CN103958283A - 一种用于分析车辆的碰撞的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分析车辆(100)的碰撞的方法。该方法包括基于表示围绕所述车辆(100)的竖轴的旋转运动或者旋转状态的旋转值(ω_z)来确定在所述车辆(100)处涉及所述碰撞的碰撞区域(305)的步骤。

Description

一种用于分析车辆的碰撞的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于分析车辆的碰撞的方法，涉及相应的装置以及涉及相应的计算机程序产品。

背景技术

在车辆发生碰撞时，车辆的乘员能够由于撞击车辆的侧面的结构而受伤。为了防止这样的受伤，能够例如使用侧面安全气囊。

DE102009002922A1致力于一种用于车辆的侧面安全气囊。

发明内容

鉴于此背景，借助于本发明介绍了依据独立权利要求的用于分析车辆的碰撞的方法，还介绍了使用该方法的装置以及最后介绍了相应的计算机程序产品。由相应的从属权利要求和后续的说明书得出有利的设计方案。

原则上，在车辆碰撞时能够通过碰撞类型和碰撞的严重程度来确定保持装置的激活。通过在车辆中集成的加速度传感器、滚转率传感器和压力传感器以及诸如雷达的前瞻性的多个传感器的经组合的信号分析既能够评估碰撞类型也能够评估预期的碰撞的严重程度。

通过所述加速度传感器能够分析所述信号曲线和在纵向和横向方向上的速度变化。通过所述滚转率能够分析围绕所述纵轴的车辆翻转运动的连续性。通过压力传感器能够快速地识别区域型的碰撞接触并且通过前瞻性的传感器来实质上检测碰撞速度和碰撞重叠。能够借助于经标准化的相撞测试来设置和应用用于分析多个传感器信号的分析算法和传感器配置。

线性的和旋转的运动变化的组合的考虑对于经标准化的相撞测试的相撞分类来说至今扮演着次要的角色，而在该领域通常能够在相撞中考虑线性的和旋转的运动变化的组合。在相撞期间的至车辆的力引入能够在组合的线性和旋转的加速度的情况下具有对乘员运动的本质上的影响并且由此影响不同的保持装置的最优的激活。因此，相撞分类不应该仅仅基于线性的运动变化来设置，而应该也考虑涉及相撞引起的偏航运动、横摇运动和翻转运动的力引入。

通过在车辆的碰撞期间考虑例如车辆的偏航率能够确定触发所述碰撞的接触点在所述车辆的哪个位置。通过接触点的知识能够例如有目的地控制所述车辆的乘员保护装置。

由所述接触点能够确定触发所述碰撞的至所涉及的车辆的质量中心的力引入的距离，反之亦然。这实现了在相撞中考虑旋转的和线性的运动变化的情况下通过识别至所涉及的车辆的质量中心的力引入的距离来实现相撞情形分类。由此能够识别前端的“低重叠”相撞，即在前端的碰撞点显著地偏离车辆中心的碰撞。

一种用于分析车辆的碰撞的方法包括以下步骤：

基于表示围绕所述车辆的竖轴的旋转运动或者旋转状态的旋转值来确定在所述车辆处的、涉及所述碰撞的碰撞区域。

所述车辆能够为机动车，例如客车或者卡车。碰撞或者换种表达方式来说相撞能够由于所述车辆与另一辆车辆或者通常来说一个物体的冲撞而引起。通过所述碰撞将会在所述车辆处出现对于乘员来说危险的加速度或者形变。通过合适的乘员保护装置例如安全气囊能够降低对所述乘员的伤害。借助于所述方法能够执行所述碰撞的分类。基于所述分类的结果能够选出一个或者多个合适的乘员保护装置并且为了衰减所述碰撞的后果而被触发。所述碰撞的所述分类能够基于所述碰撞区域而执行。所述碰撞区域能够为所述车辆的这样的区域，其直接地涉及所述碰撞。其中，其能够为在所述车辆的***的区域或者所述车辆的外表面的区域。所述碰撞区域能够包括相撞面，在所述相撞面上作用由所述碰撞所引起的力输入。所述碰撞区域也能够示出接触点。所述接触点能够例如为所述相撞面的中心点或者重心。所述接触点能够表示这样的点，在该点上实现表示所述碰撞的至所述车辆的力引入。通过所述碰撞区域能够限定所述车辆是否由于在所述车辆中心地起作用的相撞或者由于参照车辆重心侧向地偏移的相撞而引起。所述旋转值能够表示这样的值，所述值由所述车辆的传感器所提供或者根据一个或者相继的这样的值而确定。因此，所述碰撞区域也能够基于所述旋转值在所述时间上的变化率而确定。所述旋转值能够在所述碰撞期间提供并且因此通过所述碰撞来确定或者影响所述旋转值。竖轴能够示出垂直延伸的轴。竖轴能够穿过所述车辆的重心地延伸。所述旋转值能够表示一个值或者一个信号，其由传感器例如旋转率传感器或者传感器分析电路来提供。

