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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Steuersystem
für Kraftfahrzeuge
und insbesondere ein System und ein Verfahren zur Detektion der
Position eines Fahrzeuginsassen.
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MARSZALEC J ET AL: "A LED-array-based range-imaging
sensor for fast three-dimensional shape measurements" SENSORS AND ACTUATORS
A, ELSEVIER SEQUIOA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 47, Nr. 1–3, März 1995
(1995–03),
Seiten 501–505, XP004310532
ISSN: 0924–4247
offenbart ein System und Verfahren, das die Merkmale des Oberbegriffs
der unabhängigen
Ansprüche
zeigt. Diese Veröffentlichung
betrifft die Hinderniserkennung in der Robotik und Maschinenautomatisierung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Systeme zur Detektion von Fahrzeuginsassen
sind nützlich
in Verbindung mit Airbags und anderen pyrotechnisch entfalteten
Rückhaltevorrichtungen,
als ein Mittel, um zu beurteilen, ob und/oder wie stark, die Rückhaltevorrichtung
zu entfalten ist. Idealerweise sollte das System in der Lage sein,
den Insassentyp (d. h. großer
Erwachsener, kleiner Erwachsener, Kind, etc.) und die Position des
Insassen in Bezug auf den Punkt der Airbagentfaltung zu klassifizieren.
Verschiedene Systeme mit einem oder mehreren eingebauten Infrarot-
und/oder Schall-Entfernungsmess-Sensoren
wurden für
diesen Zweck vorgeschlagen; siehe z. B. die
US-A-5 330 226 ,
die
US-A-5 785 347 , die
US-A-5 482 314 ,
die
US-A-5 737 083 und die
WO-A-94/22693 .
Im Allgemeinen senden solche Systeme einen oder mehrere Strahlen)
von Infrarot-Energie aus, um eine entsprechende Anzahl von Sichtfeldern
zu definieren und die reflektierte Energie zu empfangen, um die
Anwesenheit eines Insassen innerhalb der Sichtfelder zu detektieren.
Die Informationen, die von solchen Techniken erhalten werden, sind
manchmal durch andere Lichtquellen (wie etwa reflektiertes Sonnenlicht,
oder pulsierendes Glühlicht)
verstümmelt,
und sind selbst unter besten Bedingungen typischerweise nicht ausreichend,
um den Typus und die Position des Insassen präzise zu klassifizieren. Zum
Beispiel mag es erwünscht
sein, einen Airbag zu entfalten, obwohl sich die Hand oder der Arm
des Insassen in der Nähe des
Airbag-Entfaltungspunktes befindet, es mag aber nicht erwünscht sein,
dass er sich entfaltet, wenn sich der Kopf oder der Rumpf des Insassen
in der Nähe des
Entfaltungspunktes befindet. Aus diesem Grund sind andere, Positionssensoren
oder Gewichtssensoren typischerweise in Kombination mit einem Entfernungs-Messsensor
in Verwendung, um ein umfassenderes Verständnis über die Klassifizierung und Position
eines Insassen liefern. Unglücklicherweise neigen
derartige Systeme dazu, relativ kostspielig zu sein, und sie sind
schwierig in die Kraftfahrzeugumgebung zu packen. Darüber hinaus
ist eine relativ hohe Ansprechgeschwindigkeit erforderlich, sodass die
Entfaltung situationsgerecht verhindert oder erlaubt werden kann,
wenn die Position des Insassen sich schnell verändert, möglicherweise in Vorwegnahme
eines unmittelbar bevorstehenden Zusammenstoßes. Demgemäß ist das, was benötigt wird, ein
System mit geringen Kosten, welches einen Insassen im Hinblick auf
seine Klassifizierung und auf seine Position präzise und schnell erkennen kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung zielt auf
ein verbessertes Infrarot (IR)-Fahrzeuginsassen-Erkennungssystem
ab, welches kostengünstig
ist, und präzise und
zuverlässige
Informationen über
Klassifizierung und Position mit einer Geschwindigkeit bereitstellt,
die ausreicht, um rechtzeitig eine Entfaltung von Insassenrückhaltevorrichtungen
zu verhindern oder andernfalls zu steuern. Dies wird durch ein System
gemäß Anspruch
1 und einem Verfahren nach Anspruch 6 erreicht. Ein zweidimensionales
Array von IR-Strahlern wird selektiv aktiviert, um periodisch einen
Insassensitzbereich anzustrahlen, und die reflektierte IR-Energie
wird von einem lichtempfindlichen Empfänger detektiert und ausgewertet,
um die Anwesenheit eines Insassen zu detektieren, den Insassen zu
klassifizieren, und um die Position des Insassen in Bezug auf vordefinierte
Zonen des Fahrgastraumes zu bestimmen. Ein Steuergerät erkennt den
Insassen und verfolgt schnell jede Bewegung des Insassen, indem
sie die Array-Positionen
des Strahlers, die dem Rumpf des Insassen entsprechen, identifiziert,
und zumindest diese Positionen mit einer viel schnelleren Rate abtastet,
als die anderen Positionen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nun
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
in welchen:
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1 ein
Diagramm ist, das einen Abschnitt des Fahrgastraumes von einem Kraftfahrzeug
veranschaulicht, welcher mit einer aufblasbaren Rückhaltevorrichtung
und dem IR-Insassen-Positions- und Detektionssystem der Erfindung
ausgestattet ist.
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2 ein
Diagramm ist, das die von dem System der 1 verwendete Entfernungsbestimmungstechnik
veranschaulicht.
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3 ein
Diagramm eines zweidimensionalen IR-LED-Strahler-Arrays ist, wie es in dem System der 1 verwendet wird.
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4 eine
Querschnittsansicht des Strahler-Arrays entlang der Linien 4-4 der 3 ist.
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5 ein
Blockdiagramm des Systems von 1 ist,
das eine programmierte Zustandsmaschine und einen Mikroprozessor
umfasst.
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6 ein
Diagramm der Funktionen ist, die von der Zustandsmaschine der 5 durchgeführt werden.
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7-11 und 14 Fließdiagramme sind, die Befehle
von Computerprogrammen darstellen, welche von dem Mikroprozessor
der 5 ausgeführt werden. 7 zeigt eine periodisch
ausgeführte
Hintergrundroutine, um eine Aktivierung eines gewählten LED-Elements
aufzubauen und zu ermöglichen. 8 zeigt eine unterbrechungsgesteuerte
Routine zum Lesen des empfangenen Signals und zur Berechnung der
Entfernung des Insassen. 9 zeigt einen
Abschnitt des Fließdiagramms
der 7, betreffend die
Einstellung eines programmierbaren Verstärkungsfaktorparameters; und 10 zeigt einen Abschnitt
des Fließdiagramms
der 7, betreffend die
Einstellung eines Aktivierungsstroms für das gewählte LED-Element. 11 zeigt eine Vordergrundroutine
zur selektiven Aktivierung und Deaktivierung der aufblasba ren Rückhaltevorrichtung
auf Basis der Informationen über
die Klassifizierung und die Entfernung des Insassen; und 14 zeigt einen Abschnitt der
Vordergrundroutine der 11,
betreffend die dynamische Verfolgung eines erkannten oder klassifizierten
Insassen.
