CN100458447C - 借助于最前面的传感器用于碰撞识别的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于运动物体(100)、尤其是汽车碰撞识别的装置，带有一个用于在运动物体(100)的运动方向(x)上检测加速度的第一传感器装置、一个用于第一加速度信号(201)处理的处理装置(301)，并且至少一个用于在与运动物体(100)的运动方向(x)不同的检测方向(y、z)上检测加速度的第二传感器装置(102a、102b)，其中根据在至少两个运动方向(x、y)或者三个运动方向(x、y、z)上的加速度，借助于分类信号(203)提供碰撞的分类。

Description

借助于最前面的传感器用于碰撞识别的方法和装置

背景技术

本发明涉及到一种用于最前面的传感器的装置和方法，尤其涉及一种用于在运动物体、尤其是汽车碰撞之后碰撞识别的装置和方法，其中在不同的检测轴线上获得的加速度信号用于碰撞分类。

在汽车工业中的安全带回拉***中为了碰撞识别使用分散的传感器。因此在DE 19609290 C2中描述了，对于正面碰撞探测使用所谓分散的、位于变形区域的最前面的传感器(UFS)，以通过探测障碍物进入汽车变皱区的压入状态的方法，能在早期碰撞阶段识别碰撞的强度或者碰撞的严重程度。

在碰撞识别或者分类中的主要问题在于，最前面的传感器本身在碰撞期间由设定的识别位置或者检测方向产生偏转，因此由于变化的检测方向相应的检测精度也被降低。

为了解决这一问题，提出对于释放判定使用在联合方案中布置的传感器。那么在不利的方式下全部的最前面的传感器这样布置，以使它在汽车的纵轴线方向—x方向—探测。这样的最前面的传感器通常安装在散热器横梁上或者类似的安装位置。

因此现有的用于碰撞探测的装置有一个重要的缺点，在汽车纵轴线方向上布置的汽车加速度传感器在汽车碰撞时发生方向的改变，因此就可能导致检测加速度值测量的不准确性。

这种传感器的偏转导致重要信息或多或少的丢失。它导致了另外的不利情况，即只能给随后的连接安全带回拉***的释放算法提供一个减少的传感器信息。

因此紧接着的安全带回拉***的运行状态是以一个不正确的传感器信息为基础的，它在不利的方式下可能导致整个碰撞保护***的故障。

发明内容

根据本发明的具有权利要求1所述的特征的用于碰撞识别的装置和根据本发明的具有权利要求13所述的特征的方法相对于已知的解决方案具有优点，当用于加速度检测的传感器装置的检测方向在碰撞期间改变时，同样可以保证碰撞的可靠的分类。

根据本发明该任务通过具有权利要求1所述特征的装置获得解决。此外该任务通过在权利要求13中所述的方法获得解决。

本发明的其他方案由从属权利要求得出。

本发明的一个重要构思在于，为了校正由于检测方向的改变而引起的第一传感器的传感器信号的改变，使在不同的检测方向上测得的不同传感器装置的加速度信号相互组合，这样在一个传感器的检测方向改变时，可以使用其他传感器的加速度信号。这种方式的优点在于，为了得到校正的第一加速度信号，由第一传感器装置提供的第一加速度信号可借助于提供其他的加速度信号的另外的传感器装置来校正，用校正的第一加速度信号可以提供用于碰撞识别的可靠的分类信号。

因此本发明的另外一个优点是，当在汽车纵向探测的最前面的传感器在碰撞期间从确定的探测方向偏转时，那么同样在释放算法中减少的信息不会导致延迟释放或者甚至对汽车安全带回拉***或者安全带回拉***释放的完全抑制。

处理单元以有利的方式识别信息减少的状况，以使算法可以通过传感器数据的合并重新获得完整的信息。

通过根据本发明的带有附加检测轴线的传感器布置可以有利的方式识别信息减少的情况，并且转换到返回平面，其中释放状态可以在没有最前面的传感器信息的情况下确定。

此外有利的是，在x方向上测量的、由于偏转在它的数值上失真的传感器信号可以借助于在其他的检测轴线上—y/z方向—测量的信号进行校正，其中校正的信号最后由安全带回拉***的释放算法以通常的方式处理。

此外有利的是，根据本发明的传感器装置可用于确定的碰撞类型或者这类情况的识别。

因此这是有利的，为释放判定的生成提供一个可靠的基础。

应该指出，“运动物体的碰撞”这个表述涉及到由于碰撞引起的汽车的运动改变，因为汽车在碰撞前自身不一定是运动的，即它可以是静止的被另外的碰撞物体撞上的，或者两个(运动的)物体可能相互碰撞。

