KR20100065367A - 차량의 충돌 감지를 위한 방법 및 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 충돌 감지를 위한 방법 및 제어 장치에 관한 것이며, 이러한 충돌은 고체 음파 센서 장치의 신호에 따라 감지된다. 그러나 차량의 충돌 위치는 차량 내의 고체 음파 신호의 다경로 전파의 분석에 따라 결정된다.

Description

차량의 충돌 감지를 위한 방법 및 제어 장치{METHOD AND CONTROLLER FOR IMPACT DETECTION FOR A VEHICLE}

본 발명은 독립 청구항의 유형에 따른 차량의 충돌 감지를 위한 방법 또는 제어 장치에 관한 것이다.

DE 10 2004 022 834 A1호에는 충돌 감지를 위해 고체 음파 신호를 사용하는 것이 공지되어 있다.

종래 기술에 비해, 독립 청구항의 특징부를 갖는, 차량의 충돌 감지를 위한 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 제어 장치는 여기서 고체 음파 신호의 다경로 전파(multipath propagation)의 활용하에 방향 정보를 부가적으로 생성하지 않으면서, 방향성을 갖지 않으므로 스칼라값으로 측정된 고체 음파 신호로부터 충돌 위치가 결정될 수 있는 장점이 있다. 예를 들어 차량의 차체 부품으로서의 플로어 팬 내의 고체 음파 신호의 전파를 위해서 다경로 전파가 특성화된다. 이 경우, 고체 음파 센서 장치에서는 여러 가지 경로를 통해 전파된 개별 신호 부분들의 중첩이 발생한다. 이러한 다경로 정보로부터 충돌 위치를 재구성하는 것이 가능한데, 이는 이러한 신호 부분들이 예를 들어 플로어 팬 내의 고체 음파 신호의 신호 성분이 통과하는 개별 경로를 따라서, 기하 구조를 반영함에 따라 역연산을 통해 충돌 위치를 추론할 수 있는 특성화된 임프린팅 및 시간적 전위를 겪었기 때문이다.

따라서, 바람직하게 방향 정보를 제공하는 부가 센서들이 절감될 수 있다. 특히 이와 같이, 차량 전방 또는 차량 측면의 충돌 센서들이 생략됨에 따라, 간단하게 절감될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 제어 장치에 의해, 충돌 기하 구조, 즉 차량 구조를 갖는 외부 몸체의 충돌 위치를 예를 들어 2밀리초 미만의 매우 짧은 시간에 결정하는 것이 가능하므로, 본 발명은 적시에 충돌을 감지하도록 보장한다.

그러나 외부에 장치된 센서와 더불어, 중심에 장착된 가속 센서도 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 제어 장치에 의해 생략될 수 있다.

부가적으로, 독립 청구항에 나타나는 바와 같이 고체 음파 센서 장치의 신호에 의해 충돌 강도도 결정될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 제어 장치는 탑승자 보호 수단의 효율적인 트리거링을 가능하게 하는데, 이는 충돌 위치뿐만 아니라, 충돌 유형 및 충돌 강도도 정확하게 결정될 수 있으므로 에어백 또는 벨트 프리텐셔너와 같은 탑승자 보호 수단의 적절한 트리거링이 이루어질 수 있기 때문이다.

여기서 고체 음파 센서 장치는 예를 들어 2 내지 100 ㎑의 영역에 위치하는 고주파 진동을 측정할 수 있는 센서 장치, 자세히 말해 차량 구조 내의 센서 장치를 의미하는데, 충돌할 때 이러한 고체 음파 진동이 발생할 수 있기 때문이다. 이 경우, 고체 음파는 마이크로메카닉 방법으로 제조된 가속 센서를 통해, 그러나 자기 변형(magnetostrictive) 센서를 통해서도 검출될 수 있다. 여기서 센서 장치는 복수의 센서 또는 단 하나의 센서도 의미할 수 있다. 센서는 고체 음파 신호에 대한 반작용으로서 추가 처리를 위한 전기 신호를 발생시킨다. 이러한 신호는 고체 음파 신호를 나타낸다.

여기서 충돌은 차량과 충돌 대상의 충돌을 의미한다.

여기서 신호는 단 하나의 신호 또는 복수의 신호도 의미한다. 특히 이러한 신호는 고체 음파 센서에서 중첩되는 복수의 다경로 신호 성분을 나타낸다.

여기서 분석은 신호에 의한 다경로 전파의 분석을 의미하며, 즉 다경로 전파로부터 충돌 위치가 역추론된다.

다경로 전파는 예를 들어 헤르츠 파장에서와 마찬가지로 이해되며, 여기서 고체 음파는 차량의 구조 내에서 파장으로서 충돌 위치의 센서를 향한 복수의 경로로 전파된다. 이 경우, 파장 자체는 본질적으로 종파, 횡파 또는 토션파의 특성을 갖거나 이러한 형태들이 중첩되어 나타날 수 있다.