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Die 12 und 13 zeigen Abschnitte des Strahler-Arrays
der 3–4 in Bezug auf das Fließdiagramm
von 14.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere
auf 1, bezeichnet die
Bezugsziffer 10 im Allgemeinen ein System zur Detektion
einer Fahrzeuginsassenposition gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der veranschaulichten Ausführungsform
ist das System 10 als ein einzelnes Modul mechanisiert,
das in einer Deckenkonsole 12 zwischen und über dem
Fahrer- und dem Beifahrersitz 14, 16 befestigt
ist. Es ist klar, dass für
das System 10 auch andere Plätze möglich sind, aber der veranschaulichte
Platz wird im Allgemeinen bevorzugt, weil er am wenigsten stört, einfach
zu verpacken und zentral angeordnet ist, für Flexibilität beim Abtasten
einer oder einiger von mehreren Insassenpositionen, falls gewünscht. Natürlich kann
das Fahrzeug an Stelle der veranschaulichten Schalensitze 14, 16,
eine Sitzbank haben; in jedem Fall sind die normalen Insassenpositionen
auf dem/den Sitzen) durch die Anordnung der Sicherheitsgurte (nicht
gezeigt) definiert.
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Im Allgemeinen wird das System 10 hierin
im Kontext mit einem andernfalls herkömmlichen ergänzenden
aufblasbaren Rückhaltesystem,
umfassend einen Airbag 20, der in dem Armaturenbrett 18 vor dem
Beifahrersitz 16 eingebaut ist, beschrieben. Das System 10 steht
in gegenseitiger Wech selwirkung mit dem Rückhaltesystem, indem es die
Umgebung des Sitzes 16, wo sich ein Insasse befinden könnte, abtastet,
und ein Steuersignal erzeugt, um in Ansprechen auf ein Unfallereignis
von ausreichender Heftigkeit auf Basis der Insassenklassifizierung
und/oder der Position eines erkannten Insassen in Bezug auf den
Airbag 20, entweder die Entfaltung des Airbags 20 zu
verhindern oder zu erlauben. Die Kriterien betreffend die Frage,
ob eine Entfaltung freigegeben oder verhindert werden soll, liegen
ausserhalb des Schutzanspruchs der Erfindung, und sind im Allgemeinen
durch den Fahrzeughersteller oder durch gesetzliche Vorschriften
definiert. Im Allgemeinen herrscht jedoch Übereinstimmung darüber, dass
die Entfaltung eines Airbags 20 verhindert werden sollte, wenn
der Sitz nicht besetzt ist, oder von einem nach vorne oder nach
hinten weisenden Kindersitz, oder von einem in abweichender Position
befindlichen Erwachsenen oder kleinen Kind besetzt ist, wobei der Ausdruck
in abweichender Position befindlicher/es Erwachsener oder Kind durch
eine vorbestimmte Nähe
des Kopfes oder Rumpfes des Insassen zu dem Entfaltungspunkt des
Airbags 20 definiert ist. Demgemäß besteht das Ziel des Systems 10 darin, die
verschiedenen Typen von Insassen (oder das Nichtvorhandensein eines
Insassen) zu klassifizieren oder zu erkennen, und zu detektieren,
ob sich ein Insasse in abweichender Position befindet.
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Wie vorstehend angezeigt, ist die
Information, die von einem/r beliebigen gegebenen Sensortyp/-Stellung
gesammelt werden kann im Allgemeinen ungeeignet, um einen Insassen
sicher zu klassifizieren und einen Positionsabweichungszustand zu detektieren.
Die vorliegende Erfindung überwindet
jedoch die Einschränkungen
von Abtastsystem nach dem Stand der Technik durch die Verwendung
eines zweidimensionalen IR-Strahlers 22, welcher selektiv aktiviert
wird, um periodisch eine Vielzahl vorbestimmter Beobachtungsebenen
in der Umgebung eines Beifahrersitzes 16 anzustrahlen,
wie in 1 gezeigt. Einzelne
LEDs des Strahlers 22 wer den selektiv aktiviert, um einen
IR-Strahl zu erzeugen, dessen Richtung durch die Lage des LED in
dem Array und durch die optischen Parameter eines Linsensystems, das
in dem Strahler 22 eingebaut ist, bestimmt wird. Wie unten
stehend in größerem Detail
mit Bezug auf 3 beschrieben,
sind die Array-Elemente in einem rechteckigen Gitter angeordnet,
welches eine Breite von drei Spalten und eine Länge von zehn Reihen aufweist.
Der Strahler 22 wird derart in der Konsole 12 angeordnet,
dass die von den LEDs in der ersten, zweiten und dritten Spalte
des Strahlers 22 ausgestrahlten IR-Strahlen entsprechend
entlang ersten, zweiten und dritten Ebenen geleitet werden, die
im Allgemeinen durch die Bezugsziffern 26, 28 und 30 in 1 bezeichnet werden. Die
Ebene 26 umfasst die normale Ausrichtung des linken Beines
und des Rumpfes des Insassen, wenn er normal sitzt, die Ebene 28 umfasst
die normale Ausrichtung des rechten Beines und des Rumpfes des Insassen,
und die Ebene 30 umfasst den inneren Rand der Beifahrertür 32.
In jeder Ebene werden einige der Strahlen durch eine Positionsabweichungszone
(out-of-position-zone = OOP) vor den Sitz 16 und in die
Nähe des
Airbags 20 geleitet, einige werden auf den Sitz 16 oder die
Tür 32 geleitet,
und einige werden über
den Sitz 16 und/ oder die Tür 32 geleitet. Die
IR-Energie, die von dem Insassen oder dem Sitz 16 oder
der Tür 32 reflektiert
wird, wird von einem lichtempfindliche Empfänger 24, der in einem
vorbestimmten Abstand B von dem Strahler 22 angeordnet
ist, detektiert, und die Entfernung des Insassen von dem Strahler 22 wird
auf der Basis eines Paares von Koordinatenströmen, das von dem Empfänger 24 entwickelt
wird, bestimmt, wie unten stehend unter Bezugnahme auf die 2 und 5 detaillierter beschrieben wird.
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Wie am besten aus 2 ersichtlich, umfasst der Strahler 22 ein
IR-LED-Array 40 und
ein Linsensystem, welches ein asphärisches Element 42 umfasst,
um von dem Array 40 ausgestrahltes IR-Licht zu bündeln, sowie
eine symmetrische konvexe Linse 44, um das Licht auf ein
Ziel T zu fo kussieren, welches in der veranschaulichten Ausführungsform
den Beifahrersitz 16 oder einen Beifahrer darauf darstellt.
