DE102008040558A1

DE102008040558A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung eines Körperschallsignals für ein Personenschutzsystem

Info

Publication number: DE102008040558A1
Application number: DE102008040558A
Authority: DE
Inventors: Hoang Trinh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-19
Also published as: DE102008040558B4

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Körperschallsignals für ein Personenschutzsystem vorgeschlagen, wobei ein Körperschallsignal aufgrund einer Messung mittels einer Körperschallsensorik bereitgestellt wird und ein Offsetsignal in Abhängigkeit von einem Rauschen der Körperschallsensorik ebenfalls bereitgestellt wird. Eine Ausgabeschaltung, die ein korrigiertes Körperschallsignal in Abhängigkeit von einem Offsetsignal für die weitere Verarbeitung ausgibt, ist weiterhin vorgesehen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Körperschallsignals für ein Personenschutzsystem nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
Aus DE 10 2004 038 984 A1 ist es bereits bekannt, zur Aufprallerkennung eine Körperschallsensorik zu verwenden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung eines Körperschallsignals für ein Personenschutzsystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass eine Korrektur des Körperschallsignals in Abhängigkeit von einem Offsetsignal erfolgt, wobei das Offsetsignal in Abhängigkeit von einem Rauschen der Körperschallsensorik erzeugt wurde. Beispielsweise kann ein Mittelwert des Rauschens oder andere statistische Kenngrößen als das Offsetsignal verwendet werden. Diese Korrektur des Körperschallsignals in Abhängigkeit von diesem Offsetsignal ermöglicht eine verbesserte Verarbeitung des Körperschallsignals, da ein genauerer Wert für das Körperschallsignal verwendet wird. Damit wird die Ansteuerung beispielweise von Personenschutzmitteln wie Airbags oder Gurtstraffern verbessert.
Die Verarbeitung des Körperschallsignals ist beispielsweise die Auswertung des Körperschallsignals oder eines davon abgeleiteten Signals zur Bestimmung, ob ein Personenschutzmittel angesteuert werden soll oder nicht. Beim Körperschallsignal handelt es sich um den Körperschall im Fahrzeug, der ungefähr ab 1 kHz beginnt und üblicherweise mit einem Beschleunigungssensor, der mikromechanisch hergestellt worden ist, erfasst werden kann.
Bei einem Personenschutzsystem handelt es sich um ein Personenschutzsystem mit aktiven und/oder passiven Personenschutzmitteln.
Die Schnittstellen können hard- und/oder softwaremäßig realisiert sein. Insbesondere können die Schnittstellen auch Teil eines Systembausteins in einem Airbagsteuergerät sein. Auch die Ausgabeschaltung kann hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein, wobei die Ausgabeschaltung insbesondere auch einem Mikrocontroller eines Steuergeräts implementiert sein kann. Wie aus den abhängigen Ansprüchen hervorgeht, kann die Ausgabeschaltung auch außerhalb des Steuergeräts, nämlich in der Signalverarbeitung der Körperschallsensorik, angeordnet sein.
Das Offsetsignal wird in Abhängigkeit vom Rauschen der Körperschallsensorik, wie oben angegeben beispielsweise durch eine Mittelwertbildung, erzeugt.
Die Korrektur des Körperschallsignals in Abhängigkeit von dem Offsetsignal kann mit allen möglichen arithmetischen Operationen und logischen Operationen vorgenommen werden. Eine bevorzugte Variante, wie aus den abhängigen Ansprüchen hervorgeht, ist eine quadratische Offsetkorrektur, bei der eine Quadratwurzel aus der Differenz des Quadrats des Körperschallsignals und des Quadrats des Offsetsignals gezogen wird, um das korrigierte Körperschallsignal für die weitere Verarbeitung zu bilden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens- bzw. der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtung zur Verarbeitung eines Körperschallsignals für ein Personenschutzsystem möglich.
