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DE102024102818B4 - METHOD FOR DETECTING MECHANICAL IMPACTS ON A VEHICLE - Google Patents

METHOD FOR DETECTING MECHANICAL IMPACTS ON A VEHICLE

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DE102024102818B4
DE102024102818B4 DE102024102818.1A DE102024102818A DE102024102818B4 DE 102024102818 B4 DE102024102818 B4 DE 102024102818B4 DE 102024102818 A DE102024102818 A DE 102024102818A DE 102024102818 B4 DE102024102818 B4 DE 102024102818B4
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DE
Germany
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vehicle
impact
detection device
mechanical
force
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German (de)
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Mohamed Radwan
Ralf Schmidt
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Publication date
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    • B60R21/01Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013Electrical 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
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    • G08B13/189Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19639Details of the system layout
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen (10) auf ein Fahrzeug (1) werden Sensordaten mittels einer Detektionseinrichtung (2) erfasst, wobei die Sensordaten einen Stoß (3) auf die Detektionseinrichtung (2) repräsentieren, welcher durch eine von außen auf eine Außenhülle des geparkten Fahrzeugs (1) erfolgte mechanische Einwirkung verursacht wurde, wobei die Sensordaten Wirkkomponenten des Stoßes auf die Detektionseinrichtung (2) in verschiedenen Richtungen des dreidimensionalen Raums umfassen. Die erfassten Sensordaten werden verarbeitet, wobei jede Wirkkomponente durch eine zeitabhängige Funktion einer gedämpften Schwingung dargestellt wird, aus denen jeweils eine Beschleunigungsfunktion abgeleitet wird, wobei ein Startzeitpunkt der Beschleunigungsfunktionen einem Zeitpunkt entspricht, zu welchem die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug (1) erfolgt ist. Es erfolgt ein Auswerten der Beschleunigungsfunktionen zum Startzeitpunkt, um daraus zumindest ein Merkmal einer Kraft des Stoßes (3) auf die Detektionseinrichtung (2) zu erhalten, ein Verarbeiten des zumindest einen erhaltenen Merkmals der Kraft des Stoßes (3) mittels eines Auswertungsmodells, um daraus zumindest ein Merkmal der mechanischen Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) zu erhalten, und ein Ausgeben eines Auswertungsergebnisses, welches das zumindest eine Merkmal der mechanischen Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) repräsentiert. In a method for detecting mechanical impacts (10) on a vehicle (1), sensor data are acquired by means of a detection device (2), wherein the sensor data represent an impact (3) on the detection device (2) caused by a mechanical impact acting from outside on an outer shell of the parked vehicle (1). The sensor data comprise effective components of the impact on the detection device (2) in various directions of three-dimensional space. The acquired sensor data are processed, wherein each effective component is represented by a time-dependent function of a damped oscillation, from which an acceleration function is derived in each case. A start time of the acceleration functions corresponds to a time at which the mechanical impact on the vehicle (1) occurred. The acceleration functions are evaluated at the start time in order to obtain at least one feature of a force of the impact (3) on the detection device (2), the at least one obtained feature of the force of the impact (3) is processed by means of an evaluation model in order to obtain at least one feature of the mechanical action (10) on the vehicle (1), and an evaluation result is output which represents the at least one feature of the mechanical action (10) on the vehicle (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen auf ein Fahrzeug, insbesondere auf die Außenhülle eines geparkten Fahrzeugs, sowie ein mit einem solchen System ausgestatteten Modul für ein Fahrzeug.The present invention relates to a method and system for detecting mechanical impacts on a vehicle, in particular on the outer shell of a parked vehicle, as well as to a module for a vehicle equipped with such a system.

Das Parken eines Fahrzeugs in öffentlichen Bereichen oder Parkhäusern kann gelegentlich mit unerwünschten Vorfällen verbunden sein, die zu Beschädigungen an der Außenhülle des Fahrzeugs, beispielsweise in Form von Dellen im Blech oder Kratzern im Lack führen können. Ein häufiges Problem sind andere Fahrzeuge, die beim Ein- oder Ausparken das geparkte Fahrzeug streifen oder rammen. Das Einparken in enge Lücken kann die Gefahr von Beschädigungen noch erhöhen. Auf Supermarktparkplätzen können herumrollende Einkaufswagen, die nicht ordnungsgemäß in den Sammelstellen abgestellt werden, gegen geparkte Fahrzeuge stoßen und diese beschädigen. Auch unachtsames Führen von Einkaufwägen kann zu einer Kollision mit einem stehenden Fahrzeug führen. Personen können versehentlich gegen ein geparktes Fahrzeug stoßen, besonders wenn sie abgelenkt sind oder das Fahrzeug in einem schlecht beleuchteten Bereich parkt. Es kann darüber hinaus auch vorkommen, dass Fahrzeuge absichtlich beschädigt werden. Abhängig vom Standort können auch natürliche Ursachen wie herabfallende Äste, Hagel oder Sturmschäden zu Beschädigungen an der Außenhülle des Fahrzeugs führen.Parking a vehicle in public areas or parking garages can occasionally be associated with untoward incidents that can result in damage to the vehicle's exterior, such as dents in the sheet metal or scratches in the paint. A common problem is other vehicles that strike or ram the parked vehicle when entering or leaving a parking space. Parking into tight spaces can further increase the risk of damage. In supermarket parking lots, rolling shopping carts that are not properly parked in the collection points can strike and damage parked vehicles. Careless handling of shopping carts can also lead to a collision with a stationary vehicle. People can accidentally strike a parked vehicle, especially if they are distracted or the vehicle is parked in a poorly lit area. In addition, vehicles can also be intentionally damaged. Depending on the location, natural causes such as falling branches, hail, or storm damage can also cause damage to the vehicle's exterior.

Wenn solch ein Vorfall auftritt, bleibt dieser oftmals zunächst unentdeckt. Häufig entfernt sich ein Verursacher von dem beschädigten Fahrzeug, ohne dies zu melden oder eine Nachricht zu hinterlassen. Möglicherweise hat er oder sie nicht einmal selbst bemerkt, dass das geparkte Fahrzeug beschädigt wurde. Wenn der Schaden ohne Beteiligung einer anderen Person oder eines anderen Fahrzeugs verursacht wurde, muss der Fahrzeugbesitzer den Schaden ohnehin selbst entdecken. Jedoch wird ein Fahrer sein Fahrzeug nicht jedes Mal von außen inspizieren, bevor er einsteigt und losfährt.When such an incident occurs, it often goes undetected at first. Often, the person responsible walks away from the damaged vehicle without reporting it or leaving a message. They may not even have noticed that the parked vehicle was damaged. If the damage was caused without the involvement of another person or vehicle, the vehicle owner is responsible for discovering the damage themselves. However, a driver will not always inspect their vehicle from the outside before getting in and driving off.

Stand der Technik:State of the art:

WO 2006/074672 A1 : Dieses Dokument beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung eines Sicherheitssystems in einem Fahrzeug. Dabei wird das Ausgangssignal von mindestens einem Aufprallsensor einer Frequenzanalyse unterzogen. Das Spektrum des Signals wird mit Referenzmustern verglichen, wobei die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Außentemperatur berücksichtigt werden. Wenn ein Aufprall einer zu schützenden Person (insbesondere Fußgänger und/oder Zweiradfahrer) mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit erkannt wird, gibt das Steuergerät ein Signal zum Auslösen von Schutzmaßnahmen aus. WO 2006/074672 A1 This document describes a method for controlling a safety system in a vehicle. The output signal from at least one impact sensor is subjected to frequency analysis. The signal spectrum is compared with reference patterns, taking into account the current vehicle speed and/or the outside temperature. If an impact with a person to be protected (in particular, pedestrians and/or cyclists) is detected with a specified probability, the control unit outputs a signal to trigger protective measures.

