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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Diskriminieren eines impaktierenden Objekts, insbesondere eines Passanten, auf einen Stoßfänger eines Fahrzeugs, auf ein Steuergerät für eine Passantenschutzeinrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Bei einer herkömmlichen Erkennung eines Fußgängeraufpralls wird eine im Stoßfänger oder in der Stoßfängerverkleidung des Fahrzeugs verbaute Sensorik verwendet. Dabei kann es sich z.B. um 2 oder mehrere Beschleunigungssensoren, um die Erfassung des Innendrucks in einem abgeschlossenen Hohlraum des Stoßfängers, um Biegesensoren einer Außenhaut des Stoßfängers, oder um weitere Arten von Sensoriken handeln.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Diskriminieren eines impaktierenden Objekts, insbesondere eines Passanten, auf einen Stoßfänger eines Fahrzeugs, weiterhin ein Steuergerät für eine Passantenschutzeinrichtung sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass beispielsweise zusätzlich zur Sensorik am Stoßfänger auch eine vom Aufprallort weiter entfernt platzierte Sensorik zur Detektion eines Fußgängeraufpralls geeignet ist. Dabei kann es sich z.B. um die Beschleunigungssensorik eines auf dem zentralen Tunnel angebrachten Airbag-Steuergerätes handeln. Allerdings ist der Messbereich dieser Beschleunigungssensorik auf die im Fahrzeugcrash vorkommenden hohen Beschleunigungswerte (z.B. bis zu 120g) ausgelegt und löst deshalb in dem für Fußgängerunfälle interessanten Nieder-g-Bereich schlecht auf. Dagegen können nun unter Verwendung eines gesonderten Beschleunigungssensors mit einem auf geringe Beschleunigungen abgestimmtem Messbereich, Aufprallereignisse mit einer großen Sicherheit klassifiziert werden können, um Schutzmaßnahmen einzuleiten. Da der Beschleunigungssensor mit höherer Empfindlichkeit ein verbessert interpretierbares Signal bereitstellt, kann die Klassierung ohne aufwändige, und damit zeitaufwändige Signalverbesserung erfolgen. Dadurch kann das Aufprallereignis sicherer und schneller interpretiert werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Diskriminieren eines impaktierenden Objekts, insbesondere eines Passanten, auf einen Stoßfänger eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines Beschleunigungssignals eines hochauflösenden Beschleunigungssensors;
Verarbeiten, insbesondere Filtern des Beschleunigungssignals, um ein verarbeitetes Beschleunigungssignal zu erhalten; und
Bereitstellen eines Aktivierungssignals für eine Passantenschutzeinrichtung, wenn das Objekt den Stoßfänger des Fahrzeugs impaktiert und wenn ein Beschleunigungswert des verarbeiteten Beschleunigungssignals größer als ein Grenzwert ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät für eine Passantenschutzeinrichtung, wobei das Steuergerät folgende Merkmale aufweist:
eine Schnittstelle zum Empfangen eines Beschleunigungssignals eines hochauflösenden Beschleunigungssensors;
eine Einrichtung zum Verarbeiten, insbesondere Filtern des Beschleunigungssignals, um ein verarbeitetes Beschleunigungssignal zu erhalten; und
eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Aktivierungssignals für die Passantenschutzeinrichtung, wenn das Objekt auf dem Stoßfänger des Fahrzeugs impaktiert und wenn ein Beschleunigungswert des verarbeiteten Beschleunigungssignals größer als ein Grenzwert ist.
