專利名稱：用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置和方法
用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1和23的前序部分的用于控制汽車的人 員保護(hù)系統(tǒng)的裝置。
另外，本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求13的前序部分的用于控制 汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的方法。
如果在下面的發(fā)明中談到人員保護(hù)系統(tǒng)，那么該人員保護(hù)系統(tǒng)不僅 理解為行人保護(hù)系統(tǒng)而且也理解為指乘客保護(hù)系統(tǒng)，其中，這兩個(gè)系統(tǒng) 可以一起或單獨(dú)地設(shè)置在汽車內(nèi)。
如果在本公開中談到行人保護(hù)系統(tǒng)，那么對此應(yīng)當(dāng)作非常一般的理 解。顯而易見地，摩托車駕駛者、溜水者或者其他交通參與者也可以從 屬于行人這一具有代表性的概念。
DE 103 09 227 Al公開了 一種用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝 置。該控制裝置包括用于評價(jià)傳感器信號的評價(jià)裝置，從而可以提供關(guān) 于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息。該評價(jià)裝置被設(shè)計(jì)成用于通過如 下方式對傳感器信號在其中所包含的頻率進(jìn)行分析包含在信號段的頻 語劃分為數(shù)個(gè)頻帶，為每個(gè)頻帶確定存在的信號能量，以及將頻帶的信 號能量標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性可以控制人員保護(hù) 系統(tǒng)。
在該文獻(xiàn)中描述的裝置用于為汽車的乘客保護(hù)裝置識別碰撞，特別 是側(cè)面碰狀。在這種方法中，連續(xù)地對加速度傳感器的輸出信號段在其 中所包含的頻率方面進(jìn)行分析。
在這里，該方法利用了如下考慮各種不同的非觸發(fā)情況，所謂的 "誤用"，諸如汽車側(cè)面碰撞人行道邊沿、對汽車的錘擊、砰地關(guān)上車門 或類似情況，這些情況部分地產(chǎn)生了具有與強(qiáng)制觸發(fā)情況的輸出信號振 幅相近的振幅的輸出信號。然而，與這些強(qiáng)制觸發(fā)情況的輸出信號不同， 這些不觸發(fā)情況的輸出信號大多數(shù)只包含一個(gè)或兩個(gè)典型的頻率，這些 頻率是由汽車結(jié)構(gòu)確定，例如底盤的振動(dòng)、汽車內(nèi)的振動(dòng)、傳感器固定 位置的諧振或者諸如此類。相反地，強(qiáng)制觸發(fā)情況的特征在于侵入性， 即物體侵入汽車以及在于由此產(chǎn)生的側(cè)面結(jié)構(gòu)的變形。該變形導(dǎo)致了在 加速度傳感器的輸出信號中寬的多個(gè)頻率的頻譜，這是由于汽車結(jié)構(gòu)的變形或斷裂而導(dǎo)致的。
在加速度傳感器信號中的頻率分布被考慮作為強(qiáng)制觸發(fā)情況的識 別特征。為此，將包含在信號段中的頻譜劃分為適當(dāng)數(shù)量的頻帶或頻段。 接著，為每個(gè)頻帶確定存在的信號能量。然后，使局部的信號能量與所 觀察的信號段的總能量相關(guān)聯(lián)。將這樣得到的不同頻帶的相對激勵(lì)程度 與必要時(shí)是固定的預(yù)定閥值進(jìn)行比較。
這種方法的缺點(diǎn)在于，該裝置局限于對乘客保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)。特別
地，傳感(Sensiemng)的類型不能區(qū)別質(zhì)量很不相同的物體的碰撞， 以激活與之相適應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)。
此外，現(xiàn)有技術(shù)還公開了借助固體聲傳感器感受汽車上的車身振動(dòng) 并借助評價(jià)裝置對這些車身振動(dòng)進(jìn)行評價(jià)。關(guān)于這一點(diǎn)的公開可以在 DE 100 34 524 Al， DE 198 55 452 Al或WO 2005/035318 Al中找到。
從DE 198 55 452 Al可得知一種用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝 置，該控制裝置包括用于檢測物體與汽車碰撞的傳感裝置。設(shè)有用于評 價(jià)由傳感裝置提供的信號的評價(jià)裝置，因此可以提供關(guān)于碰撞物體和/ 或關(guān)于碰撞特性的信息。另外，還設(shè)有人員保護(hù)系統(tǒng)，該保護(hù)系統(tǒng)可以 根據(jù)關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息進(jìn)行控制。該傳感器裝置包 括至少一個(gè)用于檢測物體與汽車碰撞的碰撞傳感器和至少一個(gè)用于感 受車身振動(dòng)的固體聲傳感器。為了區(qū)別側(cè)面碰撞與正面碰撞，該評價(jià)裝
置被設(shè)計(jì)成用于評價(jià)由固體聲傳感器發(fā)出的固體聲信號的頻i普并激活 與碰撞情況相適應(yīng)的人員保護(hù)系統(tǒng)。