여기서 제어 장치는 고체 음파 센서 장치의 신호를 처리하고, 이에 따라 충돌을 감지하는 전기 기기를 의미한다. 실시예에서 제어 장치는 특히 에어백 또는 벨트 프리텐셔너와 같은 탑승자 보호 수단도 트리거링하기 위해 제공된다. 마찬가지로 차량 보호 수단도 이와 함께 트리거링될 수 있다. 이러한 분석을 위해, 제어 장치는 마이크로컨트롤러 또는 다른 프로세서 또는 ASIC 또는 이산 회로(discrete circuit)와 같은 분석 회로를 포함한다. 여기서 듀얼 코어 프로세서도 사용될 수 있다. 하나의 프로세서 타입이 사용되는 경우, 이러한 프로세서는 분석을 위한 하나 또는 복수의 프로세스를 실행시킬 수 있다.

인터페이스는 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 통해 실행될 수 있다. 하나의 하드웨어 실행에서 특히 하나의 집적 회로, 복수의 집적 회로, 별도의 소자에 의한 측정 또는 완전히 별도의 해결책이 가능하다. 그러나 예를 들어 제어 장치의 마이크로컨트롤러 상의 소프트웨어 인터페이스도 가능하다.

다경로 모듈은 마찬가지로 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 통해 실행될 수 있다. 하드웨어 해결책에서 다경로 모듈은 예를 들어 분석 회로의 고유 회로 영역일 수 있다. 그러나 다경로 모듈은 순수한 소프트웨어 모듈일 수도 있다.

충돌 위치는 각각의 차체 부품 내에 고체 음파 신호가 발생하는 위치이다. 이는 대체로 충돌 대상을 통해 차량에 충돌이 발생하는 위치이다.

종속 청구항에 기재된 수단 및 실시예를 통해 독립 청구항에 언급된 차량의 충돌 감지를 위한 방법 또는 제어 장치의 바람직한 개선예가 가능하다.

각각의 충돌 위치에 대해, 예를 들어 플로어 팬의 에지에서 경로 간격으로 분포된 사전의 각각의 지연 시간이 센서를 향한 가능한 전달 경로에 상응하게 연산되고 제어 장치에 저장됨으로써 분석이 실시되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 각각의 충돌 위치에 대해, 신호가 충돌 위치에서 센서 위치로 도달할 수 있는 상이한 길이의 여러 가지 가능한 경로를 통해 야기되는 지연 시간으로부터 특성화된 특정의 기준 시퀀스가 얻어진다. 이러한 시퀀스들의 각각의 개별 시퀀스에 대한 저장된 지연 시간에, 측정된 신호 진폭을 합산함으로써 합산 신호가 발생한다. 이 경우, 가장 큰 합산 신호가 발생하는 시퀀스는 실제 충돌 위치에 상응하는 시퀀스이다. 바람직하게 이러한 방법은 연속해서 사용될 수 있다. 또한, 상기 방법은 윈도우 적분과 유사하게 간단하고 원활하게 사용되지만, 여기서는 예를 들어 각각 3개의 값만이 합산된다.

바람직하게 패턴 감지를 통해 신호의 다경로 전파가 감지되며 각각의 경로에 대해 지연 시간이 결정되고, 이러한 지연 시간에 따라 충돌 위치가 결정되는 방식으로 분석이 이루어진다. 신호 진원지의 위치, 고체 음파 센서 장치의 위치 및 1차 신호와 제1 반사 신호 및 제2 반사 신호의 코스 및 추가 반사 신호 사이에 고정된 관계가 존재한다. 진원지 신호에서 특정 패턴이 발생하는 경우, 신호는 우선 1차 파장에 의해 고체 음파 센서 장치에 도달한다. 그러나 동일한 패턴은 반사에 의한 경로 위에서도 고체 음파 센서 장치에 도달하지만, 더 긴 코스일 동안 시간적으로 약간 더 늦게 도달한다. 재차, 이러한 패턴은 시간적으로 더 늦게 제3 경로를 통해 센서에 도달한다. 이후, 더 높은 차수의 반사가 후속한다. 즉, 고체 음파 센서 장치에서 신호 패턴은 상이한 시간에 적어도 3번씩 나타난다. 수신 신호 내의 제1 신호 패턴의 반복을 검출할 수 있는 상관 관계 메커니즘을 통해 이러한 지연 시간이 결정되는 경우, 이로부터 간단한 기하 구조 관계를 통해 진원지 위치가 직접 얻어진다. 이는 예를 들어 차량의 플로어 팬에서의 신호 전파시에, 제1 신호가 직접 경로로, 즉 직선으로 센서에 도달함으로써 시작될 수 있다. 제2 신호는 1회 반사되고, 이러한 이유로 더 긴 경로로 나아간다. 사용된 재료의 특성인 파장의 공지된 전파 속도 "c"와, 시간적인 차이 "t"로부터, 관계식 s=c*t를 통해, 2개의 신호 경로 사이의 경로 차이가 연산될 수 있다. 이제 한편으로 충돌 신호가 플로어 팬의 경계로부터 시작되고, 다른편으로 반사가 플로어 팬의 경계에서도 발생함으로써 시작될 수 있다. 이제 부가적으로, 바닥판 외부 에지에서 반사할 때 입사각은 반사각과 동일해야함을 나타내는 일반적으로 공지된 반사 원리가 사용된다. 이러한 조건들의 총합에 의해 충돌 위치를 명확하게 결정할 수 있게 된다.