Wie vorstehend angezeigt, umfasst das Array 40 eine zweidimensionale
Anordnung von selektiv aktivierten IR-LEDs und wird unten stehend
unter Bezugnahme auf die 3–4 im Detail beschrieben. Der
Empfänger 24 umfasst
eine lichtempfindliche Einrichtung (photo-sensitive device = PSD) 46 und ein
Linsensystem, welches ein IR-Filter 48 ein asphärisches
Element 50 zum Abbilden des empfangenen IR-Lichts, und eine symmetrische
konvexe Linse 52, um das abgebildete Licht an der PSD 46 zu
fokussieren, umfasst. Die PSD 46 ist ein herkömmliches
zweidimensionales Element und stellt ein Paar von koordinanten Strömen bereit,
das hierin als ix und iy bezeichnet wird und dem Wellenlängenschwerpunkt des
IR-Lichts entspricht, das an der aktiven Oberfläche der Einrichtung auftrifft.
Die Entfernung des Ziels T von dem Strahler/Empfänger ist durch die Stelle des
empfangenen IR-Lichts in Bezug auf das ausgestrahlte Licht bestimmt.
In der Veranschaulichung der 2,
wo B der Abstand zwischen dem Strahler 22 und dem Empfänger 24 ist,
f die Brennweite der Linse 52 ist, X die Stelle des empfangenen
Lichts in Bezug auf die Achse der PSD 46 ist, wird die
Entfernung oder der Abstand D von dem Ziel T ausgedrückt als (f*B/x),
wobei x durch das Verhältnis
(ix – iy)/(ix
+ iy) bestimmt werden kann. Wie unten stehend beschrieben, beinhaltet
ein wichtiger Aspekt der Erfindung die exakte Auswahl eines Strahlungsmusters
und eine genaue Auswertung der empfangenen Entfernungsinformationen.
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Die 3 und 4 zeigen eine besonders vorteilhafte
Mechanisierung des Strahler-Arrays 40, in welcher einzelne
IR-LED-Elemente L in einem mit "Reihen-" und "Spalten-" Koordinatenstellungen
bezeichneten zweidimensionalen Gitter angeordnet sind, um eine drei-mal-zehn-Anordnung
zu bilden. Es ist klar, dass ebenso gut auch andere Array-Dimensionen
verwendet werden könnten.
Die horizontalen "Reihen" sind durch die parallelen
Kathodenleitersegmente C1-C10 definiert, während die senkrechten "Spalten" durch die parallelen
Anodenleitersegmente A1–A3
definiert sind. Bequemerweise wurde der Abschnitt des Arrays 40 zwischen
den Leitersegmenten C2 und C10 der 3,
wie angezeigt, weggelassen. 4 zeigt
eine Querschnittsansicht des Arrays durch die Mitte des Kathodenleitersegments C1,
wie durch die Schraffur 4-4 in 3 angezeigt. Die LED-Elemente L sind
an den Schnittpunkten zwischen den Anoden- und Kathodenleitersegmenten A1–A3 und
C1–C10
angeordnet und durch ihre "Reihe,
Kolonne"-Koordinatenstellung
bezeichnet. Zum Beispiel ist das LED-Element in der linken oberen Ecke
des Arrays 40 als L1,1 bezeichnet, und das LED-Element
in der gegenüberliegenden
Ecke ist als L10,3 bezeichnet.
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In der veranschaulichten Ausführungsform sind
die Leiterelemente C1 = C10 an einem Substrat 60 ausgebildet,
und die Anodenleitersegmente C1–C10
werden dann gemeinsam mit darunter liegenden Segmenten 62 aus
isolierendem oder dielektrischem Material gebildet, sodass die Segmente 62 die
Anoden- und Kathodensegmente an deren Schnittpunkten isolieren.
Der Anodenanschluss eines jeden LED-Elements L ist an dem entsprechenden
Anodenleitersegment A1–A3
befestigt, und der Kathodenanschluss ist in einem Bereich neben
dem Anodenleitersegment an das darunter liegende Kathodenleitersegment
C1-C10 drahtgebondet. Eine oben auf den Leiterelementen A1–A3, C1–C10, Isolator 62 und
Substrat 60 ausgebildete Deckschicht 64, weist
einen Ausschnitt auf, um einen Hohlraum oder ein Fenster W (jedes
ist durch seine Reihen/Spalten-Koordinatenstellung
bezeichnet) um jedes der LED-Elemente L herum zu bilden. Wie in 4 angezeigt, ist die Deckschicht
64 im Vergleich mit den Leitersegmenten und LED-Elementen L relativ
dick, wodurch die Streuung des von den LED-Elementen L ausgestrahlten
IR-Lichts verringert, und die Intensität der fokussierten Lichtstrahlen
erhöht
wird. In der veran schaulichten Ausführungsform ist das Substrat 60 aus
Keramik, und die Leitersegmente A1–A3, C1–C10, die Isolationssegmente 62 sowie die
Deckschicht 64 werden unter Verwendung herkömmlicher
Dickfilm-Fertigungsverfahren
gebildet, es ist jedoch klar, dass ein ähnlicher Aufbau mit unterschiedlichen
Fertigungsverfahren hergestellt werden könnte. Weitere Abwandlungen
der Konstruktion sind ebenfalls möglich; zum Beispiel könnten, falls gewünscht, die
Kathodenleitersegmente C1–C10 oben
auf den Anodenleitersegmenten A1–A3 ausgebildet sein.
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Die vorstehend beschriebene Arrayanordnung
und nahe liegende Variationen davon sind insbesondere wegen einer
Anzahl von Gründen
von Vorteil, wozu verbesserte Lichtstrahlung (Spot-Qualität) und die
deutlich verringerte Gehäusegröße im Vergleich
zu herkömmlichen
Arrays und Vorrichtungen gehören.
Die verbesserte Spot-Qualität
des ausgestrahlten Lichts wird durch die Deckschicht 64 erzielt,
wie vorstehend beschrieben. Die Verwendung eines Arrays mit auswählbaren
Reihen und Spalten verringert deutlich sowohl die Anzahl von Leiteranschlüssen, die
für eine
selektive Aktivierung von einzelnen LED-Elementen notwendig ist,
wie auch die Anzahl von externen Treiberkreisen die an die Arrays 40 ankoppeln.