DE 102 31 364 Al描述了 一種用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝 置，該控制裝置具有用于檢測物體與汽車碰撞的傳感裝置和用于評價(jià)由 該傳感裝置提供的信號的評價(jià)裝置，因此可以提供關(guān)于碰撞物體和/或關(guān) 于碰撞特性的信息。設(shè)有人員保護(hù)系統(tǒng)，該保護(hù)系統(tǒng)可以根據(jù)關(guān)于碰撞 物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息進(jìn)行控制。該傳感裝置包括至少一個(gè)用于 檢測物體與汽車碰撞的碰撞傳感器和至少一個(gè)用于感受汽車減速的加 速度傳感器。為了區(qū)別行人碰撞與撞車，該評價(jià)裝置被設(shè)計(jì)成用于評價(jià) 汽車減速并激活與碰撞情況或汽車減速相適應(yīng)的人員保護(hù)系統(tǒng)。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的改進(jìn)的 裝置和改進(jìn)的方法，它們實(shí)現(xiàn)了特別是可靠地區(qū)別行人碰撞與撞車。一個(gè)用于感受車身振動(dòng)的固體聲傳感器(貼rperschallsensor ),以及
一個(gè)用于評價(jià)由固體聲傳感器提供的固體聲信號的評價(jià)裝置，從而能夠
提供關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息，其中，評價(jià)裝置被設(shè)計(jì)用 于對固體聲在其中所包含的頻率方面進(jìn)行分析。在這里，將包含在信號
段中的頻譜劃分為數(shù)個(gè)頻帶，為每個(gè)頻帶確定存在的信號能量并將頻帶 的信號能量標(biāo)準(zhǔn)化。另外，還設(shè)有人員保護(hù)系統(tǒng)，該保護(hù)系統(tǒng)可以根據(jù) 關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息進(jìn)行操縱。根據(jù)本發(fā)明，評價(jià)裝 置被設(shè)計(jì)用于在標(biāo)準(zhǔn)化過程中，使每個(gè)頻帶的信號能量與特定的參考頻 帶的信號能量相關(guān)聯(lián)，并將由此得到的關(guān)系曲線與預(yù)定的閥值進(jìn)行比 較。
固體聲傳感器例如可以是基于電容式的加速度測量原理或者是基 于壓電原理?？上氲降氖?，設(shè)置更多數(shù)量的用于感受車身振動(dòng)的固體聲 傳感器并將這些傳感器空間分布在待監(jiān)視的碰撞表面上。使用薄膜傳感 器允許用唯一 的固體聲傳感器安裝在空間上延伸的傳感器表面。
將每個(gè)頻帶的信號能量相對于優(yōu)選是最低頻帶的信號能量標(biāo)準(zhǔn)化 并與預(yù)定的閥值進(jìn)行比較，這實(shí)現(xiàn)了簡單、快速且可靠地評價(jià)碰撞物體 是否是行人、其他汽車或者質(zhì)量很大的其他物體。此外，本發(fā)明的裝置 也允許識別誤用情況。因此，與情況相適應(yīng)地激活人員保護(hù)系統(tǒng)將是特 別可能的。
在這里，如從現(xiàn)有技術(shù)中已知的，本發(fā)明的原理是基于對由固體聲 傳感器提供的固體聲信號的譜分析。借助試^T可以證明不同的碰撞物體 或情況——誤用或者與行人或其他汽車的碰撞——導(dǎo)致不同的頻譜，該 頻譜用作碰撞物體的指示。在汽車碰撞到人行道邊沿、錘擊或者球打到 汽車上或者諸如此類時(shí)，形成包括很少部分的高頻振動(dòng)的頻譜，而且這 些高頻振動(dòng)4艮快消逝。與此相反地，與行人的碰撞具有較大部分的高頻 振動(dòng)，這些高頻振動(dòng)也回響得較長。通過物體(例如汽車或樹木)侵入 汽車進(jìn)而通過支撐結(jié)構(gòu)的變形形成了在高頻范圍內(nèi)的頻譜，而且這些頻 譜在變形的持續(xù)時(shí)間內(nèi) 一 直存在。以所述的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化使得可靠檢 測進(jìn)而與情況相適應(yīng)地激活人員保護(hù)系統(tǒng)成為可能。
在一種改進(jìn)方案中，評價(jià)裝置被設(shè)計(jì)成于除了參考頻帶之外，將頻 譜劃分為至少兩個(gè)其他的頻帶，從而在標(biāo)準(zhǔn)化過程中至少得到第 一關(guān)系 曲線和第二關(guān)系曲線。通過標(biāo)準(zhǔn)化得到的兩個(gè)關(guān)系曲線已經(jīng)足以在誤用情況、行人碰撞和撞車之間進(jìn)行可靠的區(qū)別。第一關(guān)系曲線優(yōu)選是通過 形成中間頻帶的信號能量與參考頻帶的關(guān)系來確定。第二關(guān)系曲線是通 過形成高頻帶信號能量與參考頻帶的關(guān)系來確定。在一種設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)通過評價(jià)裝置并借助第 一關(guān)系曲線與第一閥值的比較能夠作出是否激活人員保護(hù)系統(tǒng)的決定。在另 一種設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)通過評價(jià)裝置并借助第二關(guān)系曲線與第 二閥值的比較能夠作出是否激活行人保護(hù)系統(tǒng)的決定。在又一種設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)通過評價(jià)裝置并借助第二關(guān)系曲線與第 三閥值的比較能夠作出是否激活乘客保護(hù)系統(tǒng)的決定。因此，通過評價(jià)裝置所進(jìn)行的評價(jià)在于將通過標(biāo)準(zhǔn)化確定的關(guān)系 曲線與相應(yīng)的閥值進(jìn)行比較。