DE102012208093A1

DE102012208093A1 - Verfahren und Steuergerät zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012208093A1
Application number: DE201210208093
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Gian Antonio D'Addetta; Josef Kolatschek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren (200) zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels (160) eines Fahrzeugs (100). Das Verfahren (200) umfasst einen Schritt des Einlesens (210) zumindest eines Sensorsignals (130), das eine von einem Sensor (110) des Fahrzeugs (100) erfasste physikalische Größe repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren (200) einen Schritt des Transformierens (220) des zumindest einen Sensorsignals (130) unter Verwendung einer Transformationsvorschrift (T), um zumindest ein Transformationssensorsignal (147) zu erhalten. Weiterhin umfasst das Verfahren (200) einen Schritt des Anwendens (230) eines Auslösealgorithmus (A) auf das zumindest eine Transformationssensorsignal (147), um zumindest ein Ansteuersignal (150) für das Personenschutzmittel (160) zu erhalten und einen Schritt des Aktivierens (240) des Personenschutzmittels (160) unter Verwendung des zumindest einen Ansteuersignals (150), um das zumindest eine Personenschutzmittel (160) anzusteuern

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels eines Fahrzeugs, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen.
Seit vielen Jahren ist die Anzahl der getöteten Fahrzeuginsassen im Straßenverkehr kontinuierlich im Rückgang begriffen. Diese Tatsache ist zum einen auf eine Verbesserung der Notfallhilfe und der medizinischen Versorgung zurückzuführen. Zum anderen, wesentlichen Teil aber ist dies auf Fortschritte im Bereich der Technik der Fahrzeugsicherheit und des Fahrzeuginsassenschutzes zurückzuführen. Hier geschah mit der Erfindung und Einführung der Knautschzone durch Bela Barenyi, wie sie beispielsweise in der DE 854157 offenbart ist, der erste Schritt zu einer Steigerung der Insassensicherheit. Früher erfolgte im Falle einer Kollision durch eine möglichst starre und steife Fahrzeugstruktur eine direkte Übertragung des Aufprallimpulses des Fahrzeuges auf den Insassen. Entsprechend hoch waren die Beschleunigungen und die wirkende Kräfte, denen die Insassen ausgesetzt waren und entsprechend hoch war das Verletzungsrisiko. Durch die Knautschzone wurde dieser Aufprallimpuls verändert: Eine im Falle einer Kollision sich deformierende Struktur sorgt seitdem dafür, dass der ursprünglich starke Kollisionsimpuls wie über eine Federung oder Dämpfung erst nach und nach auf die steife Fahrgastzelle und damit den Insassenraum weitergeleitet wird.
Der dann dort anliegende Impuls besitzt eine wesentlich niedrigere Amplitude und führt entsprechend auch zu niedrigeren Insassenbelastungen und einem niedrigerem Verletzungsrisiko. Die nächsten Schritte waren die Einführung des Sicherheitsgurtes und des Airbags. Der Sicherheitsgurt sorgt für eine Ankopplung des Insassen an das Fahrzeug und die Fahrzeugverzögerung. Damit verhindert dieser schon im niedrigen Geschwindigkeitsbereich eine Kollision des Insassen mit der Innenraumfahrzeugstruktur. Der Airbag sorgt dafür, dass im höheren Geschwindigkeitsbereich der Insasse vor einer Kollision mit dem Innenraum des Fahrzeuges so abgepolstert wird, dass diese gar nicht oder nur noch mit stark verminderter Kraft stattfindet. Insbesondere ist es die Aufgabe des Airbags im Frontcrash die lokale Bewegung des Insassenkopfes bedingt durch die Ankopplung des Oberkörpers bei weiter frei fliegender Insassenkopfmasse zu kontrollieren. Damit lassen sich dann die Kopf- und Nackenverletzungen deutlich reduzieren. Auf diese Weise wird ein Überlebensraum geschaffen, welcher die Dimensionen Beschleunigung und Geometrie besitzt.
Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Ausprägungen dieses Grundprinzips. So gibt es Fahrer und Beifahrerairbags, z.T. mit ein- oder mehrstufigem Kraftniveau auch Knieairbags und, für den Fall einer Seitenkollision, Brustairbags und Kopfairbags. Bei den Gurten gibt es Mechanismen die deren Wirkung optimieren. So gibt es Gurtstraffer und Gurtkraftbegrenzer. Alle diese Rückhaltemittel können jedoch ihre optimale Wirkung nur entfalten, wenn sie entsprechend optimal auf die zeitliche Abfolge des Unfallgeschehens und die Schwere des Unfalls hin aktiviert werden. Die Aufgabe, dies zu leisten liegt bei dem Rückhaltesystemauslösealgorithmus, welcher meist in einem elektronischen Steuergerät innerhalb des Fahrzeuges untergebracht ist. Hier werden die Daten von verschiedenen Sensoren im Fahrzeug ausgewertet. Dabei kann es sich z.B. um Beschleunigungssensoren in Fahrzeug Längs- und Querrichtung handeln die an einer oder an mehreren Stellen im Fahrzeug untergebracht sind. Im Kollisionsfall messen diese Sensoren erhöhte Werte der Beschleunigung. Diese Messdaten werden zuerst einer Vorverarbeitung (Filterung) unterzogen. Diese Filterung dient hauptsächlich dem Unterdrücken von Störanteilen im Signal (Rauschen) aber auch dem betonen bestimmter, wünschenswerter Signaleigenschaften. Dabei weist das Signal auch nach dem Filtern noch fahrzeugspezifische Eigenschaften aufweist. Durch eine zyklisch erfolgende Auswertung dieser Signale durch einen Rückhaltesystemauslösealgorithmus kann der Crashtyp und die Crashschwere erkannt werden und die für diesen Crashtyp und für diese Crashschwere vorgesehenen Rückhaltemittel zum exakt optimalen Zeitpunkt aktiviert werden. Beispiele für solche Algorithmen sind in EP 458 796 B2 und DE 103 05 087 A1 beschrieben. Typischerweise ist diesen Algorithmen gemeinsam, dass sie die Sensordaten empfangen, eine Vorverarbeitung (Filterung) durchführen und verschiedene Rechenvorschriften die durch fahrzeugspezifische Parameter angepasst werden müssen auf sie anwenden, wobei die allgemeine Art der Rechenvorschrift den Algorithmus definiert. So kann z.B. ein Beschleunigungssignal durch zeitliche Integration in eine Geschwindigkeit umgewandelt werden und diese Geschwindigkeit mit einem aus dem Beschleunigungssignal errechneten Schwellenwertes verglichen wird. Die Geschwindigkeitsbestimmung erfolgt beispielsweise im Steuergerät durch fortschreitendes Aufsummieren der Beschleunigungssignale eines jeden Rechenzyklus des Steuergeräts. Im Detail muss allerdings hier immer eine Anpassung des Algorithmus an das einzelne Fahrzeug erfolgen. Dies erfolgt über sogenannte fahrzeugspezifische Parameter. So erfolgt z.B. die Errechnung des Schwellenwertes aus dem Beschleunigungssignal über eine Tabelle, deren Parameter für jedes Fahrzeug aufwändig aus Beschleunigungsdaten die aus Crashtests gewonnen wurden bestimmt werden. Typischerweise besitzt ein Algorithmus eine Vielzahl von solchen einstellbaren Parametern die alle jeweils an das Fahrzeug angepasst werden müssen. Beispiele hierzu sind in den Patentanmeldungen für typische Algorithmusfunktionen zu finden, wie beispielsweise in der Schrift DE 10 2005 042 198 A1 . Die tiefere Ursache für den fahrzeugspezifischen Unterschied in diesen Parametern lässt sich auf physikalische Unterschiede in den entsprechenden Fahrzeugen zurückführen. So beeinflussen die Fahrzeugmasse und insbesondere die Struktur und Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie den Charakter der Signale: Entstehung und Transmission bzw. Umformung der Crashsignale werden z.B. durch den Aufbau und die Ausprägung der Knautschzone beeinflusst. Fahrzeuge mit steiferer Struktur werden z.B. Signale mit höherer Amplitude produzieren als Fahrzeuge mit weicherer Struktur.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels eines Fahrzeugs, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Einlesen zumindest eines Sensorsignals, das eine von einem Sensor des Fahrzeugs erfasste physikalische Größe repräsentiert;
