CN102259628B - 用于车辆中的碰撞检测的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于车辆中的碰撞检测的方法，该方法具有提供频域中的振荡信号的步骤，其中，该振荡信号表示由到该车辆的碰撞所直接引起的信号部分与由该碰撞在该车辆结构中激励的信号部分的叠加。此外该方法还具有将非线性处理规则应用至该所提供的振荡信号以便获得经处理的振荡信号的步骤。该方法还包括以倒频率将该经处理的振荡信号转换至时域以便获得时域振荡信号的步骤。该方法此外还包括分离该时域振荡信号，以便获得具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量的步骤。最后该方法还包括通过使用该第一和/或第二信号分量检测关于到该车辆的该碰撞和/或该车辆的该碰撞的信息。
Description
技术领域
本发明涉及用于车辆中的碰撞检测的方法、用于车辆中的碰撞检测的装置、以及相应的计算机程序产品。
背景技术
用于碰撞检测的传统方法优选地使用关于车辆的加速度信息，以便检测到该车辆的碰撞或该车辆到物体的碰撞。该方式受到如下限制，即在安装在车辆上的传感器能够反应之前，首先该车辆总的底盘必须超过预先确定的加速度阈值。
DE 10 2004 038 984A1示出了用于碰撞检测的装置，该装置具有至少一个第一传感器，分析该第一传感器的信号，以用于至少一个第二、检测碰撞的传感器的信号的真实性检查。
发明内容
在此背景下通过本发明提出了如独立权利要求所述的一种用于车辆中的碰撞检测的改进的方法和改进的装置，此外还提出了一种相应的计算机程序产品。各从属权利要求以及下面的说明书中给出了有利的设计方案。
本发明实现了一种用于车辆中的碰撞检测的方法，该方法具有提供频域中的振荡信号的步骤，其中，所述振荡信号表示由到所述车辆的碰撞所直接引起的信号部分与由该碰撞在车辆结构中所生成的信号部分的叠加；该方法还具有将非线性处理规则应用至所述所提供的振荡信号以便获得经处理的振荡信号的步骤；该方法还具有将该经处理的振荡信号转换至倒频率时域以便获得时域振荡信号的步骤；该方法还具有将该时域振荡信号分离为具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量的步骤；以及该方法还具有通过使用该第一和/或第二信号分量检测关于到该车辆的碰撞和/或该车辆的碰撞的信息的步骤。
以倒频率描述一种以秒为单位的标准时间，在将频域中经处理的信号转换至时域时运用该标准时间。基于倒频率确定时域。该标准时间或倒频率并不相应于实际的时间而是相应于由变换所决定的虚拟的时间，如同技术人员在执行倒频谱分析时常用的那样。具有低的倒频率值的信号分量被视为相对于时域振荡信号的其他信号分量而言具有低的倒频率值的信号分量。这些第一信号分量通常形成一组多个相继的值，其与一组具有高的倒频率值的、同样相继的值相间隔。
此外本发明还实现了一种用于车辆中的碰撞检测的装置，该装置具有以下特征：用于提供频域中的振荡信号的装置，其中所述振荡信号表示由到所述车辆的碰撞所直接引起的信号部分与由该碰撞在车辆结构中激励的信号部分的叠加；用于将非线性处理规则应用至所述所提供的振荡信号以便获得经处理的振荡信号的装置；用于将该经处理的振荡信号转换至倒频率时域以便获得时域振荡信号的装置；用于分离所述时域振荡信号以便获得具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量的装置；以及用于通过使用一个或多个所述第一和/或第二信号分量检测关于到所述车辆的所述碰撞和/或所述车辆的所述碰撞的信息的装置。
此外，该发明还实现了具有程序代码的计算机程序产品，用于当在控制装置上实施该程序时执行前述方法。尤其地，该计算机程序产品能够被存储在诸如半导体存储器、硬盘存储器或光存储器的机器可读的载体上，并且被用于当程序在控制装置或相应地设计的装置上被实施时，执行根据前述实施方式的方法。
