WO2012136401A1 - Verfahren und vorrichtung zur auswertung von körperschall bei einer kollision eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur auswertung von körperschall bei einer kollision eines fahrzeugs Download PDF

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WO2012136401A1
WO2012136401A1 PCT/EP2012/052161 EP2012052161W WO2012136401A1 WO 2012136401 A1 WO2012136401 A1 WO 2012136401A1 EP 2012052161 W EP2012052161 W EP 2012052161W WO 2012136401 A1 WO2012136401 A1 WO 2012136401A1
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borne sound
signal
borne
vehicle
collision
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PCT/EP2012/052161
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Hoang Trinh
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B60R21/0136—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to actual contact with an obstacle, e.g. to vehicle deformation, bumper displacement or bumper velocity relative to the vehicle
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    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R2021/01302—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over monitoring vehicle body vibrations or noise

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating structure-borne noise in a collision of a vehicle, to a corresponding device and to a corresponding computer program product.
  • DE 10 2004 038 984 A1 describes a device for crash detection by means of a structure-borne sound detecting sensor.
  • the present invention provides a method for
  • the invention is based on the recognition that vehicle structures of vehicles become stiffer. It follows that the crash requirements are higher. In particular, the vehicle front structure becomes stiffer. Due to design changes of the crash management system (CMS), an impact energy absorption capacity of the vehicle changes.
  • CMS crash management system
  • the crash management system can It consists of a bumper, a crash box and a side member of the vehicle.
  • the bumper can be linear rather than arcuate and the crash box can be made rather large rather than small.
  • a so-called 15km / h repair crash with 10 ° impact angle provides a larger signal compared to an impact angle of 0 °, which creates a greater load for the crash management system.
  • Crash functions of the airbag algorithm for a vehicle type without upfront sensors (UFS) are negligible.
  • a system tolerance string for a structure-borne sound signal in this case is too high for a crash distinction.
  • the system tolerance chain is composed of the vehicle tolerance, a mechanical tolerance of the ECU and a crash tolerance.
  • filter banks For the analysis of structure-borne noise, therefore, an application of filter banks is suitable.
  • the use of a filter bank makes it possible, on the one hand, to weight certain crash-specific frequency bands separately from one another. On the other hand, it makes it possible to switch off specific frequency bands in order to hide resonances of the vehicle structure.
  • a shutdown of the resonant frequency of the vehicle and a shutdown of the resonant frequency of the controller is possible.
  • a filter bank it is also possible to analyze high-frequency signals which are caused, for example, by breakage, cutting or deformation of structures of the vehicle.
  • the present invention provides a method for evaluating structure-borne noise in a collision of a vehicle, comprising the following steps:
  • the vehicle may be a motor vehicle, for example a passenger car.
  • the collision or a crash may represent a collision between the vehicle and an object.
  • structures of the vehicle are deformed. This leads to noises that are transmitted as body sound over structures of the vehicle.
  • structure-borne noise can propagate at a speed of up to 5000m / s.
  • Köperschall reacts very sensitively to the respective vehicle structure over which the body sound propagates, to the hardware of the central control unit and to crash tolerances.
  • an analysis of the structure-borne noise can be used to draw conclusions about a type of collision that causes the body sound.
  • Structure-borne noise can be detected with a suitable sensor.
  • the sensor may be part of the central control unit or arranged at another position of the vehicle structure.
  • an electrical structure-borne sound signal can be generated, which images the structure-borne sound.
  • the structure-borne sound signal can have a large frequency range in accordance with the underlying structure-borne sound.
  • the entire frequency range of the body sound signal or a relevant section of the entire frequency range can be subdivided into the different filter ranges.
  • Each filter area can thus be assigned a frequency band.
  • the filter fonts can map bandpass filters.
  • the filter areas may be spaced from each other or have overlapping edge areas.
  • the filtered structure-borne sound signals can be combined without or after further signal processing.
  • the combining can be done by adding the filtered structure-borne sound signals.
  • the evaluation signal may be a sum signal.
  • the evaluation signal may include relevant information of the original structure-borne noise for further signal evaluation.
  • the method can be used for example for the measurement of structure-borne sound signals for airbag applications.
  • each of the filter specifications may be assigned a different filter range.
  • the method may include a step of converting the structure-borne noise propagating in the vehicle into an electrical signal representing the structure-borne sound signal
  • the conversion can be carried out by means of a suitable structure-borne sound sensor, which is designed to convert vibrations caused by structure-borne noise into an electrical signal.
  • a corresponding sensor may be connected at a suitable position to a structure of the vehicle in order to detect the structure-borne noise transmitted via the structure.
  • a corresponding sensor can be arranged within a control unit of the vehicle in order to detect structure-borne noise transmitted into the control unit.
  • at least one of the filtering rules may be deactivated.
  • the at least one filter specification may be assigned a filter region which comprises a resonance region of a structure via which the structure-borne sound propagates.
  • a filtered structure-borne noise signal of that filter specification can be deactivated, in the filter region of which a resonance frequency of the structure is located.
  • the resonance range can be determined once by suitable tests. Deactivation can be effected by switching off a filter element which converts the corresponding filter specification or by excluding the corresponding filtered structure-borne sound signal from further signal processing.
  • the method may include a step of adapting the filtered structure-borne sound signals according to an adaptation rule in order to generate filtered structure-borne sound signals adapted from the filtered structure-borne sound signals.
  • the adapted filtered structure-borne noise signals can be combined to form the evaluation signal. In this way, certain frequency ranges of the structure-borne sound signal can be amplified or attenuated. In particular, frequency ranges relevant for a subsequent evaluation can be be highlighted. In this way, a characterization of the structure-borne noise causing collision is facilitated.
  • the adaptation rule in a setting step, can be set based on information about a prospective further course of the collision.
  • the further course of the collision can be determined based on signals from sensors that provide information about the collision already in the run-up to a collision or directly after the beginning of the collision.
  • the adaptation rule can be adapted, for example, in accordance with an estimated collision severity, an anticipated collision direction or vehicle structures likely to be affected by the collision. In this way, a typical for a collision type adjustment of the signal evaluation and signal conditioning can be performed. This increases the accuracy of the characterization of the structure-borne sound collision.
  • each filter rule may be associated with a different frequency band.
  • bandpass filters can be used.
  • Band filters may also be combined with one or more high pass filters or low pass filters.
  • a filter bank can be used.
  • the method may include a step of determining a type of collision based on the evaluation signal.
  • a method is provided for determining the type of collision based on a structure-borne noise signal caused by the collision.
  • the evaluation signal can mean that an information of the evaluation signal is included in the determination of the type of collision with.
  • the step of determining the type of collision can be determined based on a comparison of an acceleration signal with a threshold value.
