(57)【要約】少なくとも１人の搭乗者を保護するための拘束装置を備えた拘束システム、及び拘束システムを制御するための方法が提供される。これらは、ウェーブレット変換を用いて、加速度センサによって求められた信号を周波数域に変換し、変換された信号から拘束装置の最適なトリガ時点を決定する。このために、ウェーブレット変換された信号は、一方では衝突タイプを求めるための指標決定に使用され、他方ではブレーキ加速エネルギーを求めるのに使用される。ブレーキ加速エネルギーが所定の閾値を上回り、求められた衝突タイプが拘束システムのトリガを要求する場合は、拘束システムがトリガされる。
2004507401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１人の搭乗者を保護するための拘束装置を備えた拘束システムであって、
前記拘束システムが、車両の加速度を検出するための加速度センサ（１）と、前記加速度センサ（１）の出力信号を加速度に対応するディジタル信号に変換するためのアナログ／ディジタル変換器（２）と、前記ディジタル信号から周波数信号へのウェーブレット変換を実行するためのプロセッサ（３）と、メモリ（４）と、拘束装置（６）を制御するためのアクチュエータ系（５）とを有する形式の拘束システムにおいて、
前記プロセッサ（３）は前記周波数信号を個別の周波数域に分割し、
前記プロセッサ（３）は、各周波数域に関して、それぞれの最大信号エネルギー及びそれぞれの平均信号エネルギーを求めることにより指標を抽出し、
前記プロセッサ（３）は前記指標に基づいて衝突タイプを決定し、
前記プロセッサ（３）は、前記周波数信号からブレーキ加速エネルギーの基準を求め、
前記プロセッサ（３）は、前記基準と衝突タイプに依存して制御信号を前記アクチュエータ系（５）に伝送することを特徴とする拘束システム。
【請求項２】
前記プロセッサ（３）は、前記抽出された指標を前記メモリ（４）内に格納されているトレーニングされた指標と比較して、衝突タイプを決定し、
前記トレーニングされた指標はグループに分割されており、前記グループにはそれぞれ衝突タイプが割当てられる、請求項１記載の拘束システム。
【請求項３】
前記プロセッサ（３）は、前記抽出された指標と前記格納されている指標のグループとの差分を形成し、
１つのグループに対する差分が第１の閾値を下回る場合には、前記抽出された指標がこのグループの衝突タイプに割当てられる、請求項２記載の拘束システム。
【請求項４】
前記プロセッサ（３）は、前記基準を時間的に可変の第２の閾値と比較し、
前記基準が前記第２の閾値を上回る場合には、前記プロセッサ（３）は前記求められた衝突タイプに依存にして制御信号を前記アクチュエータ系（５）に伝送する、請求項３記載の拘束システム。
【請求項５】
拘束システム（６）を制御するための方法であって、
車両の加速度を加速度信号として検出し、
前記加速度信号をディジタル信号にディジタル化し、
前記ディジタル信号をウェーブレット変換により周波数信号に変換し、
アクチュエータ系（５）を用いて前記拘束システム（６）を制御する形式の方法において、
前記周波数信号を周波数域に分割し、
各周波数域に関して、それぞれの最大信号エネルギー及びそれぞれの平均信号エネルギーを求めて、指標を抽出し、
前記指標に基づいて衝突タイプを決定し、
前記周波数信号からブレーキ加速エネルギーの基準を求め、
前記基準及び衝突タイプに依存して、制御信号を前記アクチュエータ系（５）に伝送することを特徴とする拘束システム（６）を制御するための方法。
【請求項６】
前記プロセッサ（３）は、前記抽出された指標を前記メモリ（４）内に格納されているトレーニングされた指標と比較して、衝突のタイプを決定し、
前記トレーニングされた指標はグループに分割されており、前記グループにはそれぞれ衝突タイプを割当てる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記プロセッサ（３）は、前記抽出された指標と前記格納されている指標のグループとの差分を形成し、
１つのグループに対する差分が第１の閾値を下回る場合には、前記抽出された指標をこのグループの衝突タイプに割当てる、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記プロセッサ（３）は、前記基準を時間的に可変の第２の閾値と比較し、
前記基準が前記第２の閾値を上回る場合には、前記プロセッサ（３）は前記求められた衝突タイプに依存にして制御信号を前記アクチュエータ系（５）に伝送する、請求項５から７のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、独立請求項の上位概念による、少なくとも１人の搭乗者を保護するための拘束装置を備えた拘束システムと、拘束システムを制御するための方法に基づく。
