DE10047193C2 - Verfahren zur Insassenklassifizierung in einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Insassenklassifizierung in einem Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

In K. Billen, L. Federspiel, P. Schockmehl, B. Serban und W. Scherrel: Occupant Classification System for smart restrained systems, SAE Paper, 1999, Seite 33 bis Seite 38 wird eine Sitzmatte mit einer Sensormatrix beschrieben, wobei die Sensormatrix zur Erstellung eines Sitzprofils von verschiedenen Personen und Gegenständen verwendet wird. Darüber hinaus wird dieses Sitzprofil zeitkontinuierlich untersucht. Aus dem Sitzprofil werden Merkmale bestimmt, die zur Insassenklassifizierung verwendet werden.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Insassenklassifizierung in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass für jedes Merkmal, das aus dem Sitzprofil bestimmt wurde, eine eigene Gewichtsschätzung durchgeführt wird, wobei die einzelnen Gewichtsschätzungen dann zu einer Insassengewichtsbestimmung und damit zu einer Insassenklassifizierung verwendet werden. Damit ist es gewährleistet, dass ein einzelnes Merkmal die Insassenklassifizierung nicht verzerrend bestimmen kann. Alle Merkmale werden dabei gleich gewichtet. Das Verfahren ist damit weiterhin leicht auf eine Mehrzahl von Merkmalen erweiterbar, ohne die Komplexität des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass ein Qualitätsmaß verwendet wird, mit dem schlechte Sitzprofile verworfen werden, so dass es zu keiner Fehlklassifizierung aufgrund schlechter Sitzprofile kommt. Dies ist insbesondere in Abhängigkeit von der Zeit zu sehen, denn ein Sitzprofil kann aus verschiedenen Gründen zu verschiedenen Zeitpunkten eine schlechte Qualität aufweisen, so dass es anzunehmen ist, dass die sich aus dem Sitzprofil ergebende Insassenklassifizierung fehlerhaft ist. Das erfindungsgemäße Verfahren führt daher zu einer zuverlässigeren Insassenklassifizierung und damit für angeschlossene Systeme wie ein Rückhaltesystem zu einer besseren Funktionsfähigkeit dieser Systeme.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens zur Insassenklassifizierung in einem Fahrzeug möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Gewichtsschätzung für das jeweilige Merkmale mittels einer abgespeicherten Funktion berechnet wird, die vorher experimentell bestimmt wurde. Diese Funktion setzt damit den Merkmalswert mit einem Gewichtswert in Beziehung. Damit ist auf einfache Weise eine Gewichtsschätzung für einen jeweiligen Merkmalswert möglich.

Desweiteren ist es von Vorteil, dass die Insassenklassifizierung für ein Rückhaltesystem verwendet wird. Damit ist es insbesondere für einen mehrstufigen Airbag als das Rückhaltesystem möglich, so gezündet zu werden, dass es zu keiner Verletzung des zu schützenden Passagiers kommt. Die Rückhaltekraft, die der Airbag auf die Person oder das Objekt ausübt, wird in Abhängigkeit von der bestimmten Insassenklasse vorgenommen. Jeder Stufe des Airbags entspricht dabei ein bestimmter Kraftwert. Schwere Personen werden mit größerer Rückhaltekraft als leichtere Personen durch den Airbag beaufschlagt.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass als die Merkmale der Sitzbeinhöckerabstand und/oder die Sitzprofilgröße verwendet werden. Dies sind einfache Merkmale, die leicht aus dem ermittelten Sitzprofil bestimmt werden können. Weitere Merkmale sind hier jedoch auch möglich.

Schließlich ist es auch von Vorteil, dass eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegt, die eine Sitzmatte mit der Sensormatrix und einen Prozessor zur Merkmalsbestimmung und Insassenklassifizierung aufweist. Der Prozessor ist dabei vorteilhafterweise mit dem Steuergerät für das Rückhaltesystem verbunden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung

Das Ziel einer Insassenklassifizierung ist eine zuverlässige Information über den Gegenstand oder die Person, die auf dem jeweiligen Fahrzeugsitz sitzt. Dies ist notwendig, um zu erkennen, ob ein Airbag ausgelöst werden soll oder nicht. Weiterhin kann damit bestimmt werden, wie ein Airbag auszulösen ist. Dies ist insbesondere bei mehrstufigen Airbags notwendig, die eine Mehrzahl von Zündungsmöglichkeiten anbieten. Das Ziel von solchen mehrstufigen Airbags ist das Risiko und die Schwere von Verletzungen durch den Airbag oder die Airbags zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Insassenklassifizierung in einem Fahrzeug verwendet, bei dem aus einem Sitzprofil für die Person oder den Gegenstand, die oder der den Fahrzeugsitz besetzt hat, Merkmale bestimmt werden und dass für diese Merkmale jeweils eine Gewichtsschätzung erfolgt. Aus den verschiedenen Gewichtsschätzungen wird dann ein Insassengewicht bestimmt. Weiterhin wird ein Qualitätsmaß für dieses Insassengewicht, das die Insassenklassifizierung darstellt, ermittelt, wobei das Qualitätsmaß mit einem vorgegebenen Qualitätsmaß, also einem Schwellwert verglichen wird. Damit wird festgestellt, ob das Sitzprofil eine geeignete Qualität aufweist, so dass abgeschätzt werden kann, dass die Insassenklassifizierung mit hoher Sicherheit richtig ist. Solch eine verbesserte Insassenklassifizierung kann beispielsweise für ein Rückhaltesystem verwendet werden, wobei die Zuordnung von Merkmalen und Gewichtsschätzung mittels abgespeicherter Funktionen für die jeweiligen Merkmale erfolgt. Als die Merkmale können beispielsweise der Sitzbeinhöckerabstand und die Sitzprofilgröße verwendet werden.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Eine Sitzmatte 1 mit einer Sensormatrix ist über einen Datenein-/-ausgang an einen Prozessor 2 angeschlossen. Der Prozessor 2 ist über einen Datenausgang an ein Steuergerät 3 für Rückhaltesysteme angeschlossen. Das Rückhaltesystem 3 ist über einen Datenein-/-ausgang mit dem Rückhaltesystem 4 verbunden. Der Prozessor 2 weist einen Analog-Digital-Wandler auf, der die Meßwerte von der Sensormatrix digitalisiert. Der Prozessor 2 mit Analog-Digital-Wandler ist in einem Gehäuse untergebracht und bildet eine Steuereinheit.

Die Sensormatrix in der Sitzmatte 1 liefert sequentiell Meßwerte der einzelnen Sensoren in der Sensormatrix, mittels derer der Prozessor 2 das Sitzprofil eines Gegenstands oder einer Person, die auf dem Fahrzeugsitz, in dem sich die Sitzmatte 1 befindet, sitzt, ermittelt. Die einzelnen Sensoren sind druckabhängige Widerstände, deren Widerstand sich bei erhöhtem Druck erniedrigt. Die Sensormatrix weist Zeilen und Spalten auf, wobei die Widerstände der Zeilen und Spalten indirekt gemessen werden, so dass damit das Sitzprofil erkennbar wird und die einzelnen Sensoren in der Sensormatrix identifizierbar werden. An die Zeilen und Spalten werden Spannungen von dem Prozessor 2 angelegt, die nach dem Prinzip der abgeglichen Brücke so gewählt sind, dass keine Ströme durch die Sensoren fließen. Soll nun ein Sensor vermessen werden, werden die angelegten Spannungen so verändert, dass ein Strom durch den jeweiligen Sensor fließt. Die Sensoren werden nacheinander vermessen, so dass ein sequentieller Meßwertestrom entsteht, der von dem Analog-Digital-Wandler digitalisiert wird und von dem Prozessor 2 dann zur Widerstandsberechnung verwendet wird. Aus diesen Zeilen- und Spalten-Widerstandswerten berechnet der Prozessor 2 das Sitzprofil. Die Sensoren weisen für einen zunehmenden Druck auf die Sitzmatte 1 einen abnehmenden Widerstandswert auf.

Aus dem Sitzprofil oder direkt aus den berechneten Widerstandswerten bestimmt der Prozessor 2 dann charakteristische Merkmale wie den Sitzbeinhöckerabstand und die Sitzprofilgröße der Sitzmatte 1, die Aufschluß über das Gewicht der Person geben oder die einen Hinweis geben, ob es sich um einen Gegenstand handelt.

Dem Prozessor 2 ist weiterhin ein Speicher zugeordnet, aus dem der Prozessor 2 für jedes Merkmal Funktionen abruft, die den Merkmalswert, wie den Sitzbeinhöckerabstand oder die Sitzprofilgröße, einem Gewicht zuordnen. Diese Funktionen wurden experimentell bestimmt. Damit liegen dann für die einzelnen Merkmale wie der Sitzbeinhöckerabstand und die Sitzprofilgröße unterschiedliche Gewichtsschätzungen vor. Der Prozessor 2 berechnet nun aus den Gewichtsschätzungen für den Sitzbeinhöckerabstand und die Sitzprofilgröße das Insassengewicht. Dafür verwendet der Prozessor 2 eine Mittelwertbildung. Die folgende Gleichung kann für die Insassengewichtsschätzung verwendet werden:

A ist dabei das Insassengewicht, B die Gewichtsschätzung, die sich aus der Sitzprofilgröße ergibt, und C die Gewichtsschätzung, die sich aus dem Sitzbeinhöckerabstand ergeben hat. Alternativ ist es möglich, andere Mittelwerte zu verwenden. Auch andere Funktionen, mit denen das Insassengewicht bestimmbar ist, sind hier verwendbar.