Wie oben bereits angegeben, erweist sich als vorteilhafte Ausführungsform die quadratische Korrektur, mithin quadratische Offsetkorrektur. Dafür kann vorzugsweise ein Lookup Table verwendet werden, um für die entsprechenden Werte des Körperschallsignals und des Offsetsignals das korrigierte Körperschallsignal in einfacher Art und Weise zu bestimmen. Dafür wird in der Ausgabeschaltung ein Korrekturmodul verwendet, dass hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Dies führt die quadratische Korrektur letztlich durch.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass wenn das Körperschallsignal über einer vorgegebenen Schwelle liegt, dann das Körperschallsignal ohne Korrektur weiterverarbeitet wird. In diesem Fall lohnt sich eine Offsetkorrektur nicht, da das Körperschallsignal so groß ist, dass der Offset nur eine geringe Bedeutung für die weitere Verarbeitung des Körperschallsignals hat. Dann kann man sich die Offsetkorrektur ersparen, wobei der Einfachheit halber auch bei solchen Werten eine Offsetkorrektur durchgeführt werden kann. Die vorgegebene Schwelle ist beispielsweise bei 3g. Es ist möglich, dass diese Schwelle adaptiv in Abhängigkeit von Größen gebildet werden kann.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass das korrigierte Körperschallsignal, mit dem solche Körperschallsignale, die unterhalb der Schwelle liegen, mit einem unkorrigierten Körperschallsignal, also solchen Körperschallsignalen über der Schwelle, stetig verbunden werden, um Sprünge zu vermeiden.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass, wenn das Körperschallsignal kleiner als das Offsetsignal ist, keine Korrektur der Körperschallsignals erfolgt, und das Körperschallsignal zu Null gesetzt wird. Damit wird der Fall abgefangen, dass letztlich kein Körperschall vorliegt, sondern ein Messsignal, das im Rahmen des Rauschens liegt. Für ein solches Signal soll keine Offsetkorrektur durchgeführt werden, da der Offset in der Größenordnung des Nutzsignals liegt. Daher wird in diesem Fall das Ausgangssignal, also das Körperschallsignal der Körperschallsensorik, zu Null gesetzt.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass ein Wertebereich für das Körperschallsignal nicht linear diskretisiert wird, wobei eine höhere Dichte an Stützstellen im un teren Wertebereich vorliegt. Damit werden vor allem solche Körperschallsignale dicht diskretisiert, die für die Offsetkorrektur in Frage kommen, während hohe Körperschallsignale, die nicht für die Offsetkorrektur in Frage kommen, oder bei denen es eine geringere Rolle spielt, dass eine Offsetkorrektur vorgenommen wird, weniger genau diskretisiert werden. Zwischen den Stützstellen erfolgt eine Interpolation, um ein Kontinuum zu erhalten.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Vorrichtung in der Körperschallsensorik selber, als Teil beispielsweise der Signalverarbeitung der Sensorik, angeordnet ist, oder in einem Steuergerät, beispielsweise zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln. Es ist dabei möglich, dass die Körperschallsensorik mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Steuergerät angeordnet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Ein Sensorelement SE, beispielsweise eine mikromechanische Struktur, erfasst den Körperschall, wobei ein Kapazitiv-Spannungswandler 100 vorgesehen ist, der diese mechanische Bewegung in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei dann das Signal Ymess vorliegt und an die Schnittstelle IF1 der Ausgabeschaltung AS übertragen wird. In gleicher Weise wird durch eine Rauschschaltung N das Rauschsignal Ynoise an die zweite Schnittstelle IF2 übertragen.
Die Schnittstelle IF1 und die Schnittstelle IF2 der Ausgabeschaltung AS übertragen die Signale an das Korrekturmodul KS, dass das Signal Ymess in Abhängigkeit von dem Offsetsignal Ynoise korrigiert und somit eine Offsetkorrektur durchführt.
Das Ausgabesignal ist dann das Signal Ynutz.
Die Offsetkorrektur wird vorzugsweise quadratisch durchgeführt, indem die Quadratwurzel einer Differenz aus dem Quadrat von Ymess und dem Quadrat von Ynoise gebildet wird. Alternativ ist es möglich, andere Korrekturmöglichkeiten vorzusehen.
Die Anordnung gemäß 1 kann in einem Sensormodul einer Körperschallsensorik komplett enthalten sein, sodass dann das Signal Ynutz zu einem Steuergerät übertragen wird. Es ist jedoch möglich, dass die Anordnung gemäß 1 auch in einem Steuergerät angeordnet ist oder dass die Signale Ymess und Ynoise an ein Steuergerät übertragen werden und dort im Steuergerät dann beispielsweise mittels des Mikrocontrollers die Offsetkorrektur durchgeführt wird.