  • the acceleration signal may represent an acceleration of the vehicle.
  • the threshold value can be set based on the evaluation signal.
  • the present invention further provides a device for evaluating structure-borne noise in a collision of a vehicle, comprising: a plurality of filters for filtering a structure-borne sound signal representing a structure-borne noise propagating in the vehicle, wherein each of the filters is assigned a different filter area and each of the filters is designed to generate a filtered structure-borne sound signal from the structure-borne sound signal; and a combiner configured to combine the filtered structure-borne sound signals into an evaluation signal.
  • the plurality of filters can be realized by a filter bank.
  • a use of a filter bank for the evaluation of structure-borne noise in a collision of a vehicle is proposed.
  • the plurality of filters can receive the structure-borne sound signal via an electrical interface to a structure-borne sound sensor or via a mechanical interface to a structure transmitting the structure-borne sound signal.
  • the combiner can be realized by a logic circuit.
  • the combiner can have an electrical interface to a further signal evaluation unit, via which the combiner can output the evaluation signal.
  • the device can be designed to carry out or implement the steps of the method according to the invention in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
  • a device can thus be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon.
  • the device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces can be software be modules that are present for example on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is on a computer corresponding to a computer is also of advantage Device, such as a device for the evaluation of structure-borne noise is performed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a vehicle according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of filter regulations according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 3 is a schematic representation of a signal chain for the evaluation of
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further device for evaluating structure-borne noise according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for evaluating structure-borne noise according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle 100 with a device 102 for evaluating structure-borne noise according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a vehicle structure consisting of a bumper and two longitudinal members 104 is shown. If the vehicle 100 collides with an object in the area of the bumper, then a noise arising as a structure-borne noise is transmitted along the bumper and over the side members into the vehicle.
  • the propagating structure-borne noise can be detected by means of a structure-borne sound sensor 106, which is hereby arranged by way of example on a surface of one of the longitudinal members.
  • the structure-borne sound sensor 106 is designed to detect mechanical vibrations of the structure-borne noise and to convert it into an electrical structure-borne sound signal and output it via a suitable interface to the device 102 for evaluating structure-borne noise.
  • the structure-borne sound sensor 106 may also be arranged within a control device of the vehicle 100.
  • the device 102 has a plurality of filters to which the structure-borne sound signal is respectively supplied. Each of the filters is designed to allow a specific frequency range of the structure-borne sound signal to pass through and to output a filtered structure-borne noise signal which only encompasses the corresponding frequency range. The individual filtered structure-borne noise signals are combined to form an evaluation signal.
  • the device 102 may have a corresponding combination device.
  • the device 102 is designed to output the evaluation signal to a classification device 108 via a suitable interface.
  • the classifier 108 is configured to classify the collision. By the classification, the collision can be classified, for example, with respect to a collision severity and a collision type. Depends on the
  • Classification may be an activation of an occupant protection means 110, for example an airbag.
  • the classification device 108 may be configured to provide an activation signal for activating the occupant protection means 110 via a suitable interface to the occupant protection means 110 based on the classification.
  • the classifier 108 is configured to classify the collision based solely on the evaluation signal of the device 102.
  • the classification device
  • the acceleration sensor 1 12 is designed to detect an acceleration of the vehicle, for example in the longitudinal direction and additionally or alternatively in the transverse direction, and to provide corresponding information to the classification device 108.
  • the classifier 108 is configured to analyze in accordance with an analysis rule to classify the collision.
  • the classifier 108 is configured to adjust the parsing rule based on the evaluation signal.
  • the analysis rule may include threshold comparison. Depending on the evaluation signal, a threshold value of such a threshold value comparison can be set. For example, the threshold value can be set as a function of a value or a time profile of the evaluation signal.
  • the filters and additionally or alternatively the combination device of the device 102 are designed to be adjustable.
  • Corresponding settings can be made by an adjusting device 1 14, which is connected via a suitable interface with the device 102.
  • the adjusting device 1 14 may be formed to one or more of the
  • the adjusting device 1 14 can output a suitable deactivation signal to the device 102.
  • the adjusting device 114 may be designed to set a type of combination of the filtered structure-borne sound signals to the evaluation signal.
  • the adjusting device 114 may also be designed to set a weighting with which the filtered structure-borne sound signals are weighted in the combination.
  • the adjusting device 114 can provide a suitable adjustment signal to the device 102.
  • Corresponding setting values, based on which the adjusting device 1 14 carries out the adjustment of the device 102, can be permanently stored in the adjusting device 14. Indicates the adjustment device
  • the adjustment device 1 14 is configured to set a set value based on current
  • Up-to-date information may include a speed of the vehicle or information of a sensor, for example the acceleration sensor 12. In this way, for example, current driving parameters or already existing information about the collision can be included in the evaluation of the structure-borne sound signal in the device 102.
  • Some or all of the elements 102, 106, 108, 112, 114 may be disposed in a controller of the vehicle 100.
  • spectral density evaluation which may be implemented, for example, in the device 102 shown in FIG. 1, will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of filter regulations 221, 223, 225 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the filter rules 221, 223, 225 are shown representative of a number of N filter rules.
  • Each filter specification 221, 223, 225 is assigned its own frequency band, which differs from the frequency bands of the other of the filter specifications 221, 223, 225. This is shown by a representation of the filter provisions 221, 223, 225 in a diagram, on the abscissa, the frequency f of a structure-borne sound signal and the ordinate, the amplitude A (f) of the structure-borne sound signal is plotted.
  • Each of the filter instructions 221, 223, 225 is programmable, which is indicated by the arrows pointing to the filter instructions 221, 223, 225.
  • Each of the filtering instructions 221, 223, 225 may be implemented by a bandpass filter, which may have a corresponding programming input.
  • each of the filtering instructions 221, 223, 225 may be activated and deactivated independently of the other of the filtering instructions 221, 223, 225.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a signal chain for the evaluation of structure-borne noise according to an exemplary embodiment of the present invention. Shown is a structure-borne sound sensor 106, an analog-to-digital converter 307 and a device 102 for evaluating structure-borne noise in a collision, for example of the vehicle shown in FIG.
  • the collision causes a collision-induced acceleration of the vehicle. Furthermore, the collision causes structure-borne noise with a frequency f of approximately 5-20 kHz.
  • the structure-borne noise can be detected by the structure-borne sound sensor 106.
  • the structure-borne noise sensor 106 may be a CMB sensor that includes a MEMS (micro-electro-mechanical system) detection element.
  • An analog signal generated by the acoustic emission sensor 106 can be converted by the analog-to-digital converter 307 into a digital signal and output to the device 102 as a structure-borne sound signal.