所述旋转运动能够表示旋转加速度或者旋转速度。因此能够涉及所述车辆的偏航率或者偏航加速度。所述旋转状态能够表示旋转角。因此能够涉及偏航角。相应的值已经在车辆中经常地获取了，从而使得所述方法能够应用于已经存在的传感器信号。

所述方法能够包括将在所述车辆的纵向上的纵向加速度与一个阈值作比较的步骤。通过所述比较能够识别所述碰撞。所述纵向加速度能够表示一个值或者一个信号，其由所述车辆的加速度传感器所提供。所述阈值能够包括参考加速度的值。如果所述车辆的当前的纵向加速度大于所述阈值，那么这能够为所述碰撞的指示。其中，所述碰撞能够尤其是通过前端相撞或者后端相撞来发生。如果所述碰撞通过对纵向加速度的分析而识别，那么接下来能够基于对所述旋转值的分析确定所述碰撞区域。

其中，所述方法能够包括将在所述车辆横向上的横向加速度与另一个阈值作比较的步骤。通过另一个比较能够验证基于所述纵向加速度的所述碰撞的识别。所述横向加速度能够表示一个值或者一个信号，其由所述车辆的另一个加速度传感器所提供。所述另一个阈值能够包括另一个参考加速度的值。如果所述车辆的当前的横向加速度大于所述另一个阈值，那么这能够为由于侧面相撞所引起的碰撞的指示。如果所述车辆的当前的加速度小于所述另一个阈值，那么这能够为由于前端相撞或者后端相撞所触发的碰撞的指示。通过既分析所述纵向加速度也分析所述横向加速度能够一方面可靠地识别所述碰撞并且另一方面确定所述碰撞种类，即要么为侧面碰撞要么为前端或者后端碰撞。所述碰撞区域能够因此基于所述旋转值在使用关于所述碰撞和所述碰撞种类的知识的情况下加以确定。这实现了所述碰撞区域的非常精确的确定。

所述方法能够包括将所述旋转值与至少一个分类值作比较的步骤。通过所述比较能够得到经分类的旋转值。在所述确定的步骤中，所述碰撞区域能够基于所述经分类的旋转值来确定。通过所述至少一个分类值能够例如分类所述旋转值的大小。能够预先确定所述至少一个分类值。以这样的方式，所述旋转值能够通过与所述至少一个分类值的比较而与至少两个预先确定的可能的经分类的旋转值中的一个旋转值相关联。同样地，在所述至少两个预先确定的可能的经分类的旋转值和可能的碰撞区域之间的关联能够预先确定。以这样的方式，所述碰撞区域能够与比较结果相关地根据所述旋转值与所述至少一个分类值之间的比较来确定。分别根据所述旋转值是否大于或者小于分类值，所述旋转值能够与第一分类或者第二分类相关联。所述分类值能够因此示出在两个相邻的分类之间的区别。

所述方法能够能够包括将所述旋转值关联至至少两个分类中的一个分类的步骤。其中，所述至少两个分类中的每个分类被分配所述车辆的一个区域。在所述确定的步骤中，所述碰撞区域能够被确定为所述车辆的一个区域，所述区域被分配相应的分类，所述分类在所述关联的步骤中与旋转值相关联。通过所述分类能够确定设置了多少个碰撞区域。此外，所述分类能够实现在所述旋转值和所述碰撞区域之间的简单的且快速的关联。

