DE10026383B4

DE10026383B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung der Position eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeuginsassen, auf einem Sitz in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10026383B4
Application number: DE10026383A
Authority: DE
Inventors: Martin Lanzerath
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 2000-05-27
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2020-05-28
Also published as: DE10026383A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Position (P) eines Objekts (2), insbesondere eines Fahrzeuginsassen, auf einem Sitz (3) eines Kraftfahrzeugs (1) durch einen ersten Sensor (4) und einen Infrarot-Sensor (5), sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der zweite Sensor (5) nur zur Eichung des ersten Sensors (4) aktiviert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Position eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeuginsassen, auf einem Sitz eines Kraftfahrzeugs durch einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor, sowie eine entsprechende Vorrichtung.
Aus der WO 95/27635 ist ein Verfahren bekannt, mit dem die Position einer Person auf einem Sitz in einem Kraftfahrzeug erkannt werden kann. Dabei werden zwei oder mehrere Sensoren, deren Arbeitsweise auf physikalisch unterschiedlichen Grundsätzen beruhen, verwendet. Die von den jeweiligen Sensoren erhaltenen Daten über die Position der Person auf dem Sitz werden in einem Rechner zu einem zusammengesetzten Signal verbunden. Dieses Signal gibt die Position der Person mit größerer Sicherheit richtig an, als dies bei einer Meßmethode mit nur einem Sensor der Fall ist, da durch die Korrelation der beiden Signale eine Überprüfung der einzelnen Signale erfolgt. Durch diese Korrelation der beiden Signale können störende Umwelteinflüsse, die sich auf die Messungen der einzelnen Sensoren auswirken, größtenteils ausgeschaltet werden. Die verwendeten Sensoren stammen hierbei aus der Gruppe der Infrarot-, Ultraschall-, Druck-, Mikrowellen-, kapazitiven, Licht- und Laser-Sensoren. Mit dem korrelierten Signal wird eine Airbag-Steuerung so gesteuert, daß sie bei einer Kollision eines Kraftfahrzeuges den Airbag derart aufbläst, daß er besonders wirkungsvoll für eine Person ist, die sich in der ermittelten Position auf dem Sitz befindet. Hierbei handelt es sich zwar um ein zuverlässiges System zur Erkennung der Position einer Person auf einem Sitz in einem Kraftfahrzeug, jedoch ist dies mit einem großen Aufwand verbunden, da die Signale von den beiden Sensoren ständig miteinander korreliert werden müssen und dieses korrelierte Signal dann an die Airbag-Steuereinheit weitergegeben wird.
Weiterhin ist aus der DE 44 33 601 ein Verfahren zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von sicherheitsrelevanten Systemen, beispielsweise von Airbags, mit einer Auswerteeinheit bekannt. Die Auswerteeinheit bestimmt die Position der Person auf dem Sitz durch einen ersten Sensor, der auf den möglichen Kopf- oder Schulterbereich des Sitzes fokussiert ist. Zu diesem ersten Sensor, der ein Signal an eine Auswerteeinheit weitergibt, wird zusätzlich noch ein zweites Signal, das von einem zweiten Sensor, in Form eines Sitzkissensensors, herrührt, an die Auswerteeinheit weitergegeben. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass beispielsweise ein Gegenstand, der so hoch ist, dass er in den Detektionsbereich des ersten Sensors gelangt, die Auswertelogik auch ansprechen lässt und bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs der Airbag unnötigerweise aktiviert wird.