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Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Diskriminieren kann ein Unterscheiden verstanden werden. Unter einem Impaktieren kann ein Aufprallen verstanden werden. Ein Passant kann ein Mensch, beispielsweise ein Fußgänger oder Fahrradfahrer sein. Ein Beschleunigungssensor kann dazu ausgebildet sein, eine aktuelle Beschleunigung des Sensors zu erfassen und in einem Beschleunigungssignal beispielsweise elektrisch wiederzugeben. Der Beschleunigungssensor kann insbesondere dazu ausgebildet sein, in einer Fahrzeuglängsachse (X-Achse) Beschleunigungen zu erfassen. Unter einem hochauflösenden Beschleunigungssensor kann ein Beschleunigungssensor mit einer kleinen Spanne zwischen diskreten Einzelwerten des Beschleunigungssignals verstanden werden, der einen Verlauf der Beschleunigung mit einer geringen Abweichung wiedergeben kann. Unter einem Verarbeiten des Beschleunigungssignals kann ein Filtern, beispielsweise ein Abscheiden von unerwünschten Signalbestandteilen, verstanden werden. Beispielsweise können hochfrequente Signalanteile, wie beispielsweise ein Sensorrauschen abgeschieden werden. Das Filtern kann beispielsweise mittels eines Tiefpassfilters erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein anderweitiges Verarbeiten beispielsweise ein Integrieren, Integrieren des Absolutwertes, Integration eines Bandpass-gefilterten Signales oder ähnliches erfolgen, um das verarbeitete Signal zu erhalten. Das resultierende verarbeitete Beschleunigungssignal kann geglättet sein. Ein Aktivierungssignal für eine Passantenschutzeinrichtung kann beispielsweise ein Aktivierungsimpuls für einen oder mehrere Aktuatoren der Passantenschutzeinrichtung sein. Ein Grenzwert kann beispielsweise einer Beschleunigung entsprechen, die das Fahrzeug erfährt, wenn ein Passant mit dem Stoßfänger kollidiert. Der Grenzwert kann beispielsweise anhand von Testreihen in einem Labor ermittelt worden sein.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Der hochauflösende Beschleunigungssensor kann eine höhere Auflösung als ein weiterer Beschleunigungssensor des Fahrzeugs aufweisen. Der weitere Beschleunigungssensor kann beispielsweise zum Erkennen von einem Aufprall des Fahrzeugs auf einen massiven Gegenstand und/oder ein anderes Fahrzeug verwendet werden. Der weitere Beschleunigungssensor kann beispielsweise für eine Auslöseentscheidung einer Insassenschutzeinrichtung, wie Gurtstraffer oder Prallsack verwendet werden. Der weitere Beschleunigungssensor kann auch multidirektional ausgeführt sein. Der hochauflösende Beschleunigungssensor kann eine um einen Faktor 5, insbesondere um einen Faktor 10, insbesondere um einen Faktor 20 höhere Auflösung als der weitere Beschleunigungssensor aufweisen. Der hochauflösende Beschleunigungssensor kann einen Messbereich von ±15g, insbesondere einen Messbereich von ±10g, insbesondere einen Messbereich von ±7g, insbesondere einen Messbereich von ±5g und/oder eine Auflösung von 0,1g, insbesondere eine Auflösung von 0,05g, insbesondere eine Auflösung von 0,01g aufweisen. Bei einem Impakt eines Passanten können insbesondere Beschleunigungen am Fahrzeug von bis zu zweifacher Erdbeschleunigung auftreten. Der hochauflösende Beschleunigungssensor kann ein feiner abgestuftes Signal bereitstellen, als ein normaler Beschleunigungssensor. Dadurch können Falschauslösungen vermieden werden.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein hochauflösender Beschleunigungssensor verwendet wird, der auf dem zentralen Fahrzeugtunnel anbegracht ist. Ein Fahrzeugtunnel ist dabei ein längs des Fahrzeugs angebrachter Tunnel am Boden des Fahrzeugs, in dem ein Kabelstrang und/oder ein Antriebsstrang von einem Vorderteil des Fahrzeugs zu einem Hinterteil des Fahrzeugs führt. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass das Signals von dem auf dem Fahrzeugtunnel angebrachten Beschleunigungssensor besonders zuverlässig die Diskriminierung verschiedener Objekte beim Aufprall ermöglicht, da hier Störbeschleunigungsanteile weitgehend durch Karosserieelemente kompensiert wurden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Anpassens eines Signalpegels des Beschleunigungssignals und/oder des verarbeiteten Beschleunigungssignals aufweisen, wobei der Signalpegel um einen Offsetwert verändert wird. Unter einem Anpassen kann ein Anheben oder Absenken des Signalpegels um den Offsetwert verstanden werden. Beispielsweise kann eine aktuelle Beschleunigung des Fahrzeugs beruhend auf einer Bremsung oder einem Gasgeben aus dem Signalpegel entfernt werden, um das impaktierende Objekt besser erkennen zu können. Der Offsetwert kann ein Erfahrungswert sein.