本发明基于以下认识，根据倒频谱的低频(低的倒频率)和/或高频(高的倒频率)的信号分量的认识，能够实现对象到车辆的碰撞部位和/或碰撞速度的非常良好的区分，作为关于碰撞的信息。尤其地，在未来更多地进入市场的、以诸如碳纤维或者铝的轻型结构的车辆中，在这些轻型结构的元件断裂时出现高频和低频信号部分，其能够被应用于分辨对象到车辆的不同的撞击部位和/或速度。在这种分析中能够例如通过传递函数引起低频信号部分，该低频信号部分是由车辆结构因为断裂所引起的高频激励而产生的。这在获知对象到车辆的预先确定的撞击位置和/或撞击角度时的典型的信号曲线的情况下引起了以下可能，具有低的倒频率值的信号部分(低的倒频率的信号部分)能够确定关于对象到车辆的实际撞击部位和/或撞击角度的指示。能够通过具有低的倒频率值的信号部分与预先确定的倒频率特性的比较实现该确定。
本发明的一个重要的方面就是利用分离激励事件与对该激励事件(例如能够是加速度信号和/或固体声信号)的传递函数，以及利用随后的分辨。
根据本发明的实施方式，在所述提供步骤中执行时域中的输入信号的加窗以及随后将所述经加窗的输入信号变换至频域，以便获得频域中的所述振荡信号。所述经加窗的输入信号至频域的变换能够是傅里叶变换、离散傅里叶变换、傅里叶级数或连续傅里叶变换。同样子波变换也是可能的。频域中的振荡信号能够是频谱并且在时域中示出单个频率的强度。本发明的这种实施方式提供以下优点，通过数值地技术上成熟的方法能够获得频域中可良好地处理的信号。
根据本发明的另外的实施方式，在提供步骤中能够确定时域中的输入信号的频谱部分的能量并且随后将该频谱部分低通滤波，以便得到频域中的振荡信号。能够通过先前滤波所获得的时域中的输入信号的频带、通过在一时间段上对该频带中的信号强度的累加或积分，执行时域中的输入信号的频谱部分的能量的确定。通过随后的低通滤波能够实现平滑由单个值所组成的信号。本发明的这种实施方式提供以下优点，由此能够以非常简单的方式获得频域中的信号。
根据本发明的另外的实施方式能够在应用步骤中执行所提供的振荡信号的对数化，以便获得经处理的振荡信号。通过所提供的振荡信号的对数化能够将振荡信号中的单个的叠加的部分由部分的乘法转换为部分的加法，从而能够简单地分离频域中的信号的单个的部分。对数化是计算密集的但是是非常准确的。
在本发明的另外的实施方式中，在所述应用步骤中也能够执行所述所提供的振荡信号的值与来自预先确定的查阅表的值的比较，以及根据分配给所述查阅表的、以及所存储的值，来执行由预先确定的值替代所述所提供的振荡信号的所述值，以便获得所述经处理的振荡信号。通过查阅表替代作为非线性处理规则的对数化也能够以有限的计算性能尽快地，即实时地处理对时间要求严格的过程。由更短的信号处理时间弥补了相对于所提供的信号的详细的对数化在准确性上的较小的损失。
根据本发明的一个实施方式在转换步骤中能够执行信号变换，尤其是离散傅里叶反变换，以便获得所述时域振荡信号。离散傅里叶反变换相应于将频域中的信号综合至时域中的信号。通过前述的对数化或者基于查阅表的非线性处理规则的应用来有利地实现经处理的振荡信号中的信息的校正，这才实现了信号部分的简单分析。所产生的时域中的信号具有国际单位秒，其正确的解释是作为经变换的频率。
根据本发明的一个实施方式，在转换步骤中能够通过使用滤波器组将经处理的振荡信号转换为时域振荡信号。在避免将来自频域的经处理的振荡信号数值地、准确地转换为时域振荡信号的情况下，并在由此随之产生的通过简单的基于滤波器组的方法替代准确的变换方法的情况下，能够避免昂贵的计算过程并减少信号处理时间。根据本发明的另外的实施方式能够在分离步骤中将窗口函数应用至所述时域振荡信号，以便获得具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量。通过信号分离以简单的方式和方法将信号的不同的范围相互分离是可能的。在时域振荡信号中不同的信息被包含在不同的倒频率值中。然而，单个倒频率值的不同的信息的分析需要时域振荡信号的分离。
根据本发明的另外的实施方式，在所述分离步骤中能够执行所述时域振荡信号的信号滤波，以便获得具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量。通过使用滤波函数以简单的、低成本的方法完成时域振荡信号的分离是可能的。因为传递函数与激励的信号范围在倒频率标度上相互远离，所以区域的交叉或者由倒频率值的分离所导致的、中心区域的渐隐(Ausblendung)几乎不对所获得的结果产生影响。