2 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. Eingangssignale sind das Körperschallsignal Ymess und das Offsetsignal Ynoise. In Verfahrensschritt 200 wird geprüft, ob das Körperschallsignal Ymess gleich Null ist. Ist das der Fall, dann wird auch das Ausgangssignal Ynutz gleich Null gesetzt. Ist das jedoch nicht der Fall, dann wird in Verfahrensschritt 201 geprüft, ob das Körperschallsignal Ymess größer als das Offsetsignal Ynoise ist. Ist das nicht der Fall, dann wird das Ausgangssignal Ynutz gleich Null gesetzt. Ist das Körperschallsignal Ymess größer als das Offsetsignal Ynoise, dann wird in Verfahrensschritt 202 geprüft, ob das Körperschallsignal Ymess kleiner gleich einer Schwelle max_noise ist, die vorgegeben ist und beispielsweise bei 3g liegt. Ist das Körperschallsignal jedoch größer als die Schwelle max_noise, dann wird als das Ausgangssignal Ynutz das Messsignal Ymess gesetzt. Ist das Körperschallsignal Ymess jedoch kleiner gleich der Schwelle max_noise, dann wird im Block 203 die quadratische Offsetkorrektur beispielsweise mit einem Lookup Table durchgeführt, und zwar in der Weise, dass die Quadratwurzel aus der Differenz der Quadrate von Ymess und Yoffset gezogen wird. Das Ergebnis ist das Ausgangssignal Ynutz, das letztlich ausgegeben wird. Ein Lookup Table ist eine einfache Art und Weise, um den Wert Ynutz schneller zu bestimmen anstatt ihn durch einen Rechner ausrechnen zu lassen.
Es ist möglich, dass die Verfahrensschritte 200, 201 und 202 weggelassen werden und nur der Verfahrensschritt 203 genutzt wird. Auch eine Auswahl aus den Verfahrensschritten 200, 201 und 202 ist möglich, um in Kombination in Verfahrensschritt 203 verwendet zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004038984 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Verarbeitung eines Körperschallsignals (Ymess) für ein Personenschutzsystem mit folgenden Verfahrensschritten: – Erzeugen des Körperschallsignals (Ymess) aufgrund einer Messung mittels einer Körperschallsensorik; – Erzeugen eines Offsetsignals (Ynoise) in Abhängigkeit von einem Rauschen der Körperschallsensorik; – Korrigieren des Körperschallsignals (Ymess) in Abhängigkeit vom Offsetsignal (Ynoise) für eine weitere Verarbeitung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur quadratisch durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Körperschallsignal (Ymess) über einer vorgegebenen Schwelle (max_noise) liegt, dann das Körperschallsignal (Ymess) ohne Korrektur weiter verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das korrigierte Körperschallsignal (Ynutz) unter der Schwelle (max_noise) mit einem unkorrigierten Körperschallsignal (Ynutz) über der Schwelle (max_noise) stetig verbunden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Körperschallsignal (Ymess) kleiner als das Offsetsignal (Ynoise) ist, keine Korrektur des Körperschallsignals (Ymess) erfolgt und das Körperschallsignal (Ynutz) zu Null gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wertebereich für das Körperschallsignal (Ymess) nicht linear diskretisiert wird, wobei eine höhere Dichte an Stützstellen im unteren Wertebereich vorliegt.
Vorrichtung zur Verarbeitung eines Körperschallsignals für ein Personenschutzsystem mit: – einer ersten Schnittstelle (IF1), die ein Körperschallsignal (Ymess) aufgrund einer Messung mittels einer Körperschallsensorik bereitstellt; – einer zweiten Schnittstelle (IF2), die ein Offsetsignal (Ynoise) in Abhängigkeit von einem Rauschen der Körperschallsensorik bereitstellt; – einer Ausgabeschaltung (AS), die ein korrigiertes Körperschallsignal (Ynutz) in Abhängigkeit von einem Offsetsignal (Ynoise) für die weitere Verarbeitung ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeschaltung (AS) ein Korrekturmodul (KS) zur quadratischen Korrektur aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in die Körperschallsensorik eingebaut ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in ein Steuergerät eingebaut ist.