  • Device 102 may be implemented as an ASIC or as a logic element of an ASIC.
  • the device 102 is designed to receive the structure-borne sound signal from the analog-to-digital converter 307, to signal-process it and, as a result of the signal processing, to output an evaluation signal in the form of an SBS signal.
  • the device 102 has a bandpass filter bank with N bandpass filters 221, 223, 225.
  • the structure-borne sound signal is provided to the bandpass filters 221, 223, 225 and filtered by the bandpass filters 221, 223, 225.
  • Each of the bandpass filters 221, 223, 225 generates a filtered structure-borne sound signal according to its filter characteristic.
  • the filtered structure-borne sound signals are combined by a combination device 331 to the evaluation signal.
  • the filtered structure-borne noise signals are subjected to a low-pass filtering by the bandpass filters 221, 223, 225 respectively by means 333 and by low-pass means 335 before the filtered structure-borne sound signals are fed to the combiner 331.
  • the combination device 331 is designed to add up the filtered structure-borne noise signals.
  • the combination device 331 may be configured to implement the functions Sum_Mode (Lin / Log) or Sign_Sum_mode.
  • the device 102 has two further inputs 341, 343.
  • the filter bank can receive an action.
  • administratungssignal for activating or deactivating the bandpass filters 221, 223, 225 are supplied.
  • the activation signal can be implemented as EnableBPFIag, for example in the form [1 1 0 .. 1].
  • Each of the band-pass filters 221, 223, 225 may be assigned a flag that defines an activation state of the respective band-pass filter 221, 223, 225.
  • the bandpass filters 221, 223, 225 can be activated or deactivated independently of each other. If a band-pass filter 221, 223, 225 is deactivated, it does not produce a filtered structure-borne sound signal.
  • the combination device 331 can be supplied with a setting signal, with which a
  • the adjustment signal may be implemented as an EnableBPLogicMode signal with which a corresponding logic mode of the combination device 331 can be released.
  • a first bandpass filter bp1 may comprise a frequency range of 5-10 kHz, a second bandpass filter bp2 a frequency range of 10-15 kHz and a third bandpass filter bp3 a frequency range of 15-20 kHz.
  • a relevant frequency range between 5 kHz and 20 kHz is covered by three bandpass filters.
  • Bandpass filters bp1, bp2, bp3 may be the bandpass filters 221, 223, 225 shown in FIG.
  • a first bandpass filter bp1 may have a frequency range of 5-9 kHz, a second bandpass filter bp2 a frequency range of 9-13 kHz, a third bandpass filter bp3 a frequency range of 13-17 kHz and a fourth bandpass filter bp4 a frequency range of 17- 20 kHz.
  • a bandpass filter bank may be used with any number of N bandpass filters. Each filter bank can be enabled or disabled for further evaluation. Using specific programmable logic settings, a different filter bank evaluation strategy can be used. By means of a Sum_Mode the signals of the bandpass filters of the filter bank can be summed.
  • sgn_bpN -1.
  • the bandpass filter bp2 223 is intended to be insensitive to structural resonance behavior of the control unit ECU.
  • the structural resonance behavior of the airbag ECU may vary widely due to different parts installed, such as plastic, aluminum housing or fasteners.
  • the weight i. an exponential, logarithmic or linear progression of the weighting over the frequency plays a certain role with regard to the calibration robustness. There may be a lower weighting for higher frequencies due to higher tolerances. Low frequencies, on the other hand, can be weighted more heavily.
  • each bandpass 221, 223, 225 may be assigned a particular function.
  • the particular function may be a weighting function.
  • the weighting function may be linear, include magnitude, change sign, include an offset, be constant, or be logarithmic. As a result, only one signal remains. As in FIG. 3, this signal may be the result of summation by the sum mode in the combiner 331. This signal can then be included in the triggering algorithm. Also, a separate magnitude filter 333 and low-pass filter 335 can be connected downstream for each channel. 4 shows a schematic representation of a signal chain for the evaluation of structure-borne noise according to a further exemplary embodiment of the present invention. The signal chain corresponds to the signal chain shown in FIG. 3 with the difference that no combination device is provided. According to this
  • the application of a filter bank 221, 223, 225 takes place instead of using a single bandpass filter.
  • An application of a specific deactivation of a filter bank can be performed.
  • the bandpass filter bp2 223 in its frequency range may be insensitive to structural resonance behavior of the ECU.
  • a selection of the bandpasses can only be controlled by a magnitude / filter function.
  • a structure-borne sound signal is filtered with a plurality of filtering provisions to produce a plurality of filtered structure-borne sound signals.
  • the filtering can be done with a filter bank, as described for example with reference to Figures 2 to 4.
  • the filtered structure-borne sound signals are combined to form an evaluation signal.
  • the combining may be performed with a combiner, such as shown in FIG. 3.
  • the evaluation signal can, for example, continue to be used by a core algorithm of a triggering algorithm for a personal protection device.
  • a corresponding triggering algorithm includes the core algorithm based on central x / y sensors and a core threshold.
  • the x / y sensors can be acceleration sensors which sense in the longitudinal direction and in the transverse direction of the vehicle.
  • the core threshold can specify a trigger threshold.
  • a person protection device can be triggered if the triggering threshold is detected by a signal provided by the x / y sensors or a signal determined therefrom. Exceeds threshold.
  • SBS structure-borne sound
  • Embodiment used multiple bandpass filter.
  • Each bandpass filter is programmable or adjustable. Furthermore, each bandpass filter can be switched on and off. Also, each bandpass filter is linear or logarithmic weighted.
  • a shake test may be performed in which the controller is shaken to detect the resonant frequency of the controller. Subsequently, the bandpass filter of the resonant frequency comprehensive frequency band can be turned off.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Filterns eines Körperschallsignals, das einen sich in dem Fahrzeug ausbreitenden Körperschall repräsentiert, mit einer Mehrzahl von Filtervorschriften (221, 223, 225), wobei jede der Filtervorschriften ausgebildet ist, um aus dem Körperschallsignal ein gefiltertes Körperschallsignal zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Kombinierens (553) der gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, auf eine entsprechende Vor- richtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Zur Erkennung einer Kollision eines Fahrzeugs können Körperschallsensoren eingesetzt werden. Die DE 10 2004 038 984 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Crashdetektion mittels eines Körperschall detektierenden Sensors.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur
Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unter- ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Fahrzeugstrukturen von Fahrzeugen steifer werden. Daraus folgt, dass die Crash-Anforderungen höher werden. Insbesondere wird die Fahrzeugfrontstruktur steifer. Aufgrund von Designände- rungen des Crashmanagementsystems (CMS) verändert sich ein Aufprallenergieaufnahmevermögen des Fahrzeugs. Das Crashmanagementsystems kann sich dabei aus einem Stoßfänger, einer Crashbox und einem Längsträger des Fahrzeugs zusammensetzen. Der Stoßfänger kann dabei linear statt bogenförmig und die Crashbox kann eher groß statt klein ausgeführt sein.