따라서 시간 옵셋은 플로어 팬의 에지에서의 진원지의 위치에 대해 특성화되어 있다. 물론 이러한 방법은 설치 위치가 바닥판의 대칭선들 중 하나에 위치하지 않는 경우에만 사용될 수 있는데, 이는 이러한 경우 진원지 위치의 불명확성이 존재할 수 있기 때문이다.

바람직하게 신호가 시간적으로 반전되고 하나 이상의 차체 부품에 대한 연산 모델을 사용하여 시간적으로 반전된 신호에 의해 충돌 위치가 결정되는 방식으로 분석이 이루어진다.

이러한 시간적인 반전을 통해 신호는 백 프로젝션(back projection)에 의해 신호 진원지에 대한 연산 모델, 예를 들어 유한 요소 모델(FEM), 깃터-볼츠만(gitter boltzmann) 모델 또는 간소화된 수학 모델을 통해 실행될 수 있다. 시간 반전의 효과를 통해 연산 모델에서 신호의 진원지 위치에는 시간적으로 반전되어 보내진 신호 시퀀스의 구성상의 중첩이 발생한다. 이에 의해, 여기서는 모든 다른 위치에서보다 두드러지게 높은 진폭이 감지될 수 있다. 이에 의해, 한편으로 고체 음파 신호의 진원지 위치를 확인하는 것이 가능하고, 다른편으로 이러한 위치에서 센서 장치의 사용이 필요하지 않은 상태로, 이러한 위치에서 신호의 재구성을 통해 가상 측정값에 준하는 값이 얻어진다. 따라서, 이러한 방법으로 하나 또는 복수의 고체 음파 센서에 의해 충돌 기하 구조를 결정하고, 부가적으로 충돌 위치에 가까이 위치한 지점의 고체 음파 신호도 재구성하는 것이 가능하다. 두 정보 모두의 분석은 충돌 유형에 맞는, 차량 내 탑승자 보호 수단의 트리거링을 가능하게 한다.

더욱이, 이러한 재구성 신호에 따라 탑승자 보호 수단의 트리거링이 실행되는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어 한계값 비교를 통해 발생할 수 있으며, 한계값은 적응식으로도 실행될 수 있고, 이러한 적응은 신호 자체 및/또는 다른 매개 변수의 함수 관계에 좌우된다.

더욱이, 트리거링에 영향을 미치는 충돌 강도가 재구성 신호에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 예를 들어 재구성 신호는 충돌 에너지의 크기를 결정하기 위해 제곱될 수 있다. 이러한 충돌 에너지의 크기는 한계값과도 비교되며, 예를 들어 마찬가지로 적응식으로 형성된 한계값과도 비교된다.

더욱이, 다경로 전파에 의해 얻어지는 신호의 개별 신호 성분들에 대해 감쇠가 고려되는 것이 장점이다. 이는 연산 모델에서 보강을 통해 보상될 수 있다. 따라서 본 방법은 더 정확하고 정밀해진다.

더욱이, 분석을 위해 주파수 범위 내에서 감소된 신호만이 사용되는 것이 장점이다. 이는 연산의 복잡성을 감소시키면서도 최적의 결과값을 유도한다.

더욱이, 신호가 복수의 고체 음파 센서의 시간적으로 동기화된 부분 신호로 이루어지는 것이 장점이다. 시간적 동기화를 통해 이러한 부분 신호들 사이의 높은 상관 관계가 발생한다.

본 발명의 실시예는 도면에 도시되며, 하기에 더 자세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 제어 장치를 구비한 차량을 도시한 도면이다.
도 2는 분석 회로로 구성된 마이크로컨트롤러의 소프트웨어 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 제1 흐름도를 도시한 도면이다.
도 4는 제2 흐름도를 도시한 도면이다.
도 5는 여러 가지 시간 그래프를 도시한 도면이다.
도 6은 제3 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7은 다경로 전파를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 제4 흐름도를 도시한 도면이다.
도 9는 시간 반전을 도시한 도면이다.
도 10은 차량의 기계 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 고체 음파 신호의 전파를 도시한 도면이다.
도 12는 고체 음파 신호의 전파를 추가로 도시한 도면이다.
도 13은 다경로 전파에 최적화된 플로어 팬을 도시한 도면이다.
도 14는 여러 가지 센서에서 고체 음파 신호가 발생하는 곳의 충격 펄스를 도시한 도면이다.
도 15는 센서의 시간 반전된 신호와 얻어지는 펄스를 도시한 도면이다.
도 16은 다경로 전파를 추가로 도시한 도면이다.