【０００２】
出願公開ＤＥ　１９７　１３　０８７　Ａ１号から、車両搭乗者拘束システムが公知であり、このシステムは、自動車の加速度を検出するための加速度センサと、加速度センサの出力信号をディジタル化するためのアナログ／ディジタル変換器と、ディジタル信号を変換してウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換器と、加速度を計算するための装置とを有し、加速度の変化及びウェーブレット係数がそれぞれ所定の閾値を上回るとすぐに、拘束システム用のアクチュエータが作動する。
【０００３】
ウェーブレット係数はウェーブレット関数を用いて計算され、ウェーブレット関数は、スケーリング係数及び時間推移の推移パラメータによってマザーウェーブレット関数から生成される。
【０００４】
発明の利点
これに対して、独立請求項の特徴を備えた、少なくとも１人の搭乗者を保護するための拘束装置を備えた本発明による拘束システム、ならびに拘束システムを制御するための本発明による方法には、つぎの利点がある。すなわち、衝突タイプとブレーキ加速エネルギーの評価とを区別することによって、拘束システムの最適なトリガ時点が決定される。これにより、拘束システムは状況に適してトリガされる。
【０００５】
従属請求項において実施される措置及び発展形態によって、独立請求項で示された拘束システムまたは拘束システムを制御するための方法の有利な改善が可能である。
【０００６】
特に有利には、衝突タイプは格納されているトレーニングされた指標のグループを抽出された指標と比較することによって求められる。これにより、それぞれの衝突タイプの一意的な識別が可能であり、拘束システムをトリガすべきか否かが導かれる。必ずしも各衝突タイプが拘束システムのトリガを条件付けるわけではない。こうした衝突タイプには、例えば、最大で１５ｋｍ／ｈの速度での正面衝突や後部衝突が属する。しかし、これにより誤った信号も識別され、したがって有利には拘束装置のトリガにつながらない。
【０００７】
その上、トレーニングされた指標と抽出された指標との間の差分が形成され、この差分が所定の閾値と比較され、閾値を下回る場合にだけ衝突タイプの識別が行われる。つまり、差分は、このときにだけ、この指標の識別を宣言することができる程度に小さい。
【０００８】
さらに、有利には、ブレーキ加速エネルギーの基準も同様に第２の閾値と比較され、したがって、衝突タイプがトリガを要求する場合、及びこの基準が閾値を上回り、その結果トリガが必要となる場合に、実際にトリガが行われる。それゆえ、トリガを呼び出すためには、両方の条件が満たされる必要がある。これにより、有利には、誤ってトリガされる可能性はほぼ無くなり、それゆえ拘束装置のトリガの信頼性がより高まる。
【０００９】
図面
本発明の実施例を図面に表し、以下の説明においてより詳細に説明する。図１には、本発明による拘束システムがブロック図で示されており、図２には、拘束システムを制御するための本発明による方法がフローチャートで示されている。
【００１０】
説明
エアバッグやシートベルトのような拘束システムが自動車内でますます使用されるに伴って、このような拘束システムのトリガ時点を決定することが決定的に重要になっている。この場合、車両同士の衝突または車両と障害物の衝突の種類、及び衝突が生じた速度がトリガ時点にとって決定的に重要である。
【００１１】
ウェーブレットは、信号分析の分野において一般的で効果的な方法として確立されており、ウェーブレット変換はさまざまな分野で応用されている。ウェーブレット変換は、入力信号をいわゆるウェーブレットという成分に分解し、ウェーブレットの線形結合として元の入力信号を再構成する方法である。ウェーブレット変換は、不安定もしくは不連続な状態、例えば状態遷移のときのような状態の分析に効果的に使用される。マザーウェーブレット関数を基底として、尺度またはスケールの変換、及びフーリエ変換が実行される。基底は、限定され、空間域において急速に減衰ないし弱まるものでなければならないが、マザーウェーブレット関数は、２乗積分可能な関数であり、時間に限定されたないしは時間域の関数である。ウェーブレット変換の際に、分解速度は分析ごとに自由に選択可能である。フーリエ変換と比べて、時間域にも周波数域にも幾つかの区間を占めるウェーブレットのような基底関数は、不連続性に対してより適している。関数の局所性に基づいて、関数の特に急峻なエッジも最適に表現することができる。
【００１２】
