device (PS), characterized in that the evaluation circuit (.mu.C) has a support vector machine (SVM), which classifies the feature vector (M) or a second partial feature vector and influences the kernel algorithm (K) as a function of the classification.
10. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt, wenn es auf einem Steuergerät (SG) abläuft.A computer program executing all steps of a method according to any one of claims 1 to 8 when running on a controller (SG).
11. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einem Steuergerät (SG) ausgeführt wird. Computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, when the program is executed on a control unit (SG).
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