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Der Signalpegel kann rückwirkend für eine Zeitspanne um den Offsetwert verändert werden, wenn das Objekt auf den Stoßfänger des Fahrzeugs impaktiert. Der Aufprall auf den Stoßfänger kann beispielsweise mit einer Zeitverzögerung erkannt werden. Dann kann eine rückwirkende Korrektur eine verbesserte Analyse ermöglichen. Beispielsweise kann die Zeitspanne im Bereich zwischen 25 ms und 50 ms liegen.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Bestimmens des Offsetwerts aufweisen, wobei der Offsetwert einem Mittelwert des Signalpegels über einen Zeitraum entspricht. Beispielsweise kann der Offsetwert über einen vorbestimmten Zeitraum gemittelt werden. Der Offsetwert kann auch ermittelt werden, wenn der Signalpegel des verarbeiteten Signals eine vorbestimmte Abweichung, beispielsweise 15%, von einem vorhergehenden Offsetwert aufweist.
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Im Schritt des Empfangens kann ein Impaktsignal eines Impaktsensors empfangen werden, um den Impakt des Objekts zu erkennen. Der Aufprall des Objekts kann auch mittels einem oder mehrerer Sensoren anderer Wirkweise erkannt werden. Beispielsweise kann ein Innendruck in einem quasi oder vollständig abgeschlossenen Hohlraum des Stoßfängers überwacht werden oder Biegesensoren einer Außenhaut des Stoßfängers können den Impakt erkennen. Dadurch kann eine Redundanz gegen Fehlauslösungen erreicht werden, wenn beispielsweise die Auslöseparameter des Passantenschutzsystems erreicht werden, obwohl kein Aufprall stattgefunden hat. Besonders vorteilhaft werden zur Detektion eines Fußgängeraufpralls die Signale des hochauflösenden Beschleunigungssensors und die Signale des Impaktsensors an der Stoßstange kombiniert ausgewertet.
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Anstelle des Verwendens des alleinigen Aktivierungssignals ist auch ein Aktivierungssignal besonders vorteilhaft, welches nur in Kombination mit einem weiteren Aktivierungssignals basierend auf Sensorik in der Fahrzeugstoßstange zur Aktivierung der Passantenschutzeinrichtung führt. Diese Kombination kann beispielsweise eine UND-Verknüpfung der beiden Aktivierungssignale sein, oder aber eine komplexere Verarbeitung. Beispielsweise kann das Aktivierungssignal basierend auf dem hochauflösenden Sensor auch lediglich ein weiterer Input in die basierend auf der Stoßstangensensorik arbeitenden Fußgängererkennung darstellen, z.B. durch Anpassung von Schwellwerten, oder umgekehrt.
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Besonders vorteilhaft ist daher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Aktivierungssignal basierend auf dem hochauflösenden Beschleunigungssensors nur ein Kombination mit dem Aktivierungssignal eines basierend auf einem Signal einer in der Fahrzeugstoßstange verbauten Sensorik zu einer Ansteuerung von Passantenschutzmitteln führt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer gegen Fehlauslösung gesicherten Aktivierung des Passantenschutzmittels.
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Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Aktivierungssignal basierend auf dem hochauflösenden Beschleunigungssensors eine Fußgängererkennung basierend auf einem Signal von einer in der Fahrzeugstoßstange verbauten Sensorik beeinflusst. Diese Beeinflussung kann beispielsweise derart erfolgen, dass eine Anpassung eines oder mehrerer (Auslöse-)Schwellwerte erfolgt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil eines besonders flexibel an aktuelle Umgebungsbedin- gungen anpassbaren Auslösealgorithmus für die Fußgängererkennung bzw. die Auslösung der Passantenschutzmittel.