Ein sogenannter 15km/h Reparatur-Crash mit 10° Aufprallwinkel liefert im Vergleich zu einem Aufprallwinkel von 0° ein größeres Signal, das eine größere Last für das Crashmanagementsystem erzeugt. Dabei werden Crashfunktionen des Airbag-Algorithmus für einen Fahrzeugtyp ohne Upfront-Sensorik (UFS) nebensächlich. Eine Systemtoleranzkette für ein Körperschallsignal ist in diesem Fall für eine Crashunterscheidung zu hoch. Die Systemtoleranzkette setzt sich dabei aus der Fahrzeugtoleranz, einer mechanischen Toleranz des Steuergeräts ECU und einer Crashtoleranz zusammen.
Zur Analyse von Körperschall eignet sich daher eine Anwendung von Filterbänken. Eine Verwendung einer Filterbank ermöglicht zum einen, bestimmte crashspezifische Frequenzbänder separat voneinander zu gewichten. Zum anderen wird es ermöglicht, anwendungsspezifisch bestimmte Frequenzbänder abschalten, um Resonanzen der Fahrzeugstruktur auszublenden.
Vorteilhafterweise wird so eine Abschaltung der Resonanzfrequenz des Fahrzeugs sowie eine Abschaltung der Resonanzfrequenz des Steuergeräts ermöglicht. Im Vergleich zu einer Verwendung lediglich eines Band Pass Filters, der beispielsweise zwischen 5 - 20 KHz einstellbar ist, ergeben sich eine leichtere und bessere Applikation, mehr Freiheitsgrade und ein besseres Signal. Daraus folgt eine leichtere Diskriminierung zwischen unterschiedlichen Kollisionsarten. Mittels einer Filterbank lassen sich auch hochfrequente Signale analysieren, die beispielsweise durch Bruch, Schnitt oder Deformation von Strukturen des Fahrzeugs hervorgerufen werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst:
Filtern eines Körperschallsignals, das einen sich in dem Fahrzeug ausbreitenden Körperschall repräsentiert, mit einer Mehrzahl von Filtervorschriften, wobei jede der Filtervorschriften ausgebildet ist, um aus dem Körperschallsignal ein gefiltertes Körperschallsignal zu erzeugen; und Kombinieren der gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Per- sonenkraftwagen handeln. Die Kollision oder ein Crash kann einen Zusammenstoß zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt darstellen. Dabei werden Strukturen des Fahrzeugs verformt. Dies führt zu Geräuschen, die als Köperschall über Strukturen des Fahrzeugs übertragen werden. Dabei kann sich Körperschall mit einer Geschwindigkeit bis zu 5000m/s ausbreiten. Köperschall reagiert sehr sensitiv auf die jeweilige Fahrzeug-Struktur, über die sich der Köperschall ausbreitet, auf die Hardware des zentralen Steuergeräts sowie auf Crash- Toleranzen. Somit kann über eine Analyse des Körperschalls ein Rückschluss auf eine Art einer Kollision gezogen werden, durch die der Köperschall verursacht wird. Körperschall kann mit einem geeigneten Sensor erfasst werden. Der Sensor kann Teil des zentralen Steuergeräts sein oder an einer anderen Position der Fahrzeug-Struktur angeordnet sein. Mittels des Sensors kann ein elektrisches Körperschallsignal erzeugt werden, dass den Körperschall abbildet. Das Körperschallsignal kann entsprechend dem zugrundeliegenden Körperschall einen großen Frequenzbereich aufweisen. Der gesamte Frequenzbereich des Kör- perschallsignals oder ein relevanter Ausschnitt aus dem gesamten Frequenzbereich kann in die unterschiedlichen Filterbereiche unterteilt sein. Jedem Filterbereich kann somit ein Frequenzband zugeordnet sein. Somit können die Filterschriften Bandpassfilter abbilden. Die Filterbereiche können voneinander beabstandet sein oder überlappende Randbereiche aufweisen. Somit kann mittels je- der der Filtervorschriften ein Frequenzbereich aus dem Körperschallsignal herausgefiltert werden und in Form des jeweiligen gefilterten Körperschallsignal unabhängig von durch die weiteren Filtervorschriften herausgefilterten weiteren Frequenzbereichen aufbereitet und weiterverarbeitet werden. Die gefilterten Körperschallsignale können ohne oder nach einer weiteren Signalverarbeitung kom- biniert werden. Das Kombinieren kann durch addieren der gefilterten Körperschallsignale erfolgen. Somit kann es sich bei dem Auswertesignal um ein Summensignal handeln. Das Auswertesignal kann für eine weitere Signalauswertung relevanten Informationen des ursprünglichen Körperschalls umfassen. Somit kann das Verfahren beispielsweise zur Messung von Körperschallsignalen für Airbag-Applikationen eingesetzt werden. Somit kann jeder der Filtervorschriften ein unterschiedlicher Filterbereich zugeordnet sein.
Das Verfahren kann einen Schritt des Wandeins des sich in dem Fahrzeug aus- breitenden Körperschalls in ein das Körperschallsignal darstellendes elektrisches
Signal umfassen. Das Wandeln kann mittels eines geeigneten Körperschallsensors erfolgen, der ausgebildet ist, um durch den Körperschall hervorgerufene Schwingungen in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Ein entsprechender Sensor kann an einer geeigneten Position mit einer Struktur des Fahrzeugs ver- bunden sein, um den über die Struktur übertragenen Körperschall zu erfassen.