第 一關(guān)系曲線與第 一閥值的比較實(shí)現(xiàn)了對 由固體聲傳感器發(fā)出的固體聲信號是否由誤用引起進(jìn)行區(qū)別。通過將第二關(guān)系曲線與第二閥值進(jìn)行比較可以區(qū)別4亍人碰撞和撞車。據(jù)此，通過 評價(jià)裝置能夠作出是否激活行人保護(hù)系統(tǒng)的決定。如果第 一閥值被第一 關(guān)系曲線超過確定的次數(shù)，那么進(jìn)行第二關(guān)系曲線與第二閥值的比較。 此外，還可以進(jìn)行這樣的設(shè)計(jì)，即將第二關(guān)系曲線與第三閥值進(jìn)行比較， 該第三閥值高于第二閥值，以能夠推斷碰撞的輕重程度。因此，可以作 出是否且必要時(shí)激活哪個(gè)乘客保護(hù)系統(tǒng)的決定。這種規(guī)定是基于這樣的認(rèn)識，即在汽車?yán)缗c其他汽車或重物碰撞 這樣的碰撞情況中，不觸發(fā)行人保護(hù)系統(tǒng)對于汽車乘客的安全是有好處 的。由固體聲傳感器提供的固體聲信號不僅被考慮用于確定碰撞物體的 類型，而且也用于在不依賴于必要時(shí)是否觸發(fā)乘客保護(hù)系統(tǒng)的情況下決 定是否觸發(fā)行人保護(hù)系統(tǒng)。因此，只有在從固體聲信號中得出與行人碰 撞的結(jié)論時(shí)，才進(jìn)行行人保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)。在這里，超過有關(guān)閥值的確定的次數(shù)可以任意確定。視裝置的結(jié)構(gòu) 而定， 一次超過就可以一皮解釋為行人碰撞或撞車。然而，為了降低評價(jià) 的靈敏度，也可以將多次超過閥值確定為進(jìn)一步評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。第一、第二和第三閥值的確定依賴于汽車車身結(jié)構(gòu)。這些閥值可以 例如借助試驗(yàn)來確定。在這里，特別是汽車剛度、質(zhì)量和變形特性將影 響這些閥值的大小。在另 一種設(shè)計(jì)方案中，評價(jià)裝置被設(shè)計(jì)成用于分析包含在固體聲信 號中的頻譜的時(shí)間曲線。對包含在固體聲信號中的頻謙的時(shí)間曲線進(jìn)行分析能夠進(jìn)一 步提高在評價(jià)過程中的可靠性。這種有利的變形方案基于 這樣的認(rèn)識，即碰撞物體的質(zhì)量越大，高頻振動(dòng)的部分也越大，且同時(shí) 增加了高頻振動(dòng)存在的時(shí)間。因此，進(jìn)一步進(jìn)行這樣的設(shè)計(jì)，即評價(jià)裝 置被設(shè)計(jì)成用于檢測在固體聲信號中的較高頻率部分存在的持續(xù)時(shí)間。為此，評價(jià)裝置^皮設(shè)計(jì)用于確定在信號段內(nèi)在不同時(shí)間窗內(nèi)所包含 的，特別是中間的信號能量并使它們相關(guān)系。如果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化到其中一 個(gè)時(shí)間窗的處理，這對于 一種能夠提供消息的評價(jià)是有利的。如果固體聲傳感器布置在易彎曲的、在碰撞過程中經(jīng)受變形的汽車 構(gòu)件，特別是保險(xiǎn)杠外殼上，那么得到一種在直到觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)供使用的大約10至15ms的期間內(nèi)在確定碰撞物體方面的特別可靠的評價(jià)。通過設(shè)置附加的碰撞傳感器，例如變形傳感器，進(jìn)一步提高了在碰 撞物體的確定過程中的可靠性，該傳感器的輸出信號能夠被輸入到評價(jià) 裝置并能夠通過該評價(jià)裝置進(jìn)行評價(jià)，其中，借助由碰撞傳感器提供的 信號并通過評價(jià)裝置能夠作出關(guān)于觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)的決定，其中，應(yīng) 當(dāng)觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)還是乘客保護(hù)系統(tǒng)的決定能夠借助固體聲信號來 作出。根據(jù)本發(fā)明用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的方法具有與前面結(jié)合 本發(fā)明的裝置進(jìn)行說明的這些優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，在標(biāo)準(zhǔn)化過程中，使每個(gè)頻帶的信號能量與特定的參 考頻帶的信號能量，特別是確定的最低頻帶相關(guān)聯(lián)，并將由此得到的關(guān) 系與預(yù)定的閥值進(jìn)行比較。"最低的頻帶"應(yīng)理解為這樣的規(guī)定頻帶，在 該頻帶中包含那些存在于固體聲信號中的頻譜的最低頻率。這種方法實(shí)現(xiàn)了在直到觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)的供使用的大約10至 15ms的期間內(nèi)區(qū)別行人碰撞、撞車或其他物體的碰撞(誤用)。在能 夠以高的可靠性識別碰撞物體之后，本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了人員保護(hù)系統(tǒng) 的適當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)的激活。