도 1에는 연결된 신호 성분과, 탑승자 보호 수단(PS)과, 외부에 장치된 고체 음파 센서(KS1 내지 KS3)를 구비한, 본 발명에 따른 차량(FZ) 내 제어 장치(SG)가 블록 회로도로 도시되어 있다. 여기서, 외부에 장치된 고체 음파 센서(KS1 내지 KS3)가 마이크로메카닉 가속 센서인 경우, 라인을 통해 제어 장치(SG)의 인터페이스(IF1)에 연결된다. 여기서, 인터페이스(IF1)는 집적 회로로서 형성된다. 이는 특히 제어 장치(SG)에 대한 추가 기능을 실행하는 더 큰 집적 회로의 일부이다. 인터페이스(IF1)로부터, 고체 음파 신호는 분석 회로로 구성된 마이크로컨트롤러(μC)에 전달된다. 마이크로컨트롤러(μC)는 본 발명에 따른 방법으로 충돌 위치와 바람직하게는 충돌 강도도 결정한다. 이를 위해, 부가적으로 이러한 마이크로컨트롤러는 제어 장치(SG) 내부에 위치한 추가 고체 음파 센서(KS4)와도 연결된다.

마이크로컨트롤러(μC)는 다경로 전파를 사용하는데, 이러한 다경로 전파를 분석함으로써 충돌 위치를 결정하기 위해서다. 여러 가지 경로를 통해 고체 음파 센서(KS1 내지 KS4)에 전송된 신호는 자신의 경로에 의해 특성화된 정보를 포함하며, 이 특성화된 정보는 백 프로젝션을 통해 최초 충돌 위치가 재구성되도록 한다.

단 하나의 고체 음파 센서를 사용하거나 상술된 것보다 더 많거나 더 적은 개수의 고체 음파 센서를 사용하는 것이 가능하다. 탑승자 보호 수단을 트리거링하고 제어 장치(SG)를 작동하기 위해 필요한 추가 신호 성분들은 편의상 본 도면에서 생략되었다.

마이크로컨트롤러(μC)는 에어백, 벨트 프리텐셔너 및 능동형 탑승자 보호 수단과 같은 탑승자 보호 수단(PS)을 트리거링하기 위해, 전자 제어 가능한 전원 스위치를 포함하는 트리거링 회로(FLIC)에 상응하는 트리거링 신호를 전달한다. 또한 추가 센서들은 편의상 본 도면에서 생략되었다.

도 2에는 마이크로컨트롤러(μC)의 소프트웨어 구조가 도시되어 있으며, 여기서는 본 발명의 이해를 위해 필요한 소프트웨어 요소만이 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(μC)는 예를 들어 고체 음파 센서(KS4)의 신호를 연결하기 위해 사용되는 인터페이스(IF2)를 포함한다. 이 인터페이스(IF2)는 다경로 전파의 활용 하에 충돌 위치를 재구성하고, 부가적으로 고체 음파 신호로부터 충돌 강도를 결정하기 위해 다경로 전파 모듈(MW)에 추가로 신호를 보낸다. 이 인터페이스(IF2)는 다경로 전파 모듈(MW)에 예를 들어 고체 음파 센서(KS1 내지 KS3)도 전달한다. 그러나 충돌 강도는 충돌 에너지의 크기를 얻기 위해 예를 들어 제곱된 재구성 고체 음파 신호가 합산됨으로써 모듈(CS) 내에서 결정된다. 모듈 트리거링부(AN)에서는 충돌 강도가 한계값과 비교됨으로써, 탑승자 보호 수단이 트리거링될 것인지 말 것인지, 언제 트리거링될 것인지 그리고 어떤 탑승자 보호 수단이 트리거링될 것인지가 결정된다. 이를 위해, 한계값은 적응식으로 형성될 수 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 방법의 제1 흐름도가 도시되어 있다. 진행 단계(300)에서는 고체 음파 신호가 예를 들어 인터페이스(IF1 및 IF2)를 통해 제공된다. 진행 단계(301)에서는 충돌 위치를 결정하기 위해 다경로 전파 모듈(MW)을 통한 고체 음파 신호의 다경로 전파의 분석이 이루어진다. 진행 단계(302)에서는 마찬가지로 고체 음파 신호에 의해 충돌 강도가 결정된다. 그러나 충돌 강도를 위해서는 부가적으로 또는 대안적으로 다른 센서 신호도 사용될 수 있다. 이후, 진행 단계(303)에서는 충돌 위치 및 충돌 강도에 의해 탑승자 보호 수단의 트리거링이 실행될 것인지가 결정되고, 실행된다면 어떤 탑승자 보호 수단의 트리거링이 실행될 것인지가 결정된다. 이러한 트리거링은 진행 단계(304)에서 제공되는 반면, 트리거링이 중단될 때는 진행 단계(305)에서 본 발명에 따른 방법이 종료된다.

도 4에는 본 발명에 따른 방법의 추가 흐름도가 도시되어 있다. 진행 단계(400)에서는 고체 음파 신호가 제공된다. 진행 단계(401)에서는 여러 가지 전파 경로에 대해 특성화된 고정 저장된 지연 시간이 제어 장치 내 메모리로부터 로딩된다. 이후, 이러한 지연 시간에 의해 진행 단계(402)에서는 합산이 실행된다. 진행 단계(403)에서는 이러한 총합의 최대값이 구해진 후, 진행 단계(404)에서는 이러한 최대값에 충돌 위치가 할당된다. 이러한 방법은 비교적 간단하며, 차후 방법의 대안으로서 사용될 수 있다.