Auch kann ein entsprechender Sensor innerhalb eines Steuergeräts des Fahrzeugs angeordnet sein, um in das Steuergerät hinein übertragenen Körperschall zu erfassen. In einem Schritt des Deaktivierens kann zumindest eine der Filtervorschriften deaktiviert werden. Dabei kann der zumindest einen Filtervorschrift ein Filterbereich zugeordnet sein, der einen Resonanzbereich einer Struktur umfasst über die sich der Körperschall ausbreitet. Somit kann ein gefiltertes Körperschallsignal derjenigen Filtervorschrift deaktiviert werden, in deren Filterbereich sich eine Resonanz- frequenz der Struktur befindet. Der Resonanzbereich kann einmalig durch geeignete Versuche ermittelt werden. Das Deaktivieren kann dadurch erfolgen, dass ein die entsprechende Filtervorschrift umsetzendes Filterelement ausgeschaltet oder das entsprechende gefilterte Körperschallsignal von einer weiteren Signalverarbeitung ausgeschlossen wird. Sollen mehrere voneinander beabstandete Frequenzbereiche ausgeblendet werden, so können auch mehrere Filtervorschriften deaktiviert werden. Auf diese Weise kann eine durch das Resonanzverhalten der Struktur hervorgerufene Verfälschung des ursprünglichen Körperschallsignals verhindert werden. Das Verfahren kann einen Schritt des Anpassens der gefilterten Körperschallsignale gemäß einer Anpassungsvorschrift umfassen, um aus den gefilterten Körperschallsignalen angepasste gefilterte Körperschallsignale zu erzeugen. Im Schritt des Kombinierens können die angepassten gefilterten Körperschallsignale zu dem Auswertesignal kombiniert werden. Auf diese Weise können bestimmte Frequenzbereiche des Körperschallsignals verstärkt oder gedämpft werden. Insbesondere für eine nachfolgende Auswertung relevante Frequenzbereiche kön- nen hervorgehoben werden. Auf diese Weise wird eine Charakterisierung der den Körperschall hervorrufenden Kollision erleichtert.
Dabei kann in einem Schritt des Einstellens die Anpassungsvorschrift basierend auf einer Information über einen voraussichtlichen weiteren Verlauf der Kollision eingestellt werden. Der weitere Verlauf der Kollision kann basierende auf Signalen von Sensoren ermittelt werden, die bereits im Vorfeld einer Kollision oder direkt nach Kollisionsbeginn Informationen über die Kollision liefern. Die Anpassungsvorschrift kann beispielsweise entsprechend einer voraussichtlichen Kollisionsschwere, einer voraussichtlichen Kollisionsrichtung oder voraussichtlich durch die Kollision betroffenen Fahrzeugstrukturen angepasst werden. Auf diese Weise kann eine für eine Kollisionsart typische Anpassung der Signalauswertung und Signalaufbereitung durchgeführt werden. Dies erhöht die Genauigkeit der Charakterisierung der den Körperschall hervorrufenden Kollision.
Gemäß einer Ausführungsform kann jeder Filtervorschrift ein unterschiedliches Frequenzband zugeordnet sein. Dazu können mehrere unterschiedliche Bandfilter eingesetzt werden. Es können auch Bandfilter mit einem oder mehreren Hochpassfiltern oder Tiefpassfiltern kombiniert werden. Auch kann eine Filterbank eingesetzt werden. Dadurch können die einzelnen Filtervorschriften einfach umgesetzt werden
Das Verfahren kann einen Schritt des Bestimmens einer Art der Kollision abhängig auf dem Auswertesignal umfassen. Somit wird ein Verfahren zur Bestimmung der Art der Kollision basierend auf einem durch die Kollision hervorgerufenen Körperschallsignal geschaffen. Abhängig von dem Auswertesignal kann bedeuteten, dass eine Information des Auswertesignals in die Bestimmung der Art der Kollision mit einfließt.
Dabei kann im Schritt des Bestimmens die Art der Kollision basierend auf einem Vergleich eines Beschleunigungssignals mit einem Schwellwert bestimmt werden. Das Beschleunigungssignal kann eine Beschleunigung des Fahrzeugs repräsentieren. Der Schwellwert kann basierend auf dem Auswertesignal eingestellt werden. Somit kann das Verfahren vorteilhaft in Kombination mit bekannten Kol- lisionserkennungsverfahren eingesetzt werden, die Signale von Beschleuni- gungssensoren auswerten. Dabei kann die Charakteristik des Körperschalls zur Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit der Kollision verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen: einer Mehrzahl von Filtern zum Filtern eines Körperschallsignals, das einen sich in dem Fahrzeug ausbreitenden Körperschall repräsentiert, wobei jedem der Filter ein unterschiedlicher Filterbereich zugeordnet ist und jeder der Filter ausge- bildet ist, um aus dem Körperschallsignal ein gefiltertes Körperschallsignal zu erzeugen; und einem Kombinierer, der ausgebildet ist, um die gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal zu kombinieren.
Die Mehrzahl von Filtern kann durch eine Filterbank realisiert werden. Es wird somit eine Verwendung einer Filterbank zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Mehrzahl von Filter kann das Körperschallsignal über eine elektrische Schnittstelle zu einem Körperschallsen- sor oder über eine mechanische Schnittstelle zu einer den Körperschallsignal übertragenden Struktur empfangen. Der Kombinierer kann durch eine Logikschaltung realisiert sein. Der Kombinierer kann eine elektrische Schnittstelle zu einer weiteren Signalauswertungseinheit aufweisen, über die der Kombinierer dass Auswertesignal ausgeben kann. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, 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. Unter einer Vorrichtung kann somit 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 Software- module 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, einem Computer entsprechenden Gerät, beispielsweise einer Vorrichtung zur Auswertung von Körperschall, ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Filtervorschriften gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Signalkette zur Auswertung von
Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Schematisch ist eine Fahrzeugstruktur bestehend aus einem Stoßfänger und zwei Längsträgern 104 gezeigt. Kollidiert das Fahrzeug 100 im Bereich des Stoßfängers mit einem Objekt, so wird ein dabei entstehendes Geräusch als Körperschall entlang des Stoßfängers und über die Längsträger in das Fahrzeug hinein übertragen.
Der sich ausbreitende Körperschall kann mittels eines Körperschallsensors 106, der hier beispielhaft auf einer Oberfläche eines der Längsträger angeordnet ist, erfasst werden. Der Körperschallsensor 106 ist ausgebildet, um mechanische Schwingungen des Körperschalls zu erfassen und in ein elektrisches Körperschallsignal umzuwandeln und über eine geeignete Schnittstelle an die Vorrichtung 102 zur Auswertung des Körperschalls auszugeben. Der Körperschallsensor 106 kann auch innerhalb eines Steuergeräts des Fahrzeugs 100 angeordnet sein.
Die Vorrichtung 102 weist eine Mehrzahl von Filtern auf, denen das Körperschallsignal jeweils zugeführt wird. Jeder der Filter ist ausgebildet, um einen be- stimmten Frequenzbereich des Körperschallsignals passieren zu lassen und ein gefiltertes Körperschallsignal auszugeben, dass jeweils nur den entsprechenden Frequenzbereich umfasst. Die einzelnen gefilterten Körperschallsignale werden zu einem Auswertesignal kombiniert. Dazu kann die Vorrichtung 102 eine entsprechende Kombinationseinrichtung aufweisen. Die Vorrichtung 102 ist ausge- bildet, um das Auswertesignal über eine geeignete Schnittstelle an eine Klassifizierungseinrichtung 108 auszugeben.