– Transformieren des zumindest einen Sensorsignals unter Verwendung einer Transformationsvorschrift, um zumindest ein Transformationssensorsignal zu erhalten;
– Anwenden eines Auslösealgorithmus auf das zumindest eine Transformationssensorsignal, um zumindest ein Ansteuersignal für das Personenschutzmittel zu erhalten; und
– Aktivieren des Personenschutzmittels unter Verwendung des zumindest einen Ansteuersignals, um das zumindest eine Personenschutzmittel anzusteuern.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Somit schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

– eine Schnittstelle zum Einlesen zumindest eines Sensorsignals, das eine von einem Sensor des Fahrzeugs erfasste physikalische Größe repräsentiert;
– eine Einheit zum Transformieren des zumindest einen Sensorsignals unter Verwendung Transformationsvorschrift, um zumindest ein Transformationssensorsignal zu erhalten;
– eine Einheit zum Anwenden eines Auslösealgorithmus auf das zumindest eine Transformationssensorsignal, um zumindest ein Ansteuersignal für das Personenschutzmittel zu erhalten; und
– eine Einheit zum Aktivieren des Personenschutzmittels unter Verwendung des zumindest einen Ansteuersignals, um das zumindest eine Personenschutzmittel anzusteuern.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch eine Vorverarbeitungseinheit vorgesehen sein, die eine Signalfilterung durchführt, bevor auf das (nunmehr gefilterte) Signal eine Transformationsvorschrift angewandt wird, wie sie nachfolgend noch weiter beschrieben wird.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung 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 der Vorrichtung 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.
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.
Unter einem Personenschutzmittel kann ein aktives oder passives Mittel zum Schutz von Insassen des Fahrzeugs oder von Personen außerhalb des Fahrzeugs verstanden werden. Beispielsweise kann ein Personenschutzmittel ein Airbag, ein Gurtstraffer oder ein aktives System zur Anhebung der Motorhaube zum Schutz eines Fußgängers bei einem Aufprall auf ein Fahrzeug darstellen.
Unter einem Sensorsignal kann ein Signal verstanden werden, das eine physikalische Größe wie beispielsweise eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit, eine Gier-, Nick- oder Rollrate, einen Körperschallimpuls oder eine ähnliche physikalische Größe darstellt, die beispielsweise durch im Fahrzeug verbaute Sensoren erfasst wird. Unter einer Transformationsvorschrift kann eine mathematische Umrechnungsvorschrift verstanden werden, die Eingangsgrößen in Ausgangsgrößen umrechnet. Auch kann durch die Transformationsvorschrift nur eine Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße oder eine Eingangsgröße in mehrere Ausgangsgrößen oder mehrere Eingangsgrößen in eine Ausgangsgröße umgerechnet werden. Dabei kann die Transformationsvorschrift eine lineare oder nichtlineare Umrechnung und/oder eine invertierbare oder nicht-invertierbare Transformation der Eingangsgröße(n) in die Ausgangsgröße(n) ermöglichen. Unter einem Transformationssensorsignal kann eine Größe verstanden werden, die ein virtuelles Sensorsignal darstellt. Dabei kann durch die Transformationsvorschrift beispielsweise eine Überführung der Sensorsignale, die beispielsweise Signale von (realen) Sensoren repräsentieren, auf eines oder mehrere Transformationssensorsignale ermöglicht werden, die ein oder mehrere Signale von einem oder mehreren scheinbaren, also virtuellen Sensor(en) entstammen. Unter einem Auslösealgorithmus ist ein Algorithmus zu verstehen, der eine Eingabegröße auf das Erfüllen eines vorbestimmten Kriteriums hin überprüft und, wenn dieses Kriterium erfüllt ist, ein entsprechendes Ansteuersignal ausgibt, mit dessen Hilfe das Personenschutzmittel ausgelöst wird. Dieser Auslösealgorithmus kann dabei insbesondere für den Einsatz in einer Mehrzahl von unterschiedlichen Fahrzeugtypen gleich, insbesondere identisch, ausgestaltet sein. Unter einem Aktivieren kann dabei ein Auslösen, eine Auswahl eines besonderen von beispielsweise mehreren Personenschutzmitteln und/oder eine Auslösestärke des jeweils gewählten Personenschutzmittels verstanden werden. Unter einer Auswahl einer Auslösestärke ist dabei eine Auswahl eines von mehreren unterschiedlichen Intensitätsgraden zu verstehen, die ein Personenschutzmittel entfalten kann.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Verwendung der Transformationsvorschrift und der Anwendung des Auslösealgorithmus auf die transformierten Sensorsignale bzw. zumindest ein transformiertes Sensorsignal eine technisch aufwendige Anpassung des Auslösealgorithmus an die spezielle Einsatzumgebung vermieden werden kann. Vielmehr kann durch die Verwendung der Transformationsvorschrift eine Vorverarbeitung des Sensorsignals bzw. der Sensorsignale erfolgen, die eine Berücksichtigung der Einsatzumgebung des Verfahrens ermöglicht. Beispielsweise kann durch die Transformationsvorschrift eine Größe, ein Gewicht, eine Steifigkeit oder ähnliche Parameter eine Aufbereitung der Sensorsignale in Bezug auf einen konkreten Fahrzeugtyp erfolgen, in dem das Verfahren ausgeführt wird. Werden nun derart aufbereitete Sensorsignale bzw. ein derart aufbereitetes Sensorsignal mit einem standardisierten Auslösealgorithmus weiterverarbeitet, kann auf technisch sehr einfache Weise eine Aktivierung oder Ansteuerung des Personenschutzmittels erfolgen, da nicht zuerst eine aufwändige und fehleranfällige Adaption oder Parametrierung des meist empfindlich eingestellten Auslösealgorithmus an die konkreten Fahrzeugcharakteristika erfolgen braucht. Im Gegensatz zu einer Filterung gemäß dem Stand der Technik, welches die fahrzeugspezifischen Signaleigenschaften erhält, überführt die