在所述确定的步骤中还能够基于所述旋转值的符号并且附加地或者替代地基于所述车辆的横向加速度的符号来确定所述碰撞区域。通过应用所述符号能够确定所述碰撞区域被设置在所述车辆的哪一侧上。

所述方法能够包括将与所述碰撞区域相关联的至少一个乘员保护装置选出作为由于所述碰撞而待激活的乘员保护装置的步骤。所述车辆能够包括多个可激活的乘员保护装置。如果确定了碰撞并且之后确定了碰撞区域，那么能够仅激活多个可激活的乘员保护装置中的相应的乘员保护装置，所述乘员保护装置与针对所述碰撞所确定的碰撞区域相关联。所确定的碰撞区域能够为多个可能的碰撞区域中的一个碰撞区域。所述可能的碰撞区域中的每个碰撞区域能够与唯一的一组乘员保护装置相关联。所述组能够以乘员保护装置的种类和数量来区分。一组乘员保护装置能够不包括任何乘员保护装置、包括一个、两个、三个或者多个乘员保护装置。多个可激活的乘员保护装置中的一个乘员保护装置能够与一个或者多个可能的碰撞区域相关联。能够预先确定在多个乘员保护装置和多个碰撞区域之间的关联。以这样的方式能够分别根据碰撞区域非常快速地激活合适的乘员保护装置。同样地能够避免单个的乘员保护装置的不必需的激活。

本发明还提出了一种被构造用于在相应的设备中执行或者实现依据本发明所述的方法的步骤的装置。通过本发明的以装置为形式的该实施变型也能够快速并且有效地解决本发明所基于的任务。

装置能够在此理解为电的装置，例如控制装置，其处理多个传感器信号并且据此输出控制信号和/或数据信号。所述装置能够具有接口，该接口能够硬件地和/或软件地加以构造。在为硬件的构造时，所述接口能够例如为所谓的***ASIC的一部分，该***ASIC含有所述装置的不同的功能。然而，所述接口为自身的集成的电路或者至少部分地由分布式组件来组成也是可能的。在为软件的构造时，所述接口能够为软件模块，该软件模块例如和其他软件模块一起存在于微控制器上。

具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码能够存储在机器可读的载体诸如半导体存储器、硬盘存储器或者光存储器上并且当所述程序在计算机或者装置上实施时用于执行根据前述多种实施形式中的任一种的方法。

附图说明

接下来根据附图进一步示例性地阐述本发明。其中：

图1示出了依据本发明的一个实施例的车辆的示意性视图；

图2示出了本发明的一个实施例的流程图；

图3示出了依据本发明的一个实施例的车辆的示意性视图；以及

图4示出了碰撞曲线的图形化视图。

具体实施方式

在接下来的本发明的优选的实施例的描述中，对于在不同的附图中所示出的并且起相似的作用的元件将使用相同的或者相似的附图标记，其中，将避免该些元件的重复性的描述。

图1示出了车辆100的视图，该车辆具有用于分析车辆100的碰撞的装置102。该车辆100以行驶方向104向前运动。其中，该车辆100朝向障碍物106运动。该障碍物106在图1所示出的情形下在行驶方向104上位于该车辆100之前。如果该车辆100在行驶方向104上继续运动，那么将发生在该车辆100和该障碍物106之间的碰撞。

车辆100的车辆前端例如前面的保险杠被分布在多个区域111、113、115之中。其中，车辆前端在水平的方向上被分布在多个区域111、113、115之中。区域111、113、115并排地加以设置。依据该实施例，该些区域111、113、115并不相叠。区域113设置在车辆前端的中间。区域111以行驶方向104来看设置在相邻于区域113的右侧。区域115以行驶方向104来看设置在相邻于区域的左侧。

依据该实施例设置了三个区域111、113、115。也能够设置更多的区域或者更少的区域。也能够以相应的方式将该车辆后端分布至多个区域之中，使得能够将接下来所描述的解决方案转用于在车辆后端所发生的碰撞之中。

如果该车辆100继续在行驶方向104上运动，那么该车辆100将以区域115碰到障碍物106。因此，该区域115示出了车辆100与障碍物106碰撞的碰撞区域。因此，车辆100与障碍物106的接触点位于碰撞区域115之内。