根据本发明其他的优选的改进方案，第一和/或者至少一个第二传感器装置是加速度传感器。

根据本发明其他的优选的改进方案，处理装置具有一个用于确定运动物体的旋转、并且用于有关旋转的回转信号输出的回转检测单元。

为此在有利的方式下最前面的传感器从原始检测方向上的偏转或者检测方向的旋转也可以检测到。根据本发明的另一个优选的改进方案，处理装置具有一个用于确定在与运动物体的运动方向相一致的检测方向上的碰撞强度、并且用于第一碰撞强度信号输出的第一碰撞强度确定单元。

根据本发明的另一个优选的改进方案，处理装置具有一个用于确定在沿着运动物体的运动方向的检测方向上的碰撞强度、并且用于第二碰撞强度信号输出的第二碰撞强度确定单元。

根据本发明的另一个优选的改进方案，作为唯一的两维加速度检测单元提供第一和第二传感器装置。

在有利的方式下第一和第二传感器装置集成在一个加速度检测模块中。

根据本发明的另一个优选的改进方案，作为唯一的三维加速度检测单元提供第一和第二传感器装置，其中优点在于，第一和至少两个第二传感器装置可集成在唯一的加速度检测模块中。

根据本发明的另一个优选的改进方案，第一和第二传感器装置具有相互垂直的检测轴线。

根据本发明的另一个优选的改进方案，加速度检测模块有两个，并且在运动的物体上以一定的相互横向间距布置。

根据本发明的另一个优选的改进方案，处理装置具有一个根据由回转检测单元输出的回转信号和由第一和第二碰撞强度确定单元输出的第一和第二碰撞强度信号用于分类信号计算的计算单元。

根据本发明的另一个优选的改进方案，处理装置具有一个借助于由至少一个第二传感器装置输出的至少一个第二加速度信号来校正由第一传感器装置输出的第一加速度信号、并且用于校正的第一加速度信号输出的校正单元。

根据本发明的另一个优选的改进方案，借助于第一和第二传感器装置提供两维或者三维加速度的检测。

根据本发明的另一个优选的改进方案，第一加速度信号借助于包括在处理装置中的校正单元中的至少一个第二加速度信号进行校正，其中校正的第一加速度信号由校正单元输出。

根据本发明的另一个优选的改进方案，运动物体的旋转在包括在处理装置中的回转检测单元中这样被确定，各个检测方向的加速度信号被叠加，即几何相加。

根据本发明的另一个优选的改进方案，当在与运动物体的运动方向不同的检测方向上通过至少一个第二传感器装置检测的加速度超过在与运动物体的运动方向相一致的检测方向上由第一传感器装置检测的加速度的预先确定部分时，被转换到返回平面。

附图说明

本发明的实施例如附图所示，并且将在接下来的说明中详细描述。

附图所示：

图1是根据本发明的优选的实施例的用于说明运动物体碰撞识别方法的方框图；

图2是根据本发明的另一个优选的实施例的用于运动物体碰撞识别的另一种方法的方框图；

图3是一个最前面的传感器***围绕着y轴偏转的例子和相应的测量值的校正；并且

图4是一个最前面的传感器***围绕着z轴偏转的例子和以一定的横向间距安装在运动物体上的设计成两个的传感器装置的传感器路径的变化。

具体实施方式

在附图中相同的附图标记表示同样的或者功能相同的部件或者步骤。

根据本发明的一个优选的实施例，在图1中所示的方框图说明了一种用于运动物体100、尤其是汽车碰撞识别的方法。

根据本发明的装置的处理装置301作为重要部件包括一个回转检测单元303、一个第一碰撞强度确定单元304、一个第二碰撞强度确定单元305、一个计算单元307和一个输出装置302。两个第二加速度信号202a和202b被输入回转检测单元303。此外第一传感器装置101的信号，尤其是第一加速度信号201被输入回转检测单元和第一碰撞强度确定单元。

一个中心加速度信号204由中心传感器装置(未图示)输入第二碰撞强度确定单元305。

在第一碰撞强度确定单元304中，通过将信号输入在与运动物体100的运动方向x相一致(参见下面图3和图4)的检测方向上的第一传感器装置101并且被处理的方法，由第一传感器装置101的第一加速度信号201确定第一碰撞强度信号206。