erfindungsgemäße Transformation die ursprünglich fahrzeugspezifischen Signale in standardisierte Signale, die einem nicht zu existierend brauchenden, virtuellen Fahrzeug zugeordnet werden. Die ursprünglichen Signale werden auf das virtuelle Fahrzeug über die Rechenvorschrift der Transformation normiert. Die Transformationsvorschrift überführt somit die Sensorsignale in Signale Signalwerte eines Transformationsraums. Hierdurch unterscheidet sich die Transformationsvorschrift auch von einer reinen Filtervorschrift, bei der die Werte der Sensorsignale (die als Eingangsgrößen der Berechnungsvorschrift) aus einem Eingangswerteraum nicht in (Ausgabe-)Werte (der Berechnungsvorschrift) in einem Transformationswerteraum überführt werden, Vielmehr werden bei der Anwendung einer Filtervorschrift die Sensorwerte in geänderte (Sensor-)Werte des gleichen Werteraumes überführt. Somit unterscheidet sich die Transformationsvorschrift von einer Filtervorschrift, bei der keine Überführung der Eingangswerte der Berechnungsvorschrift in Ausgabewerte der Berechnungsvorschrift erfolgt und zugleich der Werteraum der Ausgabewerte sich von dem Werteraum der Eingangswerte unterscheidet. Diese Vorgehensweise bietet daher den Vorteil den Auslösealgorithmus weitgehend standardisiert zu halten und hierdurch auch somit eine gute numerische Verarbeitbarkeit des Auslösealgorithmus zu erreichen, die zu einer schnellen Verarbeitungsgeschwindigkeit der Abarbeitung der Schritte des Auslösealgorithmus führt. Durch die Verwendung der Transformationsvorschrift, die eine Vorverarbeitung der Sensorsignale an fahrzeugcharakteristische Eigenschaften ermöglicht, kann somit vorteilhaft eine Entkopplung der Anpassung der Sensorsignale an die Umgebungssituation, insbesondere die Berücksichtigung der Fahrzeugeigenheiten einerseits und andererseits die konkrete Auslösung der Personenschutzmittel bei Erfüllung eines bestimmten Auslösekriteriums implementiert werden.
Günstig ist es, wenn gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Transformierens eine Transformationsvorschrift verwendet wird, die von einem Typ und/oder einem Parameter des Fahrzeugs abhängig ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Transformationsvorschrift besonders präzise auf Eigenheiten desjenigen Fahrzeugs eingestellt werden kann, in dem die Transformationsvorschrift verwendet wird.
Um einen besonders schnell abzuarbeitenden für mehrere Fahrzeugtypen einsetzbaren standardisierten Auslösealgorithmus zu erhalten, der keine Anpassung an spezifische Fahrzeugeigenheiten mehr erfordert, kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Anwendens ein Auslösealgorithmus angewendet werden, der von einer physikalischen Größe unabhängig ist, die durch einen Typ und/oder einem Parameter des Fahrzeugs vorgegeben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens eine Mehrzahl von Sensorsignalen eingelesen werden, wobei im Schritt des Transformierens die Sensorsignale unter Verwendung der Transformationsvorschrift in eine Mehrzahl von Transformationssignalen transformiert werden und wobei im Schritt des Anwendens der Auslösealgorithmus auf die Transformationssignale angewandt wird, um das zumindest eine Ansteuersignal zu erhalten, insbesondere wobei die Transformationsvorschrift ausgebildet ist, um eine Anzahl von Sensorsignalen in eine sich von der Anzahl von Sensorsignalen unterscheidende Anzahl von Transformationssignalen zu transformieren. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders flexiblen Ausgestaltungsmöglichkeit der Transformationsvorschrift, welche beispielsweise eine große Anzahl von Eingabevariablen auf eine geringere Anzahl von besonders wichtigen Ausgabevariablen ermöglicht. Somit kann beispielsweise bei Fahrzeugen, die eine größere Anzahl von verbauten Sensoren besitzen, die Signale dieser vielen Sensoren berücksichtigt werden, wobei zugleich ein Auslösealgorithmus verwendet werden kann, der auch in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann, das weniger Sensoren aufweist. Die Transformation der Signale der tatsächlich vorhandenen Sensoren in die Transformationssensorsignale ermöglicht auf diese Weise eine Anpassung der Anzahl der prinzipiell verfügbaren Sensorsignale an die Anzahl der vom Auslösealgorithmus maximal verarbeitbaren Eingangsvariablen, wobei der Informationsgehalt der vielen Sensorsignale aber insbesondere durch die Auslegung der fahrzeugspezifischen Transformationsvorschrift dennoch in die Eingangsvariablen des Auslösealgorithmus eingefügt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Transformierens eine Transformationsvorschrift verwendet werden, die durch eine Transformationsmatrix gebildet ist, insbesondere wobei die Transformationsmatrix zumindest eine von null verschiedene Komponente an einer Position außerhalb der Hauptdiagonalen der Transformationsmatrix aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer sehr einfachen technischen Implementierung der Transformationsvorschrift, die zudem auch sehr schnell abarbeitbar ist.
Um besonders viele Möglichkeiten eines Zusammenhangs zwischen den Sensorsignalen und den Transformationssensorsignalen in der Transformationsvorschrift abbilden zu können und dennoch eine schnelle Abarbeitung der Transformationsvorschrift sicherzustellen kann im Schritt des Transformierens eine Transformationsvorschrift verwendet werden, die durch eine Abbildungsvorschrift eines neuronalen Netzes gebildet ist. Für eine Abbildungsvorschrift eines neuronalen Netzes stehen bereits eine Vielzahl von ausgereiften Verfahren zur schnellen Abarbeitung zur Verfügung.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der im Schritt des Transformierens eine zeitabhängige Transformationsvorschrift oder eine Transformationsvorschrift verwendet wird, die von während einer Kollision bestimmbaren Größen abhängt, insbesondere bei dem im Schritt des Transformierens eine Transformationsmatrix verwendet wird, bei der zumindest eine Komponente durch eine zeitabhängige Funktion gebildet ist. Statt oder zusätzlich zur Zeitabhängigkeit kann auch eine Abhängigkeit von anderen, während einer Kollision bestimmbaren Größen bestehen, wie eine Abhängigkeit vom Weg, von der Fahrzeugdeformation, -geschwindigkeit oder ähnlichen Größen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, beispielsweise im Verlauf eines Aufpralls eine unterschiedliche Gewichtung der einzelnen Sensorsignale in den Transformationssensorsignalen vornehmen zu können. Auf diese Weise kann eine bessere Abbildung der fahrzeugspezifischen Eigenschaften insbesondere während des Crashverlaufes berücksichtigt werden, so dass insgesamt eine weiter verbesserte Signalaufbereitung und hierdurch eine verbesserte Schutzwirkung durch das zumindest eine Personenschutzmittel erreicht werden kann.