Die Klassifizierungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um die Kollision zu klassifizieren. Durch die Klassifizierung kann die Kollision beispielsweise in Bezug auf eine Kollisionsschwere und eine Kollisionsart klassifiziert werden. Abhängig von der
Klassifizierung kann eine Ansteuerung eines Insassenschutzmittels 110, beispielsweise eines Airbags, erfolgen. Dazu kann die Klassifizierungseinrichtung 108 ausgebildet sein, um basierend auf der Klassifizierung ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Insassenschutzmittels 1 10 über eine geeignete Schnittstelle an das Insassenschutzmittels 110 bereitzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Klassifizierungseinrichtung 108 ausgebildet, um die Kollision ausschließlich basierend auf dem Auswertesignal der Vorrichtung 102 zu klassifizieren. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Klassifizierungseinrichtung
108 ausgebildet, um die Kollision basierend auf dem Auswertesignal und basierend auf einem Beschleunigungssignal eines Beschleunigungssensors 1 12 zu klassifizieren. Der Beschleunigungssensors 1 12 ist ausgebildet, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs, beispielsweise in Längsrichtung und zusätzlich o- der alternativ in Querrichtung, zu erfassen und eine entsprechende Information an die Klassifizierungseinrichtung 108 bereitzustellen. Die Klassifizierungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um das gemäß einer Analysierungsvorschrift zu analysieren, um die Kollision zu klassifizieren. Die Klassifizierungseinrichtung 108 ist ausgebildet, um die Analysierungsvorschrift basierend auf dem Auswerte- Signal anzupassen. Beispielsweise kann die Analysierungsvorschrift Schwellwertvergleich umfassen. Abhängig von dem Auswertesignal kann ein Schwellwert eines solchen Schwellwertvergleichs eingestellt werden. Beispielsweise kann der Schwellwert abhängig von einem Wert oder einem zeitlichen Verlauf des Auswertesignals eingestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Filter und zusätzlich oder alternativ die Kombinationseinrichtung der Vorrichtung 102 einstellbar ausgeführt. Entsprechende Einstellungen können von einer Einsteileinrichtung 1 14 ausgeführt werden, die über eine geeignete Schnittstelle mit der Vorrichtung 102 verbunden ist. Die Einsteileinrichtung 1 14 kann ausgebildet sein, um einen oder mehrere der
Filter der Vorrichtung 102 zu deaktivieren. Dazu kann die Einsteileinrichtung 1 14 ein geeignetes Deaktivierungssignal an die Vorrichtung 102 ausgeben. Die EinStelleinrichtung 114 kann ausgebildet sein, um eine Art der Kombination der gefilterten Körperschallsignale zu dem Auswertesignal einzustellen. Auch kann die Einsteileinrichtung 114 ausgebildet sein, um eine Gewichtung, mit der die gefilterten Körperschallsignale bei der Kombination gewichtet werden, einzustellen. Dazu kann die Einsteileinrichtung 114 ein geeignetes Einstellsignal an die Vorrichtung 102 bereitstellen. Entsprechende Einstellwerte, basierend auf denen die Einsteileinrichtung 1 14 die Einstellung der Vorrichtung 102 vornimmt, können in der Einsteileinrichtung 1 14 fest gespeichert sein. Weist die Einsteileinrichtung
1 14 eine Benutzerschnittstelle, beispielsweise zu einem Programmiergerät auf, so können die Einstellwerte von einem Benutzer in die Einsteileinrichtung 1 14 eingegeben werden und von der Einsteileinrichtung 114 gespeichert werden. Auf diese Weise können die Einstellwerte beispielsweise an die Fahrzeugstruktur des Fahrzeugs angepasst werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ein- Stelleinrichtung 1 14 ausgebildet, um einen Einstellwert basierend auf aktuellen
Informationen des Fahrzeugs einstellen. Aktuelle Informationen können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder Informationen eines Sensors, beispielsweise des Beschleunigungssensors 1 12, umfassen. Auf diese Weise können beispielsweise aktuelle Fahrparameter oder bereits vorliegende Informationen über die Kollision in die Auswertung des Körperschallsignals in der Vorrichtung 102 einfließen.
Einige oder alle der Elemente 102, 106, 108, 112, 114 können in einem Steuergerät des Fahrzeugs 100 angeordnet sein.
Anhand der Figuren 2 bis 4 werden Ausführungsbeispiele einer Spektraldichteevaluierung beschreiben, die beispielsweise in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 102 realisiert sein kann.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von Filtervorschriften 221 , 223, 225 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Filtervorschriften 221 , 223, 225 sind stellvertretend für eine Anzahl von N Filtervorschriften gezeigt. Jeder Filtervorschrift 221 , 223, 225 ist ein eigenes Frequenzband zugeordnet, das sich von den Frequenzbändern der anderen der Filtervorschriften 221 , 223, 225 unterscheidet. Dies ist durch eine Darstellung der Filtervorschriften 221 , 223, 225 in einem Diagramm dargestellt, auf dessen Abszisse die Frequenz f eines Körperschallsignals und auf dessen Ordinate die Amplitude A(f) des Körperschallsignals aufgetragen ist. Jede der Filtervorschriften 221 , 223, 225 ist programmierbar, was durch die zu den Filtervorschriften 221 , 223, 225 zeigenden Pfeile angedeutet ist. Jede der Filtervorschriften 221 , 223, 225 kann durch einen Bandpassfilter umgesetzt werden, der einen entsprechenden Programmiereingang aufweisen kann. Insbesondere kann jede der Filtervorschriften 221 , 223, 225 unabhängig von den anderen der Filtervorschriften 221 , 223, 225 aktiviert und deaktiviert werden. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Signalkette zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Körperschallsensor 106, ein Analog-Digitalwandler 307 und eine Vorrichtung 102 zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision, beispielsweise des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugs.
Durch die Kollision wird eine kollisionsinduzierte Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt. Ferner wird durch die Kollision Körperschall mit einer Frequenz f von ungefähr 5 - 20 kHz bewirkt. Der Körperschall kann durch den Körperschallsensor 106 erfasst werden. Der Körperschallsensor 106 kann ein CMB-Sensor sein, der ein MEMS-Erfassungselement (MEMS = Micro-Electro-Mechanical-System) um- fasst. Ein von dem Körperschallsensor 106 erzeugtes analoges Signal kann von dem Analog-Digitalwandler 307 in ein digitales Signal gewandelt und als Körperschallsignal an die Vorrichtung 102 ausgegeben werden.