由传统使用的用于加速度测量的传感器装置中导出加速度信号是专家们所熟知的。

当第一传感器装置101根据在x方向(＝汽车纵轴的方向)的加速度输出第一加速度信号201时，第二传感器装置102a和102b这样布置，以使其具有与运动物体100的方向x不同的检测方向y(＝汽车横轴的方向)和z(＝汽车竖轴的方向)。

在回转检测单元303中围绕着—通常情况下也就是运动物体100的—y轴的传感器的旋转如此检测，例如传感器在x方向和z方向上的信号根据关系式矢量相加：

x_有效＝(x² _测量+z² _测量)^1/2；

或者围绕着z轴的旋转根据下列关系式进行矢量相加：

x_有效＝(x² _测量+y² _测量)^1/2。

传感器围绕着y轴旋转时的几何关系如下面根据图3所描述，而围绕着z轴的旋转如下面根据图4所描述。因此由不同的检测方向—探测方向—获得的加速度信号被输入回转检测单元303。

那么由回转检测单元303输出的回转信号205在计算单元307中被分析。在计算单元中可以预先确定，***什么时候转换到返回平面。这个返回平面例如可以是这样一个当在最前面的的传感器中确定有故障时提供的平面。

因此计算单元提供一种工作方式，其中当通过至少一个第二传感器装置102a、102b在与运动物体100的纵轴x不同的检测方向y、z上检测到的加速度超过了由第一传感器装置101在与运动物体的纵轴x相一致的检测方向上检测到的加速度的预先确定部分时，然后转换到返回平面。此外为了进行这项计算，第一和第二碰撞强度确定单元304或者305的输出信号被输入计算单元307。

第一碰撞强度确定单元304的输出信号作为反映了运动物体100在x运动方向上的碰撞强度，即在检测方向x上的碰撞强度的第一碰撞强度信号206被输入计算单元307。因此这个第一碰撞强度信号206取决于由第一传感器装置101输出的第一加速度信号201。

此外提供一个检测中心碰撞强度的中心碰撞探测装置(传感器装置未图示)，其中由第二碰撞强度确定单元305输出第二碰撞强度信号207。通过输入计算单元307的信号，即通过回转信号205、第一碰撞强度信号206和第二碰撞强度信号207的输入，那么就有了足够的信息来提供在第一和第二传感器装置101、102a和102b的相应布置下，加速度方向两维和/或者三维信息的检测。

因此可以依据方向检测碰撞强度。此外这可以有利的方式使其避免信息量的减少，该信息量的减少可能导致延迟释放或者甚至对安全带回拉***释放的完全抑制。

回转识别或者计算例如可以这样完成，在各自的空间方向上检测的校正的或者绝对的信号分量被叠加，以使在各个检测方向x、y、z上的加速度信号201、202a、202b进行矢量叠加。

以这种方式就可以用由附加的检测方向获知的加速度信号做好下列过程的准备：

(i)信息量减少的识别、并且转换到返回平面，即在最前面的传感器故障时同样被使用的平面，以使释放状态可以在没有最前面的传感器信息的情况下被确定，

(ii)借助于由y/z方向测量的信号对在x方向测量的、通过偏转在它的数值上失真的加速度信号进行校正，并且将校正的信号输入计算单元307，并且

(iii)此外为了产生有利的释放判定，对碰撞类型进行确定和识别。

通过上面所述的叠加可以确定，是否传感器装置向外旋转超出了确定的检测方向，例如x运动方向的容许范围。

因此在计算单元307中可以借助于在多维空间方向上的加速度信号识别碰撞的准确情况。在有利的方式下将采用三个其检测轴线x、y或者z相互处于垂直的传感器装置101、102a、102b。因此在汽车碰撞期间可以检测到三维加速度矢量。这个三维加速度矢量的检测提供了用于碰撞类型描述的根据。

因此碰撞类型可借助于加速度信号的方向和大小确定。这一碰撞类型由计算单元307以分类信号203的形式输出，并且输入输出装置302。这时由输出装置302输出的分类信号用于进一步的控制目的，例如汽车安全带回拉***的准确释放。

图2还示出了包括在处理装置301中的一个校正装置306，它能输出校正的第一加速度信号208。其余的部件和信号相应于在图1中所示，并且为了避免重复的描述在这里不再详细说明。