Um eine weiter verbesserte Anpassung der Auslösefunktion für im Fahrzeug verbaute Personenschutzmittel zu erreichen, kann im Schritt des Aktivierens eine Rücktransformationsvorschrift auf das Ansteuersignal angewendet werden, um ein verarbeitetes Ansteuersignals zu erhalten, wobei das Personenschutzmittel unter Verwendung des verarbeiteten Ansteuersignals aktiviert wird, insbesondere wobei die Rücktransformationsvorschrift eine zu der Transformationsvorschrift inverse Transformation bewirkt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders guten Anpassung des zumindest einen Ansteuersignals an konkret im Fahrzeug verbaute Personenschutzmittel, die hierdurch mittels des den standardisierten Auslösealgorithmus präziser aktiviert werden können.
Um eine besonders gute Schutzwirkung für Insassen des Fahrzeugs oder Personen im Umfeld des Fahrzeugs zu implementieren, kann im Schritt des Aktivierens eine Mehrzahl von unterschiedlichen Personenschutzmitteltypen durch das Ansteuersignal aktiviert werden. Durch die Auswahl von einem oder mehreren aus einer Vielzahl unterschiedlicher Personenschutzmittel kann folglich genau dasjenige Personenschutzmittel ausgewählt und aktiviert werden, das für die jeweils aufgetretene Situation die optimale Schutzwirkung entfalten kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs, in dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3 ein schematisches Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Vorgehensweise bei der Ausführung eines Ausführungsbeispiels der vorliegen Erfindung;
4 ein schematisches Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Vorgehensweise bei der Ausführung einer herkömmlichen Ansatzes;
5 ein schematisches Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Vorgehensweise bei der Ausführung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegen Erfindung; und
6 eine Prinzipdarstellung von Variablen, die zur Bestimmung der Transformationsvorschrift T in einer Bestimmungseinheit für die Transformationsvorschrift erforderlich sind.
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.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 100, in dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Das Fahrzeug 100 umfasse mehrere Sensoren 110 zur Erfassung von physikalischen Größen. Beispielsweise kann das Fahrzeug einen Beschleunigungssensor 110.1 zur Erfassung einer Beschleunigung des Fahrzeugs 100 in Fahrtrichtung 120 oder einen Körperschallsensor 110.2 zur Erfassung eines Körperschallimpulses, der durch einen Aufprall eines Objektes auf das Fahrzeug 100 oder eine Aufprall des Fahrzeugs 100 auf ein Objekt verursacht ist. Die Sensoren 110 senden jeweils die durch den betreffenden Sensor 110 repräsentierte physikalische Größe als Sensorsignal 130 an eine Auswerteeinheit 140. In der Auswerteeinheit 140 werden Sensorsignale 130 in einer Schnittstelle 142 eingelesen und an eine Transformationseinheit 145 weitergeleitet, in der eine Anwendung einer Transformationsvorschrift auf das oder die Sensorsignale 130 erfolgt. Die Transformationsvorschrift ist dabei vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass fahrzeugspezifische Parameter (wie beispielsweise ein Gewicht des Fahrzeugs oder Teilen des Fahrzeugs, in denen ein Aufprall erfolgt ist, ein Steifigkeit von bestimmten Bauelementen des Fahrzeugs oder ähnliches) bereits in der fahrzeugspezifischen Transformation der Sensorsignale in die Transformationssensorsignale berücksichtigt sind. Hierdurch werden als Ergebnis der Transformation in der Transformationseinheit 145 Transformationssensorsignale 147 erhalten, aus denen die fahrzeugspezifischen Eigenschaften herausnormiert wurden. Diese Transformationssensorsignale 147 werden nachfolgend einer Einheit 149 zur Aktivierung eines Personenschutzmittels zugeführt werden. In der Einheit 149 zur Aktivierung des Personenschutzmittels wird unter Verwendung der Transformationssensorsignale 147 der Auslösealgorithmus ausgeführt, der vorteilhafterweise standardisiert ist und für eine Mehrzahl von Fahrzeugtypen einsetzbar ist. Als Ergebnis der Ausführung des Auslösealgorithmus werden beispielsweise Ansteuersignale 150 erhalten, die Personenschutzmittel 160 wie beispielsweise einen Frontairbag 160.1 oder einen Gurtstraffer 160.2 aktivieren. Dabei kann neben einer Entscheidung über die Aktivierung oder Nicht-Aktivierung des betreffenden Personenschutzmittels getroffen werden, es kann vielmehr auch eine Stärke der Ansteuerung des betreffenden Personenschutzmittels 160 wie beispielsweise eine Stärke der Straffung des Gurtes durch den Gurtstraffer 160.2. erfolgen. Auf diese Weise kann der Fahrer 170 einen möglichst hohen Schutz erhalten, obwohl ein für mehrere Fahrzeugtypen ausgelegter standardisierter Auslösealgorithmus in der Einheit 149 zur Aktivierung des Personenschutzmittels abgearbeitet wird, der nicht auf konkrete Fahrzeugspezifika des Fahrzeugs 100 abgestimmt ist.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 200 zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels eines Fahrzeugs. Das Verfahren 200 umfasse einen Schritt des Einlesens 210 zumindest eines Sensorsignals, das eine von einem Sensor des Fahrzeugs erfasste physikalische Größe repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Transformierens 220 des zumindest einen Sensorsignals unter Verwendung einer Transformationsvorschrift, um zumindest ein Transformationssensorsignal zu erhalten. Weiterhin umfasst das Verfahren 200 einen Schritt des Anwendens 230 eines Auslösealgorithmus auf das zumindest eine Transformationssensorsignal, um zumindest ein Ansteuersignal für das Personenschutzmittel zu erhalten. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Aktivierens 240 des Personenschutzmittels unter Verwendung des zumindest einen Ansteuersignals, um das zumindest eine Personenschutzmittel anzusteuern.