根据本发明的另一实施方式，在检测步骤中能够将具有低的倒频率值的第一信号分量与预先确定的倒频率曲线相比较，其中所述预先确定的倒频率曲线表示关于碰撞部位和/或碰撞类型的信息，并且其中具有高的倒频率值的第二信号分量通过在倒频率间隔中的最大值的数量和/或最大值的强度表示关于碰撞强度的信息。能够通过在虚拟车辆上的碰撞的仿真或者通过在标准化的碰撞期间的记录，例如在实验室条件下的记录获得预先确定的倒频率曲线。在此，该预先确定的倒频率曲线表示到车辆的确定的碰撞部位和/或确定的碰撞速度。在比较过程中能够将具有低的倒频率值的信号分量按照最大可能的一致性与预先确定的倒频率曲线的值相比较，以便提取关于碰撞部位和碰撞类型的信息并且由此实现碰撞的尽可能的精确的定位和分类。在此具有低的倒频率值的信号分量能够被分配给这样的倒频率曲线，该倒频率曲线与相关的倒频率曲线的实际所确定(即，基于测量)的值是最相似的。此外能够获取具有高倒频率值的信号分量的最大值的比率。在倒频率间隔中高数量的最大值还能够被分配给高的碰撞强度，与之相反，在相关的倒频率间隔中低数量的最大值表示低的碰撞强度。与之类似地，通过分析具有高的倒频率值的信号部分的最大值的总数，获得关于碰撞强度的信息是可能的。基于关于碰撞强度、碰撞部位和/或碰撞类型(方式)的信息，能够有针对性地激活车辆中的主动安全元件，例如人员约束***或者乘客保护***。同样地，在车辆的与碰撞相关的区域中的、确定的车辆***的紧急断路也是可能的。
此外，本发明还实现了一种控制装置(即，装置)，该控制装置具有单元，其被构造为以便执行或者实现依据本发明的方法的步骤。通过以控制装置为形式的本发明的这一实施变型还能够快速并高效地解决作为本发明基础的任务。
在此能够将控制装置/装置理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号的电气装置。该控制装置能够具有能够以硬件和/或软件方式构造的接口。在以硬件方式的构造中，所述接口能够例如是所谓的ASIC***的一部分，所述ASIC***包含控制装置的各种功能。然而也可能的是，所述接口是特有的、集成的电路或者至少部分地由分立构件组成。在以软件方式的构造中，所述接口能够是软件模块，所述软件模块例如存在于另外还有其他软件模块的微控制器上。
附图规则
下面根据所附的附图示例性地详细解释本发明。附图中：
图1示出了用于车辆中的碰撞检测的、依据本发明的方法的第一实施例的方框图；
图2示出了由对象到车辆的碰撞产生信号的情况下，通过传递函数的信号失真的示意图；
图3示出了根据用于车辆中的碰撞检测的、依据本发明的方法的实施例的在应用非线性处理规则的步骤之后的示例性结果的图；
图4示出了根据用于车辆中的碰撞检测的、依据本发明的方法的实施例的在将振荡信号从频域返回至时域中的时域振荡信号的方法步骤之后的示例性结果的图；
图5示出了用于车辆中的碰撞检测的、依据本发明的方法的另一实施例的流程图；
图6示出了根据本发明的实施例的、用于车辆中的碰撞检测的简化的方法的流程图；以及
图7示出了本发明的作为装置的实施例的方框图。
具体实施方式
相同的或者相似的元件在附图中通过相同或者相似的附图标记表示，其中不再重复说明。此外，附图中的图、图的说明以及权利要求包含组合的很多特征。在此本领域技术人员清楚的是，能够单独地考虑这些特征或者将其组合成另外的、在此未详细描述的组合。此外在随后的说明中通过使用不同的尺寸和大小对本发明进行阐述，其中本发明不能被理解为限制于该尺寸和大小。此外，能够反复地且以与所描述的顺序不同的顺序实施根据本发明的方法步骤。如果实施例包括在第一特征和第二特征之间的“和/或”连接，则这能够被解释为，根据一个实施方式，该实施例既具有第一特征，又具有第二特征，并且根据另一个实施方式，该实施例不是仅具有第一特征，就是仅具有第二特征。