Die Vorrichtung 102 kann als ASIC oder als Logikelement eines ASIC ausgeführt sein. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um das Körperschallsignal von dem Analog-Digitalwandler 307 zu empfangen, einer Signalverarbeitung zu unterziehen und als Ergebnis der Signalverarbeitung ein Auswertesignal in Form eines SBS Signals auszugeben. Die Vorrichtung 102 weist eine Bandpassfilterbank mit N Bandpassfiltern 221 , 223, 225 auf. Das Körperschallsignal wird an die Bandpassfilter 221 , 223, 225 bereitgestellt und von den Bandpassfiltern 221 , 223, 225 gefiltert. Jeder der Bandpassfilter 221 , 223, 225 erzeugt entsprechend seiner Filtereigenschaft ein gefiltertes Körperschallsignal. Die gefilterten Körperschallsignale werden von einer Kombinationseinrichtung 331 zu dem Auswertesignal kombiniert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die gefilterten Körperschallsignale nach der Ausgabe durch die Bandpassfilter 221 , 223, 225 jeweils durch Einrichtungen 333 einer Betragsbildung und durch Tiefpasseinrichtungen 335 einer Tiefpassfilterung unterzogen, bevor die gefilterten Körperschallsignale der Kombinationseinrichtung 331 zugeführt werden. Die Kombinationseinrichtung 331 ist ausgebildet, um die gefilterten Körperschallsignale aufzuaddieren. Beispielsweise kann die Kombinationseinrichtung 331 ausgebildet sein, um die Funktionen Sum_Mode(Lin/Log) oder Sign_Sum_mode umzusetzen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 102 zwei weitere Eingänge 341 , 343 auf. Über einen der Eingänge 341 kann der Filterbank ein Akti- vierungssignal zum Aktivieren oder Deaktivieren der Bandpassfilter 221 , 223, 225 zugeführt werden. Das Aktivierungssignal kann als EnableBPFIag, beispielsweise in der Form [1 1 0 .. 1], ausgeführt sein. Jedem der Bandpassfilter 221 , 223, 225 kann ein Flag zugewiesen sein, das einen Aktivierungszustand des jeweiligen Bandpassfilters 221 , 223, 225 definiert. Je nachdem wie die einzelnen Flags gesetzt sind oder durch das Aktivierungssignal gesetzt werden, können die Bandpassfilter 221 , 223, 225 unabhängig voneinander aktiviert oder deaktiviert werden. Ist ein Bandpassfilter 221 , 223, 225 deaktiviert, so erzeugt er kein gefiltertes Körperschallsignal. Über den anderen der Eingänge 343 kann der Kombinationseinrichtung 331 ein Einstellsignal zugeführt werden, mit dem ein
Kombiniermodus der Kombinationseinrichtung 331 eingestellt werden kann. Das Einstellsignal kann als EnableBPLogicMode-Signal ausgeführt sein, mit dem ein entsprechender Logikmodus der Kombinationseinrichtung 331 freigegeben werden kann.
Durch das Anwenden von Filterbänken ergibt sich ein verbessertes Konzept für den Bandpass-Weg. Dabei werden mindestens drei Bandpassfilter zur Abdeckung des gesamten Frequenzbereichs eingesetzt, anstelle einer Verwendung lediglich eines Bandpassfilters.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein erster Bandpassfilter bp1 einen Frequenzbereich von 5 - 10 kHz, ein zweiter Bandpassfilter bp2 einen Frequenzbereich von 10 - 15 kHz und ein dritter Bandpassfilter bp3 einen Frequenzbereich von 15 - 20 kHz umfassen. Somit wird ein relevanter Frequenzbe- reich zwischen 5 kHz und 20 kHz durch drei Bandpassfilter abgedeckt. Bei den
Bandpassfiltern bp1 , bp2, bp3 kann es sich um die in Fig. 3 gezeigten Bandpassfilter 221 , 223, 225 handeln.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein erster Bandpassfilter bp1 einen Frequenzbereich von 5 - 9 kHz, ein zweiter Bandpassfilter bp2 einen Frequenzbereich von 9 - 13 kHz, ein dritter Bandpassfilter bp3 einen Frequenzbereich von 13 - 17 kHz und ein vierter Bandpassfilter bp4 einen Frequenzbereich von 17 - 20 kHz umfassen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine Bandpassfilterbank mit einer beliebigen Anzahl von N Bandpassfiltern eingesetzt werden. Jede Filterbank kann für eine weitere Evaluierung aktiviert oder deaktiviert werden. Mittels spezifischer programmierbarer Logik-Einstellungen kann eine andere Strategie zur Evaluierung von Filterbänken angewendet werden. Mittels eines Sum_Mode können die Signale der Bandpassfilter der Filterbank summiert werden. Das bedeutet, dass die gefilterten Körperschallsignale der einzelnen Bandpassfilter gewichtet werden, d.h. exponential, logarithmisch oder linear summiert werden. Gemäß eines Vorzeichen_Sum_Mode hat jede Filterbank ein Vorzeichen für die Summierung, d.h. sgn_bp1 =sgn_bp2=sgn_bpN/2=1 ; sgn_bpN/2+1 =- 1 =...= sgn_bpN=-1. Das bedeutet, dass die gefilterten Körperschallsignale der einzelnen Bandpassfilter vor der Summierung jeweils mit einem Vorzeichen versehen werden.
Somit ist eine Anwendung einer spezifischen Deaktivierung eines Filters einer Filterbank möglich. Gemäß einem Ausführungsbeispiel soll der Bandpassfilter bp2 223 unempfindlich gegenüber einem Strukturresonanzverhalten des Steuergeräts ECU sein. Das Strukturresonanzverhalten des Airbag-ECU kann aufgrund unterschiedlicher verbauter Teile, wie Plastik, Aluminiumgehäuse oder Verbindungselemente, stark variieren. Indem Effekte des Strukturresonanzverhaltens durch deaktivieren eines oder mehrere Filter ausgeblendet werden, kann der Fokus auf einem crashspezifischen Spektrum zur Unterstützung der Crashunterscheidung liegen. Die Gewichtung, d.h. ein exponentieller, logarithmischer oder linearer Verlauf der Gewichtung über die Frequenz spielt eine gewisse Rolle hinsichtlich der Kalibrierungsrobustheit. Es kann eine niedrigere Gewichtung für höhere Frequenzen aufgrund höherer Toleranzen gewählt werden. Niedrige Frequenzen können dagegen stärker gewichtet werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, kann jedem Bandpass 221 , 223, 225 eine bestimmte Funktion zugeordnet werden. Bei der bestimmten Funktion kann es sich um eine Ge- wichtungsfunktion handeln. Die Gewichtungsfunktion kann linear sein, ein Betragsbildung umfassen, Vorzeichen ändern, eine Beaufschlagung eines Offsets umfassen, konstant sein oder logarithmisch sein. Als Ergebnis bleibt nur noch ein Signal. Wie in Fig. 3 kann dieses Signal das Ergebnis der Summierung durch den Sum-Mode in der Kombiniereinrichtung 331 sein. Dieses Signal kann an- schließend in den Auslöse-Algorithmus eingehen. Auch kann für jeden Kanal ein separater Betragsfilter 333 und Tiefpassfilter 335 nachgeschaltet werden. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Signalkette zur Auswertung von Körperschall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Signalkette entspricht der in Fig. 3 gezeigten Signalkette mit dem Un- terschied, dass keine Kombinationseinrichtung vorgesehen ist. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel wird das gefilterte Körperschallsignal des Bandpassfilters
223 nach der Betragsbildung und Tiefpassfilterung von der Vorrichtung 102 direkt als Auswertesignal in Form des SBS-Signals ausgegeben. Entsprechend zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt das Anwenden einer Filterbank 221 , 223, 225 statt einer Verwendung eines einzigen Bandpassfilters. Es kann eine Anwendung einer spezifischen Deaktivierung einer Filterbank durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Bandpassfilter bp2 223 in dessen Frequenzbereich unempfindlich gegenüber Strukturresonanzverhalten des ECU sein.