DE 10 2021 209 257 A1 : Dieses Dokument schlägt ein Verfahren zum Erkennen eines Schadens an der Außenhülle eines Fahrzeugs vor. Schäden werden in zwei Gruppen (größere Schwere und geringere Schwere) eingeteilt. Mittels eines Beschleunigungssensors und/oder Drehratensensors werden Beschleunigung und/oder Drehrate des Fahrzeugs ermittelt. Ein Schaden der ersten Gruppe (größere Schwere) wird erkannt, wenn die Beschleunigung oder Drehrate einen Schwellenwert überschreitet. Ein Schaden der zweiten Gruppe (geringere Schwere) wird erkannt, indem die gemessenen Werte mit für den spezifischen Fahrzeugtyp eingelernten Werten verglichen werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erkennung auch kleinerer Schäden und deren Lokalisierung. DE 10 2021 209 257 A1 This document proposes a method for detecting damage to the exterior of a vehicle. Damage is divided into two groups (greater severity and lesser severity). The vehicle's acceleration and/or yaw rate are measured using an acceleration sensor and/or yaw rate sensor. Damage in the first group (greater severity) is detected when the acceleration or yaw rate exceeds a threshold. Damage in the second group (lesser severity) is detected by comparing the measured values with values learned for the specific vehicle type. This enables reliable detection and localization of even minor damage.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen auf ein Fahrzeug, insbesondere auf die Außenhülle eines geparkten Fahrzeugs anzugeben.It is an object of the present invention to provide a solution for detecting mechanical effects on a vehicle, in particular on the outer shell of a parked vehicle.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the teaching of the independent claims. Various embodiments and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der hier vorgestellten Lösung betrifft ein, insbesondere computerimplementiertes, Verfahren zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen auf ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug zumindest eine Detektionseinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, Beschleunigungen im dreidimensionalen Raum zu erfassen. Bei dem Verfahren werden Sensordaten mittels der Detektionseinrichtung erfasst, wobei die Sensordaten einen Stoß auf die Detektionseinrichtung repräsentieren, welcher durch eine von außen auf eine Außenhülle des geparkten Fahrzeugs erfolgte mechanische Einwirkung verursacht wurde, wobei die Sensordaten Wirkkomponenten des Stoßes auf die Detektionseinrichtung in verschiedenen Richtungen des dreidimensionalen Raums umfassen. Die erfassten Sensordaten werden verarbeitet, wobei jede Wirkkomponente durch eine zeitabhängige Funktion einer gedämpften Schwingung dargestellt wird, aus denen jeweils eine Beschleunigungsfunktion abgeleitet wird, wobei ein Startzeitpunkt der Beschleunigungsfunktionen einem Zeitpunkt entspricht, zu welchem die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug erfolgt ist. Es erfolgt ein Auswerten der Beschleunigungsfunktionen zum Startzeitpunkt, um daraus zumindest ein Merkmal einer Kraft des Stoßes auf die Detektionseinrichtung zu erhalten, und ein Verarbeiten des zumindest einen erhaltenen Merkmals der Kraft des Stoßes mittels eines Auswertungsmodells, um daraus zumindest ein Merkmal der mechanischen Einwirkung auf das Fahrzeug zu erhalten. Es wird dann Auswertungsergebnis ausgegeben, welches das zumindest eine Merkmal der mechanischen Einwirkung auf das Fahrzeug repräsentiert.A first aspect of the solution presented here relates to a method, in particular a computer-implemented method, for detecting mechanical impacts on a vehicle, wherein the vehicle has at least one detection device configured to detect accelerations in three-dimensional space. In the method, sensor data are detected by means of the detection device, wherein the sensor data represent an impact on the detection device caused by a mechanical impact from outside on an outer shell of the parked vehicle, wherein the sensor data comprise effective components of the impact on the detection device in different directions of the three-dimensional space. The detected sensor data are processed, wherein each effective component is represented by a time-dependent function of a damped oscillation, from which an acceleration function is derived, wherein a start time of the acceleration functions corresponds to a point in time at which the mechanical impact on the vehicle occurred. The acceleration functions are evaluated at the starting point in time to obtain at least one characteristic of a force of the impact on the detection device, and the at least one obtained characteristic of the force of the impact is processed using an evaluation model to obtain at least one characteristic of the mechanical impact on the vehicle. An evaluation result is then output, which represents the at least one characteristic of the mechanical impact on the vehicle.

Das Verfahren nach dem ersten Aspekt beruht folglich insbesondere darauf, dass Sensordaten einer Detektionseinrichtung genutzt werden, um auf mechanische Einwirkungen auf das Fahrzeug rückzuschließen. Eine mechanische Einwirkung auf die Außenhülle eines geparkten Fahrzeugs, beispielsweise verursacht durch ein anderes einparkendes Fahrzeug, kann auf diese Weise erkannt werden. Dabei wird nicht die mechanische Einwirkung direkt an der Stelle gemessen, an welcher sie auf das Fahrzeug trifft. Vielmehr erfolgt eine indirekte Erkennung dadurch, dass sich die mechanische Einwirkung über die Karosserie und andere Strukturen des Fahrzeugs fortsetzt und dadurch einen Stoß auf die Detektionseinrichtung bewirkt, welche sich beispielsweise zentral im Fahrzeug befinden kann.The method according to the first aspect is therefore based, in particular, on using sensor data from a detection device to infer mechanical impacts on the vehicle. A mechanical impact on the outer shell of a parked vehicle, for example, caused by another parking vehicle, can be detected in this way. The mechanical impact is not measured directly at the point where it impacts the vehicle. Rather, indirect detection occurs because the mechanical impact propagates through the body and other structures of the vehicle, thereby causing an impact on the detection device, which may, for example, be located centrally in the vehicle.

Oftmals ist eine derartige Detektionseinrichtung, welche insbesondere einen Beschleunigungssensor umfassen kann, ohnehin im Fahrzeug verbaut. Es kann sich beispielsweise um eine in vielen Fahrzeugen verbaute inertiale Messeinheit (IMU) handeln, sodass das Verfahren mit niedrigen Kosten umgesetzt werden kann. Auch ist das Verfahren robust, da es auf verschiedene Fahrzeuge anwendbar ist, sofern sie mit einer entsprechenden Detektionseinrichtung ausgestattet sind. Da die Datenmenge der Sensordaten der Detektionseinrichtung verhältnismäßig gering ist, kann auf diese Weise auch ein effizientes Verfahren bereitgestellt werden, insbesondere im Vergleich zu einem Verfahren, bei welchem ein Fahrzeug mit einer Vielzahl von an der Außenhülle verteilten Sensoren ausgestattet werden müsste.Such a detection device, which may in particular comprise an acceleration sensor, is often already installed in the vehicle. For example, it may be an inertial measurement unit (IMU) installed in many vehicles, allowing the method to be implemented at low cost. The method is also robust because it can be applied to various vehicles, provided they are equipped with a corresponding detection device. Since the amount of sensor data from the detection device is relatively small, this method can also provide an efficient method, particularly compared to a method in which a vehicle would have to be equipped with a large number of sensors distributed across the outer shell.

Der hier verwendete Begriff „Fahrzeug“ bezieht sich insbesondere auf einen Pkw, einschließlich aller Arten von Kraftfahrzeugen, Hybrid- und batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen sowie Fahrzeuge wie Limousinen, Vans, Busse, Lkw, Lieferwagen und dergleichen. Ein Fahrzeug kann insbesondere dann als „geparkt“ bezeichnet werden, wenn es steht und der Motor abgestellt ist.As used herein, the term "vehicle" refers specifically to a passenger car, including all types of motor vehicles, hybrid and battery-powered electric vehicles, as well as vehicles such as sedans, vans, buses, trucks, delivery vans, and the like. A vehicle may be described as "parked" specifically when it is stationary and its engine is switched off.