Darüber
hinaus sind die Drahtverbindungen von sehr kurzer Länge und
stören
einander nicht. Des Weiteren wirken die Anodenleitersegmente A1–A3 als
Kühlkörper für die LED-Elemente,
was die Größe und Komplexität von zusätzlichen
Kühlkörpern, die
notwendig sein können,
verringert. Diese Faktoren ermöglichen
den Aufbau des Multielement-Arrays in flexiblen Gestaltungsformen
und mit einer sehr kleinen Größe, sodass
es einfach hinter eine Linse mit kleinstem Durchmesser gepackt werden
kann, was zu einem zweidimensionalen Strahler führt, der wirtschaftlich herzustellen
ist, der Systemkosten reduziert, und der einfach in ein Kraftfahrzeug oder
in eine andere Umgebung mit beschränktem Raum gepackt werden kann.
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5 ist
ein Blockdiagramm des Insassenpositions-Detektionssystems 10 der 1. Das System 10 umfasst
den Strahler 22 und den Empfänger 24, eine Empfängerschaltung 70,
um auf die Insassenentfernung bezogene Signale von den ix und iy Ausgängen der
PSD 46 zu extrahieren, einen Mikroprozessor (μP) 72 zum
Empfangen und Auswerten der Entfernungssignale, eine Senderschaltung 74 für die Aktivierung
des IR-LED-Arrays 40 und eine Zustandsmaschine 76 für die Koordinierung
des Betriebs der Sender- und Emfängerschaltungen 74, 70. Im
Allgemeinen wählt
der Mikroprozessor 72 ein bestimmtes LED-Element (über die
Wählleitung 78)
und macht eine Anforderung an die Zustandsmaschine 76 (über Anforderungsleitung 80)
um die Entfernungssignale für
die gewählte
LED zu erhalten. Die Zustandsmaschine reagiert, indem sie das gewählte LED-Element aktiviert,
die Empfängerschaltung 70 steuert,
um die empfangenen Entfernungssignale gleichzeitig zu detektieren
und zu erfassen, und indem sie dem Mikroprozessor (über Quittungsleitung 82)
signalisiert, dass die Entfernungssignale an seinem A/D-Eingang
verfügbar
sind.
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Das gewählte LED-Element des Arrays 40 wird
mit einem Impuls hochfrequenten Sinusstroms aktiviert, um einen
intensitätsmodulierten
IR-Lichtstrahl zu
erzeugen, der in das Muster passt, welches vorstehend mit Bezug
auf 1 im Allgemeinen
beschrieben wurde. Die Frequenz des Aktivierungsstroms wird durch
den Mikroprozessor 72 (über
Leitung 86) festgelegt, und seine Größe wird durch den Mikroprozessor 72 (über Leitung 88)
gesteuert, um Schwankungen in der reflektierten Signalstärke zu kompensieren,
wie unten stehend beschrieben. Der Decoder 90 empfängt die
Daten an der Wählleitung des
Mikroprozessors und aktiviert die Halbleiter-Schaltelemente in den
Anoden- und Kathodentreiberkreisen 92 und 94,
entsprechend den Spalten- und Reihenadressen des gewählten LED-Elements. Der Anodentreiberkreis
koppelt das entsprechende Anodenlei tersegment A1–A3 des Array 40 an
eine Programmierbare Stromquelle 96, die, wenn durch die
Zustandsmaschine 76 (über
Leitung 98) freigegeben, einen Sinustreiberstrom an der
Leitung 100 entwickelt und ausgibt, mit der Frequenz und
Amplitude, die von dem Mikroprozessor 72 (über die
Leitungen 86, 88) diktiert wurden. Der Kathodentreiberkreis 94 koppelt
das entsprechende Kathodenleitersegment C1–C10 mit der Systemschaltungsnull
oder an Masse.
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Wenn der IR-Lichtimpuls, welcher
dadurch von dem Strahler 22 erzeugt wurde, den Beifahrersitz 16,
einen Insassen, oder die Tür 32 anstrahlt,
wird ein reflektierter Lichtimpuls mit derselben Frequenz (Intensitätsmodulation)
zu dem Empfänger 24 zurückgeschickt,
welcher die Koordinatenströme
ix und iy an den Leitungen 102 und 104 erzeugt.
Unglücklicherweise
sind die Komponenten der ix- und iy-Signale, die nur dem reflektierten
IR-Lichtimpuls entsprechen, von anderen Signalen verdeckt (als Störung für das System 10 betrachtet),
die aus direktem oder reflektiertem Umgebungslicht entstehen, das sowohl
von Quellen im Inneren als auch außerhalb des Fahrzeugs erzeugt
wird. Die Empfängerschaltung 70 ist
jedoch in der Lage, die ix- und iy-Signalkomponenten, die dem reflektierten
IR-Lichtimpuls entsprechen, zu extrahieren, indem sie ix und iy
mit I/V-Umwandlungsschaltungen 106, 108 in Spannungssignale vx,
vy umwandelt, und indem sie die Spannungssignale vx, vy mit den
Bandpassfilterschaltungen 110, 112 bandpassfiltert.
Dies ist deshalb möglich,
weil die Komponenten der ix- und iy-Signale, die dem reflektierten
IR-Lichtimpuls entsprechen,
eine charakteristische Frequenz aufweisen, die der Intensität der Modulationsfrequenz
des ausgestrahlten IR-Lichts entspricht. Somit lassen die Bandpassfilter 110, 112 nur
die gewünschten
Komponenten von den vx- und vy-Signalen durch und lehnen alle anderen
Bestandteile als Störung
ab. In der Praxis können
die LED-Elemente mit einer Frequenz von 20 kHz – 50 kHz aktiviert werden,
wobei die Bandpass filter 110, 112 eingestellt
sind, um Signale von der ausgestrahlten Frequenz von andern Lichtquellen
zu unterscheiden. Die extrahierten vx- und vy-Signale werden dann
verstärkt,
wie auch an den Blöcken 110 und 112 indiziert,
um die Signale vx' und
vy' zu bilden.
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Die extrahierten und verstärkten Koordinatensignalspannungen
vx' und vy' werden dann durch die
Spitzen-Erkennungs-Schaltungen 114, 116 und die
Rücksetzschaltung 118,
die durch die Zustandsmaschine 76 aktiviert wird, gleichzeitig
detektiert. Die Spitzen-Erkennungs-Schaltungen 114, 116 erzeugen Ausgangsspannungen
xp und yp, welche die augenblickliche Spitzenspannung der entsprechenden
Signale vx' und
vy' verfolgen, und
die Zustandsmaschine 76 steuert den Betrieb der Rücksetzschaltung 118 (über Leitung 120),
sodass die Spitzen-Erkennungs-Schaltungen 114, 116 nur
an den höchsten Punkten
der Intensität
des sinuswellenförmigen Stroms,
der durch die Programmierbare Stromquelle 96 gebildet wird,
aktiv sind. Die Informationen über den
Zeitablauf sind für
die Zustandsmaschine 76 verfügbar, da der Sinusstrom eine
fixe Frequenz (und einen fixen Arbeitszyklus) besitzt und von der
Zustandsmaschine 76 an- oder ausgesteuert wird. Dies sorgt
für weitere
Festigkeit gegenüber
einer beliebigen Störkomponente,
die in den vx'-
und den vy'-Signalen vorhanden
ist. Die Spitzensignalausgänge
xp und yp werden dann von Programmierbaren Gain Ampifiern 122 und 124,
die verstärkte
Eingangsspannungen an Abtast- und Halte (=S/H)-schaltungen 126,
128 bereitstellen, verstärkt.