Ferner sind aus der DE 196 11 073 A1 ein Insassenschutzsystem für Fahrzeuge zur Personenbeförderung mit einer Sitzbelegungserkennungseinrichtung und aus der DE 198 22 850 A1 ein Fahrererkennungsverfahren und ein Airbag-Steuerverfahren bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem/der eine sichere Bestimmung der Position eines Objekts, insbesondere eines Fahrzeuginsassen, auf einem Sitz eines Kraftfahrzeugs ermöglicht wird, ohne dass dies mit einem großen Aufwand verbunden ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
Dadurch, dass der zweite Sensor nur zur Kalibrierung (Eichung) des ersten Sensors aktiviert wird, kann der zweite Sensor fast ständig ausgeschaltet sein, was zu einer Einsparung an elektrischer Energie führt. Die Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung allein durch den geeichten ersten Sensor ist ausreichend, da durch die Eichung die besonderen Umwelteinflüsse berücksichtigt wurden. Im Folgenden muss nur noch die Differenz zwischen dem Eichabstand und der jeweiligen Position, die gerade vom ersten Sensor gemessen wird, berücksichtigt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Sensor ein kapazitiver Sensor und der zweite Sensor ein Infrarot-Sensor ist. Durch einen kapazitiven Sensor lässt sich sehr genau die relative Position eines Objekts im Vergleich zu seiner vorherigen Position messen. Ein Infrarot-Sensor ist besonders gut geeignet, um die Position eines Wärme abstrahlenden Objekts, insbesondere eines Fahrzeuginsassen, zu bestimmen. Im Folgenden werden die vorteilhaften Weiterbildungen nur für die Konstellation näher beschrieben, dass der erste Sensor ein kapazitiver Sensor und der zweite Sensor ein Infrarot-Sensor ist. Dies ist jedoch in keiner Weise beschränkend, da genau so gut andere Konstellationen verwendet werden können, bei denen der erste und zweite Sensor aus einer anderen Gruppe stammen. Außerdem wird stellvertretend für die Objekte, deren Position bestimmt werden soll auf Fahrzeuginsassen näher eingegangen, ohne daß dies jedoch beschränkend wäre.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Infrarot-Sensor in bestimmten Zeitintervallen zur Eichung des kapazitiven Sensors automatisch aktiviert wird. Dadurch ist es möglich, daß sich verändernde Umwelteinflüsse durch die automatisch vorgenommene neue Eichung eliminiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Infrarot-Sensor nach dem Anlassen des Kraftfahrzeugs, dem Schließen einer Fahrzeugtür und/oder dem Einrasten eines Gurtes in ein Gurtschloß aktiviert wird. Dazu ist die Meßeinrichtung mit dem Stromkreis, der durch das Drehen des Zündschlüssels gesteuert wird, mit einer Fahrzeugtür und/oder einem Gurtschloß verbunden. Jede der genannten Aktionen führt in der Regel zu einer Veränderung der Bedingungen innerhalb des Kraftfahrzeuges, beispielsweise kann vor dem Schließen einer Fahrzeugtür feuchte Luft oder Regen in das Fahrzeug gelangen und somit die Signale des kapazitiven Sensors nicht mehr der tatsächlichen Position der Fahrzeuginsassen auf dem Sitz entsprechen. Durch eine Neueichung in einem oder mehreren der vorgenannten Fälle kann dem entgegengewirkt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß ein Fahrzeuginsasse den Infrarot-Sensor zur Eichung individuell aktivieren kann. Dadurch kann der Fahrzeuginsasse jeweils auf veränderte Situationen im Fahrzeuginneren reagieren, so daß immer ein gut geeichter kapazitiver Sensor die Position des Fahrzeuginsassen auf einem Sitz richtig bestimmt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Eichung in einer Verarbeitungseinrichtung geschieht, an die die Werte des kapazitiven Sensors und des Infrarot-Sensors übertragen werden. Die Sensoren sind mit der Verarbeitungseinrichtung über Leitungen verbunden. Dadurch, daß der Infrarot-Sensor nur zur Eichung des kapazitiven Sensors verwendet wird, wird Rechenzeit eingespart, die dann für andere Funktionen zur Verfügung steht.