Der hier verwendete Begriff „Außenhülle“ eines Fahrzeugs bezieht sich insbesondere auf den Teil der Karosserie des Fahrzeugs, welcher das Äußere des Fahrzeugs ausmacht und somit von außen zugänglich und potenziell durch eine mechanisches Einwirkung von außen erreichbar ist. Zu diesem äußeren Teil der Karosserie, auch Außenhaut genannt, zählen beispielsweise Stoßstangen, Kotflügel, Motorhaube, Heckklappe, Seitenteile, Türen, die A-, B- und C-Säulen und das Dach. Die Außenhülle kann auch weitere Teiles des Exterieurs des Fahrzeugs, wie Außenspiegel, Scheinwerfer, Klappen, Blenden, Schürzen, Verdeck, usw. sowie auch Fensterscheiben umfassen, welche mechanischen Einwirkungen von außen ausgesetzt sein können.The term "outer shell" of a vehicle as used here refers specifically to the part of the vehicle's body that constitutes the exterior of the vehicle and is therefore accessible from the outside and potentially susceptible to external mechanical influences. This outer part of the body, also called the outer skin, includes, for example, bumpers, fenders, hood, tailgate, side panels, doors, the A-, B-, and C-pillars, and the roof. The outer shell can also include other parts of the vehicle's exterior, such as exterior mirrors, headlights, flaps, panels, aprons, convertible top, etc., as well as window panes, which may be exposed to external mechanical influences.

Der hier verwendete Begriff „mechanische Einwirkung“ bezieht sich insbesondere auf eine Einwirkung auf die Außenhülle des Fahrzeugs von außen, welche mechanischer Natur ist. Dies kann beispielsweise ein Stoß, ein Zusammenstoß, ein Schlag, ein Aufprall, eine Kollision, ein Rempler und dergleichen sein. Die mechanische Einwirkung kann durch ein anderes Fahrzeug, eine Person, einen Gegenstand oder dergleichen absichtlich oder unabsichtlich verursacht worden sein.The term "mechanical impact" used here refers specifically to an external impact on the vehicle's outer shell that is of a mechanical nature. This can be, for example, a shock, a collision, a blow, an impact, a collision, a jolt, and the like. The mechanical impact can be caused intentionally or unintentionally by another vehicle, a person, an object, or the like.

Unter dem hier verwendeten Begriff „Auswertungsmodell“ ist ein, insbesondere mathematisches, Modell zu verstehen, das die Merkmale der Stoßkraft auf die Detektionseinrichtung als Eingangsgröße(n) nutzt, um in Abhängigkeit davon ein Auswertungsergebnis zu liefern, vorliegend zumindest ein Merkmal einer mechanischen Einwirkung auf ein Fahrzeug. Das Auswertungsmodell kann insbesondere ein „Maschinenlern-Modell“ (bzw. gleichbedeutend „Machine-Learning-Modell“ (ML-Modell)) sein, worunter hier insbesondere ein mittels zumindest eines Algorithmus des maschinellen Lernens auf der Grundlage von Beispieldaten, die als Trainingsdaten bezeichnet werden, erstelltes mathematisches, insbesondere statistisches, Modell zum Treffen von Vorhersagen oder Entscheidungen zu verstehen ist, ohne dass der bzw. die Algorithmen explizit für das Treffen solcher Vorhersagen oder Entscheidungen programmiert werden. Insbesondere sind Entscheidungsbaum-basierte Modelle zum maschinellen Lernen (engl. „decision trees“) oder künstliche neuronale Netze Machine-Learning-Modelle.The term "evaluation model" used here refers to a model, particularly a mathematical one, that uses the characteristics of the impact force on the detection device as input variable(s) to provide an evaluation result based thereon, in this case at least one characteristic of a mechanical impact on a vehicle. The evaluation model can in particular be a "machine learning model" (or equivalently "machine learning model" (ML model)), which here is understood to mean in particular a mathematical, particularly statistical, model for making predictions or decisions created by means of at least one machine learning algorithm on the basis of example data referred to as training data, without the algorithm(s) being explicitly programmed to make such predictions or decisions. In particular, decision tree-based machine learning models (English "decision trees") or artificial neural networks are machine learning models.

Die gegebenenfalls verwendeten Begriffe „umfasst“, „beinhaltet“, „schließt ein“, „weist auf“, „hat“, „mit“, oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.The terms "comprises,""includes,""includes,""has,""has,""with," or any other variation thereof, where used, are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a method or apparatus that comprises or has a list of elements is not necessarily limited to these elements, but may include other elements not expressly listed or which are inherent in such a method or apparatus.

Ferner bezieht sich „oder“, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).Furthermore, unless explicitly stated to the contrary, "or" refers to an inclusive "or" and not an exclusive "or." For example, a condition A or B is satisfied by one of the following conditions: A is true (or present) and B is false (or absent), A is false (or absent) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).

Die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe „ein anderer“ und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.The terms "a" or "an" as used herein are defined as "one or more." The terms "another" and "another," and any other variations thereof, are defined as "at least one other."

Der Begriff „Mehrzahl“ oder „mehrere“, wie er hier verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen.The term “plurality” or “several” as used here shall be understood to mean “two or more”.

Unter dem gegebenenfalls verwendeten Begriffen „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon) ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d. h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, so dass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann.The terms "configured" or "set up" to perform a specific function (and respective variations thereof) are to be understood within the meaning of the invention as meaning that the corresponding device is already in a configuration or setting in which it can perform the function or is at least adjustable - i.e. configurable - so that it can perform the function after being set accordingly. The configuration can be carried out, for example, by appropriately setting parameters of a process sequence or of switches or the like for activating or deactivating functionalities or settings. In particular, the device can have a plurality of predetermined configurations or operating modes, so that configuration can be carried out by selecting one of these configurations or operating modes.

Nachfolgend werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten der vorliegenden Lösung kombiniert werden können.In the following, various exemplary embodiments of the method are described, each of which, unless expressly excluded or technically impossible, can be combined with each other as well as with the other aspects of the present solution described.

Bei einigen Ausführungsformen wird eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) auf die Beschleunigungskomponenten angewandt, um daraus ein Frequenzspektrum für jede Beschleunigungskomponente zu erhalten, wobei die Beschleunigungskomponenten nur für Frequenzen ausgewertet werden, bei welchen die Amplitude einen Schwellenwert überschreitet. Durch Anwendung einer FFT können die Frequenzanteile der Schwingungs- bzw. Beschleunigungsfunktionen berechnet werden. Auf diese Weise können Anteile mit niedrigen Frequenzen außer Acht gelassen werden, welche z. B. als Hintergrundrauschen die Erkennung einer mechanischen Einwirkung erschweren oder verfälschen könnten. Durch eine entsprechende Filterung können nun die Anteile für die weitere Verarbeitung herausgezogen werden, welche mit höherer Wahrscheinlichkeit von einer mechanischen Einwirkung auf die Außenhülle des geparkten Fahrzeugs herrühren. Da mit dem Verfahren insbesondere mechanische Einwirkungen auf ein geparktes Fahrzeug erkannt werden können, sind weitere Störungen, beispielsweise Vibrationen aufgrund eines laufenden Motors, ohnehin minimiert. Mit anderen Worten, die Sensordaten an der Detektionseinrichtung sind bei dem geparkten Fahrzeug mit hoher Wahrscheinlichkeit hauptsächlich durch eine mechanische Einwirkung von außen auf das Fahrzeug verursacht.In some embodiments, a Fast Fourier Transform (FFT) is applied to the acceleration components to obtain a frequency spectrum for each acceleration component, with the acceleration components being evaluated only for frequencies where the amplitude exceeds a threshold value. By applying an FFT, the frequency components of the vibration or acceleration functions can be calculated. In this way, low-frequency components can be ignored, which, for example, could complicate or distort the detection of a mechanical impact as background noise. By appropriate filtering, the components that are more likely to originate from a mechanical impact on the outer shell of the parked vehicle can be extracted for further processing. Since the method can detect mechanical impacts on a parked vehicle in particular, further disturbances, such as vibrations due to a running engine, are minimized anyway. In other words, the sensor data at the detection device for the parked vehicle are most likely caused primarily by an external mechanical impact on the vehicle.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das zumindest eine Merkmal der Kraft des Stoßes eine Richtung und einen Betrag der Kraft. Richtung und Betrag der Kraft des Stoßes auf die Detektionseinrichtung („Stoßkraft“) sind charakterisierende Merkmale, die geeignet sind, eine mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug herzuleiten, welche für diese Stoßkraft ursächlich ist.In one embodiment of the invention, the at least one characteristic of the force of the impact comprises a direction and a magnitude of the force. The direction and magnitude of the force of the impact on the detection device ("impact force") are characterizing features suitable for deriving a mechanical effect on the vehicle that is the cause of this impact force.