在誤用物體碰撞的情況下，人員保護(hù)系統(tǒng)的觸 發(fā)被禁止。如果碰撞物體是行人，那么激活行人保護(hù)系統(tǒng)，而乘客保護(hù) 系統(tǒng)的觸發(fā)被禁止。但是，如果是撞車?yán)缗c其他車輛、墻或樹相撞， 那么行人保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)被抑制，而只有乘客保護(hù)系統(tǒng)被激活。在這種 情況下，乘客保護(hù)系統(tǒng)的不觸發(fā)提高了汽車乘客的保護(hù)作用，因?yàn)檐嚿?結(jié)構(gòu)由于行人保護(hù)系統(tǒng)的不觸發(fā)而不會受到削弱。在本發(fā)明方法的一種設(shè)計(jì)方案中，除了參考頻帶之外，還將頻譜劃 分為至少兩個(gè)其他的頻帶，從而在標(biāo)準(zhǔn)化過程中至少得到第 一 關(guān)系曲線 和第二關(guān)系曲線。原則上，頻帶的數(shù)量和在此所選的頻段是可任意選取 并能夠例如通過試驗(yàn)來確定。借助第 一 關(guān)系曲線與第 一 閥值的比較來決定是否激活人員保護(hù)系 統(tǒng)。如果該閥值沒有被超過，那么屬于誤用情況。在超過一次或多次時(shí)， 則可以認(rèn)為是行人碰撞或撞車情況。在后 一種情況下，借助第二關(guān)系曲線與第二閥值的比較來決定是否 激活行人保護(hù)系統(tǒng)。此外，借助第二關(guān)系曲線與第三閥值的比較來決定 是否激活乘客保護(hù)系統(tǒng)。因此，第二關(guān)系曲線與第二和第三閥值的比較 實(shí)現(xiàn)了與情況相適應(yīng)地觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)的適當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明方案的 一種設(shè)計(jì)方案，是否激活人員保護(hù)系統(tǒng)或行人保 護(hù)系統(tǒng)或乘客保護(hù)系統(tǒng)的決定是借助超過或未超過有關(guān)閥值的確定數(shù) 量來作出。該確定數(shù)量可以任意確定，其中，通過高的確定數(shù)量會降低 反應(yīng)的靈敏度。另外，優(yōu)選地，對包含在固體聲信號的頻譜的時(shí)間曲線進(jìn)行分析， 以進(jìn)一步提高評價(jià)的可靠性。在這里，對特別是在固體聲信號中的高頻部分存在的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行 分析。因此，可推斷出碰撞物體類型，因?yàn)檩^高頻率的振動(dòng)隨著碰撞物 體質(zhì)量的增加而增加。同時(shí)，增加了直到高頻振動(dòng)消逝的持續(xù)時(shí)間。優(yōu) 選地，確定在信號段內(nèi)在不同時(shí)間窗內(nèi)所包含的，特別是中間的信號能 量并4吏它們相關(guān)耳關(guān)。區(qū)別行人碰撞與撞車情況也可以通過如下方式來完成設(shè)置一個(gè)用 于檢測物體與汽車碰撞的碰撞傳感器和至少一個(gè)用于感受車身振動(dòng)的 固體聲傳感器作為用于檢測物體與汽車碰撞的傳感裝置，其中，用于區(qū)別行人碰撞與撞車的評價(jià)裝置被設(shè)計(jì)成用于評價(jià)由固體聲傳感器發(fā)出 的固體聲信號的頻譜并激活與碰撞情況或碰撞物體相適應(yīng)的人員保護(hù) 系統(tǒng)。通過評價(jià)裝置的頻語評價(jià)包括將高頻信號部分與低頻信號部分進(jìn) 行比較。本發(fā)明的控制裝置實(shí)現(xiàn)了不僅將固體聲傳感器布置在易彎曲 的、在碰撞時(shí)經(jīng)受變形的汽車構(gòu)件上，而且布置在堅(jiān)硬的汽車車身構(gòu)件 上。固體聲傳感器遠(yuǎn)離碰撞位置的這種布置可以例如在誤用情況下導(dǎo)致在通過碰撞傳感器檢測碰撞之后，沒有高頻振動(dòng)被固體聲傳感器檢測 到。因此，不會進(jìn)行人員保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)。同樣地，即當(dāng)碰撞傳感器檢 測到例如變形從而檢測到與物體的碰撞并且該碰撞物體是行人，從而中 央的車身構(gòu)件沒有被激勵(lì)至振動(dòng)的時(shí)候，也可以出現(xiàn)固體聲傳感器不檢 測。在這種情況下，促使行人保護(hù)系統(tǒng)的激活并禁止人員保護(hù)系統(tǒng)的觸 發(fā)。然而，在車身構(gòu)件上由于其變形而引起的高頻振動(dòng)的存在可推斷出與較大的且影響乘客安全的物體的碰撞，從而激活乘客保護(hù)系統(tǒng)。另 一種用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)，特別是用于區(qū)別行人碰撞與 撞車情況的裝置設(shè)計(jì)了至少 一 個(gè)用于檢測與汽車碰撞的物體的碰撞傳 感器和至少一個(gè)用于感受汽車減速的加速度傳感器的組合，其中，用于 區(qū)別行人碰撞與撞車的評價(jià)裝置被設(shè)計(jì)成用于評價(jià)汽車減速并激活與 碰撞情況或汽車情況相適應(yīng)的人員保護(hù)系統(tǒng)。碰撞傳感器優(yōu)選是變形傳 感器，該變形傳感器借助有關(guān)車身構(gòu)件的變形來檢測碰撞。如果碰撞傳 感器識別到碰撞，那么接著評價(jià)汽車減速。通過加速度傳感器可以確定 在行人碰撞與撞車情況時(shí)的不同質(zhì)量比。行人碰撞由于其與汽車相比4艮 小的質(zhì)量而不會導(dǎo)致汽車顯著減速。在沒有減速或減速程度很小的情況 下，則激活行人保護(hù)系統(tǒng)。