根据专家估计，以轻型结构所设计的新式车辆结构在碰撞信号方面明显不同于通过钢梁结构的变形所产生的传统的信号。在轻型结构中合成材料和通过碳纤维强化的合成材料起着重要的作用。该种合成材料结构的破坏能够导致脆性断裂过程，这激励了诸如铝框架的支撑的车辆结构。该框架也具有直至碰撞传感器的确定的传递性能。
该激励例如能够包含速度信息，该传递函数具有关于碰撞部位以及碰撞中的结构的变化(变形、***、变短)的潜在信息。
出于这个原因有利的是，从事故信号中提取包含在激励中以及传递函数中的信息并对其进行分析，以便例如基于所识别的碰撞类型、碰撞强度和/或碰撞部位来触发车辆中的人员保护装置并且由此最优地保护车辆乘客。然而该种改进的分析可能性需要相对于传递函数分离激励，其不能够简单地执行，因为无论是激励的信号部分还是传递函数的信号部分组合地存在于一个信号中。
能够在倒频谱分析中见到用于信号分析的所建立的方式，如其由B.P.Bogen、M.J.R.Healy以及J.W.Tukey在“The QuefrencyAlanysis of Time Series for Echoes：Cepstrum，Pseudo-Autocovariance，Cross-Cepstrum，and Saphe Cracking”Proceedings of the Symposiuman Time Series Analysis(Hrsg：M.Rosenblatt)，Kapitel 15，S.209-243.New York：Wiley，1963中所提出的那样。用于信号分析的该方式例如用于激励与传递函数的分离。倒频谱分析主要应用于语音编码和语音分析。此外倒频谱分析例如被应用于相对于***试验区分地震的震感信号的领域中。用于碰撞检测的、有利地分离激励与传递函数的方法、尤其是倒频谱分析的使用在背景技术中不是已知的。因此基于该背景技术以下详细地提出了一种用于碰撞信号中相关信息的分离和提取的改进的方式。
图1示出了用于车辆中的碰撞检测的、依据本发明的方法90的一个实施例的方框图。示出了提供100频域中的振荡信号的步骤。随后进行将非线性处理规则应用102至所提供的振荡信号以便获得经处理的振荡信号的步骤。随后进行将经处理的振荡信号转换104至时域中以便获得时域振荡信号的步骤。随后进行将时域振荡信号分离106为第一信号分量和第二信号分量的步骤。最后进行通过使用第一和第二信号分量来检测108信息的步骤。
在步骤100中，提供频域中的振荡信号，该振荡信号由碰撞的信号部分和由碰撞在汽车结构中的所激励的信号部分组成。两个信号部分是叠加的。频域中的振荡信号表示时域中所接收的输出信号。为了获得频域中的振荡信号，能够执行例如诸如离散傅里叶变换的离散振荡分析。
在步骤102中，所提供的振荡信号在频域中被进行具有非线性特征例如对数化的处理规则的处理。由此获得经处理的振荡信号。
在步骤104中，通过使用处理规则将经处理的振荡信号由频域转换回时域。通过所述步骤，尤其是非线性处理规则的应用以及随后的反变换，所获得的时域是一个抽象的时域而不是真正的时域。该时域例如在语音处理中被描述为倒频率。该时域能够被解释为频率的一种形式，其能够被分析并且使得特别地推断出作为基础的信号的成为可能。反变换的结果是时域振荡信号。
在步骤106中，时域振荡信号被分离为一个或多个第一信号分量和一个或多个第二信号分量。该一个或多个第一信号分量表示在抽象的时域(倒频率)中具有较低的值的、时域振荡信号的部分。该一个或多个第二信号分量表示在抽象的时域(倒频率)中具有较高的值的、时域振荡信号的部分。
在步骤108中，分析两个信号分量，至少分析两个信号分量中的一个，以便获得关于碰撞的信息。在此，使用一个或多个第一信号分量，以便获得关于车辆的性能和状态或者对象到车辆的碰撞部位或者碰撞角度的信息，而使用一个或多个第二信号分量，以便获得关于实际碰撞，尤其是关于碰撞速度的信息。
现在能够在车辆的另外的***中进一步使用在步骤108中所获得的信息。例如能够通过如此所获得的信息控制乘客保护***。
图2示出了由对象到车辆的碰撞引起的信号叠加的示意图，信号叠加引起产生了由两个信号部分所叠加的信号。图200和202被并列安置并且通过箭头连接。