Bei einigen Ausführungsformen wird die Richtung der Kraft des Stoßes durch zwei Winkel repräsentiert, welche durch Winkeloperationen der Beschleunigungskomponenten zum Startzeitpunkt erhalten werden. Auf diese Weise kann die Richtung der Stoßkraft einfach charakterisiert werden. Die Richtung der Kraft kann beispielsweise durch einen ersten Winkel in einer ersten Ebene, wie einer x-y-Ebene und einen zweiten Winkel auf diese Ebene beschrieben werden. Diese Winkel stellen im Allgemeinen einen Teil von Kugelkoordinaten (räumlichen Polarkoordinaten) dar. Auch der Betrag der Stoßkraft kann dann in den Kugelkoordinaten wiedergegeben werden.In some embodiments, the direction of the impact force is represented by two angles obtained by angular operations on the acceleration components at the initial time. In this way, the direction of the impact force can be easily characterized. The direction of the force can be described, for example, by a first angle in a first plane, such as an x-y plane, and a second angle to this plane. These angles generally represent a portion of spherical coordinates (spatial polar coordinates). The magnitude of the impact force can then also be represented in spherical coordinates.

Bei einigen Ausführungsformen wird der Betrag der Kraft des Stoßes anhand einer Schwingungsmasse und der Beschleunigungskomponenten zum Startzeitpunkt erhalten. Die Schwingungsmasse ist Teil einer gedämpften Schwingungsfunktion, welche wie oben ausgeführt der Berechnung der Beschleunigungskomponenten zugrunde liegt und stellt ein Hilfsmittel dar, die Stoßkraft auf die Detektionseinrichtung zu beschreiben. Die Schwingungsmasse wird als Parameter für die gedämpfte Schwingungsfunktion passend gewählt und kann nun genutzt werden, um auf einfache Weise den Betrag der Stoßkraft zu berechnen.In some embodiments, the magnitude of the impact force is determined based on an oscillating mass and the acceleration components at the starting time. The oscillating mass is part of a damped oscillation function, which, as explained above, forms the basis for calculating the acceleration components and represents a tool for describing the impact force on the detection device. The oscillating mass is appropriately selected as a parameter for the damped oscillation function and can then be used to easily calculate the magnitude of the impact force.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst das zumindest eine Merkmal der mechanischen Einwirkung auf das Fahrzeug eine Stelle am Fahrzeug, an welcher die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug erfolgt ist. Abhängig von der mechanischen Einwirkung auf das Fahrzeug, genauer der mechanischen Einwirkung von außen auf die Außenhülle des geparkten Fahrzeugs, ergeben sich entsprechende Sensordaten an der Detektionseinrichtung, aus denen wie beschrieben entsprechend eine Stoßkraft hergeleitet werden kann. Vorteilhaft lässt sich so eine Stelle am Fahrzeug bzw. an der Außenhülle des Fahrzeugs ermitteln, an welcher die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug getroffen ist. Dies kann eine Angabe einer genauen Auftreffstelle sein oder zumindest ein Bereich der Außenhülle, auf welchen die mechanische Einwirkung eingewirkt hat, wie beispielsweise die Fahrertür, die Heckklappe, ein bestimmter Kotflügel usw. Dies erleichtert einem Benutzer das Auffinden und Inspizieren eines etwaigen Schadens.In some embodiments, the at least one feature of the mechanical impact on the vehicle comprises a location on the vehicle at which the mechanical impact on the vehicle occurred. Depending on the mechanical impact on the vehicle, more precisely the external mechanical impact on the outer shell of the parked vehicle, corresponding sensor data is generated at the detection device, from which an impact force can be derived as described. Advantageously, a location on the vehicle or on the outer shell of the vehicle at which the mechanical impact on the vehicle occurred can be determined in this way. This can be an indication of a precise point of impact or at least an area of the outer shell on which the mechanical impact acted, such as the driver's door, the tailgate, a specific fender, etc. This makes it easier for a user to locate and inspect any damage.

Bei einigen Ausführungsformen umfasst das zumindest eine Merkmal der mechanischen Einwirkung auf das Fahrzeug einen Betrag einer Kraft der mechanischen Einwirkung. Die Sensordaten der Detektionseinrichtung bzw. die daraus ermittelte Stoßkraft kann auch einen Rückschluss auf den Betrag einer Kraft der mechanischen Einwirkung geben, d. h. wie stark die mechanische Einwirkung war. So kann ein Benutzer schon anhand dieser Information erkennen, ob ein Schaden an seinem Fahrzeug zu erwarten ist, und gegebenenfalls wie groß dieser Schaden gegebenenfalls sein könnte.In some embodiments, the at least one feature of the mechanical impact on the vehicle includes an amount of force of the mechanical impact. The sensor data of the detection device or the impact force determined therefrom can also provide an indication of the amount of force of the mechanical impact, i.e., how strong the mechanical impact was. Thus, based on this information, a user can determine whether damage to their vehicle is to be expected and, if applicable, how severe this damage might be.

Bei einigen Ausführungsformen wird basierend auf dem Auswertungsergebnis eine Mitteilung an ein Endgerät eines Benutzers gesendet, welche zumindest eine Aussage darüber enthält, dass eine mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug stattgefunden hat. Mit anderen Worten, sobald eine mechanische Einwirkung erkannt wurde, kann der Benutzer zunächst darüber informiert werden, dass diese überhaupt stattgefunden hat. Es versteht sich, dass dann auch weitere Details über die mechanische Einwirkung mittgeteilt werden kann, beispielsweise wo am Fahrzeug die Einwirkung stattgefunden hat und wie stark diese war, wie auch nachfolgend erläutert. Eine Mitteilung kann alternativ oder zusätzlich auch an eine andere Stelle, wie eine Meldestelle, ein Service Center oder dergleichen gesendet werden, sodass entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können, beispielsweise das Entsenden eines Sicherheitsdienstes zum Fahrzeug oder dergleichen.In some embodiments, based on the evaluation result, a message is sent to a user's terminal device, which message contains at least a statement that a mechanical impact has occurred on the vehicle. In other words, as soon as a mechanical impact is detected, the user can first be informed that it has occurred at all. It goes without saying that further details about the mechanical impact can then also be communicated, for example where on the vehicle the impact occurred and how strong it was, as also explained below. Alternatively or additionally, a message can also be sent to another location, such as a reporting center, a service center or the like, so that appropriate measures can be initiated, for example dispatching a security service to the vehicle or the like.