碰撞区域115能够借助于用于分析车辆100的碰撞的装置102来加以确定。

依据该实施例，该车辆100具有传感器120和多个乘员保护装置124、126、128。该装置102被构造用于接收传感器120的至少一个旋转值并且基于在与该障碍物106的碰撞开始之后所接收的至少一个旋转值来确定碰撞区域115。

区域111、113、115中的每个区域能够与一个或者多个乘员保护装置124、126、128相关联。例如，区域115与乘员保护装置124、126相关联，区域113与乘员保护装置126相关联并且区域111与乘员保护装置126、128相关联。例如，乘员保护装置124能够为设置在行驶方向104上的右侧的侧面安全气囊，乘员保护装置126为前侧安全气囊并且乘员保护装置128为设置在行驶方向104上的左侧的侧面安全气囊。

依据该实施例，传感器120被构造为获取围绕车辆100的竖轴z的车辆100的旋转速度或者旋转率ω_z并且将其作为旋转值输出至装置102。竖轴z能够穿过车辆100的重心地延伸。因此，旋转率ω_z能够涉及偏航率。替代或者附加于旋转率ω_z，能够由装置102将围绕竖轴z的旋转加速度或者围绕竖轴z的旋转角作为旋转值来加以利用。

依据该实施例，传感器120被构造用于获取沿着车辆100的纵轴x的车辆100的纵向加速度。此外，传感器120被构造用于获取沿着车辆100的横轴y的车辆100的横向加速度。传感器120被构造用于将包括纵向加速度和横向加速度的值的信号输出至该装置102。该装置102被构造用于基于纵向加速度和横向加速度来识别碰撞并且将其分类为从前面的碰撞、从后面的碰撞或者从侧面的碰撞。

传感器120能够包括一个传感器单元或者多个传感器单元，它们也能够被安置在车辆100内的不同的位置处。

如果该车辆100撞击上障碍物106，那么将首先由传感器120获取一个纵向加速度，并且随后获取一个比纵向加速度小的横向加速度，以及获取一个旋转率ω_z。该装置102被构造用于基于纵向加速度和可选附加地基于横向加速度来识别与障碍物106的该碰撞为前端撞击。通过对旋转率ω_z的分析，该装置102还被构造为将碰撞区域115确定为在该车辆100与该障碍物106之间的接触点。为了确定碰撞种类和/或碰撞区域，该装置102被构造为分析该加速度和该旋转值ω_z的绝对值并且附加地或者替代地分析该加速度和该旋转值ω_z的值的随时间的变化的曲线。此外，该装置102被构造为为了确定碰撞类型和/或碰撞区域而分析该加速度和该旋转率ω_z的值的变化之间的时间关系。此外，该装置102被构造为为了确定碰撞类型和/或碰撞区域而分析纵向加速度和横向加速度之间的关系和/或分析加速度和旋转率ω_z之间的关系。

依据一个实施例，前端相撞或者前端碰撞的识别通过在x方向即车辆纵向上的强的信号来实现。其中，能够涉及在纵向上的加速度。例如，当在纵向上的加速度(Acc_X)大于一个阈值时识别前端相撞为此类的碰撞。偏航率信号ω_z在短的延时之后示出强的信号，在这为在车辆100与障碍物106碰撞之后的约5ms之后，例如以超过预先给定的阈值的偏差为形式。

此外，在y方向上即在车辆的横向上的加速度相较于侧面相撞或者侧面碰撞显著地更小，不管在哪个撞击点上。然而识别y加速度即横向加速度。该横向加速度能够被用于真实性检查。

接触点的估计如今与偏航加速度的分析有关。如果鉴定为强的偏航加速度，那么推断出其击中点为从车辆前端的中心朝向侧面运动，例如在前照灯或者方向灯的方向上。该偏航加速度现在能够分布入如下的分类，即该分类再次与前端区域相关联。该偏航加速度能够根据偏航率ω_z来确定，反之亦然。

旋转方向或者该接触点位于车辆中心的左边或者右边能够通过偏航率ω_z的符号和/或y加速度来加以确定。

图2示出了用于分析依据本发明的一个实施例的车辆的碰撞的方法的流程图。该车辆能够例如为在图1中所示出的车辆100。该方法能够例如由在图1中所示出的装置102中加以实现。