Wie unten stehend erklärt,
werden die Verstärkungsfaktoren
der Blöcke 122 und 124 von
dem Mikroprozessor 72 (über
die Leitungen 130 und 132) gesteuert, um Schwankungen
auf Grund der Entfernung des Ziels T zu kompensieren. Die Zustandsmaschine 76 steuert
während
eines jeden LED-Aktivierungsimpulses die S/H-Schaltungen 126, 128 (über die
Leitungen 134 und 136) ein oder mehrere Mal(e)
an, und die gemessenen Signalwerte werden als Eingabe an entsprechende Mittelungsschaltungen 138, 140 bereitgestellt,
die ihrerseits Eingaben xsig, ysig an den A/ D-Anschluss 84 des
Mikroprozessors bereitstellen. Die Mittelungsschaltungen 138, 140 sind
notwendig, da die Zustandsmaschine 76 die S/H-Schaltungen 126, 128 für eine verbesserte
Genauigkeit zwei- oder dreimal hintereinander ansteuert, wie unten
stehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In der veranschaulichten Ausführungsform
bestimmt der Mikroprozessor 72 die Anzahl der Abtastungen
und macht eine entsprechend Meldung an die Zustandsmaschine 76 über Leitung 142.
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Wie vorstehend angezeigt, steuert
der Mikroprozessor 72 sowohl die Amplitude des LED=Aktivierungsstroms
als auch den Verstärkungsfaktor
der Programmierbaren Gain Amplifier 122, 124,
um Schwankungen in der Stärke
des reflektierten Signals zu kompensieren. Die Einstellungen sind
wichtig, da die Ausgangssignale ix und iy der PSD in der Amplitude,
in Abhängigkeit
von der Entfernung um mehrere Größenordnungen
schwanken können.
Wie unten stehend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben, liest der Mikroprozessor 72 die
Bemittelten Signale xsig, ysig, die an seinen A/D-Eingangsanschluss 84 angelegt
werden, und vergleicht die Signale mit oberen und unteren Schwellenwerten
UT1 und LT1, die einem gewünschten
Eingangssignalbereich des A/D-Eingangsanschlusses 84 entsprechen. Wenn
ein Signal xsig oder ysig den oberen Schwellenwert UT1 überschreitet,
wird der Verstärkungsfaktor
des entsprechenden Programmierbaren Gain-Amplifiers 122 oder 124 dekrementiert.
In gleicher Weise wird, wenn ein Signal xsig oder ysig unter dem
Schwellenwert LT1 liegt, der Verstärkungsfaktor des entsprechenden
Programmierbaren Gain-Amplifiers 122 oder 124 erhöht. Die
Einstellung dient dazu, die Eingangssignale innerhalb des gewünschten
Eingangssignalbereiches des A/D-Eingangsanschlusses 84 zu halten.
Neben der Einstellung des programmierbaren Verstärkungsfaktors stellt der Mikroprozessor 72 inkre mentierend
auch die Amplitude des von der Programmierbaren Stromquelle 96 erzeugten
LED-Aktivierungsstroms ein. Wie unten stehend unter Bezugnahme auf 10 erklärt, wird der Aktivierungsstrom
(Strahlstrom) dekrementiert, um den Ausgang der PSD zu verringern,
wenn eines der normalisierten Entfernungssignale xnor und ynor einen
oberen Schwellenwert UT2 überschreitet.
In gleicher Weise wird der Strahlstrom inkrementiert, um den PSD-Ausgang
zu erhöhen,
wenn xnor oder ynor unter einem unteren Schwellenwert LT2 liegt.
Dies dient dazu, die Anforderungen an den dynamischen Bereich der
Empfängerschaltung 70 zu
begrenzen, was die Kosten ihrer Komponenten deutlich reduziert.
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Die vorstehend beschriebenen Funktionen der
Zustandsmaschine 76 sind in 6 in
Diagrammform veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 6 ist die Funktionalität der Zustandsmaschine als
acht Hauptzustände
umfassend, die durch Blöcke 150–164 bezeichnet
sind, abgebildet. In dem durch Block 150 bezeichneten Still-
oder Leerlaufzustand ist die Zustandsmaschine inaktiv und wartet
auf eine LED-Aktivierungsanforderung von dem Mikroprozessor 72 (über Anforderungsleitung 80).
In Ansprechen auf eine Aktivierungsanforderung schreitet die Zustandsmaschine
zu Block 152 fort und aktiviert die Programmierbare Stromquelle 96 (über Leitung 98), um
das von dem Mikroprozessor 72 ausgewählte LED-Element zu pulsen. Dann werden die Spitzen-Erkennungs-Schaltungen 114, 116 an
den Blöcken 154 und 156 der
Reihe nach freigegeben, um die Spitzen der Signale vx', vy' gleichzeitig mit
den Spitzenwerten des LED-Aktivierungsstroms
zu verfolgen, und den S/H-Schaltungen 126, 128 wird
signalisiert, die abgetasteten Eingangssignale speichernd zu setzen.
Falls der Mikroprozessor nur eine Messung angefordert hat, schreitet
die Zustandsmaschine 76 dann zu Block 164 fort,
und deaktiviert das gewählte
LED-Element, sperrt die Spitzen-Erkennungs-Schaltungen 114, 116,
und gibt ein Quittungssignal an den Mikroprozessor 72 (über Leitung 82) aus, das
anzeigt, dass die Entfernungssignale xsig und ysig an dem A/D-Anschluss 84 verfügbar sind. Wenn
der Mikroprozessor 72 alternativ bei der Zustandsmaschine
den Erhalt und die Mittelung zweier Messungen angefordert hat, schreitet
die Zustandsmaschine zu dem Block 158 weiter, wo die S/H-Schaltungen 126, 128 den
Befehl erhalten, eine zweite Abtastung speichernd zu setzen, bevor
sie zu Block 164 fortschreitet. Oder falls der Mikroprozessor 72 bei
der Zustandsmaschine den Erhalt und die Mittelung von vier Messungen
angefordert hat, schreitet die Zustandsmaschine zusätzlich zu
den Blöcken 160 und 160 fort,
wo die S/H-Schaltungen 126, 128 den
Befehl erhalten, dritte und vierte Messungen speichernd zu setzen,
bevor sie zu Block 164 weiterschreitet. In jedem Fall mitteln
die Mittelungsschaltungen 138, 140 automatisch
die Messungen, und der Mikroprozessor 72 liest nur den
Wert, nachdem er das Quittungssignal der Zustandsmaschine in Block 164 erhalten
hat. In der Praxis kann die Zustandsmaschine 76 mit einer
standardprogrammierbaren Logik-Arrayeinrichtung ausgerüstet sein,
und verringert deutlich die Verarbeitungslast des Mikroprozessors 72,
der hauptsächlich
mit der Auswertung der Entfernungsinformation befasst ist, um auf
Basis der Insassenklassifizierung und/oder -Position zu bestimmen,
ob die Airbagentfaltung freigegeben oder deaktiviert werden sollte.