도 5에는 이러한 방법이 3개의 시간 순서 그래프(500 내지 502)로 추가 설명되어 있다. 시간 그래프(500)를 통해 제1 진원지 위치에 대한 지연 시간은 지연 시간(t0, t1 및 t2)으로 도시되는 반면, 고체 음파 센서 장치의 제2 진원지 위치에 대해서는 시간 그래프(501)가 사용되며, 이 시간 그래프(501)는 마찬가지로 시간(t0, t1 및 t2)이 표시되어 있지만 제1 진원지 위치와는 다른 시간으로 표시된다. 마지막으로 시간 그래프(502)에는 본 발명에 따른 방법이 도시되어 있다. 측정된 신호(503)는 로딩된 시간(t0 내지 t2)에 각각 합산된다. 이미 시각적으로 쉽게 나타나는 바와 같이, 총합(1)은 총합(2)보다 크다. 이는 방정식 S1>S2를 통해 설명된다. 따라서 진원지 위치로서 진원지(500)만이 남아있다.

도 6에는 본 발명에 따른 방법의 추가 흐름도가 도시되어 있다. 진행 단계(600)에서는 현재의 신호에서 패턴이 감지된다. 이러한 패턴은 진행 단계(601)에서 이제 차후에 수신된 신호에서도 구해진다. 이 패턴이 구해진 이후, 진행 단계(602)에서는 지연 시간이 결정된다. 이후, 진행 단계(603)에서는 이러한 지연 시간에 대해 경로가 할당될 수 있다.

이러한 지연 시간에 따른 경로에 의해, 진행 단계(604)에서는 충돌 위치가 예를 들어 간단한 기하 구조 관계를 통해 결정될 수 있다.

도 7에는 이러한 방법에 대한 원리가 도시되어 있다. 점(700)에서는 고체 음파 신호가 발생하여, 즉 여기서 충돌 위치가 존재한다. 여기서 발생한 신호는 신호 패턴(701)을 포함한다. 직접 경로(705), 반사를 통한 경로(706), 마찬가지로 수신기(704)에 대한 반사를 위한 경로(707)의 3개 경로가 도시되어 있다. 따라서, 신호는 상이한 시간에 수신기(704)에서 발생한다. 본 발명에 따라 결정된 지연 시간에 의해 이러한 경로들은 결정될 수 있으며, 따라서 진원지 위치가 결정될 수 있다. 시간 그래프에 의해, 예를 들어 상관 기법(correlation technique)으로 검출될 수 있는 신호 패턴이 3회 반복되었다는 것이 감지된다.

도 8에는 본 발명에 따른 방법의 추가 흐름도가 도시되어 있다. 진행 단계(800)에서 고체 음파 센서 장치(KS1 내지 KS4)는 고체 음파 신호를 수신하며, 이 고체 음파 신호는 다경로 전파에 의해서도 전송되었다. 차후의 연산을 가속화하고 간소화하기 위해 이러한 수신 신호의 필터링이 가능하다. 이제 진행 단계(801)에서는 시간 반전이 이루어진다. 시간 반전은 맨 먼저 도달되는 신호가 이제 맨 나중에 연산 모델에 입력된다는 의미이다. 이 경우, 진행 단계(802)에서는 고체 음파 센서가 배치된 플로어 팬이 사용된다. 이러한 플로어 팬을 위해서는 연산 모델, 예를 들어 유한 요소(finite element) 모델이 사용된다. 대체로 이러한 모델은 실제 생산이 시작되기 전에 이미 차량 제작자에게 사전 제시되어, 이산 쉘 요소(shell element) 또는 이산 볼륨 요소(volume element)를 통해 부품 구조를 기하 구조적으로 모사한다. 부가적으로, 이러한 모델은 사용된 재료의 데이터도 포함하므로, 파동 전파의 현상 및 강도가 연산될 수 있다. 이러한 연산의 정확도는 특히 사용된 요소의 개수와 크기에 좌우된다. 예를 들어 충돌 위치를 감지하는 데 있어서 더 낮은 정확도로 충분하다면, 이러한 요소는 더욱 커지고 더 적은 개수로 선택될 수 있는데, 이는 연산의 간소화를 유도한다. 이러한 연산 모델에 의해, 시간 반전된 신호는 충돌 위치를 결정하기 위해 사용된다. 이는 진행 단계(803)에서, 재구성된 신호의 최대값 또는 재구성 신호가 선택되고, 이러한 최대값이 충돌 위치를 표시함으로써 실행된다. 대안 실시예로서 깃터-볼츠만 방법도 사용될 수 있다. 깃터-볼츠만 방법은 세포 자동자(cellular automata)에 기반한다. 이 경우, 예를 들어 플로어 팬은 셀의 고정된 래스터로 분리되며, 각각의 개별 셀에는 파동 전파 속도와 반사 거동에 대한 정보가 할당된다. 연산에서는 각각의 셀이 정보를 각각 가장 가까운 이웃과 교환하는 것만이 필요하다. 깃터-볼츠만 방법은 유한 요소법(FEM)에 비해 수치상 단순하다는 장점이 있다. 이러한 방법은 2000년, 언 인트로덕션 스프링어(An Introduction Springer) 출판사의 디터 에이. 볼프-글라트로우(Dieter A. Wolf-Gladrow)의 "격자 기체 세포 자동자와 라티스 볼츠만 모델"(Lattice-Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models), 308 페이지에 설명되어 있다. 이러한 방법은 마찬가지로 직접 전자 회로로 전환되도록 한다. 이와 같이, 예를 들어 전자 소자에서 메모리 및 연산 요소로 이루어진 래스터가 배치될 수 있으며, 이러한 래스터는 차량 부품을 직접 나타낸다. 이후, 부품 상의 개별 래스터 요소는 래스터 볼츠만 방법의 규칙에 상응하게 각각 가장 가까운 이웃과 연결된다. 플로어 팬 상의 센서 위치에 상응하는 결정된 래스터 셀에서 부품 상의 시간 반전된 신호는 저장된다. 이러한 래스터의 직전에, 에지 신호가 분기될 수 있으며 이에 상응하게 최대값이 결정되는 출력부가 존재한다. 이러한 부품의 특정 차량에의 조정은, 예를 들어 각각의 래스터 셀에서 결정되며 설명 가능한 메모리 셀이 제공되는 방식으로 진행될 수 있으며, 이러한 메모리 셀은 국소의 파동 전파 속도에 대한 정보를 포함하거나 파닥판의 에지의 래스터 요소, 입력 또는 출력 요소 또는 연산에서 배제된 요소가 중요한 지에 대한 정보를 포함한다. 이 경우, 특정 크기의 플로어 팬은 전자 부품에서 간단히 상응하는 메모리 콘텐츠를 래스터에 설정함으로써 모델링될 수 있다. 이러한 방식으로 실현된 전자 부품은 연산 속도가 빠르고 사용이 간단하다는 장점이 있다.