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die durch das Verfahren erkannte Position für die Steuerung eines Airbags verwendet wird. Dadurch ist es möglich, daß die Gasmenge, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs zum Aufblasen des Airbags in diesen eingeblasen wird, auf die Sitzposition des Fahrzeuginsassen abgestimmt werden kann. Um den Fahrzeuginsassen bestmöglich zu schützen, ist es nötig, die Gasmenge je nach Sitzposition zu variieren.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Infrarot-Sensor oberhalb des Sitzes und der kapazitive Sensor vor dem Sitz angeordnet sind. Bevorzugt ist der Infrarot-Sensor dabei am Himmel des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dadurch ist eine sehr gute Bestimmung der absoluten Position des Fahrzeuginsassen auf dem Sitz gewährleistet, da sich zwischen ihm und dem Infrarot-Sensor keine störenden Teile, wie beispielsweise ein Lenkrad, befinden. Außerdem ist der Kopf des Fahrzeuginsassen in der Regel nicht durch Textilien verhüllt, so daß der auf Wärme ansprechende Infrarot-Sensor den Kopf des Fahrzeuginsassen sehr gut detektieren kann. Der kapazitive Sensor ist bevorzugt im Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs oder der Rückenlehne eines Vordersitzes angeordnet. Ein Vordersitz bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung einen solchen Sitz, hinter welchem sich noch ein weiterer Sitz befindet, auf dem der Fahrzeuginsasse sitzt, dessen Position erkannt werden soll. In der Regel ist der Vordersitz der Fahrersitz oder der Beifahrersitz. Jedoch ist es auch möglich, beispielsweise bei Kleinbussen oder Vans mit drei Sitzreihen, daß es sich hierbei um einen anderen als den Fahrer- oder Beifahrersitz handelt. Durch die Position des kapazitiven Sensors vor dem Fahrzeuginsassen wird der Abstand zwischen dem Fahrzeuginsassen und dem Sensor in der Richtung gemessen, auf die es beim Auslösen eines Airbags ankommt. Dadurch kann der gemessene Wert direkt für die Berechnung der in den Airbag bei einem Auffahrunfall einzublasenden Gasmenge verwendet werden.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand des anhand der Figur beschriebenen Ausführungsbeispiels. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erkennung der Position eines Objekts auf einen Sitz eines Kraftfahrzeugs.
In einem Kraftfahrzeug 1 sitzt ein Fahrzeuginsasse 2 auf einem Sitz 3. Oberhalb des Sitzes 3 am Himmel 8 des Kraftfahrzeugs 1 ist ein Infrarot-Sensor 5 angeordnet. Der Infrarot-Sensor 5 registriert die Wärmestrahlung, die von dem Fahrzeuginsassen 2 ausgeht, und kann somit genau dessen Position P auf dem Sitz 3 bestimmen. Die vom Infrarot-Sensor 5 registrierten Daten werden über eine Leitung 5' zu einer Verarbeitungseinrichtung 6 übertragen.
Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Armaturenbrett 7 auf, in dem ein kapazitiver Sensor 4 angeordnet ist, der den Abstand d zwischen sich und dem Fahrzeuginsassen 2 auf dem Sitz 3 erfaßt. Die von ihm gewonnenen Daten werden über eine Leitung 4' zur Verarbeitungseinrichtung 6 übertragen.
Der Infrarot-Sensor 5 wird nur zur Eichung des kapazitiven Sensors 4 aktiviert und bleibt die übrige Zeit inaktiv. Dagegen registriert der kapazitive Sensor 4 ständig den Abstand d zwischen sich und dem Fahrzeuginsassen 2 und gibt die Daten auch ständig über die Leitung 4' an die Verarbeitungseinrichtung 6 weiter.
Die Eichung der Vorrichtung geschieht so, daß die Position P vom Infrarot-Sensor 5 erfaßt wird. Der dazugehörige Wert wird über die Leitung 5' an die Verarbeitungseinrichtung 6 weitergegeben, die damit die absolute Position P des Fahrzeuginsassen 2 auf dem Sitz 3 bestimmt. Der gleichzeitig durch den kapazitiven Sensor 4 registrierte Wert für den Abstand d zwischen sich und dem Fahrzeuginsassen 2 wird über die Leitung 4' ebenfalls an die Verarbeitungseinrichtung 6 weitergegeben. Dort wird diesem Wert die vom Infrarot-Sensor 5 registrierte absolute Position P zugeordnet. Im weiteren wird dann immer eine Relativbetrachtung der Änderung der Werte, die durch den kapazitiven Sensor 4 für den Abstand d zwischen sich und dem Fahrzeuginsassen 2 erhalten werden, durchgeführt. Damit ist eine zuverlässige Bestimmung der jeweiligen Position des Fahrzeuginsassen 2 auf dem Sitz 3 möglich. Durch die Eichung werden die Umwelteinflüsse, auf die der kapazitive Sensor 4 sehr empfindlich reagiert, eliminiert.