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Die Fließdiagramme der 7–10 stellen Anweisungen eines
Computerprogramms dar, die von dem Mikroprozessor 72 ausgeführt werden,
indem er die in der vorstehenden Erläuterung der 5 dem Mikroprozessor 72 übertragenen
Funktionen durchführt. 7 ist eine periodisch (d.
h. auf Basis einer Zeitgeberunterbrechung) ausgeführte Routine,
um die Aktivierung eines gewählten LED-Elements
L aufzubauen und anzufordern. In Ansprechen auf die Unterbrechung 170 werden
die Blöcke 172–178 der
Reihe nach ausgeführt,
um das gewählte
LED-Element aus einer von der Vordergrundroutine der 11 und 14 erzeugten Tabelle zu bestimmen, um
den Verstärkungsfaktor
des Programmierbaren Gain–Amplifiers 122, 124 einzustellen,
um den Aktivierungsstrom der gewählten
LED einzustellen, und über
die Anforderungsleitung 80 ein Anforderungssignal an die
Zustandsmaschine 76 auszugeben. Der Block 174 ist
in dem Fließdiagramm
der 9 detailliert, und
der Block 176 ist in dem Fließdiagramm der 10 detailliert.
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8 ist
eine Routine, die jedes Mal ausgeführt wird, wenn die Zustandsmaschine über die
Leitung 82 signalisiert, dass die Entfernungssignale für den Zugriff
bereit stehen. In der Praxis löst
das Quittungssigna1 von der Zustandsmaschine 76 eine Unterbrechung 180 aus,
und in Ansprechen darauf führt
der Mikroprozessor der Reihe nach die Blöcke 182-188 aus, wie
angezeigt. Dies beinhaltet das Lesen der Eingänge xsig, ysig, das Einstellen
von deren Werten für
DC-Offsets, die Normalisierung der eingestellten Werte, um die befohlene
Amplitude des Aktivierungsstroms zu begründen, und das Berechnen und
Speichern der Zielentfernung. Wie vorstehend angezeigt, wird die
Zielentfernung D gemäß dem Ausdruck
f*B/x bestimmt, wobei x gemäß dem Ausdruck
(xnor – ynor)
/ (xnor + ynor) bestimmt, wobei xnor und ynor die normalisierten
Entfernungssignale sind.
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Unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm der 9 beinhaltet die Einstellung
des programmierbaren Verstärkungsfaktors
des Blocks 174 in 7 das
Vergleichen der Eingangssignale xsig und ysig mit vorbestimmten
oberen und unteren Schwellenwerten UT1 und LT1. Wenn xsig kleiner
ist als LT1, wie in Block 190 bestimmt, wird der Block 192 ausgeführt, um
den Verstärkungsfaktor
des Programmierbaren Gain-Amplifiers 122 zu inkrementieren.
In ähnlicher
Weise wird, wenn xsig größer ist
als UT1, wie in Block 194 bestimmt, der Block 196 ausgeführt, um den
Verstärkungsfaktor
des Programmierbaren Gain-Amplifiers 122 zu dekrementieren.
In ähnlicher Weise
werden dann die Blöcke 198–204 ausgeführt, um
den Verstärkungsfaktor
des Programmierbaren Gain-Amplifiers 124 zu inkrementieren,
wenn ysig niedriger ist als LT 1, und den Verstärkungsfaktor des Programmierbaren
Gain-Amplifiers 124 zu dekrementieren, wenn ysig größer ist
als UT1.
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Unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm der 10 beinhaltet die Einstellung
des LED-Aktivierungsstroms von Block 176 der 7 das Vergleichen der normalisierten
Eingangssignale xnor und ynor mit vorbestimmten oberen und unteren
Schwellenwerten UT2 und LT2. Wenn xnor oder ynor größer ist
als UT2, wie in Block 210 bestimmt, wird der Block 212 ausgeführt, um
den angeforderten Strahl (LED-Aktivierungs)- Strom zu verringern
oder dekrementieren. Wenn xnor oder ynor kleiner ist als LT2, wie
in Block 214 bestimmt, wird der Block 216 ausgeführt, um
den angeforderten Strahl (LED-Aktivierungs) – Strom zu inkrementieren.
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Das Fließdiagramm der 11 stellt eine Ausführungs- oder Vordergrundsoftware-Routine dar,
die von dem Mikroprozessor 72 ausgeführt wird, um die Entfernungsdaten
auszuwerten, während
sie empfangen werden, um einen Insassen eines Beifahrersitzes 16 zu
klassifizieren und zu verfolgen, zu dem Zweck zu entscheiden, ob
die Entfaltung des Airbags 20 freigegeben oder deaktiviert
wird. Der Block 220 bezeichnet eine Reihe von Initialisierungsanweisungen,
die am Beginn einer jeden Periode eines Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden,
um verschiedene Parameter und gespeicherte Werte für vorbestimmte
Einstellungen vorzubereiten. Ein Teil des Initialisierungsverfahrens
kann beispielsweise die Deaktivierung der Entfaltung des Airbags 20 beinhalten,
bis die Klassifizierung gelöst
werden kann, wie auch die Ausführung
bestimmter diagnostischer oder Selbstprüfungsroutinen. Auch werden
verschiedene Zeitgeberwerte und Zeitgeberunterbrechungssequenzen
vorbereitet, wie z. B. die Zeitgeberun terbrechung, die unter Bezugnahme
auf die 7 für die Anforderung
der Insassen-Entfernungsdaten erklärt wurde. Der Initialisierung
folgend wird der Block 222 ausgeführt, um auf Basis der augenblicklich
verfügbaren
Insassen-Entfernungsdaten zu bestimmen, ob der Beifahrersitz 16 von
einem nach vorne weisenden Kindersitz (FFIS) oder von einem nach
hinter weisenden Kindersitz (RFIS), einem kleinen Kind, oder einem
Erwachsenen besetzt ist, oder ob der Sitz einfach nicht besetzt
ist. Die Softwareroutinen des Blocks 222 beinhalten einen
Satz von Regeln, auf welchen die Entfernungsdaten des Arrays 40 angewandt
werden, um zwischen den verschiedenen Insassenklassifizierungen
zu unterscheiden. Die Regeln werden empirisch entwickelt, indem
Datenbibliotheken gesammelt werden, die unterschiedlichen Insassen,
Sitzpositionen, Bekleidung, etc., entsprechen, und indem Signalverarbeitungstechniken
verwendet werden, um Regeln zu entwickeln, welche Merkmale von Entfernungsdaten
einer bestimmten Insassenklassifizierung identifizieren. Sobald
die Klassifizierung bestimmt und bestätigt worden ist, wie unten
stehend beschrieben, wird die Bestimmung "eingeschlossen" falls nicht eine größere Verschiebung in den Entfernungsdaten
auftritt, z. B. ein Insassenwechsel.