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Von Vorteil ist ferner auch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Aktivierungssignal, basierend auf einem Signal einer in einer Fahrzeugstoßstange verbauten Sensorik, eine Fußgängererkennung, basierend auf dem Signal des hochauflösenden Beschleunigungssensors, beeinflusst. Eine solche Beeinflussung kann beispielsweise durch eine Anpassung von (Auslöse-)Schwellwerten für die Aktivierung von Passantenschutzmitteln erfolgen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet ebenfalls den Vorteil eines besonders flexibel an aktuelle Umgebungsbedingungen anpassbaren Auslösealgorithmus für die Fußgängererkennung bzw. die Auslösung der Passantenschutzmittel.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät für eine Passantenschutzeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Diskriminieren impaktierender Objekte gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
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3a bis 3c Diagramme von Beschleunigungssignalen bei einem impaktierenden Objekt gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Steuergerät 102 für eine Passantenschutzeinrichtung 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Steuergerät 102 weist eine Schnittstelle 106 zu einem Beschleunigungssensor 108, eine Einrichtung zum Verarbeiten 110, insbesondere zum Filtern und eine Einrichtung zum Bereitstellen 112 auf. Die Schnittstelle 106 ist zum Empfangen eines Beschleunigungssignals des hochauflösenden Beschleunigungssensors 108 mit dem Beschleunigungssensor 108 verbunden. Der Beschleunigungssensor 108 weist einen Messbereich von ±15g, insbesondere einen Messbereich von ±10g, insbesondere einen Messbereich von ±5g auf. Eine Auflösung des Beschleunigungssignals des Beschleunigungssensors 108 beträgt 0,1g, insbesondere 0,05g, insbesondere 0,01g. Der Beschleunigungssensor 108 kann bevorzugt in einer Fahrzeuglängsrichtung x des Fahrzeugs 100 Beschleunigungen des Fahrzeugs 100 erfassen. Die Einrichtung zum Filtern 110 des Beschleunigungssignals ist mit der Schnittstelle 106 und der Einrichtung zum Bereitstellen 112 verbunden. Die Einrichtung zum Verarbeiten 110 ist beispielsweise dazu ausgebildet das Beschleunigungssignal zu verarbeiten, insbesondere zu filtern, zu integrieren, einen Absolutwert dieses Signals zu integrieren, ein Bandpass-gefiltertes Signal zu integrieren oder auf eine andere Weise zu verarbeiten, um ein verarbeitetes Beschleunigungssignal zu erhalten. Die Einrichtung zum Verarbeiten 110 kann einen Tiefpassfilter aufweisen, um das Beschleunigungssignal zu filtern. Die Einrichtung zum Bereitstellen 112 ist mit der Passantenschutzeinrichtung 104 verbunden. Die Einrichtung zum Bereitstellen 112 ist dazu ausgebildet, ein Aktivierungssignal für die Passantenschutzeinrichtung 104 bereitzustellen, wenn ein Objekt auf dem Stoßfänger des Fahrzeugs 100 impaktiert und wenn ein Beschleunigungswert des verarbeiteten Beschleunigungssignals größer als ein Grenzwert ist. Zusätzlich oder optional kann auch die Passantenschutzeinrichtung 104 einen Sensor aufweisen, der ausgebildet ist, um zu erfassen, ob tatsächlich Passanten bzw. Fußgänger sich im Schutzbereich der Passantenschutzeinrichtung 104 befinden. Ein Signal dieses Sensors kann dann in der Einrichtung zum Bereitstellen 112 zusammen mit dem von der Einrichtung zum Verarbeiten 110 gelieferten Signal verarbeitet werden, so dass das Aktivierungssignal nur dann an die Passantenschutzeinrichtung 104 ausgegeben wird, wenn der Beschleunigungswert des verarbeiteten Beschleunigungssignals größer als ein Grenzwert ist und das Signal des Sensors von der Passantenschutzeinrichtung 104 einen Wert aufweist, der das Vorhandensein eines Passanten vor dem Fahrzeug repräsentiert. Das Steuergerät 102 ist geeignet, ein Verfahren zum Diskriminieren impaktierender Objekte, insbesondere Passanten, auf einen Stoßfänger eines Fahrzeugs 100 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz durchzuführen. Wenn ein Objekt mit dem Fahrzeug 100 kollidiert, erkennt das Steuergerät 102 ob das Objekt ein Passant, beispielsweise ein Fußgänger, oder ein Tier, beispielsweise ein Hund ist. Bei einem Fußgänger ist die negative Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung x größer als der Grenzwert, bei einem Hund ist die negative Beschleunigung kleiner als der Grenzwert. Wenn die negative Beschleunigung größer als der Grenzwert ist stellt die Einrichtung zum Bereitstellen 112 das Aktivierungssignal bereit.