如在图2中所示，不仅通过第一传感器装置101提供的第一加速度信号201，而且通过至少一个第二传感器装置102a、102b提供的至少一个第二加速度信号201a、201b被输入校正单元306。

通过在与第一传感器装置101的检测方向不同的方向上加速度的检测，因此可以对由第一传感器装置101提供的第一加速度信号201进行校正。

在传感器围绕着y轴(见图3)旋转时的校正通过下列方程描述：

x_有效＝(x² _测量+z² _测量)^1/2，

当围绕着z轴旋转时(见图4)通过下列方程描述：

x_有效＝(x² _测量+y² _测量)^1/2。

因此通常作为最前面的传感器的第一传感器装置加速度信号的有效数值，并且在上述关系式中被称为x_有效，可以由在x方向上测量的加速度x_测量和在z方向上测量的z_测量或者在y方向上测量的y_测量来确定。

图3示出了一个对围绕着y轴、在本发明的这个实施例中相应于汽车的横轴旋转在校正单元306中可实施的校正方法的例子。例如通过在载重汽车底盘中最前面的传感器的悬挂装置的偏转引起传感器围绕着y轴的旋转。此外以附图标记401表示的第一偏转角α可以假定不同的值：

α≈0：连续的高障碍，如一堵刚性墙，

α＞0：突起的障碍，例如载重车底盘；和

α＜0：低的障碍，例如一台跑车等等。

这里假设最前面的传感器403安装在刚性的固定件402上，它在碰撞时从x方向偏转一个角度α401。

得出在x方向的有效加速度x_有效的作用方向的x_测量、z_测量，在图3中同样被标出。

最后图4示出了一种布置，在这个布置中第一最前面的传感器403a和第二最前面的传感器403b布置在一个共同的固定件402上。在图4中所示的例子描绘的是围绕着运动物体(汽车)的竖轴(z方向)旋转的情况。

同样推导出如上面所述在释放算法中可以优选使用的数值。这里两个最前面的传感器403a或者403b在所示偏转了第二偏转角β、505时走过不同的路程，它可以根据下列关系式计算。因此对于第一最前面的传感器403a

${\stackrel{\‾}{s}}_1=\∫{\stackrel{\‾}{u}}_1\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(1\right),$

而第二最前面的传感器403b走过的路程通过下列关系式得出：

${\stackrel{\‾}{s}}_2=\∫{\stackrel{\‾}{u}}_2\left(t\right)\mathrm{dt}$

在上述方程(1)和(2)中数值u₁或者u₂通过下列关系式计算

${\stackrel{\‾}{u}}_i={\stackrel{\‾}{d}}_{\mathrm{ix}}+{\stackrel{\‾}{d}}_{\mathrm{iy}}+{\stackrel{\‾}{d}}_{\mathrm{iz}}$

其中下标i适用于i＝1、2。

汽车在制动或者碰撞时走过的总的移动路程通过下列关系式得出

${\stackrel{\‾}{s}}_{\mathrm{ECU}}=\∫{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{ECU}}\mathrm{dt}$

由该式可以计算相对的渗透量。

因此对于左前侧的相对渗透量得出s_1x-s_ECU值，对于右前侧的相对渗透量得出s_2x-s_ECU值，而对于左侧面的相对渗透量得出s_1y-s_2y和右侧面的相对渗透量得出s_2y-s_1y。

倘若关于x_测量的y_测量的部分超过预先确定的值，通过根据本发明的用于碰撞识别的装置可以及时的转换到返回平面。

相对渗透量的应用(或者角度β，即第二偏转角505)使得通过前部相对渗透量|左侧-右侧|>>0实现对前端侧角碰撞识别的碰撞分类，使得通过相对渗透量|左侧-右侧|≈0实现识别100％覆盖，并且通过侧面相对渗透量|左侧-右侧|>>0实现角度的识别。

因此根据本发明的装置和根据本发明的方法可以可靠的识别碰撞类型，并且按照识别的碰撞类型控制安全带回拉***的释放机构。

在图4所示的围绕着z轴旋转的例子中，两个最前面的传感器403a、403b走过不同的路程，由此可以确定角度β，即第二偏转角505。为此安装在固定件402上的第一和第二最前面的传感器403a和403b的横向传感器距离D必须是已知的。

在图4中虚线所示的是由相应的最前面的传感器各自走过的传感器路径曲线503或者504，即第一最前面的传感器403a走过第一传感器路径501，而第二最前面的传感器403b走过第二传感器路径502。