진행 단계(804)에서는 얻어진 최대값이 충돌 강도의 크기를 얻기 위해 제곱된다. 진행 단계(805)에서는 트리거링이 필요한지 아닌지를 결정하기 위해, 충돌 강도가 큰지 그리고 얼마나 큰지가 검사된다. 트리거링이 필요한 경우, 이는 사전 설정에 따라 진행 단계(806)에서 실행된다. 트리거링이 필요하지 않은 경우에는, 예를 들어 진행 단계(807)에서 오용도 감지된다.

도 9에는 시간 반전 방법의 기본 원리가 개략적으로 도시되어 있다. 좌측에서부터 파면(90)이 센서(93)에 미친다. 개별 센서(93)에 의해, 파면의 도달은 각각 시간의 함수로서 기록된다. 파면(90)이 만곡되어 있으므로, 이는 점파원으로부터 시작되는 파장이다. 따라서 파장은 상이한 시간에 센서(93)의 상이한 위치에 도달한다. 이는 각각의 센서의 시간축 상의 신호의 위치에서 확실해진다. 이는 도면 부호 "91"로 표시된다.

이제, 다음 단계에서 시간축 상의 측정값(91)은 전도되고, 즉 사전에 일찍이 시간축 상에 있었던 펄스는 이제 늦게되고 반전된다. 이러한 신호는 에미터(96)에 주어지며, 이제 각각의 에미터(96)는 상응하는 센서의 위치에 있다. 여기서 신호는 반전된 도달 순서로 발산된다. 이는 방출하는 파장(94)을 통해 표시된다.

이의 결과로서, 방사된 파장의 시간적으로 거울 대칭된 버전이 발생하고, 즉 발생된 파장은 동일하게 수신되고, 이동 방향만이 반전되며, 즉 사전에 발산된 파장으로부터 수렴된 파장이 발생되며, 이 수렴된 파장은 최초의 출력점 방향으로 재집중된다.

차량의 각각의 충돌에서 국소적으로 발생한 가속도에 의해 음파가 발생하고, 이러한 음파는 충돌점으로부터 전파되어, 연결된 전체 차량 구조를 통해 전송된다. 이러한 파장은 예를 들어 강철에 대해 초당 약 5000 미터의 국소 음속으로 계속 이동한다.

도 10에는 플로어 팬(154) 내로의 발생점이 도시되어 있다. 즉, 발생점은 충돌 위치와 직접 관련된다. 여기서는 전방 우측 종축 바아(151)가 발생점이며, 따라서 충돌 기하 구조가 감지 가능하다. 좌측으로 오프셋된 전방 충돌 시에, 예를 들어 신호는 플로어 팬의 전방 좌측 영역에서 방출될 것이다. 이에 상응하게 측면 충돌 및 후방 충돌에 적용된다. 편의상 하기의 설명에서는 플로어 팬만이 고려되는데, 이는 플로어 팬 내로의 신호의 발생점이 충돌 기하 구조를 충분히 정확하게 특성화하기 때문이다. 플로어 팬 대신 다른 차체 부품도 사용될 수 있다. 이제, 발생점으로부터 고체 음파 신호는 경계면에 미칠 때까지 원형으로 전파된다. 경계에서 파장은 반사되어 재차 바닥판 내부로 방사된다. 이제, 전파의 추가 진행에서 최초 파장은 반사된 파장과 중첩되며, 간섭이 발생한다. 파장의 추가 전파에 의해, 바닥판의 모든 휠에서 반사가 발생되고, 재차 복귀하는 파장이 발생되므로, 전체적으로 복잡한 간섭 구조가 형성된다. 충돌점은 도 10에 종축 바아의 화살표(155)를 통해 표시된다. 고체 음파 신호는 종축 바아와 분리벽을 통해 플로어 팬(154) 내로 전파된다. 이는 원으로 표시된 영역에서 플로어 팬으로 이어진다. 차량의 후방부는 도면 부호 "156"으로, 전방부는 도면 부호 "150"으로 표시된다. 엔진은 도면 부호 "152"로, 좌측 종축 바아는 도면 부호 "153"으로 표시된다. 여기서 차량의 전방부는 도면 부호 "150"으로 표시된다.