したがって、本発明によれば、ウェーブレット変換を用いて動作し、ウェーブレット変換された信号に基づいて指標を決定する、拘束装置を備えた拘束システム及び拘束システムを制御するための方法が提供され、指標は格納されているトレーニングされた指標と比較されて、衝突タイプが求められ、変換されたウェーブレット信号に基づいて、加速エネルギーが求められるか、少なくともその基準が求められ、衝突タイプと加速エネルギーの基準とに基づいて、拘束システムの拘束装置をトリガすべきか否かが判定される。
【００１３】
図１には、本発明による拘束システムがブロック図として示されている。加速度センサ１はアナログ／ディジタル変換器２の入力側に接続されている。アナログ／ディジタル変換器２のデータ出力はプロセッサ３のデータ入力側に供給される。プロセッサ３はデータ入／出力側を介してメモリ４と接続されている。プロセッサ３のデータ出力はアクチュエータ系５に供給され、アクチュエータ系５の出力側はまた拘束装置６に接続されている。
【００１４】
加速度センサ１は、本発明による拘束システムを搭載した車両の加速度を検出する。加速度センサ１は車両の所定の場所、例えば車両の中央部分に配置されており、したがって加速度センサ１は、加速度または減速度に依存して信号を負の加速度として送出する。加速度センサ１にはさまざまなセンサタイプを使用することができる。例えば、質量回転子を用いた機械的構成のセンサ、半導体から構成されたセンサを使用することができ、この場合、半導体センサは、有利には膜を有している。また、車両の衝突が起きたときに、車両の減速度が、所定の基準よりも大きな衝撃力に相当する値に達した場合にのみ信号を発するセンサを使用することしてもよい。加速度センサ１の出力信号としての前方向加速度または減速度は、符号を用いて容易に区別することができる。加速度センサ１の出力信号はアナログ／ディジタル変換器２の出力側に供給され、アナログ／ディジタル変換器２はこの出力信号をディジタル化し、プロセッサ３に供給する。プロセッサ３は、点火制御回路を有するアクチュエータ系５を制御し、場合によって拘束システム６をトリガする。プロセッサ３は従来のプロセッサ、例えばマイクロコントローラであり、一方では中間結果を格納するため、他方では記憶されたデータを衝突タイプ識別に使用するためにメモリ４を使用する。プロセッサ３はさらに加速度センサ１により検出されたデータのウェーブレット変換を実行する。ウェーブレット変換は、時間情報の損失なしに、一定の相対的な帯域幅を以て信号を周波数成分に分解することができるという利点を有している。ウェーブレット変換は、特に、不安定な信号に適しており、フィルタバンクにより実現される非常に高速のアルゴリズムを使用する。このためには、この目的のために設計されたハードウェアしか使用することができない。
【００１５】
数学的には、ウェーブレット変換は直交部分空間における信号の積分変換として記述される。その際に計算されるウェーブレット係数は、実質的には２つのパラメータによって決定される。一方はスケーリング係数であり、他方は時間推移である。さらに、ウェーブレット変換の際には、信号を変換する関数が使用され、この関数はとりわけこの２つのパラメータ、スケーリング係数及び時間推移に依存する。
【００１６】
衝突加速度信号にウェーブレット変換を適用すると、最大信号エネルギー及び平均信号エネルギーに関する情報を信号のさまざまな周波数帯域において抽出することができる。これは個々の衝突タイプに関する特徴的な情報であり、組合せてこれらの衝突タイプの分類または識別に使用される。したがって、周波数帯域ごとに２つの指標が存在する。これらの指標を用いて、個々の衝突タイプが識別される。この場合、７つの衝突タイプが区分され、各衝突タイプに対して、格納されているトレーニングされた指標の１つのグループが生じる。加速度センサ１によって求められた指標は、これら格納された指標と比較され、その際、求められた指標と格納された指標との間の差分が形成される。すなわち、エネルギー差分が形成される。これらの差分は、衝突タイプが識別可能であるためには、所定の閾値を下回っていなけらばならない。したがって、ある衝突に対するグループのすべての指標はこれら第１の閾値を下回る差分を有していなければならない。その場合にのみ各衝突タイプが識別される。衝突タイプは、つねに識別が可能であるようにできており、また少なくとも１つの衝突タイプはトリガのケースではない。この衝突タイプは、拘束装置６のトリガをもたらさないような衝突タイプである。
【００１７】
以下の表には、７つのさまざまな衝突タイプが示されている。代替的に、これよりも多いまたは少ない衝突タイプを設けてもよい。
【００１８】
【表１】
2004507401.tif 000003
【００１９】