Gemäß den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird somit durch den Einsatz der Transformationsvorschrift ein virtualisierter Rückhaltesystem-Algorithmus implementiert. Ein besonderer Aspekt der Erfindung ist dabei darin zu sehen, dass die Aktivierung von Insassen- und Personenschutzmitteln in und an einem Fahrzeug während einer Kollision mit einem anderen Objekt, z.B. einem anderen Fahrzeug, einem Fußgänger oder Radfahrer oder einem sonstigen Hindernis durch die Trennung der eigentlichen Auslösung des Personenschutzmittels und der Berücksichtigung der fahrzeugspezifischen Eigenschaften besonders vorteilhaft und schnell erfolgen kann. Dabei soll die Aktivierung dieser Schutzmittel dennoch optimal entsprechend der Kollisionscharakteristik, der Kollisionsheftigkeit und deren Insassenbelastung erfolgen.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist somit die komplette Separierung des Auslösealgorithmus und seiner Eigenschaften von den fahrzeugspezifischen Einstellungen und Anpassungen, die typischerweise sonst über Parameter erfolgen müsste. Dies geschieht gemäß den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung durch die Virtualisierung des Fahrzeuges. Der Kernalgorithmus ist auf ein nicht notwendigerweise real existierendes, also virtuell zu nennendes Fahrzeug optimal ausgerichtet. Für die Signale dieses imaginären Fahrzeugs erfüllt er alle bestehenden Anforderungen. Die Signale des realen Fahrzeuges, in dem der Algorithmus zum Einsatz kommen soll, unterscheiden sich natürlich von denen des virtuellen Fahrzeuges. Durch eine Abbildung der Signale des realen Fahrzeuges auf die des virtuellen Fahrzeuges in einer Übersetzungsebene werden daher die Eigenschaften des realen Fahrzeuges auf die des virtuellen abgebildet.
Die Vorteile einer solchen technischen Umsetzung gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen sind:

• Der eigentliche (Auslöse-)Algorithmus bleibt in jedem Fahrzeug in allen seinen Eigenschaften identisch und unverändert. Aus diesem Grund reduziert sich der Aufwand an Programmierung, Testen und Integration. In einem herkömmlichen System muss jede Applikation des (Auslöse-)Algorithmus über eine Vielzahl von Parametern durch Review, Test und andere Überprüfungen (z.B. auf Konformität mit Applikationsregeln oder auf Einhaltung eines vorgegebenen Wertebereichs bei Applikationsparametern) in einem aufwändigen Prozess separat freigegeben werden.
• Dadurch dass der (Auslöse-)Algorithmus als Eingangsgrößen vorteilhafterweise immer identische Signale (insbesondere beispielsweise in Bezug auf eine Anzahl und einen Wertebereich) erhält, erhöht sich die Robustheit und Zuverlässigkeit eines solchen Personenschutzauslöse-Systems. In einem herkömmlichen System dagegen sind die Signale, welche ein Auslösealgorithmus zur Verarbeitung erhält, immer unterschiedlich und von anderer Charakteristik. In manchen Fällen kann hier sogar zweifelhaft sein, ob der (Auslöse-)Algorithmus überhaupt mit seinen möglichen Parametern für diese Art von Signalen tauglich ist.
• Die Applikation an ein bestimmtes Fahrzeug besteht nur noch in dem Auffinden einer entsprechenden Transformationsfunktion und nicht mehr, wie im herkömmlichen Verfahren, in der Einstellung von einer Vielzahl unterschiedlich wirkender und sich zum Teil gegenseitig beeinflussenden Applikationsparametern. Das Auffinden ist wesentlich leichter zu bewerkstelligen und gegebenenfalls auch sehr leicht mit einem automatischen Verfahren zu erreichen. Dies verringert deutlich den Aufwand, der für die Applikation einen solchen neuartigen Systems an ein Fahrzeug notwendig ist und spart daher Kosten bzw. erhöht die Wettbewerbsfähigkeit.
• Durch die Einführung des gedanklichen Modells eines virtuellen Fahrzeuges, auf den sich der Auslösealgorithmus bezieht und die einer Abbildung, welche die realen Fahrzeugsignale auf die des virtuellen Fahrzeuges abbildet, lassen sich auch sehr einfach Mechanismen zur Behandlung von Sensorfehlern einführen. So kann z.B. durch richtige Wahl der Abbildungsfunktion der Ausfall einzelner Sensordaten bis zu einer gewissen Grenze kompensiert werden.
• Es kann sogar bis zu einer gewissen Grenze die Sensortopologie des realen Fahrzeuges von der des virtuellen Fahrzeuges abweichen: Ohne eine Änderung des Auslösealgorithmus können z.B. durch die richtige Wahl einer Transformationsfunktion die Signale eines Sensors an einem bestimmten, vorgegebenen Einbauort, der im virtuellen Fahrzeug angenommen wird, im realen Fahrzeug aber so nicht vorhanden ist, aus den vorhanden realen Sensoren an anderen Orten berechnen (Prinzip des virtuellen Sensors).
• Die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Fahrzeuge und deren Applikation lässt sich durch einen Vergleich der Transferfunktionen und deren Charakteristik realisieren: Bei der Umsetzung von Auslösealgorithmen von Fahrzeugen mit ähnlichen Charakteristiken (z.B. Masse, Steifigkeit, Lastpfade) kann auf bekannte Transferfunktionen zurückgegriffen werden. Damit können auch bei neuen Fahrzeugprojekten kostengünstigere und wettbewerbsfähigere Angebote abgegeben werden.
• Die Virtualisierung des Fahrzeugs geht mit der Virtualisierung der Rückhaltesysteme einher und erlaubt damit eine effiziente Auslegung des Rückhaltesystemlayouts.
• Die Applikation des virtuellen Fahrzeuges kann, wenn sie überhaupt aufgrund der Algorithmusstruktur notwendig ist, sehr sorgfältig erfolgen und von sehr hoher Qualität sein:
– Es können z.B. Parametersätze eingesetzt werden, welche ganz genau auf die physikalischen Eigenschaften des virtuellen Fahrzeuges abgestimmt wurden, zum Beispiel durch aufwendige Analysen (Analyse durch Synthese mit FEM-Modellen) welche sich zurzeit aus Aufwandsgründen nicht durchführen lassen.
– Die Applikation kann durch ausgesuchte Experten oder ein Gremium von Experten im Detail abgestimmt werden.
– Die Applikation kann durch ein Kundenreview zertifiziert werden.
– Sie muss nur einmal durchgeführt werden und ist dann für alle Fahrzeuge gültig, für die eine Transformation von realem zu virtuellem Fahrzeug gefunden werden kann.