도 11에는 플로어 팬이 개략적으로 도시되어 있다. 원형 구조는 전파되는 고체 음파 파장을 나타낸다. 이는 도면 부호 "250"으로 표시된다. 선(251)은 플로어 팬의 에지에서 최초 파장이 반사됨으로써 발생하는 2차 파장을 표시한다. 명확성을 위해 파열(wave train)의 하나의 선택만이 도시된다.

이제, 고체 음파 센서가 플로어 팬에 고정되는 경우, 이는 끝까지 1차 파장만을 측정할 뿐 아니라 모든 반사된 파장도 측정하고, 중첩으로서 측정 위치에 도달하는 파장을 측정한다.

도 12에 표시된 측정점(254)에서는 즉 우선 파열(253)이 도달하며, 이 파열은 짧은 시간 후, 제1 반사로부터 유래한 약간 이후에 도달하는 파열(252)에 의해 중첩된다. 각각 후속하는 파열은 명확성을 위해 도시되지 않았다. 다른 선택적인 센서들도 도시에서 생략되었다.

즉, 전체적으로 고체 음파 센서는 제1 파장과 반사된 파장의 중첩을 통해 발생한 신호의 복잡한 시간 순서를 기록한다.

기록된 센서 신호는 우선 신호가 입사하는 방향에 대한 어떤 정보도 포함하지 않는다. 사실 상술된 바와 같이 신호는 심지어 상이한 방향으로 도달한다.

그러나, 그럼에도 불구하고 시간 반전 원리를 이용함으로써 이러한 실시예에 따라 고체 음파 신호의 방출 위치는 결정된다. 이를 위해, 기록된 신호는 제1 단계에서 시간적으로 전도된다. 다음 단계에서 이러한 신호는 플로어 팬의 연산 모델에 보내지고, 즉 이러한 모델에서 상응하는 파장이 센서의 위치에서 정확하게 보내진다. 이어서, 연산 모델에 의해 파장의 전파는 연산되어, 플로어 팬의 에지의 가장 높은 신호 강도가 어디서 발생하는지 전달한다. 가장 높은 신호 강도의 위치는 플로어 팬 내로 발생하는 고체 음파 파장이 시작되는 위치에 상응한다.

도 13에는 충돌 위치(255)와 센서(257, 258 및 259)를 갖는 추가의 플로어 팬이 도시되어 있다. 플로어 팬에는 실제 플로어 팬에서 예를 들어, 보어부, 시트를 위한 나사 고정점, 제지 시스템 또는 성형부(비드)를 통해 주어지는 바와 같이 장애물(256)이 설치되어 있다. 이러한 장애물(256)을 통해, 본 발명에 따른 방법은 더 양호하게 기능한다. 광학 수단과 유사하게, 이러한 장애물은 더구나 파장 확산의 중심을 나타내기 때문에 시스템의 개방 각도를 확대하고, 이에 따라 분해능을 확대한다. 즉, 적합한 구성에서는 단 하나의 고체 음파 센서를 통해서도 이러한 방법을 사용하는 것이 물론 가능하다.

도 14에는 플로어 팬에 주어지고 도면 부호 "260"으로 표시된 펄스로부터, 개별 센서에서의 다경로 전파에 의한 결과가 개략적으로 도시되어 있다. 센서 데이터(264)는 펄스(260)와 매우 확연하게 구분되며, 여기서는 4개의 여러 가지 센서 데이터(261, 262, 263 및 265)가 도시되어 있다. 이에 대한 원인은 다경로 중첩에 있다.

도 15에는 차후 단계가 도시되어 있다. 센서 신호로부터 시간 반전된 신호(270)가 형성된 후, 신호(271 내지 274)는 연산 모델에 보내지고, 결과 펄스(275)가 발생한다. 신호는 도 14 및 도 15에서 각각 진폭 시간 그래프로 도시된다. 따라서 예를 들어 고체 음파 신호에 의한 펄스의 재구성이 도시된다.