在顯著減速的情況下(例如通過與固定的與 汽車相適應(yīng)的比較閥值的比較進(jìn)行評價(jià))，行人保護(hù)系統(tǒng)被禁止而乘客 保護(hù)系統(tǒng)-故觸發(fā)。本發(fā)明所基于的認(rèn)識在于導(dǎo)致車身構(gòu)件，特別是保險(xiǎn)杠外殼變形的 物體在碰撞時(shí)產(chǎn)生的頻譜方面具有顯著區(qū)別。這樣，例如各種不同的不 觸發(fā)物體(誤用)導(dǎo)致低頻振動(dòng)的激勵(lì)。如果行人與汽車碰撞，那么他們激勵(lì)了在中間頻段中的振動(dòng)，從而行人保護(hù)系統(tǒng)被觸發(fā)。在撞車的情 況下的結(jié)果是車身構(gòu)件產(chǎn)生很高頻率的激勵(lì)。將固體聲傳感器特別是設(shè) 置在遭受碰撞的車身構(gòu)件上可以準(zhǔn)確地檢測該頻譜。通過頻譜分析和標(biāo) 準(zhǔn)化對頻讒進(jìn)行的評價(jià)可在閥值比較之后能夠進(jìn)行區(qū)別，在評價(jià)過程中 將檢測到的信號分解成多個(gè)頻帶并與參考頻帶相關(guān)聯(lián)。碰撞傳感器與固體聲傳感器或加速度傳感器的組合能夠提高人員 保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)固性和觸發(fā)準(zhǔn)確度。在這里，由固體聲或加速度傳感器提 供的信號一方面被考慮用于操縱人員保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)，而另一方面提供 關(guān)于碰撞類型的信息，從而實(shí)現(xiàn)了針對性地觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)。下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置的第 一實(shí)施例；圖2示出了具有中頻的頻帶標(biāo)準(zhǔn)化至參考頻帶的示例性的關(guān)系曲線；圖3示出了具有高頻的頻帶標(biāo)準(zhǔn)化至參考頻帶的示例性的關(guān)系曲線；圖4示出了在錘擊和行人碰撞時(shí)產(chǎn)生的固體聲信號隨時(shí)間變化的時(shí) 間曲線和在多個(gè)測量中得到的比例值；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置的另 一實(shí)施例。圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于控制人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置。用 于才全測碰撞和識別碰撞物體的傳感裝置1包括固體聲傳感器4，該傳感 器在碰撞的情況下向評價(jià)裝置2傳遞固體聲信號sl。該固體聲傳感器4 優(yōu)選設(shè)置在這樣的車身構(gòu)件上，這些車身構(gòu)件在與物體碰撞時(shí)經(jīng)受變 形。這例如可以是保險(xiǎn)杠的保險(xiǎn)杠外殼。因此確保了能夠在沒有較大的 衰減的情況下，直接通過固體聲傳感器檢測車身構(gòu)件由于碰撞引起的振 動(dòng)。為了檢測信號可以使用基于電容式加速度測量原理的固體聲傳感 器。在這種類型的情況下，傳感裝置包括至少一個(gè)，優(yōu)選是三個(gè)或更多 的固體聲傳感器4，這些傳感器直接設(shè)置在保險(xiǎn)杠外殼上?？蛇x地，也 可以使用基于壓電原理的固體聲傳感器。這些例如設(shè)計(jì)成薄膜傳感器的 固體聲傳感器允許以唯一的傳感器元件安裝空間上延伸的傳感器表面， 從而在不依賴于物體的碰撞位置的情況下保證良好的信號傳遞或信號 檢測。評價(jià)裝置2與人員保護(hù)系統(tǒng)3連接，其中，該人員保護(hù)系統(tǒng)3通過 該評價(jià)裝置進(jìn)行控制。該人員保護(hù)系統(tǒng)3包括行人保護(hù)系統(tǒng)7及乘客保 護(hù)系統(tǒng)8。行人保護(hù)系統(tǒng)7和乘客保護(hù)系統(tǒng)8能夠由評價(jià)裝置2分開地 通過相應(yīng)的信號s3或s4進(jìn)行致動(dòng)。行人保護(hù)系統(tǒng)包括例如用于提升汽 車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩的裝置。在與行人碰撞的情況下，通過提升發(fā)動(dòng)機(jī)罩提供 大約70mm的自由空間，從而特別是在行人頭部的碰撞被衰減。乘客保 護(hù)系統(tǒng)可以包括數(shù)個(gè)安全氣嚢、 一個(gè)安全帶拉緊器、主動(dòng)式頭枕或諸如 此類，它們分別針對性地由評價(jià)裝置進(jìn)行致動(dòng)。為了在石並撞物體，特別是與其他汽車、墻或杉t木碰撞，以及石並撞朽-人的情況下為汽車乘客提供最好的保護(hù)，通過評價(jià)裝置2盡可能精確地 識別碰撞物體是必不可少的。此外，評價(jià)裝置2必須也能夠識別例如通 過錘擊或球而進(jìn)行的碰撞這樣的情況，但是這些情況不允許導(dǎo)致人員保護(hù)系統(tǒng)3的觸發(fā)。區(qū)別和識別碰撞物體是通過由評價(jià)裝置2對由固體聲傳感器4發(fā)出 的固體聲信號sl進(jìn)行評價(jià)來實(shí)現(xiàn)。為此，觀察信號段，該信號段可以最 長為從碰撞檢測直到?jīng)Q定觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)的最晚時(shí)刻或者可以更短。 頻譜的評價(jià)包括頻譜分析和標(biāo)準(zhǔn)化。