Im Detail kann der hier vorgestellte Ansatz unter Zuhilfenahme einer schematischen Gliederung näher erläutert werden. der hier vorgeschlagene Ansatz lässt sich entsprechend der Blockschaltbild-Darstellung aus 3 in einen fahrzeugspezifischen Teil 300 (der einer physikalisch vorhandenen Situation in einem realen Fahrzeug entspricht) und in einen dem virtuellen Fahrzeug 310 zugeordneten Teil trennen, wobei der Teil 310, der dem virtuellen Fahrzeug entspricht lediglich ein Modell des Fahrzeugs repräsentiert, in dem durch mathematische Berechnungen die reale Fahrzeugumgebung simuliert wird. Im fahrzeugspezifischen Teil 310 befinden sich die realen Sensoren 110, die in der 3 mit S₁, S₂, ..., S_n, bezeichnet werden wobei n für die Anzahl der realen Sensoren 110 steht. Die Daten dieser Sensoren 110 werden über eine Datenschnittstelle in ein Abbildungsmodul eingelesen. Hier werden die Daten mittels der Abbildung T in die virtuellen Sensordaten 320 V₁, ..., V_m abgebildet, wobei m die Anzahl der virtuellen Sensoren des virtuellen Fahrzeugs sind. Die Variablen n und m können gleich oder unterschiedlich sein. Die virtuellen Sensordaten V₁, ..., V_m sind Teil des nicht mehr fahrzeugspezifischen Abschnittes 310, beziehen sich also auf das virtuelle Fahrzeug und werden nun dem in der Einheit 320 entsprechend der Darstellung aus 1 ausgeführten Algorithmus A als Eingangswerte übergeben. Dieser verarbeitet die Daten 147 und gibt als Ausgabe Informationen als Ansteuersignale 150 an die einzelnen Rückhaltesysteme des Fahrzeugs R₁, ..., R_k zurück. Diese Informationen der Ansteuersignale 150 können Auslösetrigger, Auslösezeiten, Kraftniveaus usw. sein. In der 3 ist folglich eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus der Erfindung beispielhaft wiedergegeben. Ein wichtiger Aspekt eines derartigen Systems besteht nunmehr in der Transformation T, d.h. einer Abbildung, der Sensordaten 130 vom „realen" Fahrzeug zum in „virtuelle Sensordaten“ 147 eines „virtuellen” Fahrzeugs, während der Algorithmus A eher die Rolle eines Basisalgorithmus übernimmt, bei dem die eigentlichen Charakteristiken des realen Fahrzeugs (Masse, Steifigkeit, Strukturlayout, usw.) nicht mehr eingehen. Damit unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich von dem in 4 dargestellten Blockschaltbild eines Standardsystems. Bei diesen in 4 dargestellten Blockschaltbild eines Systems besteht nämlich der wesentliche Aspekt in der Ausgestaltung des eigentlichen Algorithmus A, der auf Basis der Sensordaten S₁, S₂, ..., S_n, die Ansteuerung der Rückhaltesysteme R₁, ..., R_k übernimmt, wobei der Algorithmus über die im Speicher des Steuergeräts abgelegten Applikationsparameter P₁, P₂,.._PI (I üblicherweise sehr groß) an das Fahrzeug angepasst ist.
Eigenschaften und Beschaffenheit der Abbildung T
Als wichtiger Kopplungspunkt zwischen dem „realen“ Fahrzeug 300 und dem „virtuellen“ Fahrzeug 310 aus 3 kommt der Abbildung T (die die Transformationsvorschrift bildet) eine herausragende Bedeutung zu. Sie sorgt dafür, dass die für den Algorithmus A wichtigen Eigenschaften des Ursprungssignals/der Ursprungssignale in richtiger räumlicher und zeitlicher Skalierung dem Algorithmus A zugeführt werden. Da eine Rücktransformation der Daten auf diesem Weg nicht mehr notwendig ist braucht auch keinerlei Objektivität im Sinne einer geometrischen Objektivität gewährleistet werden. Es kann sich bei der Transformationsvorschrift T um eine ausschließlich in eine Richtung wirkender mathematische Abbildung handeln. Die Transformationsvorschrift T kann also nicht beispielsweise invertierbar sein (muss es aber nicht). In dieser Transformationsvorschrift T wird die gesamte Physik des Crashes transportiert, so dass hier insbesondere alle fahrzeugeigenen Besonderheiten bei der Umformung der Sensorsignale in die Transformationssensorsignale durch die Auslegung der Transformationsvorschrift berücksichtigt werden.
In allgemeiner Form lässt sich die Abbildung oder Transformationsvorschrift T beispielsweise als Transformationsmatrix T schreiben, welche auf den Vektor der realen Sensordaten S → angewendet wird und als Resultat die virtuellen Sensor-daten V → liefert: V → = T·S →
Dabei besitzt beispielsweise S → die Dimension n, V → die Dimension m und T ist eine m×n Matrix. Die Komponenten von T charakterisieren die Abbildungsvorschrift im Detail. Üblicherweise wird im Steuergerät 140 diese Transformation T zu jedem Zeitschritt t_z durchgeführt. Es gilt also: V →_z = T·S →_z wobei die Komponenten der Matrix dann Funktionen der Zeit sein können: T_ij = T_ij(z).
Alternativ kann die Transformation T nicht zu jedem Zeitschritt, sondern nach einem vorgegebenen Zeitintervall I durchgeführt werden, welches dann als Zeitreihe die Sensordaten dieses Intervalls enthält. Resultat dieser Transformation ist dann wiederum eine Zeitreihe der virtuellen Sensordaten, wobei die Länge dieser virtuellen Zeitreihe nicht notwendigerweise der des Zeitintervalls I entsprechen muss.
Das beschriebene Verfahren lässt sich anhand von einigen einfachen Umsetzungsbeispielen der vorliegenden Erfindung näher erläutern:

1. Untersuchungen zeigen beispielsweise, dass die Signale der realen Fahrzeuge sich von denen des virtuellen Fahrzeuges für Sensor 1 um den Faktor 0.5, für den Sensor 2 um den Faktor 1.3 vom virtuellen Sensor unterscheiden. Virtuelles und reales Fahrzeug besitzen in diesem Einfachen Ausführungsbeispiel jeweils 2 Sensoren. Im Steuergerät wird daher folgende Abbildung durchgeführt:
In der Praxis könnte dabei, beispielhaft erläutert, so vorgegangen werden: Die Messung der X-Beschleunigung bei einem 100% Überdeckungscrash mit einer starren Barriere führt zu massenskalierbaren Beschleunigungspulsen. Wenn also nun der Beschleunigungspuls vom realen zum virtuellen Fahrzeug, also von den realen Sensordaten S_n, zu den virtuellen Sensordaten V_m transferiert wird, könnte in diesem einfachen Beispiel das reale Sensorsignal S_n durch die Masse des Fahrzeugs skaliert werden.