图200表示由碰撞所直接引起的信号部分。图202表示在对象到车辆的碰撞部位的区域中车辆的传递函数。在图200中，在横坐标上标明了时间t而在纵坐标上标明了依赖于时间t的幅度x(t)。在图200中所描绘的幅度曲线表示碰撞或者由此所引起的在以轻型的车辆结构的材料中的断裂过程。在图202中，在横坐标上标明了频率ω而在纵坐标上标明了对于该频率的增益/传输率(
)H(ω)。图202中所描绘的线表示车辆结构的传递函数或转移函数，以此通过车辆结构的滤波效应，由碰撞所引起的信号部分变得失真或者拖尾。
图2中的图示示出了在车辆中或车辆结构中的“信号产生”的模型，该“信号产生”由车辆结构的物理特性所引起。在实际中，由于车辆结构的频率传输率的不同而产生作为在此所提出的方法的碰撞信号s(t)的、待分析的输入信号。由此引起了激励信号x(t)的失真或异化。因此，对于信号的进一步分析而言有利的是，尽可能准确地分离信号的两个部分，即由断裂过程和由车辆结构所引起的拖尾所产生的信号部分。
用于分析当前的信号的新的方式是高频信号部分的分析。基本信号的简单的和流行的分析产生与确定的频率带中的能量相关的信号。该分辨在围绕新特征扩展的组合的特征空间中进行，其中，新特征由第一和第二信号部分表示。
随后，根据Rabiner & Juang的“Cepstrum Analysis”(http://cobweb.ecn.purdue.edu/～ee649/notes/cepstrum.html，Kapitel4.5.2-3)对上述方式进行详细阐述。对于在此所描述的方式，由车辆中的针对断裂过程的信号模型替代在所述的著作中所讨论的来自语音分析领域的例子。
作为在此所描述的方式的基础，基于以下假设，根据图2的图示存在用于根据激励信号x(t)和传递函数H(ω)的信号产生的线性滤波模型，通过信号产生生成用于进一步信号处理的输出或者起始信号s(t)。能够通过公式将该关系表示为下式：
s(t)＝x(t)＊h(t)，其中，该关系在频域中能够表示为下式：
S(ω)＝X(ω)·H(ω)
在此所提出的方式的目的在于X(ω)与H(ω)的分离，以便根据激励(即，断裂过程)和传递性能(即，车辆结构对断裂过程的反应)分析碰撞信息。
应用例如对数化作为非线性处理规则，由此获得以下关系：
log|S(ω)＝log[|X(ω)|·|H(ω)|]＝log|X(ω)|+log|H(ω)|
这意味着log|S(ω)|具有两个加项：
-传递函数H(ω)生成“低频波”(车辆结构的谐振)
-激励X(ω)生成“高频波”(断裂过程)
根据以下关系，能够通过(反)傅里叶变换分离这种“波”：
IDFT[log|S(ω)|]＝IDFT[log|H(ω)|]+IDFT[log|X(ω)|]
在此通过对数化将信号部分的乘法转换为单个信号部分的加法，由此能够实现单个信号分量的明显地简化的分离。
图3示出了在实施应用非线性处理规则的步骤之后的示例性结果的图。在图300中，在横坐标上标明了以Hz为单位的频率而在纵坐标上标明了对数的频率强度LOG|F(ω)|2。附加地，在横坐标上还标明了作为第二量的窗口宽度1/T。线302表示关于一频率范围的振荡信号的强度的平均曲线。线304表示精确计算的频率强度，其通过加窗具有丘状的曲线。
因此，图3中示出了已经进行了对数化的频谱的曲线302。由此在信号产生时，仅以加法地叠加地示出乘法地叠加的信号部分。由此随后更易于重新分离两个信号部分或分量。
图4示出了根据用于车辆中的碰撞检测的的方法的实施例的在实施将振荡信号从频域返回至(倒频率)时域中的时域振荡信号的方法步骤之后的示例性结果的图400。例如能够通过IDFT(离散傅里叶反变换)实现该返回，在该变换中计算倒频谱。在此，倒频谱相应于函数IDFT[log|S(ω)|]。在图400中，在横坐标上标明了抽象时间[t](倒频率)而在纵坐标上标明了离散傅里叶反变换的强度值J2[LOG|F(ω)|2]。根据频率选择名字“倒频率”。如图4所示，激励和传递函数进一步被加法地叠加，然而能够被很好地分离。图400中的图形的部分402表示在通过由对象到车辆的碰撞所引起的在车辆结构中的断裂过程所引发的激励之后的车辆的传递特性。图400中的图形的另一的部分404表示由碰撞所引起的原有的振荡部分。在横坐标上的抽象时间t(倒频率)虽然单位为秒但不是真正的时间。单位是毫秒，然而不能够将其理解为时间轴。抽象时间更应当被理解为一类频率。由此也能够推导出，部分402被安置在对应于较低的频率的区域中而曲线部分404被安置在对应于较高频率的区域中。部分402包含例如关于碰撞的部位的信息和关于随后的在碰撞部位的车辆结构的变形和破坏的信息。部分404包含例如关于给出有关碰撞的类型和严重性的信息。对于所获得的信息的进一步的应用而言，应该相互独立考虑这两部分。为此有必要将其互相分离。