將傳遞到評價(jià)裝置2的固體聲信號 sl劃分為數(shù)個(gè)頻帶。在這里，劃分為三個(gè)頻帶是足夠的 一個(gè)包含低頻 的最低頻帶作為參考頻帶， 一個(gè)包含中頻的中間或第 一頻帶及一個(gè)包含 高頻的高頻頻帶或第二頻帶。將后兩個(gè)頻帶與包含最低頻率的參考頻帶 相關(guān)聯(lián)，也就是說，確定隨時(shí)間變化的相應(yīng)信號能量的關(guān)系，然后與閥 值進(jìn)行比較。圖2和圖3分別示出了兩個(gè)不同的與參考頻帶相關(guān)聯(lián)的包含中頻 (圖2)和高頻(圖3)的頻帶的關(guān)系曲線。在本實(shí)施例中，參考頻帶 包含從lkHz到5kHz的范圍，中間頻帶包含從5kHz到10kHz的范圍， 及包含高頻的頻帶包含16kHz到21kHz的范圍。在附圖中，分別示出了錘擊、行人碰撞以及兩種撞車(撞車1,撞 車2)隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線。為標(biāo)準(zhǔn)化至參考頻帶的每個(gè)頻帶確定至 少一個(gè)闊值(在附圖中稱作界限1,界限2,界限3),該閥值與由碰撞 導(dǎo)致的關(guān)系曲線進(jìn)行比較或者與之相關(guān)聯(lián)。如果閥值，即中頻帶的界限 1 (圖3)被算出的關(guān)系曲線超過，但閥值，即高頻頻帶的界限2 (圖2) 沒有凈皮超過，則可以推斷出行人碰撞的結(jié)論。如果閥值，即高頻頻帶的 界限2也被超過，則是撞車情況，從而評價(jià)裝置2禁止行人保護(hù)系統(tǒng)7 的觸發(fā)并激活乘客保護(hù)系統(tǒng)8。在這里，人員保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)決定的靈敏度可以確定，使得在有關(guān) 閥值被關(guān)系曲線超過一次時(shí)就推出上述的結(jié)論。然而，評價(jià)裝置2也可 以如此設(shè)計(jì)，即為了觸發(fā)特定的保護(hù)系統(tǒng)(行人保護(hù)系統(tǒng)7或乘客保護(hù) 系統(tǒng)8)必須確定有關(guān)閥值被超過數(shù)次。原則上，除了比較之外還可想 到是對關(guān)系曲線和界限進(jìn)行的任意相互評價(jià)。在圖2和圖3中，用撞車1表示的關(guān)系曲線符合根據(jù)Euro-NCAP標(biāo)準(zhǔn)的撞車，在該撞車'晴況下必須觸發(fā)乘客保護(hù)系統(tǒng)以保護(hù)汽車乘客。 與之相反，用撞車2表示的關(guān)系曲線描述這樣的情況，在該情況下，雖 然存在例如與其他汽車的碰撞，但觸發(fā)乘客保護(hù)系統(tǒng)8不是必要的。觸 發(fā)不會增強(qiáng)乘客的保護(hù)，而會導(dǎo)致汽車修理費(fèi)用的明顯提高。為了區(qū)別這兩種情況，在圖2中引入用界限3表示的第三閥值，該閥值實(shí)現(xiàn)了根 據(jù)碰撞的輕重程度與情況相適應(yīng)地激活乘客保護(hù)系統(tǒng)8。通過觀察固體聲信號中的較高頻率部分存在的時(shí)間長度，進(jìn)一步提 高了碰撞物體的評價(jià)的可靠性和準(zhǔn)確度。如錘擊的誤用情況使固體聲信 號消逝得很快，類似于e函數(shù)。相反地，在行人碰撞的情況下，較高頻 率的信號部分存在的時(shí)間明顯更長。這可以通過在兩個(gè)相繼的時(shí)間窗內(nèi) 評價(jià)固體聲信號來進(jìn)行評價(jià)(圖4)。在該圖中，左半部分示出了在錘 擊和行人碰撞的情況下由固體聲傳感器發(fā)出的固體聲信號。該圖的右半 部分示出了在總共六個(gè)不同的試驗(yàn)測量中的通過計(jì)算比例得到的比例 值。在這里，每個(gè)測量對應(yīng)一次碰撞。為了確定每個(gè)測量值，將在從0 至6ms的期間和從6至12ms的期間中的振幅大小相加并求其平均值。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置的第 二實(shí)施例。除了圖1所示的實(shí)施例，傳感裝置1附加地還具有碰撞傳感 器5。該碰撞傳感器5例如可以是纖維光學(xué)變形傳感器。在圖1中描述 的變形方案只包括一個(gè)用于檢測碰撞物體的固體聲傳感器，該變形方案 的前提條件是將固體聲傳感器直接布置在保險(xiǎn)杠外殼上，而在第二實(shí)施 例中，碰撞傳感器也可以安裝在車身構(gòu)件，例如底盤上。該第二實(shí)施例 特別實(shí)現(xiàn)了行人與撞車的區(qū)別。在通過碰撞傳感器4檢測到變形時(shí)，固 體聲傳感器5被激活，并且固體聲信號sl被傳遞到評價(jià)裝置2。對固體 聲信號的評價(jià)可以借助對高頻信號部分與低頻信號部分進(jìn)行筒單的比 較來實(shí)現(xiàn)。如果較高頻率的信號部分占優(yōu)勢，則是撞車情況。在其他情 況下存在行人碰撞。在這里的前提是由于誤用情況不可能引起足夠的變 形以^吏^i撞傳感器5響應(yīng)。如果固體聲傳感器4是基于電容式加速度測量原理，那么該傳感器 也可以被考慮用于檢測由碰撞引起的加速度。在這里，可以通過評價(jià)裝 置2來評價(jià)在撞車和行人碰撞的情況下的不同質(zhì)量比。由于行人與汽車 的質(zhì)量區(qū)別極大，行人碰撞不會導(dǎo)致汽車顯著減速，從而在檢測到變形 時(shí)，行人保護(hù)系統(tǒng)7被觸發(fā)。另一方面，如果在識別變形的過程中檢測到非常劇烈的減速，那么這推斷出是質(zhì)量大的碰撞物體，從而行人保護(hù)系統(tǒng)7的不被激活，而乘客保護(hù)系統(tǒng)8被激活。當(dāng)然，也可以考慮所有其他加速度傳感器來代替相應(yīng)適配的固體聲傳感器4用于檢測減速。