Bei einigen Ausführungsformen wird die Mitteilung an das Endgerät des Benutzers nur dann gesendet, wenn der Betrag der Kraft der Einwirkung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. So erfolgt keine Mitteilung an den Benutzer, wenn beispielsweise eine mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug zwar stattgefunden hat, diese aber so gering ist, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit kein Schaden zu erwarten ist. Erst bei stärkeren mechanischen Einwirkungen wird der Benutzer informiert. Dies kann jegliche Art von Mitteilung, Alarm oder dergleichen sein. Es kann beispielsweise eine Mitteilung ergehen, dass es eine Einwirkung an der Fahrertür gegeben hat. Der Benutzer kann den Schaden dann an seinem Fahrzeug direkt überprüfen.In some embodiments, the notification is only sent to the user's terminal if the magnitude of the impact force exceeds a predefined threshold. For example, the user will not be notified if, for example, a mechanical impact on the vehicle has occurred, but it is so minor that damage is highly unlikely. The user will only be notified if more significant mechanical impacts occur. This can be any type of notification, alarm, or the like. For example, a notification may be sent that the driver's door has been impacted. The user can then directly check the damage to their vehicle.

Bei einigen Ausführungsformen repräsentiert das Auswertungsmodell eine Zuordnung zwischen der mechanischen Einwirkung auf das Fahrzeug und dem Stoß auf die Detektionseinrichtung. Durch das Bereitstellen einer solchen Zuordnung kann von einem bestimmten Stoß auf die Detektionseinrichtung auf eine mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug rückgeschlossen werden. Dabei sei bemerkt, dass der Stoß auf die Detektionseinrichtung, insbesondere was dessen Betrag und Richtung betrifft, aufgrund der komplexen Fahrzeugstruktur nicht notwendigerweise gleichartig wie die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug sein muss. Das bedeutet, eine Einwirkung von einer bestimmten Seite auf das Fahrzeug kann sich als Stoß von einer ganz anderen Seite auf die Detektionseinrichtung bemerkbar machen, da die Struktur des Fahrzeugs, wie Karosserieteile, Verbindungsteile, Aufhängungen, Verkleidungen usw. die Kräfte im Fahrzeug umlenken können. Durch die Zuordnung im Auswertungsmodell kann dennoch von den Sensordaten der Detektionseinrichtung, welche den Stoß auf die Sensoreinrichtung repräsentieren, auf die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug rückgeschlossen werden.In some embodiments, the evaluation model represents a correlation between the mechanical impact on the vehicle and the impact on the detection device. By providing such a correlation, a mechanical impact on the vehicle can be inferred from a specific impact on the detection device. It should be noted that the impact on the detection device, particularly with regard to its magnitude and direction, does not necessarily have to be the same as the mechanical impact on the vehicle due to the complex vehicle structure. This means that an impact on the vehicle from one side can manifest itself as an impact on the detection device from a completely different side, since the vehicle structure, such as body parts, connecting parts, suspensions, cladding, etc., can redirect the forces in the vehicle. However, the correlation in the evaluation model makes it possible to infer the mechanical impact on the vehicle from the sensor data of the detection device, which represent the impact on the sensor device.

Bei einigen Ausführungsformen ist in dem Auswertungsmodell eine Vielzahl von Zuordnungen anhand von empirisch ermittelten Zuordnungen enthalten, wobei eine Vielzahl spezifischer mechanischer Einwirkungen auf das Fahrzeug jeweils einem entsprechend daraus resultierenden Stoß auf die Detektionseinrichtung zugewiesen sind. Auf diese Weise kann ein einfaches Auswertungsmodell bereitgestellt werden. Während es prinzipiell denkbar ist, aus den Sensordaten eine mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug zu berechnen, ist dies jedoch aufgrund des komplexen Aufbaus eines Fahrzeugs eine sehr komplexe Aufgabe. Das Auswertungsmodell kann durch eine Vielzahl von Zuordnungen trainiert werden. Dabei können gezielte mechanische Einwirkungen auf das Fahrzeug, genauer dessen Außenhülle aufgebracht und die zugehörigen Sensordaten der Detektionseinrichtung erfasst werden. So kann eine Vielzahl von Zuordnungen bereitgestellt werden, auf deren Grundlage ein Auswertungsmodell erstellt und trainiert werden kann. Ein Auswertungsmodell, welches auf maschinellem Lernen beruht kann dann in der Lage sein, auch andere mechanische Einwirkungen aus den Sensordaten der Detektionseinrichtung abzuleiten.In some embodiments, the evaluation model includes a plurality of assignments based on empirically determined assignments, wherein a plurality of specific mechanical Impacts on the vehicle are each assigned to a corresponding resulting impact on the detection device. In this way, a simple evaluation model can be provided. While it is conceivable in principle to calculate a mechanical impact on the vehicle from the sensor data, this is a very complex task due to the complex structure of a vehicle. The evaluation model can be trained using a large number of assignments. Targeted mechanical impacts on the vehicle, or more precisely its outer shell, can be applied and the associated sensor data from the detection device can be recorded. In this way, a large number of assignments can be provided on the basis of which an evaluation model can be created and trained. An evaluation model based on machine learning can then be able to derive other mechanical impacts from the sensor data from the detection device.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft ein System zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen auf ein Fahrzeug. Dabei weist das System eine Detektionseinrichtung zum Erfassen von Beschleunigungen sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung auf, die konfiguriert ist, insbesondere mittels eines entsprechenden Computerprogramms, zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen auf das Fahrzeug das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.A second aspect of the present solution relates to a system for detecting mechanical impacts on a vehicle. The system comprises a detection device for detecting accelerations and a data processing device configured, in particular by means of a corresponding computer program, to carry out the method according to the first aspect for detecting mechanical impacts on the vehicle.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, aufweisend Anweisungen, die bei ihrer Ausführung auf der Datenverarbeitungsvorrichtung des Systems nach dem zweiten Aspekt, das System veranlassen, das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.A third aspect of the present solution relates to a computer program or computer program product comprising instructions which, when executed on the data processing device of the system according to the second aspect, cause the system to carry out the method according to the first aspect.

Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert sein. Bevorzugt ist dies ein Datenträger in Form eines optischen Datenträgers oder eines Flashspeichermoduls. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Computerprogramm als solches unabhängig von einer Prozessorplattform gehandelt werden soll, auf der das ein bzw. die mehreren Programme auszuführen sind. In einer anderen Implementierung kann das Computerprogramm als eine Datei auf einer Datenverarbeitungseinheit, insbesondere auf einem Server vorliegen, und über eine Datenverbindung, beispielsweise das Internet oder eine dedizierte Datenverbindung, wie etwa ein proprietäres oder lokales Netzwerk, herunterladbar sein. Zudem kann das Computerprogramm eine Mehrzahl von zusammenwirkenden einzelnen Programmodulen aufweisen. Die Module können insbesondere dazu konfiguriert sein oder jedenfalls so einsetzbar sein, dass sie im Sinne von verteiltem Rechnen (engl. „Distributed computing“ auf verschiedenen Geräten (Computern bzw. Prozessoreinheiten ausgeführt werden, die geografisch voneinander beabstandet und über ein Datennetzwerk miteinander verbunden sind.The computer program can, in particular, be stored on a non-volatile data storage medium. This is preferably a data storage medium in the form of an optical data storage medium or a flash memory module. This can be advantageous if the computer program as such is to be handled independently of a processor platform on which the one or more programs are to be executed. In another implementation, the computer program can be present as a file on a data processing unit, in particular on a server, and can be downloaded via a data connection, for example the Internet or a dedicated data connection, such as a proprietary or local network. Furthermore, the computer program can have a plurality of interacting individual program modules. The modules can, in particular, be configured or at least usable in such a way that they are executed on different devices (computers or processor units) that are geographically spaced from one another and connected to one another via a data network, in the sense of distributed computing.