2. Untersuchungen zeigen beispielsweise, dass sich die Beziehung zwischen den realen und den virtuellen Daten nicht als konstanter Wert angeben lässt, sondern eine allgemeine Funktion der Zeit z ist. Entsprechend ergibt sich die Abbildung für jeden Zeitschritt zu:
Im konkreten Anwendungsfall wird die Abbildung häufig einen wesentlich komplizierteren Charakter annehmen. Beispielsweise ist es möglich, dass keine 1-zu-1-Entsprechung von realem Sensor zu virtuellem Sensor besteht. In diesem Falle sind auch zumindest ein oder mehrere (eventuell sogar alle) nicht-diagonalen Elemente der Transformationsmatrix besetzt, d.h. die Transformationsmatrix weist beispielsweise an zumindest einer Position außerhalb der Hauptdiagonalen Komponenten auf, die von null verschieden sind. Damit kann mit diesem Verfahren ohne zusätzlichen Aufwand das Prinzip der virtuellen Sensorik verwirklicht werden.
3. Ein reales Fahrzeug besitzt beispielsweise zwei Sensoren jeweils in der Fahrzeugseite und keinen Zentralsensor. Das virtuelle Fahrzeug besitzt lediglich einen Zentralsensor. Die Abbildung sieht dann folgendermaßen aus:

Natürlich ist dieses Verfahren auch für wesentlich mehr reale wie virtuelle Sensoren anwendbar.
Bei einem anderen, in gleicher Weise anwendbaren Verfahren, wird die mathematische Abbildung T durch ein neuronales Netz dargestellt. In der in der allgemein zugänglichen Literatur zu neuronalen Netzen entsprechenden Benennung würde dann der Vektor der realen Sensoren den Eingangsneuronen und der Vektor der virtuellen Sensoren den Ausgangsneuronen entsprechen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren die besondere Anforderung an das neuronale Netz stellt, dass die Ausgangssignale des Netzes den Signalen des virtuellen Fahrzeugs entsprechen und keine relevanten spezifischen Eigenschaften des realen Fahrzeuges mehr enthalten.
Eigenschaften und Beschaffenheit des Algorithmus A
In der Praxis wird üblicherweise ein identischer Basisalgorithmus für so viele Fahrzeuge wie möglich eingesetzt werden. Einzige Voraussetzung ist, dass für alle diese Fahrzeuge eine jeweils andere Transformation T auffindbar ist, mit der die realen Signale (und damit Eigenschaften) auf die virtuellen Signale, bzw. Eigenschaften des virtuellen Fahrzeuges abgebildet werden können. Ausgangspunkt für einen solchen virtuellen Algorithmus kann einer der herkömmlichen Algorithmen wie er z.B. in den Bosch-Steuergeräten zur Rückhaltesystemansteuerung enthalten ist, bei dem die fahrzeugspezifischen Parameter nicht mehr als Variablen angesehen werden, sondern als Konstanten. Sinnvollerweise jedoch wird man einen Algorithmus einsetzen der deutlich einfacher aufgebaut ist. Es ist ja nicht mehr notwendig, dass der Algorithmus anpassbar sein sollte und daher brauchen einzelne Unterfunktionen des Algorithmus nicht mehr für alle möglichen Fälle applizierbar sein. Daher ergibt sich beim virtuellen Algorithmus als zusätzlicher Vorteil, dass er deutlich ressourcenschonender und daher kostengünstiger im Steuergerät umgesetzt werden kann als herkömmliche Algorithmen. Allgemein besteht keine Einschränkung hinsichtlich der speziellen Beschaffenheit des Algorithmus. Da er nicht mehr an reale Fahrzeugstrukturen gekoppelt sein braucht, hat man sogar deutlich mehr Freiheitsgrade in der Auslegung des Algorithmus A. Vorstellbar ist daher auch ein virtueller Algorithmus, der nicht mehr die Daten als Messwerte im realen geometrischen Raum betrachtet, sondern als Daten in einem möglicherweise höherdimensionalen Konfigurationsraum. Als konkretes Beispiel braucht dieser Algorithmus nicht mit Werten von Beschleunigung und Impuls oder Geschwindigkeit rechnen, sondern kann mit verallgemeinertem Impuls oder Ort im Konfigurationsraum rechnen (vergleiche hierzu z.B. Goldstein: Theoretische Mechanik und andere Standardwerke zur theoretischen Mechanik (für Physiker)). Auch dies kann die Effektivität der Berechnung deutlich erhöhen und somit zu einer Verminderung der Anforderungen an die erforderliche Rechenkapazität führen.
Weiterhin ist auch eine Variante der Umsetzung des vorstehend genannten Ansatzes denkbar. Neben der oben beschrieben Verwendung der Transformation T der Signale von realen auf virtuelle Fahrzeugsensoren als Eingangsgröße für einen Rückhaltesystemalgorithmus kann auch das Resultat des Algorithmus A aus 3 transformiert werden, also von imaginären Aktoren mit bestimmten Eigenschaften, dem virtuellen auf reale Aktoren mit ganz speziellen realen Eigenschaften. Unter einem Rückhaltesystem wird in dieser Beschreibung das fahrzeuginterne Personenschutzsystem, wie auch externe Schutzsysteme, wie Fußgängerschutz, Fahrradfahrerschutz usw. verstanden. Entsprechend werden unter „Sensoren“ auch alle physikalisch möglichen Sensierungskonzepte verstanden, wie z.B. die Messung von Beschleunigung, Druck, Magnetostriktion, die Verwendung von RADAR, Video, Wirbelstromdetektion, kapazitive Sensorik usw.. In einer alternativen Umsetzungsvariante kann also in Ergänzung zum in 3 vorgestellten Ablauf zusätzlich eine Virtualisierung des Rückhaltesystemlayouts erfolgen, wie dies beispielsweise aus der 5 ersichtlich ist. 5 zeigt dabei ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei der das zumindest eine Ansteuersignal nicht direkt dem oder den Personenschutzmittel(n) zugeführt wird. In dem in der 5 abgebildeten Fall wird in der virtuellen Welt ausgehend von den virtuellen Sensorinformationen die Ansteuerung des/der virtuellen Rückhaltesystems/-e geregelt. Ein wesentlicher Zusatzschritt erfordert dann die Ausführung einer Rücktransfer-Transformationsvorschrift G der Informationen von der virtuellen Welt (d.h. aus dem virtuellen Fahrzeug 310) in die reale Welt (d.h. das reale Fahrzeug 300) transformiert, d.h. die Auslöseentscheidungen, Kraftniveaus usw. werden unter Verwendung der Rücktransformationsvorschrift G in Signale umgewandelt, die zur Aktivierung und/oder Ansteuerung der realen Personenschutzmittel 160 verwendet werden. Es handelt sich hier sozusagen um einen Rücktransfer aus der virtuellen Welt 310 in die reale Welt 300.