在步骤201中，将车辆的纵向加速度与一个阈值作比较。基于由该比较所得出的比较结果能够识别碰撞的开始。例如，当该纵向加速度的值一次性地或者在预先确定的时间段上大于该阈值时能够得出碰撞。

在步骤203中将车辆的横向加速度与另一个阈值作比较。基于由该比较而得出的另一个比较结果能够真实性检查基于纵向加速度的、碰撞的识别。例如，横向加速度能够在时间上在基于纵向加速度识别碰撞开始之后来执行与另一个阈值的比较。如果该横向加速度在碰撞开始之后的一个时间点小于在该时间点的纵向加速度，那么能够由此得出：其为前端碰撞或者后端碰撞而非侧面碰撞。该另一个阈值能够是预先确定的或者与纵向加速度的值有关地加以调节。

在步骤205中，表示围绕车辆的竖轴的旋转运动或者旋转状态的旋转值能够与至少一个分类值作比较，以便得到经分类的旋转值。该旋转值能够通过比较来分类，即与多个分类中的一个分类相关联。依据该实施例示出了三个分类211、213、215。分类211、213、215中的每个分类能够与车辆的一个可能的碰撞区域相关联。例如，分类211能够与在图1中所示出的区域111相关联，分类213与区域113相关联并且分类215与区域115相关联。

分类211、213、215中的每个分类或者由分类所限定的碰撞区域中的每个碰撞区域与一组乘员保护装置221、223、225相关联。例如，组225能够与在图1中所示出的乘员保护装置124、126相关联，组223能够与在图1中所示出的乘员保护装置126相关联并且组221能够与在图1中所示出的乘员保护装置126、128相关联。因此，通过将旋转值与分类211、213、215中的一个分类在步骤205中相关联能够选出乘员保护装置中的、接下来能够被激活的一个组221、223、225。

能够响应于通过步骤201、203的碰撞的识别来执行步骤205。其中，步骤203可选地用于该碰撞的真实性检查。步骤201、203能够两者可选地加以实施。例如，当以其他的方式确定了或者已经提供有关于碰撞的信息时，步骤201、203能够省去。

图3示出了依据本发明的一个实施例的车辆100的示意性的视图。其中，该车辆能够为在图1中所示出的车辆100。车辆100具有质量重心300。示出了由于车辆100与障碍物106的碰撞而引起的力F的影响。

依据该实施例，在障碍物106和车辆100之间的碰撞开始时的接触点305位于在车辆100的正面处的碰撞区域之中，更确切地说位于正面的右半部分。因此，力F侧向地施加在车辆100的重心300上。因此，在重心300和接触点305之间形成了侧向的位移，该接触点位于障碍物和车辆100之间。首先，力F抵消车辆100的惯性力r。惯性力r在车辆100的行驶方向上作用。由于该力F的影响与重心300有偏移将车辆100设置于旋转之中。由此所引起的偏航率ω_z的方向通过箭头加以示出。

依据所描述的实施例将实现旋转的和线性的加速度信息的共同的评估，这些信息将被用于分立的相撞场景的识别。其中实现了复杂的相撞曲线的普遍的特征的确定，该复杂的相撞曲线既包含线性的运动改变也包含旋转的运动改变。

如果确定该接触点305或者该碰撞区域，那么其将允许得出以下旋转的行为例如偏航率ω_z在相撞曲线中的推论。如果预期大的旋转行为，那么除了传统的前端保持装置例如安全气囊和皮带拉紧器之外还应该激活侧面起作用的乘员保护装置，如窗口安全气囊以及如果存在则激活座椅集成的保持装置，诸如具有侧面保持功能的相撞激活的座椅或者主动的座椅调节装置，因为在此所预期的是乘员的头部描述了这样的曲线轨道，其在B柱的附近结束。