Mit dem Insassengewicht liegt dann eine Insassenklassifizierung vor, die für das Steuergerät 3 für das Rückhaltesystem 4 verwendbar ist. Als ein Qualitätsmaß berechnet der Prozessor 2 die Profilqualität aus den ermittelten Gewichtsschätzungen und dem berechneten Insassengewicht. Die folgende Gleichung wird hierfür verwendet:

Q = (1 - [max(B, C) - min(B, C)]/A)

Dabei ist Q der Wert für die Profilqualität, der mit dem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, um festzustellen, ob das Sitzprofil eine ausreichende Qualität aufweist. Alternativ sind auch andere Berechnungsmöglichkeiten möglich. Die hier angegebene Gleichung hat sich als praktikabel erwiesen. Insbesondere sind die hier angegebenen Gleichungen für die Einbeziehung weiterer Merkmale und deren Gewichtsschätzungen erweiterbar.

In Fig. 2 ist als Flußdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren zur Insassenklassifizierung dargestellt. In Verfahrensschritt 5 werden mit der Sensormatrix in der Sitzmatte 1 die Strommeßwerte erfasst, wobei der Prozessor 2 sequentiell die Spannungen ändert, um die einzelnen Sensoren abzufragen. In Verfahrensschritt 6 erfolgt die Übertragung der Strommeßwerte der Sensormatrix an den Prozessor 2. Gleichzeitig werden diese Meßwerte der Sensormatrix digitalisiert. Damit wird gewährleistet, dass der Prozessor 2 die Meßwerte als digitale Daten verarbeiten kann. In Verfahrensschritt 7 bestimmt der Prozessor 2 aus den Meßwerten der Sensormatrix die Widerstandwerte der Sensoren und das Sitzprofil der Sitzmatte 1. In Verfahrensschritt 8 bestimmt der Prozessor 2 aus dem Sitzprofil die Merkmale Sitzbeinhöckerabstand und Sitzprofilgröße. In Verfahrensschritt 9 ermittelt der Prozessor 2 für die Merkmale Sitzbeinhöckerabstand und Sitzprofilgröße mit den abgespeicherten Funktionen Gewichtsschätzungen für diese einzelnen Merkmale. Damit liegen dann zwei Gewichtsschätzungen vor. Würden mehrere Merkmale bestimmt werden, dann würden auch mehrere Gewichtsschätzungen vorliegen.

In Verfahrensschritt 10 wird aus diesen Gewichtsschätzungen das Insassengewicht über die oben beschriebene Gleichung zur Mittelwertbildung bestimmt. Damit erfolgt dann die Insassenklassifizierung. In Verfahrensschritt 11 wird aus dem Insassengewicht und den einzelnen Gewichtsschätzungen das Qualitätsmaß bestimmt. In Verfahrensschritt 12 wird überprüft, ob dieses Qualitätsmaß über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Ist das der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 13 die Insassenklassifizierung weiter verwendet, um sie in Verfahrensschritt 15 dem Steuergerät 3 für das Rückhaltesystem 4 zu übertragen. Liegt das Qualitätsmaß unterhalb des vorgegebenen Schwellwerts, dann wird in Verfahrensschritt 14 die Insassenklassifizierung verworfen. Die Insassenklassifizierung ist auch für weitere Fahrzeugsysteme von Interesse und kann an diese übertragen werden.

Die Insassenklassifizierung wird laufend als Funktion der Zeit durchgeführt. Damit werden Sitzprofile, die durch Bewegungen von Personen auf dem Fahrzeugsitz zum Teil zu schlechten Gewichtsschätzungen führen, nicht für Rückhaltesysteme oder andere Systeme zur Weiterverarbeitung verwendet. Es ist in einer Weiterbildung möglich, dass der Schwellwert für das Qualitätsmaß adaptierbar ist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Insassenklassifizierung in einem Fahrzeug, wobei zur Insassenklassifizierung eine Sitzmatte (1) jeweils in einem Fahrzeugsitz verwendet wird, wobei ein Sitzprofil mit einer Sensormatrix in der Sitzmatte (1) in Abhängigkeit von der Zeit erstellt wird, wobei anhand des Sitzprofils we­ nigstens zwei Merkmale bestimmt werden, dadurch gekennzeich­ net, dass für jedes Merkmal eine Gewichtsschätzung durchge­ führt wird, dass aus den jeweiligen Gewichtsschätzungen für die jeweiligen Merkmale ein Insassengewicht zur Insassen­ klassifizierung bestimmt wird, dass aus den Gewichtsschät­ zungen und dem Insassengewicht ein Qualitätsmaß für die In­ sassenklassifizierung bestimmt wird und dass nur die Insas­ senklassifizierungen weiter verwendet wird, deren Qualitäts­ maß über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtsschätzung für das jeweilige Merkmal mittels ei­ ner für das jeweilige Merkmal abgespeicherten Funktion be­ rechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Insassenklassifizierung für ein Rückhaltesystem (4) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, dass als die Merkmale der Sitzbeinhöckerabstand und/oder die Sitzprofilgröße verwendet werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Sitzmatte (1) mit der Sensormatrix und einen Prozessor (2) zur Merkmalsbestimmung und Insassenklassifikation aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (2) mit einem Steuergerät (3) für ein Rückhal­ tesystem (4) verbindbar ist.