Das System nach dem zweiten Aspekt kann entsprechend einen Programmspeicher aufweisen, in dem das Computerprogramm abgelegt ist. Alternativ kann das System auch eingerichtet sein, über eine Kommunikationsverbindung auf ein extern, beispielsweise auf einem oder mehreren Servern oder anderen Datenverarbeitungseinheiten verfügbares Computerprogramm zuzugreifen, insbesondere um mit diesem Daten auszutauschen, die während des Ablaufs des Verfahrens bzw. Computerprogramms Verwendung finden oder Ausgaben des Computerprogramms darstellen.The system according to the second aspect can accordingly comprise a program memory in which the computer program is stored. Alternatively, the system can also be configured to access an external computer program, for example, available on one or more servers or other data processing units, via a communication connection, in particular to exchange data with it that is used during the execution of the method or computer program or that represents outputs of the computer program.

Ein vierter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft ein Modul für ein Fahrzeug, welches mit einem System nach dem zweiten Aspekt ausgestattet ist, wobei das Modul eingerichtet ist, in einem Fahrzeug verbaut zu werden. Das Modul kann insbesondere ein Dachmodul (auch Dachbedieneinheit genannt) oder zumindest ein Teil davon sein, welches eingerichtet sein kann, in einem Dachhimmel eines Fahrzeugs, beispielsweise in der Nähe eines Innenspiegels verbaut zu werden. Das Dachmodul kann über weitere Elemente, wie Leuchten, Sensoren zur Innenraumüberwachung oder Bedienelemente verfügen, welche durch den Fahrer oder Beifahrer eines Fahrzeugs bedient werden können. Insbesondere kann eine inertiale Messeinheit (IMU; s. u.) in dem Modul enthalten sein. Die Position nahe dem Mittelpunkt des Fahrzeugs kann für die Genauigkeit in Bezug auf Messungen der Gesamtbewegungen des Fahrzeugs vorteilhaft sein.A fourth aspect of the present solution relates to a module for a vehicle equipped with a system according to the second aspect, wherein the module is configured to be installed in a vehicle. The module can in particular be a roof module (also called a roof control unit) or at least a part thereof, which can be configured to be installed in a roof lining of a vehicle, for example, near an interior mirror. The roof module can have further elements, such as lights, sensors for interior monitoring, or control elements that can be operated by the driver or passenger of a vehicle. In particular, an inertial measurement unit (IMU; see below) can be included in the module. The position near the center of the vehicle can be advantageous for the accuracy of measurements of the overall movements of the vehicle.

Moderne Fahrzeuge können mit einer Vielzahl von Detektionseinrichtungen (Sensoren) ausgestattet sein, die dazu beitragen, die Sicherheit zu erhöhen, den Fahrkomfort zu verbessern und die Effizienz zu steigern. Hierzu zählen eine Reihe von externen Sensoren zum Erfassen einer Umgebung eines Fahrzeugs. Interne Sensoren sind dagegen in der Lage, bestimmte Parameter zu messen, die das Fahrzeug selbst betreffen. Dazu zählt beispielsweise die sogenannte inertiale Messeinheit (IMU - „Inertial Measurement Unit“). Diese Messeinheit kann insbesondere einen Beschleunigungssensor (Accelerometer) und gegebenenfalls einen Drehratensensor (Gyroskop) zum Messen von Beschleunigungen bzw. Drehraten aufweisen. So können die Orientierung, Geschwindigkeit und Position des Fahrzeugs in Echtzeit verfolgt werden, was in verschiedenen Anwendungen genutzt werden kann, von der elektronischen Stabilitätskontrolle bis hin zu Fahrerassistenzsystemen. Die IMU kann als Detektionseinrichtung in einem System nach dem zweiten Aspekt genutzt werden, um Signale zu erfassen, welche durch eine mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug verursacht worden sind. Hierbei sind insbesondere die Sensordaten des Beschleunigungssensors von Interesse, also Daten, welche translatorische Bewegungen betreffen. Das Verfahren nach dem ersten Aspekt erlaubt eine Auswertung der Signale der IMU, sodass diese im Sinne einer Erkennung von mechanischen Einwirkungen auf das Fahrzeug nutzbar gemacht werden können.Modern vehicles can be equipped with a variety of detection devices (sensors) that help increase safety, improve driving comfort, and increase efficiency. These include a series of external sensors for detecting the vehicle's surroundings. Internal sensors, on the other hand, are capable of measuring certain parameters related to the vehicle itself. This includes, for example, the so-called inertial measurement unit (IMU). This measurement unit can, in particular, have an acceleration sensor (accelerometer) and, if necessary, a gyroscope sensor for measuring acceleration or angular rates. This allows the orientation, speed, and position of the vehicle to be tracked in real time, which in It can be used in various applications, from electronic stability control to driver assistance systems. The IMU can be used as a detection device in a system according to the second aspect to capture signals caused by a mechanical impact on the vehicle. Of particular interest here are the sensor data from the acceleration sensor, i.e., data relating to translational movements. The method according to the first aspect allows for the evaluation of the IMU signals, so that they can be utilized to detect mechanical impacts on the vehicle.

Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft ein Fahrzeug mit einem Modul nach dem vierten Aspekt, welches insbesondere als Dachmodul in einem Dachbereich, beispielsweise im Dachhimmel des Fahrzeugs angeordnet ist.A fifth aspect of the present solution relates to a vehicle with a module according to the fourth aspect, which is arranged in particular as a roof module in a roof area, for example in the roof lining of the vehicle.

Die in Bezug auf den ersten Aspekt der vorliegenden Lösung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Lösung.The features and advantages explained with regard to the first aspect of this solution also apply accordingly to the other aspects of the solution.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Lösung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.Further advantages, features and possible applications of this solution will become apparent from the following detailed description in conjunction with the drawings.

Dabei zeigt:

  • 1 eine Ansicht eines geparkten Fahrzeugs mit einer Beschädigung;
  • 2 schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen auf die Außenhülle eines geparkten Fahrzeugs;
  • 3 eine beispielhafte gedämpfte Schwingungsfunktion; und
  • 4 eine beispielhafte Darstellung einer resultierenden Stoßkraft auf die Detektionseinrichtung.
It shows:
  • 1 a view of a parked vehicle with damage;
  • 2 schematically shows an exemplary embodiment of a method for detecting mechanical impacts on the outer shell of a parked vehicle;
  • 3 an exemplary damped oscillation function; and
  • 4 an exemplary representation of a resulting impact force on the detection device.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche, ähnliche oder einander entsprechende Elemente. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Funktionale Einheiten können insbesondere als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.In the figures, like reference numerals designate like, similar, or corresponding elements. Elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are depicted in such a way that their function and general purpose will be understood by those skilled in the art. Connections and couplings between functional units and elements shown in the figures can also be implemented as indirect connections or couplings, unless expressly stated otherwise. Functional units can, in particular, be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.