替代该偏航率ω_z也能够使用该偏航率ω_z的衍生物，诸如偏航角或者偏航加速度。

在图3中所示出的场景中能够为“低重叠”的相似的力作用，即具有低重叠的力作用。

图4示出了一个图形视图，在该视图中示出了与纵向加速度DV_X成比例的偏航率ω_z。示出了一个图表，在该图表中在横坐标上为纵向加速度DV_X并且在纵坐标上为偏航率ω_z的值。阈值440将由横坐标和纵坐标所展开的空间分为两个子空间442、444。阈值440通过原点线来形成。子空间442示出了这样的区域，该区域与类型“低重叠相撞”的碰撞即具有低重叠的碰撞相关联。子空间444示出了这样的区域，该区域与所有其它类型的碰撞相关联，即例如ODB碰撞(偏移变形壁障碰撞)、角度碰撞、FF碰撞(平迎头碰撞)或者无火的碰撞，在该些类型的碰撞中不会激活任何的乘员保护装置。

标出了两根特征线446、448。特征线446示出了在偏航率ω_z的值和纵向加速度DV_X之间的关系在“低重叠”碰撞期间的示例性的曲线，诸如例如借助于图1和图3所描述的那样。特征线448示出了在偏航率ω_z的值和纵向加速度DV_X之间的关系在碰撞期间的示例性的曲线，在该碰撞中并不为“低重叠”的碰撞。

关于该相撞在后端还是在前端的区分，即该碰撞是从前面或者从后面进行的，能够通过偏航率ω_z和Y加速度即横向加速度的符号比较来执行。

所描述的实施例实现了通过偏航率信号ω_z的分析来识别低重叠相撞。该解决方案能够例如被实现在控制器实施形式之中，在这样的控制器实施形式中在相应的旋转平面中既集成有旋转率传感器也集成有加速度传感器。为了实现旋转的相撞的相撞分类，确定以碰撞区域或者接触点为形式的直观的相撞特征以便实现在相应的复杂的相撞情形下的保持装置的合适的激活概念的确定。

所描述的解决方案适于基于偏航率的用于触发乘员保护装置的算法的路径的输出。

所描述的并且在附图中所示出的实施例仅仅是示例性地加以选择的。不同的实施例能够完全地或者参照单个的特征相互组合。一个实施例也能够通过另一个实施例的特征来补充。此外，依据本发明的方法步骤能够重复以及以有别于在所描述的顺序地加以实施。这些方法步骤能够连续地重复实施。

Claims (10)

1.一种用于分析车辆(100)的碰撞的方法，其包括以下步骤：

基于表示围绕所述车辆的竖轴(z)的旋转运动或者旋转状态的旋转值(ω_z)来确定在所述车辆(100)处的、涉及所述碰撞的碰撞区域(115、305)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述旋转运动表示旋转加速度或者旋转速度(ω_z)，并且其中，所述旋转状态表示旋转角。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有将在所述车辆(100)的纵向(x)上的纵向加速度与阈值作比较的步骤(201)，以便识别所述碰撞。

4.根据权利要求3所述的方法，其具有将在所述车辆(100)的横向(y)上的横向加速度与另一个阈值作比较的步骤(203)，以便真实性检查基于所述纵向加速度的、所述碰撞的所述识别。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有将所述旋转值(ω_z)与至少一个分类值作比较的步骤(205)，以便得到经分类的旋转值，并且其中，在所述确定的步骤中基于所述经分类的旋转值来确定所述碰撞区域。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有将所述旋转值(ω_z)与至少两个分类(211、213、215)中的一个分类相关联的步骤，其中，所述至少两个分类中的每个分类分配有所述车辆的区域(111、113、115)，并且其中，在所述确定的步骤中所述碰撞区域(115)被确定为所述车辆(100)的区域，所述区域被分配有相应的分类，在所述关联的步骤中的所述旋转值与所述相应的分类相关联。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述确定的步骤中还基于所述旋转值(ω_z)的符号和/或所述车辆(100)的横向加速度来确定所述碰撞区域(115、305)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其具有将与所述碰撞区域相关联的至少一个乘员保护装置(124、126、128)选出作为由于所述碰撞而待激活的乘员保护装置的步骤(221、223、225)。

9.一种用于分析车辆(100)的碰撞的装置(102)，其被构造用于执行依据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

10.一种具有程序代码的计算机程序产品，当所述程序在装置上实施时，所述程序代码用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。