Die Eichung des kapazitiven Sensors 4 geschieht beim Anlassen des Motors durch den Fahrer automatisch. Dadurch ist gewährleistet, daß die zu diesem Zeitpunkt im Kraftfahrzeug 1 herrschenden Umwelteinflüsse berücksichtigt werden und die Positionsbestimmung durch den kapazitiven Sensor 4 sehr gut auf diese Umwelteinflüsse eingestellt ist. Da sich die Umwelteinflüsse innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 im Laufe der Zeit, auch während einer einzigen Fahrt, bei der der Motor nicht abgestellt wird, stark verändern können, ist es auch denkbar, daß die Eichung des kapazitiven Sensors 4 durch den Infrarot-Sensor 5 in regelmäßigen Zeitintervallen, beispielsweise 30 Minuten, automatisch durchgeführt wird. Die Änderung der Umwelteinflüsse ist beispielsweise dadurch möglich, daß der Fahrzeuginsasse 2 schwitzt und dadurch die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Kraftfahrzeugs 1 erhöht wird. Außerdem kann auch durch das Öffnen eines Fensters eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit eintreten.
Durch die oben näher beschriebene Vorrichtung und das oben näher beschriebene Verfahren ist es möglich, Strom einzusparen, da der Infrarot-Sensor 5 die meiste Zeit nicht aktiviert ist und nur für ein kurzes Zeitintervall betrieben werden muß. Außerdem wird dadurch eine enorme Menge an Rechenzeit der Verarbeitungseinrichtung 6 eingespart, die für andere elektronische Funktionen im Kraftfahrzeug 1 genutzt werden kann. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen mit vielen Sonderausstattungen, die vorwiegend elektronisch bedient und gesteuert werden, ein großer Vorteil.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Fahrzeuginsasse
3: Sitz
4: Kapazitiver Sensor
4': Leitung
5: Infrarot-Sensor
5': Leitung
6: Verarbeitungseinrichtung
7: Armaturenbrett
8: Himmel
P: Position
d: Abstand

Claims

Verfahren zur Erkennung der Position (P) eines Objekts (2), insbesondere eines Fahrzeuginsassen, auf einem Sitz (3) eines Kraftfahrzeugs (1) durch einen ersten Sensor (4) und einen zweiten Sensor (5), dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Sensors (4) nur kalibriert wird, wenn im die tatsächliche Position des Objektes (2) kennzeichnenden Ausgangssignal des zweiten Sensors (5) eine Änderung auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (4) ein kapazitiver Sensor und der zweite Sensor (5) ein Infrarot-Sensor ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (5) in bestimmten Zeitintervallen zur Eichung des ersten Sensors (4) automatisch aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (5) nach dem Anlassen des Kraftfahrzeugs (1), dem Schließen einer Fahrzeugtür und/oder dem Einrasten eines Gurtes in ein Gurtschloß aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fahrzeuginsasse (2) den zweiten Sensor (5) zur Eichung individuell aktivieren kann.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichung in einer Verarbeitungseinrichtung (6) geschieht, an den die Werte des ersten Sensors (4) und des zweiten Sensors (5) übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Verfahren erkannte Position (P) des Objekts (2), insbesondere eines Fahrzeuginsassen, für die Steuerung eines Airbags verwendet wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem ersten Sensor (4) und einem zweiten Sensor (5), die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (5) oberhalb des Sitzes (3) und des ersten Sensors (4) vor dem Sitz (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (5) am Himmel (8) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (4) in einem Armaturenbrett (7) oder in einer Rückenlehne (9) eines Vordersitzes angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Zündschloß, einer Tür des Kraftfahrzeugs (1) oder einem Gurtschloß verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (4) und/oder der zweite Sensor (5) mit einer Verarbeitungseinrichtung (6) verbunden sind.