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Anstelle dieses alleinigen Aktivierungssignals ist auch ein Aktivierungssignal besonders vorteilhaft, welches nur in Kombination mit einem weiteren Aktivierungssignals basierend auf Sensorik in der Fahrzeugstoßstange zur Aktivierung der Passantenschutzeinrichtung führt. Diese Kombination kann beispielsweise eine UND-Verknüpfung der beiden Aktivierungssignale sein, oder aber eine komplexere Verarbeitung. Beispielsweise kann das Aktivierungssignal basierend auf dem hochauflösenden Sensor auch lediglich ein weiterer Input in die basierend auf der Stoßstangensensorik arbeitenden Fußgängererkennung darstellen, z.B. durch Anpassung von Schwellwerten, oder umgekehrt.
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Dann kann die Passantenschutzeinrichtung 104 beispielsweise einen Aufprall eines Torso und/oder Kopf des Fußgängers auf eine Motorhaube oder Frontscheibe des Fahrzeugs abmildern, indem beispielsweise ein Prallsack zwischen dem Fußgänger und dem Fahrzeug 100 gefüllt wird, der dazu ausgebildet ist, den Fußgänger aufzufangen. Alternativ dazu kann durch eine reversible oder irreversible Anhebung der Motorhaube der Abstand zwischen Kontaktfläche und Motorblock oder anderer Aggregate vergrößert werden, um die Verletzungsgefahr zu verringern.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Diskriminieren impaktierender Objekte, insbesondere Passanten, auf einen Stoßfänger eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 kann auf einem Steuergerät, wie es in 1 dargestellt ist, ausgeführt werden. Das Verfahren 200 weist einen Schritt des Empfangens 202, einen Schritt des Filterns 204 und eine Schritt des Bereitstellens 206 auf. Im Schritt des Empfangens 202 wird ein Beschleunigungssignal eines hochauflösenden Beschleunigungssensors über eine Schnittstelle zu dem hochauflösenden Beschleunigungssensor empfangen. Im Schritt des Filterns 204 wird das Beschleunigungssignal gefiltert, um ein verarbeitetes Beschleunigungssignal zu erhalten. Im Schritt des Bereitstellens wird ein Aktivierungssignal für eine Passantenschutzeinrichtung bereitgestellt, wenn ein Objekt den Stoßfänger des Fahrzeugs impaktiert und wenn ein Beschleunigungswert des verarbeiteten Beschleunigungssignals größer als ein Grenzwert ist.
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Die 3a, 3b, 3c und 3d zeigen Diagramme von Beschleunigungssignalen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Auf der Abszisse ist jeweils die Zeit angetragen, auf der Ordinate ist die Beschleunigung in g (Erdbeschleunigung) oder eine normierte Beschleunigung angetragen. Die Beschleunigungssignale repräsentieren eine Beschleunigung an einem Steuergerät in x-Richtung, der Fahrzeuglängsrichtung.
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3a zeigt zwei Beschleunigungsverläufe 300, 302 nach einem Aufprall auf einen Stoßfänger eines Fahrzeugs. Dabei bewegt sich das Fahrzeug mit 25 km/h, die Objekte treffen an einer mittleren Trefferposition auf den Stoßfänger. Die Beschleunigungsverläufe 300, 302 sind unbearbeitet und ungefiltert. Daher weisen die Beschleunigungsverläufe 300, 302 hochfrequente Anteile auf, die ein Auswerten erschweren. Ein Zeitpunkt des Aufpralls ist im Ursprung der Abszisse.
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Der Beschleunigungsverlauf 300 repräsentiert einen Aufprall eines Kleintiers auf einen Stoßfänger eines Fahrzeugs. Der Beschleunigungsverlauf 300 weist für eine Zeitspanne von ca. 10 ms nach dem Aufprall lediglich hochfrequente Schwankungen um einen Nulllage auf. Nach 10 ms fällt der Verlauf 300 überlagert von weiteren hochfrequenten Schwingungen auf ein Minimum von minus 0,16 g bei etwa 25 ms. Bei 30 ms erreicht der Verlauf 300 des Kleintieraufpralls 0 g. Bis zu einem Zeitwert von ca. 40 ms steigt die Beschleunigung auf ca. 0,27 g. Danach fällt der Beschleunigungsverlauf 300 wieder.