如果现在将激励与传递分离，那么就会执行所谓的“倒频谱同态滤波”(Cepstral liftering)。由该同态滤波函数所获得的较高的系数(较高的倒频率值)相应于激励，较低的系数(较低的倒频率值)相应于传递函数的值。
现在能够以两个加项将倒频谱引入分类器，该分类器分析例如激励的突出的倒频率T以及其幅度。低的倒频率表征传递。能够将低的倒频率直接作为倒频谱系数分析，或者将其变换至频谱域，例如作为平滑的传递函数。
图5示出了用于车辆中的碰撞检测的、依据本发明的方法的另一实施例的方框图。在步骤502中，对待处理的信号s(t)进行加窗。随后在步骤504中，对由此获得的信号进行离散傅里叶变换，紧接着在步骤506中，对由此产生的信号进行对数化。随后在步骤508中，对以该方式获得的信号进行离散傅里叶反变换。然后在倒频谱同态滤波的步骤510中，将所获得的信号分离为第一范围512和第二范围514并且随后在步骤516中对单个的范围进行分类以便检测向车辆的碰撞的特征。因此从分类的步骤516起，产生用于区分不同的碰撞类型的分辨特征518。
在加窗502中，通过连续的但明显有限的窗在时间上限制由适合的装置所提供的信号s(t)，以便能够对窗内的值进行例如离散傅里叶变换504。通过傅里叶变换504，信号s(t)被转换至频域并且作为频谱可供使用。通过作为非线性处理规则的对数化506的步骤来变化该频谱，以便能够执行改进的分离或提取在频域内的信号中的信号部分。在步骤508中，经变化的信号通过离散傅里叶反变换又在形式上返回至时域，该时域当然不表示真正的时间。不如说该时域更应当被解释为标准时间(倒频率)并且其表示频率。离散傅里叶反变换508提供了所谓的倒频谱，其表示关于倒频率的信号的强度。倒频率的计算单位是秒。在倒频谱中将在输出信号s(t)中叠加的信号相互分离是非常简单的。在同态滤波步骤510中实现了该种分离，在该步骤中将具有较低的倒频率的信号部分与高倒频率的信号部分相分离。在此所描述的实施例中，具有较低的倒频率的信号部分相应于车辆的自身振荡性能或者传递函数，而高倒频率的信号部分相应于碰撞或者激励的直接影响。因此，在步骤516中，分离地分析这两个信号分量，并且一起(或者单独)地使用该结果，用于分辨518或区分碰撞过程与碰撞后果。
图6示出了根据本发明的另一实施例的、用于车辆中的碰撞检测的简化的方法的流程图。通过使用具有带通604的滤波器组，例如在固体声传感器602中、在用于接收信号s(t)的装置中处理信号s(t)并且将经处理的信号引入至能量含量的分析606。此外随后将所获得的关于能量含量的信号引入至低通滤波608，以便获得频域的振荡信号。能够在固体声传感器或加速度传感器的传感器特有硬件中实施上述单元。然后，在信号值的替代的步骤中，由来自非线性查阅表的替代值改变频域中的信号，其中在待读入的信号值与替代值之间的非线性关系被存储在查阅表(Look-Up-Table)中。在在滤波器组中重新滤波612之后，在分离614的步骤中，选择单个的通道用于将低频信号部分与高频信号部分相分离并且在该些通道中从高频信号部分618中提取低频信号部分616。在分类620中，按照分辨特征622检查两个信号部分(或者只有其中单个的信号部分)并且使用分辨特征622，用于控制例如车辆中的另外的诸如安全气囊或安全带拉紧器的安全装置。