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Wenn die Klassifizierungsregeln anzeigen, dass
der Beifahrersitz nicht besetzt ist, werden die Blöcke 232 und 246 ausgeführt, um
eine Klassifizierung "leerer
Sitz" anzuzeigen,
und eine Sekundärprüfung durchzuführen, die
dazu bestimmt ist, das Vertrauen in die angezeigte Klassifizierung
zu verringern oder zu erhöhen.
Die Überprüfungen des
Blocks 246 neigen dazu, heuristischer Natur zu sein, und
können z.
B. die Überwachung
für eine
fehlende Bewegung in dem abgetasteten Bereich beinhalten. Wenn die Sekundärprüfung dazu
neigt, die angezeigte Klassifizierung zu bestätigen, wie in Block 248 bestimmt, wird
die Klassifizierung eingeschlossen und der Block 250 wird
ausgeführt,
um die Entfaltung des Airbags 20 zu deaktivieren. In ähnlicher
Weise werden, wenn die Klassifizierungsregeln des Blocks 222 anzeigen,
dass der Beifahrersitz von einem nach vorne weisenden Kindersitz
besetzt ist, die Blöcke 230 und 240 ausgeführt, um
eine "FFIS"-Klassifizierung
anzuzeigen, und um eine Sekundärprüfung durchzuführen, die
dazu bestimmt ist, das Vertrauen in die angezeigte Klassifizierung
entweder zu erhöhen
oder zu verringern. In diesem Fall kann die Sekundärprüfung zum
Beispiel die Überwachung
einer begrenzten Bewegung im mittleren Abschnitt des abgetasteten
Bereichs beinhalten. Wenn die Sekundärprüfung dazu neigt, die angezeigte
Klassifizierung zu bestätigen, wie
in Block 242 bestimmt, wird die Klassifizierung eingeschlossen
und der Block 244 wird ausgeführt, um die Entfaltung des
Airbags 20 zu deaktivieren. In ähnlicher Weise werden, falls
die Klassifizierungsregeln des Blocks 222 anzeigen, dass
der Beifahrersitz von einem nach hinten weisenden Kindersitz besetzt ist,
die Blöcke 228 und 234 ausgeführt, um
eine "RFIS"-Klassifizierung
anzuzeigen, und um eine Sekundärprüfung durchzuführen, die
dazu bestimmt ist, das Vertrauen in die angezeigte Klassifizierung
entweder zu erhöhen
oder zu verringern. Was den FFIS betrifft, kann die Sekundärprüfung zum
Beispiel die Überwachung
für eine
begrenzte Bewegung in dem mittleren Abschnitt des abgetasteten Bereichs
beinhalten. Wenn die Sekundärprüfung dazu
neigt, die angezeigte Klassifizierung zu bestätigen, wie in Block 236 bestimmt,
wird die Klassifizierung eingeschlossen, und der Block 238 wird
ausgeführt,
um die Entfaltung des Airbags 20 zu deaktivieren.
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Wenn die Klassifizierungsregeln des
Blocks 222 anzeigen, dass der Beifahrersitz von einem kleinen
Kind besetzt ist, werden die Blöcke 226 und 254 ausgeführt, um
einen Zustand "kleines
Kind" anzuzeigen,
und die Verfolgung und eine Prüfung
auf eine Positionsabweichung durchzuführen, wie unten stehend beschrieben.
In ähnlicher
Weise werden, wenn die Klassifizierungsregeln des Blocks 222 anzeigen, dass
der Beifahrersitz von einem Erwachsenen besetzt ist, die Blöcke 224 und 252 ausgeführt, um
einen Zustand "Erwachsener" anzuzeigen, und
die Verfolgung und eine Prüfung
auf eine Positionsabweichung durchzuführen. Das Verfolgen und die OOP-Überprüfung werden unten stehend unter
Bezugnahme auf die 12–14 in einer Weise beschrieben,
die sowohl für
die Klassifizierungen sowohl von Erwachsenen wie auch von Kindes
typisch ist. Der hauptsächliche
Unterschied besteht darin, dass die OOP-Schwellenwerte für jede Insassenklassifizierung
getrennt festgesetzt werden.
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Im Allgemeinen beinhaltet die Verfolgungsfunktion
die Identifizierung des Kopf-/Rumpfabschnitts auf Basis der Entfernung,
die Bildung einer Gruppierung von IR-Strahlpositionen, die dieser
entsprechen, und die Aktualisierung der Entfernungen jener Strahlpositionen
mit einer sehr schnellen Rate, sodass die Position des Kopfes/Rumpfes
in Bezug auf einen vordefinierten OOP-Schwellenwert, d. h. einen
vordefinierten Abstand von dem Entfaltungspunkt des Airbags 20,
verfolgt werden kann. In der veranschaulichten Ausführungsform
umfasst die Gruppierung der IR-Strahlen
einen "Kegel" von fünf benachbarten
Strahler-Array-Positionen, die der identifizierten Kopf/Rumpf-Position
am nächsten
zugehörig
sind, und einen "Halo" von vier Strahler-Array-Positionen,
die den "Kegel" umgeben. Dieses Konzept
ist in den 12–13 veranschaulicht. 12 zeigt das Strahler-Array 40 als
eine Reihe von benachbarten Quadraten, welche durch die vorstehend
mit Bezug auf 3 erläuterten
Reihen/ Spaltenplätze
identifiziert werden. Somit entspricht die Strahlposition 1/1 dem
LED L1,1, usw., wobei die Strahlpositionen von Reihe 1 (Positionen
1/1, 1/2 und 1/3) den Beobachtungsbereich der dem Airbag 20 am
Nächsten
ist bestrahlt. Ein Beispiel eines Kegels für einen In-Position-Beifahrer ist durch
die schraffierten Positionen (5/2, 6/1, 6/2, 6/3 und 7/2) dargestellt, und
der OOP-Schwellenwert, beispielsweise für einen Erwachsenen, ist durch
die unterbrochene Linie 256 dargestellt, wobei der erkannte
Insasse als In-Position (IP) befindlich betrachtet wird, wenn die "Kegel"-Strahlen unter dem
Schwellenwert liegen (d. h. in Reihe drei und höher) und als in abweichender Position
(OOP) befindlich, wenn mindestens einer der "Kegel"-Strahlen den Schwellenwert überschreitet.