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Der Beschleunigungsverlauf 302 repräsentiert einen Aufprall eines Fußgängers auf den Stoßfänger. Der Verlauf 302 fällt um etwa 5 ms nach dem Aufprall verzögert bis auf einen Minimalwert von ca. minus 0,48 g bei ca. 0,25 ms. Dabei ist der Verlauf 302 stark von Oberschwingungen überlagert. Die Oberschwingungen weisen eine Amplitude von etwa 0,3 g auf. Nach dem Tiefpunkt steigt der Verlauf 302 stark an. Bei 30 ms kreuzt er die Abszisse. Etwa bei 0,35 ms erreicht der Verlauf 302 einen Hochpunkt bei 0,37 g. Anschließend fällt die Beschleunigung 302 erneut auf gemittelt 0 g zurück und schwingt mit den Oberschwingungen bei einer Amplitude von etwa ±0,05 g.
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Mit anderen Worten zeigt 3a typische Beschleunigungssignale am Airbag-Steuergerät bei 25km/h für ein Kleintier (Signalverlauf 300) und einen Fußgänger (Signalverlauf 302). Eine Trennung der Signale ist deutlich möglich.
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3b zeigt den gleichen Aufprall des Fußgängers aus 3a, wie er mittels eines Sensors niedriger Empfindlichkeit aufgenommen wird. Das Signal 304 weist hier diskrete Werte auf, die aus einer Digitalisierung der Beschleunigung aus 1 herrühren. Der Signalverlauf 304 entspricht dem Verlauf 302 aus 3a, es fehlen jedoch Details. Zusätzlich weist der Graph 304 Fehlausschläge auf einen benachbarten diskreten Wert auf, die von der tatsächlich auftretenden Beschleunigung abweichen. Der Graph 304 weist lediglich diskrete Beschleunigungswerte von 0 g, ca. ±0,14 g, ±0,27 g, ±0,41 g, ±0,55 g und ±0,69 g auf.
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Anhand der durch den internen Sensor mit geringer Auflösung gemessenen Beschleunigungen des Fußgängerversuchs aus 1 lässt sich die Quantisierung durch die zu geringe Auflösung des Sensors erkennen. Das kann zu Problemen bei der Applikation bis hin zur Nichterkennung von Fußgängerversuchen führen.
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3c zeigt den Aufprall des Fußgängers aus 3a, wie er mittels eines hochempfindlichen Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird. Das Signal 306 des Sensors ist als normiertes Signal in Anteilen eines maximalen Signalpegels des Signals 302 dargestellt. Das Signal 306 ist bereits tiefpassgefiltert, um störende Oberschwingungen auszublenden. Aufgrund der Filterung weist das verarbeitete Signal 306 eine zeitliche Verzögerung um ca. 10 ms auf. 15 ms nach dem Aufprall fällt das verarbeitete Signal 306 bis zu einem Tiefpunkt bei etwa 30 ms und minus 38 Prozent Signal- pegel. Anschließend steigt das verarbeitete Signal 306 erneut an, und wechselt bei 41 ms zu positiven Werten. Der Anstieg erreicht bei 46 ms einen Hochpunkt bei 25 Prozent Signalpegel und fällt danach stetig ab.
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Zum Vergleich ist in der 3c ebenfalls das Signal des Sensors mit niedriger Empfindlichkeit aus 3b dargestellt. Der Signalverlauf 308 verharrt nahezu unverändert nahe 0 Prozent Signalpegel. Der Maximalausschlag des Signalverlaufs 308 beträgt minus zwei Prozent. Im Vergleich der Sensorsignale eines hochempfindlichen Sensors 306 und eines wenig empfindlichen Sensors 308 bei einem Fußgänger-Versuch zeigt sich eine deutliche Quantisierung beim wenig empfindlichen Sensor. Die Quantisierung tritt beim hochempfindlichen Sensor nicht auf.
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3d zeigt den Graph 306 aus 3c und ferner ein Integral 310 über den Graph 308 aus 3c. Um mit dem Integral 310 der Sensorwerte des niedrig empfindlichen Sensors beim Fußgänger-Versuch eine gute Trennung der Auslöse- und Nichtauslöseversuche zu erhalten ist eine große Verstärkung notwendig, die auch Ungenauigkeiten des Sensors und Fehler verstärkt. Der Graph des Integrals 310 entspricht etwa dem Verlauf des Graphen 306. Bei einem Signalpegel von minus 30 Prozent verharrt das Integral 310 jedoch aufgrund fehlender positiver Ausschläge des Graphen 308 in 3c.