權(quán)利要求
1.用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置，該裝置包括-用于評價(jià)傳感器信號(s1)的評價(jià)裝置(2)，從而能夠提供關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息，其中，該評價(jià)裝置(2)被設(shè)計(jì)用于通過如下方式對傳感器信號(s1)在其中所包含的頻率方面進(jìn)行分析--將包含在信號段中的頻譜劃分為數(shù)個(gè)頻帶，--為每個(gè)頻帶確定存在的信號能量，及--將所述頻帶的信號能量標(biāo)準(zhǔn)化，-人員保護(hù)系統(tǒng)(3)，該保護(hù)系統(tǒng)可以根據(jù)關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息被操縱，其特征在于，-設(shè)有至少一個(gè)用于感受車身振動(dòng)的固體聲傳感器(4)，-由所述評價(jià)裝置(2)評價(jià)的信號是固體聲信號，以及-所述評價(jià)裝置(2)被設(shè)計(jì)用于在標(biāo)準(zhǔn)化過程中使每個(gè)頻帶的信號能量與特定參考頻帶的信號能量相關(guān)聯(lián)，并將由此得到的關(guān)系曲線與預(yù)定的閥值進(jìn)行比較。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述評價(jià)裝置(2)被 設(shè)計(jì)用于除了參考頻帶之外，將頻譜劃分為至少兩個(gè)其他的頻帶，從而 在標(biāo)準(zhǔn)化過程中至少得到第 一和第二關(guān)系曲線。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，通過所述評價(jià)裝 置(2)并借助第一關(guān)系曲線與第一閥值的比較，能夠作出是否激活人 員保護(hù)系統(tǒng)的決定。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，通過所述 評價(jià)裝置(2)并借助第二關(guān)系曲線與第二閥值的比較，能夠作出是否 激活行人保護(hù)系統(tǒng)(7 )的決定。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，通過所述 評價(jià)裝置(2)并借助第二關(guān)系曲線與第三閥值的比較，能夠作出是否 激活乘客保護(hù)系統(tǒng)(8)的決定。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一、 第二和第三閥值的確定取決于汽車的車身結(jié)構(gòu)。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述評價(jià) 裝置(2)被設(shè)計(jì)用于分析包含在固體聲信號中的頻謙的時(shí)間曲線。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述評價(jià)裝置(2)被 設(shè)計(jì)成用于檢測固體聲信號中的較高頻率部分存在的持續(xù)時(shí)間。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述評價(jià)裝置(2 ) 被設(shè)計(jì)用于確定在信號段內(nèi)在不同時(shí)間窗內(nèi)所包含的，特別是中間的信 號能量并使它們相互關(guān)聯(lián)。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化至其中一 個(gè)時(shí)間窗的處理。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述固體 聲傳感器(4)布置在可彎曲的、在碰撞過程中經(jīng)受變形的汽車構(gòu)件上。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，附加地設(shè) 有碰撞傳感器(5)，該傳感器的輸出信號能夠被輸入到所述評價(jià)裝置(2)并能夠通過該評價(jià)裝置進(jìn)行評價(jià)，其中，借助由碰撞傳感器(5) 提供的信號并通過評價(jià)裝置(2)能夠作出關(guān)于觸發(fā)人員保護(hù)系統(tǒng)的決 定，其中，應(yīng)當(dāng)激活行人保護(hù)系統(tǒng)(7)或是激活乘客保護(hù)系統(tǒng)的決定 能夠借助固體聲信號(sl)來作出。
13. 用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的方法，包括-至少兩個(gè)用于感受車身振動(dòng)的固體聲傳感器(4), -用于評價(jià)由固體聲傳感器(4)提供的固體聲信號(Sl )的評價(jià) 裝置(2),從而能夠提供關(guān)于碰撞物體和/或碰撞特性的信息，其中， 該評價(jià)裝置(2)通過如下方式對固體聲信號在其中所包含的頻率方面 進(jìn)行分析，--包含在信號段中的頻語被劃分為數(shù)個(gè)頻帶， --為每個(gè)頻帶確定存在的信號能量， --將這些頻帶的信號能量標(biāo)準(zhǔn)化， -人員保護(hù)系統(tǒng)(3)，該保護(hù)系統(tǒng)可以根據(jù)關(guān)于碰撞物體和/或關(guān) 于碰撞特性的信息被操縱， 其特征在于，在標(biāo)準(zhǔn)化過程中使每個(gè)頻帶的信號能量與特定參考頻帶的信號能 量相關(guān)聯(lián)，并將由此得到的關(guān)系與預(yù)定的閥值進(jìn)行比較。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，除了參考頻帶之外， 將頻譜劃分為至少兩個(gè)其他的頻帶，從而在標(biāo)準(zhǔn)化過程中至少得到第一 關(guān)系曲線和第二關(guān)系曲線。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，借助第一關(guān)系 曲線與第一閥值的比較來決定是否激活人員保護(hù)系統(tǒng)(3)。