两个最前面的传感器全部的传感器路径曲线通过在图4中所示的虚线表示，即关于第一最前面的传感器403a的第一传感器路径曲线503和关于第二最前面的传感器403b的第二传感器路径曲线504。

因此当在碰撞期间固定件402由它原来预设的位置例如围绕着z轴旋转到附图标记402′所示的位置时，那么同样可以进行可靠的碰撞类型识别。

尽管本发明前面借助于优选的实施例做了描述，但是它并不局限于此，而是可以多种多样的方式修改。

本发明也不局限在上述的应用方案上。

Claims (4)

1.用于汽车(100)的碰撞识别的装置，带有：

a)用于在为汽车纵轴线方向的第一检测方向上检测第一加速度，并且作出有关第一加速度的第一加速度信号(201)的第一传感器装置(101)；

b)用于第一加速度信号(201)处理的处理装置(301)，借助于分类信号(203)提供碰撞的分类；

c)用于将分类信号(203)输出到外部控制装置上的输出装置(302)，

d)用于在垂直于第一传感器装置(101)的第一检测方向的另外两个检测方向上检测另外两个加速度，并且作出另外两个加速度信号(202a，202b)的另外两个传感器装置(102a、102b)；

e)其中处理装置(301)具有校正单元(306)，用于借助于所述另外两个加速度信号(202a，202b)中的至少一个加速度信号校正第一加速度信号和用于作出校正的第一加速度信号(208)，

其中该第一传感器装置(101)和该另外两个传感器装置(102a、102b)作为惟一的三维加速度检测单元被提供并集成在惟一的加速度检测模块中，其中该加速度检测模块设置有两个并且在汽车上以一定的相互横向间距布置，其中该加速度检测模块作为最前面的传感器实施，

其中处理装置(301)具有一个用于确定在汽车纵轴的方向上的碰撞强度和输出第一碰撞强度信号(206)的第一碰撞强度确定单元(304)，该第一碰撞强度确定单元中被输入校正单元(306)的校正的第一加速度信号(208)，

其中设置有计算单元(307)，该计算单元在考虑第一碰撞强度信号(206)下求得分类信号(203)，并且当通过该另外两个传感器装置(102a，102b)中的至少一个传感器装置检测的在该另外两个检测方向中的一个的加速度信号超过在由第一传感器装置(101)检测的在第一检测方向的第一加速度的一个预先确定部分时，该计算单元就转换到一个返回平面，在该返回平面中在没有最前面的传感器的信息情况下确定释放状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理装置(301)具有一个用于在第一检测方向中确定碰撞强度并且用于输出第二碰撞强度信号(207)的第二碰撞强度确定单元(305)。

3.用于汽车碰撞识别的方法，具有以下步骤：

a)用第一传感器装置(101)在与汽车纵轴方向相一致的第一检测方向上检测加速度，并且由第一传感器装置(101)输出一个与第一检测方向上的加速度有关的第一加速度信号(201)；

b)在处理装置(301)中处理第一加速度信号(201)，以便借助于分类信号(203)提供碰撞的分类；

c)借助于输出装置(302)将分类信号(203)输出到外部控制装置上，

d)借助于另外两个第二传感器装置(102a、102b)在与第一检测方向垂直的另外两个检测方向上检测另外两个加速度，并且作为与该另外两个加速度有关的另外两个加速度信号(202a、202b)被输出；

e)借助于该另外两个加速度信号(202a、202b)中的至少一个加速度信号校正第一加速度信号(201)和输出校正的第一加速度信号(208)；

其中借助于包括在处理装置(301)中的第一碰撞强度确定单元(304)确定在第一检测方向上的碰撞强度，其中由第一碰撞强度确定单元(304)中输出第一碰撞强度信号(206)，其中对第一碰撞强度确定单元(304)为此输入校正的第一加速度信号(208)；

其中在考虑第一碰撞强度信号(206)下求出分类信号；

其中当通过该另外两个第二传感器装置(102a，102b)检测的在该另外两个检测方向中的一个上的加速度信号超过在由第一传感器装置(101)检测的在第一检测方向上的第一加速度的一个预先确定部分时，就转换到一个返回平面，在该返回平面中在没有最前面的传感器的信息情况下确定释放状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，借助于包括在处理装置(301)中的第二碰撞强度确定单元(305)确定一个在第一检测方向上的碰撞强度，其中第二碰撞强度信号(207)由第二碰撞强度确定单元(305)输出。

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