Die "Halo"-Positionen, für das Beispiel "Kegel", sind die umgebenden
Strahlpositionen 5/1, 5/3, 7/1 und 7/3. Die Halo-Positionen werden
nicht verwendet, um die Entfaltung an sich zu aktivieren oder zu deaktivieren,
sondern definieren einfach einen die Kegelgruppierung umgebenden
und in deren Nähe befindlichen
Bereich, für
eine verbesserte Verfolgung.
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist
das System 10 in einer Konsole über Kopf befestigt, wie unter
Bezugnahme auf 1 beschrieben, und
die mittlere Strahlposition (d. h. in Kolonne zwei des Arrays) der
Reihe mit der kürzesten
Entfernung von dem System 10 wird verwendet, um die Mitte
des Kegels zu bilden. Wenn zum Beispiel bestimmt wurde, dass gerade
ein Erwachsener oder ein kleines Kind den Beifahrersitz 16 besetzt,
und ein Vergleich der Entfernungsdaten, die von einer vollständigen Abtastung
des Beobachtungsbereiches wie in 1 veranschaulicht
erhalten wurden, zeigt, dass die geringste Entfernung der LED-Strahlposition 6/1
entspricht, wählt
der Mikroprozessor 72 die Position des mittleren Strahl
in Reihe sechs (d. h. Position 6/2) als die Mitte des Kegels aus,
und setzt den Rest des Kegels und des Halo zusammen, wie in 12 gezeigt. Dies wird deutlicher
in 13 gezeigt, wo zu
sehen ist, dass der Kegels die Position des Mittelstrahls (CRB)
und die benachbarten Positionen C1, C2, C3 und C4 umfasst, und das
Halo die umgebenden Positionen H1, H2, H3 und H4 umfasst.
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14 zeigt
die Verfolgung und den OOP-Block 252 der 11 in größerem Detail. Zu Beginn werden
die Blöcke 260–264 ausgeführt, um die
Position geringster Entfernung von dem Array 40 zu identifizieren,
die Position der mittleren Reihe zu bestimmen, die der identifizierten
Position geringster Entfernung zugehörig ist, und um eine Kegel/Halo-Tabelle
auf Basis jener Position der mittleren Reihe anzulegen. Dies wird
als das vorstehend unter Bezugnahme auf die 12–13 beschriebene Verfahren
zu verstehen sein. Die Kegel/Halo-Tabelle ist einfach eine Tabelle,
welche die Array-Positionen des Strahlers (Strahlpositionen), die
den Kegel und das Halo der IR-Strahlgruppierung bilden, die auf
den Kopf/Rumpf des erkannten Erwachsenen- oder Kleinkind-Beifahrers
ausgerichtet ist, auflistet. Sobald die Tabelle erzeugt worden ist,
wird der Block 266 ausgeführt, um eine "Strahlanforderungstabelle" zu aktualisieren,
welche die. relative Priorität
der verschiedenen Strahlpositionen anzeigt, wobei Strahlpositionen
mit höherer
Priorität
häufiger
abgetastet werden als Strahlpositionen mit geringerer Priorität. In der
veranschaulichten Ausführungsform
gibt es drei verschiedene Prioritäten: gering, mittel und hoch.
Die in Block 264 identifzierten Kegel-Positionen werden
in der Liste mit hoher Priorität
der Anforderungstabelle abgelegt und werden häufiger abgetastet, als irgendeine
andere von den Strahlpositionen. Die in Block 264 identifizierten
Halo-Positionen werden in der Liste mit mittlerer Priorität der Anforderungstabelle
abgelegt und werden häufiger
abgetastet, als Nicht-Kegel- und Nicht-Halo-Positionen, aber weniger
oft, als die Kegel-Positionen.
Wenn der Unterbrechungs-Wartungsprogramm-Block 172 der 7 in Ansprechen auf die
Zeitgeberunterbrechung ausgeführt
wird, liest der Mikroprozessor 72 die Strahlanforderungstabelle
und entscheidet, welches LED-Element entsprechend zu aktivieren
ist. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 72 die Halo-Positionen
mehrmals so oft abtasten wie die Positionen normaler Priorität, und die
Kegel-Positionen mehrmals so oft wie die Halo-Positionen. Das Abtasten der
Kegel- und Halo-Strahl-Positionen
mit einer hohen Rate verbessert die Fähigkeit des Systems 10, einen
sich bewegenden Kopf / Rumpf dynamisch zu verfolgen, da der Kopf
/Rumpf durch Entfernung definiert ist, und die höchst kritische Information über die
Entfernung mit einer sehr schnellen Rate aktualisiert wird.
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Dann wird der Block 268 ausgeführt, um
zu bestätigen,
dass die IR-Gruppierung
den Kopf/Rumpf des Insassen verfolgt, z. B. im Gegensatz zu einer Hand
oder einer Zeitung. Dies wird erreicht, indem der Unterschied in
der Entfernung zwischen benachbarten Kegel-Positionen bestimmt wird,
und unterscheidet beispielsweise den Kopf/Rumpf eines Insassen von
einem ausgestreckten Arm. Wenn der Kopf/Arm bestätigt wurde, werden die Blöcke 270–274 ausgeführt, um
die Entfaltung des Airbags 20 auf Basis eines Vergleichs
der IR-Strahlengruppierung in Bezug auf den OOP-Schwellenwert zu
aktivieren oder zu deaktivieren. Falls irgend eine Kegel-Position
der IR-Strahlengruppierung den OOP-Schwellenwert überschritten hat, deaktiviert Block 272 die
Entfaltung, und wenn keine Kegel den OOP-Schwellenwert überschritten
haben, gibt Block 274 die Entfaltung frei. Falls ein Kopf/Rumpf
nicht bestätigt
wird, wird der Airbag 20 deaktiviert. In einer bevorzugten
Ausführungsform
behält
der Block 270 auch die Übersicht über die
Rate mit der sich die Position der IR-Gruppierung ändert, sodass
eine Bewegung eines Kegels in eine OOP-Zone hinein vorweggenommen
werden kann, bevor sie den OOP-Schwellenwert
tatsächlich überschreitet.
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Zusammenfassend stellt die vorliegende
Erfindung ein verlässliches,
einfach kompakt zusammengebautes und kostenwirksames Insassen-Erkennungs- und Positions-Detektionssystem
für Anwendungen
in Kraftfahrzeugen bereit. Wie vorstehend erklärt, ist die veranschaulichte
Ausführungsform
als beispielhaft zu verstehen, und es ist zu erwarten, dass es für den Fachmann
verschiedene Abwandlungen geben wird. Es ist als Solches auch einzusehen,
dass Systeme, die solche Modifikationen eingebaut haben, in den
Schutzbereich der Erfindung fallen, welcher durch die beiliegenden
Ansprüche
definiert ist.