1 zeigt beispielhaft ein Fahrzeug 1, wobei an der Beifahrertür eine mechanische Einwirkung 10 an einer Einwirkstelle 11 erfolgt. Eine derartige mechanische Einwirkung auf das geparkte Fahrzeug kann durch kollidierende Objekte entstehen, die das betreffende Fahrzeug treffen, wie beispielsweise ein anderes einparkendes Fahrzeug. Mit der hier vorgestellten Lösung können mechanische Einwirkungen erkannt werden, wobei ein einfacher, billiger Sensor verwendet werden kann, der vielen Fahrzeugen vorhanden ist, beispielsweise in Form einer inertialen Messeinheit (IMU). Die verwendete Detektionseinrichtung 2 kann daher insbesondere einen Beschleunigungssensor umfassen, der als mikroelektronisches mechanisches System (MEMS) ausgeführt sein kann und Beschleunigungssignale in drei Dimensionen liefert. Die IMU 2 kann an einer zentralen Stelle im Fahrzeug 1 verbaut sein, beispielsweise als Dachmodul im Dachhimmel des Fahrzeugs, wie in 1 dargestellt. 1 shows, by way of example, a vehicle 1, wherein a mechanical impact 10 occurs at an impact point 11 on the passenger door. Such a mechanical impact on the parked vehicle can be caused by colliding objects that hit the vehicle in question, such as another parking vehicle. With the solution presented here, mechanical impacts can be detected, using a simple, inexpensive sensor that is present in many vehicles, for example in the form of an inertial measurement unit (IMU). The detection device 2 used can therefore in particular comprise an acceleration sensor, which can be designed as a microelectronic mechanical system (MEMS) and delivers acceleration signals in three dimensions. The IMU 2 can be installed at a central location in the vehicle 1, for example as a roof module in the roof lining of the vehicle, as in 1 shown.

In 2 ist ein Überblick über den Ablauf einer Erkennung einer mechanischen Einwirkung auf ein Fahrzeug dargestellt. Das Verfahren wird durch eine mechanische Einwirkung 10 auf das Fahrzeug 1 in Gang gesetzt (Schritt 101), welche von außen auf die Außenhülle des Fahrzeugs 1 beispielsweise durch ein anderes mit dem Fahrzeug 1 kollidierendes Objekt erfolgt. Sensordaten, insbesondere Beschleunigungsdaten werden aus der Detektionseinrichtung 2 ausgelesen (Schritt 102), einer FFT unterzogen (Schritt 103), um daraus das Frequenzspektrum zu berechnen. Amplitude A und Phase P werden in einem nächsten Schritt 104 dann nach einem bestimmten Frequenzband und Amplitudenschwellenwert gefiltert, um beispielsweise Rauschen herauszufiltern. Daraus wird dann eine Kraft eines Stoßes 3 auf die Detektionseinrichtung 2 berechnet (Schritt 105). Daraus können dann der Betrag der mechanischen Einwirkung 10 sowie die Stelle 11 am Fahrzeug 1 abgeschätzt werden, an welcher die mechanische Einwirkung 10 auf das Fahrzeug 1 aufgetroffen ist (Schritt 106). Dazu kann ein Auswertungsmodell herangezogen werden, welches ein Maschinenlern-Modell sein kann. Die Erkennung ist damit beendet (Schritt 107), wobei dann beispielsweise eine entsprechende Mitteilung an einen Benutzer gesendet werden kann, beispielsweise an ein mobiles Endgerät, wie ein Smartphone. Im Folgenden werden die einzelnen Schritte insbesondere zur Berechnung der Stoßkraft noch weiter im Detail erläutert. Schließlich wird auch eine Möglichkeit erläutert, wie ein entsprechendes Auswertungsmodell erzeugt werden kann.In 2 An overview of the process for detecting a mechanical impact on a vehicle is shown. The method is initiated by a mechanical impact 10 on the vehicle 1 (step 101), which occurs from outside on the outer shell of the vehicle 1, for example, by another object colliding with the vehicle 1. Sensor data, in particular acceleration data, are read from the detection device 2 (step 102) and subjected to an FFT (step 103) in order to calculate the frequency spectrum. In a next step 104, amplitude A and phase P are then filtered according to a specific frequency band and amplitude threshold value, for example, to filter out noise. From this, a force of an impact 3 on the detection device 2 is then calculated (step 105). From this, the magnitude of the mechanical impact 10 and the location 11 on the vehicle 1 at which the mechanical impact 10 impacted the vehicle 1 can then be estimated (step 106). For this purpose, an evaluation model can be used, which can be a machine learning model. The recognition is then completed (step 107), and a corresponding message can then be sent to a user, for example, to a mobile device. like a smartphone. The individual steps, especially those for calculating the impact force, are explained in more detail below. Finally, a possible way to generate a corresponding evaluation model is also explained.

Abhängig vom Aufprallimpuls der mechanischen Einwirkung 10 auf das Fahrzeug 1 ist ein entsprechender Stoß mit einer bestimmten Stoßkraft 3 auf den Sensor 2 zu erwarten, wobei das resultierende Beschleunigungssignal ein gedämpftes, oszillierendes Signal sein kann, wie es in 3 dargestellt ist. Das gedämpfte oszillierende Signal wird durch eine Reihe von Parametern charakterisiert, insbesondere Positiver Spitzenwert (PP), Negativer Spitzenwert (NP), Spitze-Spitze-Amplitude (Amp), Periodenzeit (tP) und Abklingzeit (td).Depending on the impact impulse of the mechanical action 10 on the vehicle 1, a corresponding impact with a certain impact force 3 on the sensor 2 is to be expected, whereby the resulting acceleration signal can be a damped, oscillating signal, as in 3 The damped oscillating signal is characterized by a number of parameters, in particular positive peak value (PP), negative peak value (NP), peak-to-peak amplitude (Amp), period time (t P ) and decay time (t d ).

Im Folgenden wird beispielhaft eine mathematische Herleitung erläutert, um die Formel für die gedämpften Schwingungsimpulse zu ermitteln, die aus den Beschleunigungssignalen erzeugt werden könnten. Die gemessenen Beschleunigungen resultieren aus dem Stoß auf die Detektionseinrichtung, welcher wiederum durch die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug verursacht wurde. Die Reaktion auf den Stoß auf die Detektionseinrichtung 2, welche wie erwähnt einen MEMS-Beschleunigungsmesser enthalten kann, kann in jeder Raumdimension als eindimensionale gedämpfte Schwingung formuliert werden. Das Newtonsche Bewegungsgesetz für ein entsprechendes Schwingungssystem mit einem zwischen zwei Federn gelagerten bewegten Körper lautet (z. B. in x-Richtung): F M   x ¨ = ( K 1 + K 2 ) x + B   x ˙ F = ( K 1 + K 2 ) x + B   x ˙ + M   x ¨ wobei K1 und K2 die Steifigkeitskoeffizienten der Federn des Aufhängungssystems, B der Reibungskoeffizient und M die Masse des bewegten Körpers sind.The following is an example of a mathematical derivation to determine the formula for the damped vibration pulses that could be generated from the acceleration signals. The measured accelerations result from the impact on the detection device, which in turn was caused by the mechanical impact on the vehicle. The reaction to the impact on the detection device 2, which, as mentioned, can contain a MEMS accelerometer, can be formulated as a one-dimensional damped vibration in any spatial dimension. Newton's law of motion for a corresponding vibration system with a moving body suspended between two springs is (e.g., in the x-direction): F M   x ¨ = ( K 1 + K 2 ) x + B   x ˙ F = ( K 1 + K 2 ) x + B   x ˙ + M   x ¨ where K 1 and K 2 are the stiffness coefficients of the springs of the suspension system, B is the friction coefficient and M is the mass of the moving body.