プロセッサ３は、衝突の分類の他に、求められた指標に基づいてブレーキ加速エネルギーの計算も行い、このブレーキ加速エネルギーを所定の２つの閾値と比較する。その際、拘束装置６にトリガ信号を送るためには、ブレーキ加速エネルギーはこの閾値を上回っていなけらばならない。閾値は求められた衝突タイプに固有のものであり、したがって、衝突タイプと同じ数だけ閾値が存在し、これら閾値によって拘束システムのトリガがもたらされる。
【００２０】
ブレーキ加速エネルギーに対するこの条件は、求められた各衝突タイプのうちのどれかが、拘束装置６にトリガ信号が送信されるという結果をもたらす場合にのみ点検される。衝突タイプ１〜４の場合はトリガ信号が送信され、一方、衝突タイプ５〜７の場合はトリガ信号の送信は行われない。したがって、ブレーキ加速エネルギーが閾値を超えても、衝突タイプ５〜７のうちの１つが識別されると、拘束装置６へのトリガ信号の送信は行われない。というのも、条件のうちの１つが満たされていないからである。むしろ、拘束装置６にトリガ信号を発するには、両方の条件が満たされていなければならない。そのようなトリガ信号がプロセッサ３によって送信すべきと認識されれば、プロセッサ３はこれをアクチュエータ系５に送信し、アクチュエータ系５は制御信号を介して拘束装置６をトリガする。
【００２１】
図２には、拘束システムを制御するための本発明による方法がフローチャートとして示されている。方法ステップ７において、車両の加速度が加速度センサ１によって検出される。方法ステップ８では、加速度センサ１によって送出された信号のアナログ／ディジタル変換が行われる。方法ステップ９では、ディジタル化された信号にウェーブレット変換が施され、信号が周波数空間に変換される。方法ステップ１０では、信号が周波数帯域に分割され、周波数帯域ごとに平均信号エネルギー及び最大信号エネルギーが計算される。方法ステップ１１では、抽出された指標としての周波数帯域ごとの平均信号エネルギーと最大信号エネルギーに基づいて、及びそれぞれ所定の衝突タイプのためのグループとして格納されている指標に基づいて、それぞれの衝突タイプの識別が行われる。この識別は、上で説明したように、求められた指標と格納されている指標との間の差分形成によって行われる。方法ステップ１３では、結果である識別された衝突タイプが拘束装置６のトリガをもたらすか否かが判定される。トリガがもたらされない場合は、本発明による方法は方法ステップ１４で終了する。
【００２２】
方法ステップ１３の後、方法ステップ１２において、ウェーブレット変換された信号からブレーキ加速エネルギーの基準が計算され、とりわけ信号エネルギーの低周波成分が考慮される。方法ステップ１５では、ブレーキ加速エネルギーのこの基準が、方法ステップ１１で求められた衝突タイプを特徴付ける所定の閾値と比較される。ブレーキ加速エネルギーがそれぞれの閾値を上回り、拘束装置６のトリガをもたらす衝突タイプが求められた場合、方法ステップ１６において拘束装置６はアクチュエータ系５によってトリガされる。というのも、方法ステップ１６には、拘束装置のトリガをもたらす衝突タイプしか到達しないからである。したがって、この場合、ＡＮＤ結合が生じている。方法ステップ１５において、ブレーキ加速エネルギーが所定の閾値を下回っていることが確認されると、方法ステップ１７において拘束装置６はトリガされない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による拘束システムをブロック図で示す。
【図２】
拘束システムを制御するための本発明による方法をフローチャートで示す。
【国際公開パンフレット】
2004507401.tif 000004
2004507401.tif 000005
2004507401.tif 000006
2004507401.tif 000007
2004507401.tif 000008
2004507401.tif 000009
2004507401.tif 000010
2004507401.tif 000011
2004507401.tif 000012
2004507401.tif 000013
2004507401.tif 000014
2004507401.tif 000015
2004507401.tif 000016
2004507401.tif 000017
2004507401.tif 000018
2004507401.tif 000019
【国際調査報告】
2004507401.tif 000020
2004507401.tif 000021
2004507401.tif 000022
2004507401.tif 000023
2004507401.tif 000024
2004507401.tif 000025