Bestimmung der Transformationsvorschrift T
Die Transformationsvorschrift T (die der Einfachheit halber auch als Transformation selbst bezeichnet werden kann) stellt in aller Allgemeinheit eine Abbildung der realen Fahrzeugsignale 130 auf Signale 147 von virtuellen Sensoren 320 dar. Diese Abbildung ist nicht notwendigerweise bijektiv und lässt in Einzelfällen mehrere Lösungen zu (,illposed problem'). Informationen über diese Abbildung T können jedoch mit verschiedenen Verfahren ermittelt und der Lösungsraum so eingeengt werden. Es können beispielsweise physikalische Größen erfasst werden (z.B. durch Kraftmesszellen in den Barrieren oder sogar der Fahrzeugstruktur, Impedanzmessungen per Modalhammer), welche weder in der realen Sensortopologie des Serienfahrzeuges noch in der virtuellen Sensor-Topologie vorkommen. Diese physikalischen Größen können dazu dienen die Abbildung T zu finden.
Weitere Eingabewerte können aus digitalen Modellen des realen Fahrzeuges extrahiert werden.
Ebenso ist es vorstellbar ein physikalisch vereinfachtes Fahrzeugmodell aus wenigen Komponenten, ein sog. Mehrkörpermodell zu verwenden: Wenn ein solches Modell für das reale Fahrzeug und eines für das virtuelle Fahrzeug erzeugt wird, lässt sich aus dem Vergleich der sich ergebenden Komponenteneigenschaften die Transformation T erzeugen. Im Einzelfall kann es auch möglich sein, dass eine solche Art von Modell sogar Teil der Transformationsmatrix T ist. 6 zeigt schematisch, welche Einflussgrößen für die Bestimmung der Transformationsvorschrift T eingesetzt werden können. Beispielsweise können CAD-Daten 600, reale Fahrzeugsensordaten S_i 610 (bzw. 130), virtuelle Sensorsignale V_i 620 (bzw. 147), weitere Sensorsignale oder -messungen 630 oder andere Signale 640 einer Berechnungseinheit 650 zugefügt werden, die eine Bestimmung der Transformationsvorschrift T ausführen kann. Die von der Berechnungseinheit 650 bestimmte Transformationsvorschrift T kann dann in die Auswerteeinheit 140 gemäß der 1 in einem Fahrzeug 100 eingespeichert werden und zur Transformation T der Sensordaten 130 der realen Sensoren 110 in die Transformationssensorsignale 147 verwendet werden.
Alle hier zur Erläuterung angeführten Beispiele zeigen deutlich, dass das allgemeine Prinzip der Abbildung von realer auf virtueller Sensorik dazu geeignet ist, eine Vielzahl von in der Praxis auftretenden Fällen der Kombination von Sensoren und Signaleigenschaften nach ein und demselben allgemeinen technischen Verfahren zu bearbeiten. Dabei wird das schwierige Problem der Applikation von Algorithmus-Parametern für einen Auslösealgorithmus durch das einfacher zu lösende Problem der Auffindung einer Abbildung bzw. Transformationsvorschrift T von realen zu virtuellen Signalen bzw. Sensoren ersetzt, welche dann auch im Echtzeitbetrieb im Fahrzeug angewendet wird. Die Folge ist ein deutlicher Gewinn an Robustheit und Betriebssicherheit im Fahrzeug, sowie ein wesentlich geringerer Aufwand in der Entwicklung und im Test.
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.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 854157 [0002]
EP 458796 B2 [0004]
DE 10305087 A1 [0004]
DE 102005042198 A1 [0004]

Claims

Verfahren (200) zur Ansteuerung zumindest eines Personenschutzmittels (160) eines Fahrzeugs (100), wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte aufweist: – Einlesen (210) zumindest eines Sensorsignals (130), das eine von einem Sensor (110) des Fahrzeugs (100) erfasste physikalische Größe repräsentiert; – Transformieren (220) des zumindest einen Sensorsignals (130) unter Verwendung einer Transformationsvorschrift (T), um zumindest ein Transformationssensorsignal (147) zu erhalten; – Anwenden (230) eines Auslösealgorithmus (A) auf das zumindest eine Transformationssensorsignal (147), um zumindest ein Ansteuersignal (150) für das Personenschutzmittel (160) zu erhalten; und – Aktivieren (240) des Personenschutzmittels (160) unter Verwendung des zumindest einen Ansteuersignals (150), um das zumindest eine Personenschutzmittel (160) anzusteuern.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Transformierens (220) eine Transformationsvorschrift (T) verwendet wird, die von einem Typ und/oder einem Parameter des Fahrzeugs (100) abhängig ist.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Anwendens (230) ein Auslösealgorithmus (A) verwendet wird, der von einer physikalischen Größe unabhängig ist, die durch einen Typ und/oder einem Parameter des Fahrzeugs (100) vorgegeben ist.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (210) eine Mehrzahl von Sensorsignalen (130) eingelesen werden, wobei im Schritt des Transformierens (220) die Sensorsignale (130) unter Verwendung der Transformationsvorschrift (T) in eine Mehrzahl von Transformationssignalen (147) transformiert werden und wobei im Schritt des Anwendens (230) der Auslösealgorithmus (A) auf die Transformationssignale (147) angewandt wird, um das zumindest eine Ansteuersignal (150) zu erhalten, insbesondere wobei die Transformationsvorschrift (T) ausgebildet ist, um eine Anzahl von Sensorsignalen (130) in eine sich von der Anzahl von Sensorsignalen (130) unterscheidende Anzahl von Transformationssignalen (147) zu transformieren.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Transformierens (220) eine Transformationsvorschrift (T) verwendet wird, die durch eine Transformationsmatrix (T) gebildet ist, insbesondere wobei die Transformationsmatrix (T) zumindest eine von null verschiedene Komponente an einer Position außerhalb der Hauptdiagonalen der Transformationsmatrix (T) aufweist.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Transformierens (220) eine Transformationsvorschrift (T) verwendet wird, die durch eine Abbildungsvorschrift eines neuronalen Netzes gebildet ist.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Transformierens (220) eine zeitabhängige Transformationsvorschrift (T(z)) verwendet wird, insbesondere bei dem im Schritt des Transformierens (220) eine Transformationsmatrix (T) verwendet wird, bei der zumindest eine Komponente durch eine zeitabhängige Funktion (f(z)) gebildet ist.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Aktivierens (240) eine Rücktransformationsvorschrift (G) auf das Ansteuersignal angewendet wird, um ein verarbeitetes Ansteuersignals zu erhalten, wobei das Personenschutzmittel (160) unter Verwendung des verarbeiteten Ansteuersignals (150) aktiviert wird, insbesondere wobei die Rücktransformationsvorschrift (G) eine zu der Transformationsvorschrift (T) inverse Transformation bewirkt.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Aktivierens (240) eine Mehrzahl von unterschiedlichen Typen von Personenschutzmitteln (160) durch das Ansteuersignal (150) aktiviert werden.
Vorrichtung (140), die ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm auf einer Vorrichtung (140) ausgeführt wird.