换而言之，根据按照图6的实施例，在在这种情况下为固体声传感器602或加速度传感器的、用于接收的装置中接收和/或准备信号s(t)。通过滤波、积分以及重新滤波将信号s(t)从时域转换到频域。以这种方式，现在能够简单地分析单个地调用的频率的强度。在步骤610中，由来自非线性查阅表的值替换所获得的频域中的信号的信号值，其中在该查阅表中能够表示相应于对数化的信号值的替代。对数化的信号或者由来自非线性查阅表中的数值替代的信号的重新滤波612使得随后简单地分离614具有高和低的倒频率值的信号部分成为了可能，该重新滤波相应于频域中信号至时域的反变换。在此以两个子部分实现该分离614：具有低的倒频率的值616表示由车辆的传递函数引起的信息，而具有高的倒频率的值618表示相应于碰撞的直接影响的信息。
为了使之更清晰：第二滤波612类似于在倒频谱分析中的傅里叶反变换。滤波器的输入值是在当前***时间的、通过步骤606-610处理的、604中的频带的输出信号。
在随后的分类620步骤中，分析两个倒频率子部分。在分析或者分类620中获得关于碰撞速度和结构中的变形以及破坏的信息。该信息就是用于区分不同的碰撞类型的分辨特征622。
最后所描述的依据本发明的方法的实施例基于其低的数值的复杂性特别适合于，以较低的处理能力的在车辆中仍能够以可接受的速度被实施或者以较高的处理能力在车辆中被特别快地实施。根据图6中所示的实施例，一致地由可简单地实施的函数替代数值或电路技术复杂的函数。信号分析的简化的变型是用于信号分析的前述方式的简化的形式，不需要执行DFT，因此能够容易地实现。同时，由适合的滤波器组替代在前述实施例中的所谓的傅里叶分析或变换。类似于目前的SBS传感器，计算单个通道中的能量。在图6中灰色示出传感器，例如是具有相关的功能性的固体声传感器。对数的形成通过使用非线性查阅表由数值交换函数替代。通过信号处理借助于第二滤波器组替代IFFT函数。在“同态滤波”步骤中，实现单个待分析通道的选择，即高的和低的倒频率以及所属的信号部分的选择。能够通过通道输出的相似的分析来执行分类。
能够例如由此实现碰撞类型的分类，将第一信号部分的值或曲线和/或第二信号部分地值或曲线与预先确定的值或预先确定的信号曲线相比较。能够例如通过理论的计算或者在实验条件下的测试事故中的数值的记录而描绘出这些预先确定的信号曲线，并且将其作为在确定的碰撞类型下的数值曲线的参考。然后，能够如此地确定实际上出现的碰撞类型，即该碰撞类型将被识别为所出现的碰撞类型，当所出现的碰撞类型所属的信号或值曲线与在分类的步骤620或516中所测量的或所处理的信号曲线最相似。从高频信号部分，能够例如通过出现比率的确定或在高的倒频率范围内的最大值(“尖峰”)的高度来实现对象到车辆的速度或撞击部位。
本发明还实现了一种用于在车辆中的碰撞检测的装置700，如其在图7中作为方框图所示的那样。该装置700具有用于提供频域中的振荡信号的装置720(例如接口)，其中，所述振荡信号表示直接由到车辆的碰撞所引起的信号部分与由在该碰撞车辆结构中激励的信号部分的叠加。此外该装置700还包括与用于提供的装置720相连接的、用于将非线性处理规则应用至所提供的振荡信号以便获得经处理的振荡信号的装置740。该装置700还包括用于以倒频率将经处理的振荡信号转换至具有倒频率的时域以便获得时域振荡信号的装置760。此外该装置700还包括与用于转换的装置760耦接的、用于分离时域振荡信号以便获得具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量的装置780。最后该装置700还包括用于通过使用一个或多个第一和/或第二信号分量检测关于到车辆的碰撞和/或车辆的碰撞的信息的装置790。
Claims (12)
1.用于车辆中的碰撞检测的方法(90，500，600)，具有以下步骤：
提供(100，502-504，604-608)频域中的振荡信号，其中，所述振荡信号表示由对象到所述车辆的碰撞所直接引起的信号部分与由所述碰撞在车辆结构中激励的信号部分的叠加；
将非线性处理规则应用(102，506，610)至所述所提供的振荡信号，以便获得经处理的振荡信号；
以倒频率将所述经处理的振荡信号转换(104，508，612)至时域，以便获得时域振荡信号；
分离(106，510，614)所述时域振荡信号，以便获得具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量；以及