복수의 고체 음파 센서에서 복수의 고체 음파 센서에 의한 복잡성은 단점이 있다. 충돌 위치를 결정할 때 정확성이 약간 떨어져도 된다면, 단 하나의 고체 음파 센서도 충돌 기하 구조를 결정하기에 충분하다. 물론, 이 경우 신호가 적어도 한번, 그러나 바람직하게는 여러 번 확산되거나 반사되고, 상응하는 확산 및 반사된 신호가 고체 음파 센서 장치에 도달하는 것이 필수로 요구된다. 이 경우, 반사된 신호가 한편으로는 다른 경로로 나아갔으며 다른 편으로는 최초의 다른 방향으로부터 정보를 포함하는 것이 이용된다. 도 16의 신호 진원지(280) 즉, 플로어 팬의 충돌 신호가 시작되는 위치로부터, 시간 반전되어 방사된 반사 신호가 부가적인 에미터(281 및 283)로부터 방사될 때와 마찬가지로 나타난다. 이는 빔 광학 기기와 유사한 도면으로 양호하게 도시될 수 있다. 여기서 빔은 파열에 수직으로 진행하고 전파 방향으로 진행하는 선을 의미한다. 빔 광학 기기를 사용할 때, "입사각 = 반사각"이라는 반사 법칙이 적용된다. 도 16에는 에미터(282) 및 가상 에미터(281 및 283)와 진원지(280)가 도시되어 있다.

즉, 진원지로의 여러 가지 경로에서 재반사된 신호는 센서의 생략을 부분적으로 보상할 수 있으며, 진원지 신호의 사용 가능한 재구성을 가능하게 할 수도 있다. 경우에 따라 부가적인 확산 중심 및 반사 중심을 설치함으로써 재구성 품질을 상승시키는 것이 유용하다. 이는 예를 들어 바닥판 내의 비드 또는 홀일 수 있다.

요약하자면 아마도 직관에 의해 가정하는 바와는 대조적으로, 본 방법은 더 많은 장애물이 신호 경로에 위치할수록 더 양호하게 기능하는데, 이는 이러한 장애물이 신호 경로를 특성화하기 때문이다.

재구성 성능은 상황에 따른 파장 신호의 감쇠가 재구성에 포함됨으로써 상승될 수 있다. 신호 감쇠에 의한 상이한 시야각을 갖는 신호의 상이한 전파 경로는 신호 진폭의 변화를 유도한다. 시간 반전 시, 이러한 효과는 적합한 계산을 통한 방법을 통해 보상될 수 있다. 파장이 전파될 때, 연산에서는 예를 들어 감쇠 대신에 보강에 의해 연산될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 각각의 시간 단계에서 신호는 특정 량만큼 상승하며, 이러한 양은 국소의 재료 특성에 좌우될 수 있으며, 이에 상응하게 연산된다. 더욱 긴 경로를 나아갔으며(그리고 이에 상응하게 더 긴 시간을 필요로 했으며) 시간적인 전진 연산에서 상응하는 크기만큼 감쇠된 신호는 이에 따라 필요한 시간에 비례하여(따라서 경로에 비례하여) 시간 반전 연산시 재보강된다.

Claims (13)

1. 고체 음파 센서 장치(KS1 내지 KS4)의 신호에 의해 차량(FZ)의 충돌을 감지하기 위한 방법에 있어서,
   차량(FZ)의 충돌 위치가 고체 음파 신호에 의한 다경로 전파의 분석에 따라 신호에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 저장된 지연 시간을 갖는 신호의 합산을 통해 여러 가지 가능한 충돌 위치에 대한 기준 신호가 발생되며, 가장 큰 기준 신호는 실제 충돌 위치를 지시하는 방식으로 분석이 실행되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
3. 제2항에 있어서, 기준 신호는 연속해서 발생되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
4. 제1항에 있어서, 패턴 감지를 통해 다경로 전파가 감지되고, 고체 음파 신호의 각각의 경로에 대해 지연 시간이 결정되고, 이러한 지연 시간에 따라 충돌 위치가 결정되는 방식으로 분석이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
5. 제4항에 있어서, 패턴 감지를 위해 상관 관계가 사용되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
6. 제1항에 있어서, 신호가 시간적으로 반전되고, 하나 이상의 차체 부품에 대한 연산 모델을 사용하여 시간적으로 반전된 신호에 의해 충돌 위치가 결정되는 방식으로 분석이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
7. 제6항에 있어서, 충돌 위치에 대한 연산 모델이 시간적으로 반전된 신호로부터 다른 위치와 비교하여 최대 재구성 신호를 결정함으로써 충돌 위치는 연산 모델을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
8. 제7항에 있어서, 재구성 신호에 따라 탑승자 보호 수단(PS)의 트리거링이 실행되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
9. 제8항에 있어서, 재구성 신호에 따라, 트리거링에 영향을 미치는 충돌 강도가 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 신호의 개별 신호 성분들에 대해 감쇠가 고려되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 분석을 위해 주파수 범위 내에서 감소되는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 복수의 고체 음파 센서의 시간적으로 동기화된 부분 신호로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 방법.
13. 고체 음파 센서 장치(KS1 내지 KS4)의 신호를 제공하는 하나 이상의 인터페이스(IF1, IF2)와,
    신호에 따라 충돌을 감지하는 분석 회로(μC)를 구비한, 차량(FZ)의 충돌을 감지하기 위한 제어 장치(SG)에 있어서,
    분석 회로(μC)는 차량 내 고체 음파 신호의 다경로 전파에 따라 차량의 충돌을 결정하는 다경로 전파 모듈(MW)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량의 충돌을 감지하기 위한 제어 장치.

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