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Zur Erkennung eines Fußgängeraufpralls können zwei oder mehrere Beschleunigungssensoren in einer Stoßfängerverkleidung verwendet werden. Für die Trennung von Auslöse- und Nichtauslöseversuchen können verschiedene Algorithmen oder Funktionen eingesetzt werden. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass bei MustFire Beinimpaktoren im zentralen Steuergerät, ein signifikant höheres Beschleunigungssignal als bei den üblichen Misuseobjekten (Ast, Kleintier etc.) auftritt. Deshalb kann die X-Beschleunigung des Sensors im Steuergerät (ECU – Electronic Control Unit) verwendet werden. Mit dieser Zusatzinformation kann die hauptsächlich auf Basis der Beschleunigungssensoren in der Stoßfängerverkleidung arbeitende Fußgängerschutzerkennung durch Schwellwertanpassungen beeinflusst und unterstützt werden. Die in Fußgängerunfällen auftretenden Beschleunigungen (Größenordnung 0,2 bis 2 g) sind für den Sensor im Steuergerät sehr gering (Messbereich des Sensors .±96g, Auflösung des Sensors 0,2 g). Deshalb ist für eine sichere Applikation ein hochauflösender Sensor vorteilhaft, damit keine Probleme bei Sensorrauschen und Rundungseffekten auftreten. Im Versuch hat sich gezeigt, dass die Trennung mit Hilfe des ECU-X-Features vom Prinzip sehr gut funktioniert. Allerdings kann für diese Anwendung die zu grobe Auflösung des Sensors Probleme bereiten.
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Durch Verwendung eines LOW G-X-Sensors mit einem Messbereich von ±4,8g und einer minimalen Auflösung von 0,01g kann für das ECU-X-Feature im Steuergerät die Auflösung des Sensors für die Funktion angepasst werden. Damit kann die Trennung der relevanten Versuche zuverlässig durchgeführt werden, eine deutlich verbesserte Performance im Vergleich, zu bisherigen Systemen kann erreicht werden. Die Funktion kann nicht nur ein klassisches Fußgängerschutzsystem mit Beschleunigungssensoren in der Stoßfängerverkleidung unterstützen, sondern prinzipiell auch Fußgängerschutzsysteme mit anderer Sensorik. (z.B. Druckschlauch, Lichtwellenleiter etc. im Stoßfänger)
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Das ECU-X-Feature berechnet den Geschwindigkeitsabbau am Steuergerät durch eine Integration der Beschleunigung in X-Richtung. Die Integration kann als volle Integration von einem Start zu einem Endzeitpunkt, als gefensterte Integration oder alternativ auch als Tiefpassfilter ausgeführt werden. Als Eingangssignal wird die Beschleunigung in X-Richtung am Steuergerät verwendet. Zum Algorithmusstart kann eine Offset-Korrektur erfolgen, welche den Mittelwert der Beschleunigung beispielsweise der letzten 32ms vor dem Algorithmusstart als Offset abzieht. Diese Korrektur kann notwendig sein, um die in einer Vollbremsung entstehenden Signale von bis zu 1 g aus dem Nutzsignal zu eliminieren. Über das resultierende Signal wird integriert. Durch Applikation einer Schwelle sind die Auslöse- und Nichtauslöseversuche für den Fußgängerschutz gut zu trennen.
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Die Beschleunigungen in Fußgängerunfällen sind für geringe Geschwindigkeiten um 20 bis 30 km/h für einen typischen X-Sensor für die Crasherkennung sehr gering. Beschleunigungen um 0,2 g liegen am Rande des Auflösungsbereichs eines solchen Sensors, weshalb eine zuverlässige Erkennung dieser Beschleunigungen und daher eine sichere Fußgängerschutz-Auslösung schwer gegeben ist. Durch die Verwendung eines Low G-X-Sensors im Steuergerät kann für dieses Feature ein Sensor mit der für diesen Beschleunigungsbereich ausgelegten Auflösung und dem entsprechenden Messbereich verwendet werden. Durch die Tiefpassfilterung eines Low G-Sensor werden auftretende Beschleunigungspeaks zeitlich verzögert. Dadurch hat die Tiefpassfilterung einen ähnlichen Effekt wie eine Integration. Um eine weitere zeitliche Verzögerung für das Feature zu verhindern kann bei Einsatz eines Low G-X-Sensors statt des Integrals das reine Beschleunigungssignal des Sensors als Wert des ECU-X-Features verwendet werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