Wie in Fig. 4 gezeigt kann eine Auswahl der Bandpässe nur von einer Betrags-/Filter- Funktion gesteuert werden.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Auswertung von Körperschall gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 551 wird ein Körperschallsignal mit einer Mehrzahl von Filtervorschriften gefiltert, um eine Mehrzahl von gefilterten Körperschallsignalen zu erzeugen. Das Filtern kann mit einer Filterbank erfolgen, wie sie beispielsweise anhand der Figuren 2 bis 4 beschrieben ist. In einem Schritt 553 werden die gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesig- nal kombiniert. Das Kombinieren kann mit einer Kombiniereinrichtung durchgeführt werden, wie sie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist.
Das Auswertesignal kann beispielsweise von einem Kern-Algorithmus eines Auslöse- Algorithmus für ein Personenschutzmittel weiterverwendet werden. Ein entsprechender Auslöse-Algorithmus umfasst den Kern-Algorithmus, der auf zentralen x/y-Sensoren und einer Core-Schwelle basiert. Bei den x/y-Sensoren kann es sich um in Längsrichtung und Querrichtung des Fahrzeugs sensierende Beschleunigungssensoren handeln. Die Core-Schwelle kann eine Auslöseschwelle vorgeben. Eine Auslösung eines Personenschutzmittels kann erfolgen, wenn die Auslöseschwelle durch ein von den x/y-Sensoren bereitgestelltes Signal, oder ein daraus ermitteltes Signal, die Core- Schwelle überschreitet. Der Auslöse-Algorithmus umfasst ferner eine Zusatz-Funktion. Gemäß der Zusatzfunktion wird auf Basis von peripheren Sensoren oder SBS- Sensoren (SBS = structure-borne sound = Körperschall) eine Adaption der Core- Schwelle durchgeführt. Dazu kann das von den in den Figuren 3 und 4 gezeigten Vor- richtungen 102 bereitgestellte SBS-Signal verwendet werden.
Um das Körperschallsignal entsprechend aufzubereiten werden gemäß einem
Ausführungsbeispiel mehrere Bandpassfilter eingesetzt. Jeder Bandpassfilter ist programmierbar oder einstellbar. Ferner ist jeder Bandpassfilter einschaltbar und ausschaltbar. Auch ist jeder Bandpassfilter linear oder logarithmisch gewichtbar.
Beispielsweise kann ein Schüttel Test durchgeführt werden, bei dem das Steuergerät geschüttelt wird, um die Resonanzfrequenz des Steuergeräts zu erkennen. Anschließend kann der Bandpassfilter des die Resonanzfrequenz umfassenden Frequenzbandes abgeschaltet werden.
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.

Claims

Verfahren zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs (100), das die folgenden Schritte umfasst:
Filtern (551) eines Körperschallsignals, das einen sich in dem Fahrzeug (100) ausbreitenden Körperschall repräsentiert, mit einer Mehrzahl von Filtervorschriften (221 , 223, 225), wobei jede der Filtervorschriften ausgebildet ist, um aus dem Körperschallsignal ein gefiltertes Körperschallsignal zu erzeugen; und
Kombinieren (553) der gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei jeder der Filtervorschriften ein unterschiedlicher Filterbereich zugeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Wandeins des sich in dem Fahrzeug (100) ausbreitenden Körperschalls in ein das Körperschallsignal darstellendes elektrisches Signal.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Deaktivierens zumindest einer der Filtervorschriften (221 , 223, 225), wobei der zumindest einen Filtervorschrift ein Filterbereich zugeordnet ist, der einen Resonanzbereich einer Struktur umfasst, über die sich der Körperschall ausbreitet.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Anpassens der gefilterten Körperschallsignale gemäß einer Anpassungsvorschrift, um aus den gefilterten Körperschallsignalen angepasste gefilterte Körperschallsignale zu erzeugen und bei dem im Schritt des Kombi- nierens die angepassten gefilterten Körperschallsignale zu dem Auswertesignal kombiniert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 5, mit einem Schritt des Einstellens der Anpassungsvorschrift basierend auf einer Information über einen voraussichtlichen weiteren Verlauf der Kollision.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der jeder Filtervorschrift (221 , 223, 225) ein unterschiedliches Frequenzband zugeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Bestimmens einer Art der Kollision abhängig von dem Auswertesignal.
Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem im Schritt des Bestimmens die Art der Kollision basierend auf einem Vergleich eines Beschleunigungssignals mit einem Schwellwert bestimmt wird, wobei das Beschleunigungssignal eine Beschleunigung des Fahrzeugs (100) repräsentiert und der Schwellwert basierend auf dem Auswertesignal eingestellt wird.
Vorrichtung (200) zur Auswertung von Körperschall bei einer Kollision eines Fahrzeugs (100), mit folgenden Merkmalen: einer Mehrzahl von Filtern (221 , 223, 225) zum Filtern eines Körperschallsignals, das einen sich in dem Fahrzeug (100) ausbreitenden Körperschall repräsentiert, wobei jedem der Filter ein unterschiedlicher Filterbereich zugeordnet ist und jeder der Filter ausgebildet ist, um aus dem Körperschallsignal ein gefiltertes Körperschallsignal zu erzeugen; und einem Kombinierer (331), der ausgebildet ist, um die gefilterten Körperschallsignale zu einem Auswertesignal zu kombinieren.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm auf einer Vorrichtung (200) zur Auswertung von Körperschall ausgeführt wird.
PCT/EP2012/052161 2011-04-07 2012-02-09 Verfahren und vorrichtung zur auswertung von körperschall bei einer kollision eines fahrzeugs WO2012136401A1 (de)

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