16. 如權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助 第二關(guān)系曲線與第二閥值的比較來決定是否激活行人保護(hù)系統(tǒng)(7)。
17. 如權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助 第二關(guān)系曲線與第三閥值的比較來決定是否激活乘客保護(hù)系統(tǒng)(8)。
18. 如權(quán)利要求13至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，是否 激活人員保護(hù)系統(tǒng)(3)或行人保護(hù)系統(tǒng)(7)或乘客保護(hù)系統(tǒng)(8)的 決定是借助超過或未超過有關(guān)閥值的確定數(shù)量來作出。
19. 如權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對包 含在固體聲信號(sl)中的頻譜的時(shí)間曲線進(jìn)行分析。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，對固體聲信號中的 較高頻率部分存在的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行分析。
21. 如權(quán)利要求19或20所述的方法，其特征在于，確定在信號段 內(nèi)在不同時(shí)間窗內(nèi)所包含的，特別是中間的信號能量并將它們相互關(guān) 聯(lián)。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)化至碰撞之后 的第一個(gè)時(shí)間窗。
23. 用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置，包括-傳感裝置(1),用于檢測物體與汽車碰撞，其中，該傳感裝置 (1)包括至少一個(gè)用于檢測物體與汽車碰撞的碰撞傳感器(5)和至少 一個(gè)用于感受車身振動(dòng)的固體聲傳感器(4),-評價(jià)裝置(2)，用于評價(jià)由傳感裝置(l)提供的信號(sl， s2), 從而能夠提供關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息，并用于激活與碰 撞情況相適應(yīng)的人員保護(hù)系統(tǒng)(3),以及- 人員保護(hù)系統(tǒng)(3)，該保護(hù)系統(tǒng)可以根據(jù)關(guān)于碰撞物體和/或關(guān) 于碰撞特性的信息被操縱，其特征在于，為了區(qū)別行人碰撞與撞車，所述評價(jià)裝置(2)被設(shè)計(jì)用于評價(jià)由 固體聲傳感器(4)發(fā)出的固體聲信號(sl)的頻譜并在評價(jià)過程中進(jìn) 行高頻信號部分與低頻信號部分的比較。
24. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，在通過撞傳感器(5)檢測到碰撞之后，對固體聲信號(Sl)進(jìn)行評價(jià)。
25. 如權(quán)利要求23或24所述的裝置，其特征在于，所述固體聲傳 感器(4)布置在汽車中堅(jiān)硬的車身構(gòu)件上。
26. 如權(quán)利要求23或24所述的裝置，其特征在于，所述固體聲傳 感器(4)布置在可彎曲的、在碰撞過程中經(jīng)受變形的汽車構(gòu)件上。
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于控制汽車的人員保護(hù)系統(tǒng)的裝置，該控制裝置具有至少一個(gè)用于感受車身振動(dòng)的固體聲傳感器(4)和用于評價(jià)由固體聲傳感器提供的固體聲信號(s1)的評價(jià)裝置(2)，從而能夠提供關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息。評價(jià)裝置(2)被設(shè)計(jì)成用于通過如下方式對固體聲在其中所包含的頻率方面進(jìn)行分析將包含在信號段中的頻譜劃分為數(shù)個(gè)頻帶中，為每個(gè)頻帶確定存在的信號能量，并將這些頻帶的信號能量標(biāo)準(zhǔn)化。此外，該控制裝置還具有人員保護(hù)系統(tǒng)(3)，該人員保護(hù)系統(tǒng)可以根據(jù)關(guān)于碰撞物體和/或關(guān)于碰撞特性的信息進(jìn)行控制。評價(jià)裝置(2)還被設(shè)計(jì)成用于在標(biāo)準(zhǔn)化過程中，計(jì)算每個(gè)頻帶的信號能量與特定參考頻帶的信號能量的比例，并將由此得到的關(guān)系曲線與預(yù)定的閥值進(jìn)行比較。
文檔編號B60R21/34GK101267966SQ200680027617
公開日2008年9月17日 申請日期2006年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者M·科普爾, M·費(fèi)瑟, T·布蘭德邁耶 申請人:西門子威迪歐汽車電子股份公司