通过使用所述第一和/或第二信号分量检测(108，516，620)关于所述对象到所述车辆的碰撞和/或所述车辆的碰撞的信息，其中关于所述对象到所述车辆的碰撞的信息由所述车辆的传递函数引起，并且关于所述车辆的碰撞的信息由所述碰撞的直接影响引起。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提供步骤中执行为时域中的输入信号(s(t))加窗(502)以及随后将所述经加窗的输入信号变换(504)至频域，以便获得所述频域中的振荡信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提供步骤中将时域中的输入信号(s(t))分离(604)为频谱部分并且确定(606-608)所述频谱部分的能量值，以便获得所述频域中的振荡信号。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述应用步骤中执行所述所提供的振荡信号的对数化，以便获得所述经处理的振荡信号。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述应用(610)步骤中执行所述所提供的振荡信号的值与来自预先确定的查阅表的值的比较，以及根据分配给所述查阅表的、以及所存储的值，来执行由预先确定的值替代所述所提供的振荡信号的所述值，以便获得所述经处理的振荡信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述转换(508)步骤中执行信号变换，以便获得所述时域振荡信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述转换(508)步骤中执行的信号变换是离散傅里叶反变换。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述转换(612)步骤中通过使用滤波器组将所述经处理的振荡信号转换为所述时域振荡信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分离(510)步骤中，将窗口函数应用至所述时域振荡信号，以便获得具有低的倒频率值的所述第一信号分量和具有高的倒频率值的所述第二信号分量。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分离(612)步骤中执行所述时域振荡信号的信号滤波，以便获得具有低的倒频率值的所述第一信号分量和具有高的倒频率值的所述第二信号分量。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述检测(518，620)步骤中将具有低的倒频率值的所述第一信号分量与预先确定的倒频率曲线相比较，其中所述预先确定的倒频率曲线表示关于碰撞部位和/或碰撞类型的信息；其中具有高的倒频率值的所述第二信号分量通过在倒频率间隔中的最大值的数量和/或最大值的强度表示关于碰撞强度的信息。
12.用于车辆中的碰撞检测的装置(700)，具有以下特征：
用于提供频域中的振荡信号的装置(720)，其中所述振荡信号表示由对象到所述车辆的碰撞所直接引起的信号部分与由所述碰撞在车辆结构中激励的信号部分的叠加；
用于将非线性处理规则应用至所述所提供的振荡信号，以便获得经处理的振荡信号的装置(740)；
用于以倒频率将所述经处理的振荡信号转换至时域，以便获得时域振荡信号的装置(760)；
用于分离所述时域振荡信号，以便获得具有低的倒频率值的第一信号分量和具有高的倒频率值的第二信号分量的装置(780)；以及
用于通过使用所述第一和/或第二信号分量检测关于所述对象到所述车辆的所述碰撞和/或所述车辆的所述碰撞的信息的装置(790)，其中关于所述对象到所述车辆的所述碰撞的信息由所述车辆的传递函数引起，并且关于所述车辆的所述碰撞的信息由所述碰撞的直接影响引起。
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