Es sei die aufgebrachte Impulskraft F=A . δ(t), wobei A ein spezifischer konstanter Wert und δ(t) der Einheitsimpuls ist. A . δ ( t ) = ( K 1 + K 2 ) x + B   x ˙ + M   x ¨ Let the applied impulse force be F=A . δ(t), where A is a specific constant value and δ(t) is the unit impulse. A . δ ( t ) = ( K 1 + K 2 ) x + B   x ˙ + M   x ¨

Es wird eine Laplace-Transformation angewandt, wobei die Anfangsbedingungen als Null angenommen werden: A = ( K 1 + K 2 ) X ( s ) + B   S   X ( s ) + M   S 2 X ( s ) x ( t = 0 ) = 0 x ˙ ( t = 0 ) = 0 A Laplace transformation is applied, assuming the initial conditions to be zero: A = ( K 1 + K 2 ) X ( s ) + B   S   X ( s ) + M   S 2 X ( s ) x ( t = 0 ) = 0 x ˙ ( t = 0 ) = 0

Mit den folgenden Merkmalen der Laplace-Transformation: L { f ( t ) } = 0 f ( t ) e s t d t = F ( s ) L { δ ( t ) ) } = 0 δ ( t ) e s t d t = e 0 = 1 L { f ˙ ( t ) } = 0 f ˙ ( t ) e s t d t = f ( t ) e s t | 0 + s 0 f ( t ) e s t d t = s F ( s ) f ( t = 0 ) X ( s ) = A M   S 2 + B   S + ( K 1 + K 2 ) X ( s ) = A / M S 2 + B M S + ( K 1 + K 2 ) M With the following features of the Laplace transform: L { f ( t ) } = 0 f ( t ) e s t d t = F ( s ) L { δ ( t ) ) } = 0 δ ( t ) e s t d t = e 0 = 1 L { f ˙ ( t ) } = 0 f ˙ ( t ) e s t d t = f ( t ) e s t | 0 + s 0 f ( t ) e s t d t = s F ( s ) f ( t = 0 ) X ( s ) = A M   S 2 + B   S + ( K 1 + K 2 ) X ( s ) = A / M S 2 + B M S + ( K 1 + K 2 ) M

Seien nun a 1 = A / M a 2 = B / M a 3 = ( K 1 + K 2 ) / M dann ist: X ( s ) = a 1 S 2 + a 2 S + a 3 = a 1 ( S + a 2 2 ) 2 + ( a 3 a 2 2 4 ) L { sin ( a t ) } = 0 sin ( a t ) e s t d t [ cos ( a t ) a ( e s t ) ] | 0 + 0 cos ( a t ) a ( s e s t ) d t L { sin ( a t ) } = ( 1 a 0 ) s a 0 cos ( a t ) ( e s t ) d t = 1 a s a [ sin ( a t ) a ( e s t ) ] | 0 + s a 0 sin ( a t ) a ( s e s t ) d t = 1 a s 2 a 2 0 sin ( a t ) ( e s t ) d t = 1 a s 2 a 2 L { sin ( a t ) }   L { sin ( a t ) } = 1 a s 2 a 2 L { sin ( a t ) } L { sin ( a t ) } = a s 2 + a 2 L { f ( t ) e a t } = 0 f ( t ) e a t e s t d t = 0 f ( t ) e ( s + a ) t d t = F ( s + a ) X ( s ) = ( a 1 a 3 a 2 2 4 ) ( a 3 a 2 2 4 ( S + a 2 2 ) 2 + ( a 3 a 2 2 4 ) ) Now be a 1 = A / M a 2 = B / M a 3 = ( K 1 + K 2 ) / M then: X ( s ) = a 1 S 2 + a 2 S + a 3 = a 1 ( S + a 2 2 ) 2 + ( a 3 a 2 2 4 ) L { sin ( a t ) } = 0 sin ( a t ) e s t d t [ cos ( a t ) a ( e s t ) ] | 0 + 0 cos ( a t ) a ( s e s t ) d t L { sin ( a t ) } = ( 1 a 0 ) s a 0 cos ( a t ) ( e s t ) d t = 1 a s a [ sin ( a t ) a ( e s t ) ] | 0 + s a 0 sin ( a t ) a ( s e s t ) d t = 1 a s 2 a 2 0 sin ( a t ) ( e s t ) d t = 1 a s 2 a 2 L { sin ( a t ) }   L { sin ( a t ) } = 1 a s 2 a 2 L { sin ( a t ) } L { sin ( a t ) } = a s 2 + a 2 L { f ( t ) e a t } = 0 f ( t ) e a t e s t d t = 0 f ( t ) e ( s + a ) t d t = F ( s + a ) X ( s ) = ( a 1 a 3 a 2 2 4 ) ( a 3 a 2 2 4 ( S + a 2 2 ) 2 + ( a 3 a 2 2 4 ) )

Durch Anwendung der zwei Ableitungsregeln: L { sin ( a t ) } = a s 2 + a 2 L { f ( t ) e a t } = F ( s + a ) By applying the two derivation rules: L { sin ( a t ) } = a s 2 + a 2 L { f ( t ) e a t } = F ( s + a )

Dann lässt sich x(t) wie folgt ableiten: x ( t ) = ( a 1 a 3 a 2 2 4 ) ( e ( a 2 2 ) t ) ( sin ( ( a 3 a 2 2 4 ) t ) ) Then x(t) can be derived as follows: x ( t ) = ( a 1 a 3 a 2 2 4 ) ( e ( a 2 2 ) t ) ( sin ( ( a 3 a 2 2 4 ) t ) )

Somit kann x(t) als ein gedämpftes schwingendes Signal formuliert werden, dessen physikalische Parameter wie folgt dargestellt werden können. x ( t ) = K ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) Thus, x(t) can be formulated as a damped oscillating signal whose physical parameters can be represented as follows. x ( t ) = K ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) )

K ist der anfängliche Verschiebungsbetrag K = ( a 1 a 3 a 2 2 4 ) K is the initial displacement amount K = ( a 1 a 3 a 2 2 4 )

D ist der Dämpfungsexponent D = ( a 2 2 ) D is the damping exponent D = ( a 2 2 )

T ist die periodische Zeit T = 2 π a 3 a 2 2 4 T is the periodic time T = 2 π a 3 a 2 2 4

Durch Substitution mit den grundlegenden physikalischen Parametern werden die Parameter des gedämpften schwingenden Signals in Form der grundlegenden physikalischen Parameter des mechanischen Systems dargestellt: a 1 = A / M a 2 = B / M a 3 = ( K 1 + K 2 ) / M K = ( A ( K 1 + K 2 ) M B 2 4 ) D = ( B 2 M ) T = ( 2 π M ( K 1 + K 2 ) M B 2 4 ) By substitution with the basic physical parameters, the parameters of the damped oscillating signal are represented in the form of the basic physical parameters of the mechanical system: a 1 = A / M a 2 = B / M a 3 = ( K 1 + K 2 ) / M K = ( A ( K 1 + K 2 ) M B 2 4 ) D = ( B 2 M ) T = ( 2 π M ( K 1 + K 2 ) M B 2 4 )

Es werden dann die Ableitungen berechnet, um die Formeln für das Beschleunigungssignal zu erhalten: x ( t ) = K ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) x ˙ ( t ) = K ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) K D ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) x ¨ ( t ) = K ( 2 π T ) ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) K T ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) )   K D ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) + K ( D 2 ) ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) x ¨ ( t ) = K ( D 2 ( 2 π T ) 2 ) ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) 2 K D ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) x ¨ ( t ) = K ( e D t ) [ ( D 2 ( 2 π T ) 2 ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) 2 D ( 2 π T ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) ] x ¨ ( t ) = A m p × [ sin ( ( 2 π T ) t φ ) ] × ( e D t ) wobei Amp die Amplitude des Schwingungssignals und φ seine Phasenverschiebung ist tan ( φ ) = 2 D ( 2 π T ) D 2 ( 2 π T ) 2 ( D 2 ( 2 π T ) 2 ) 2 + ( 2 D ( 2 π T ) ) 2 = D 4 + ( 4 π 2 T 2 ) 2 2 D 2 ( 4 π 2 T 2 ) + 4 D 2 ( 4 π 2 T 2 )   = D 4 + ( 4 π 2 T 2 ) 2 2 D 2 ( 4 π 2 T 2 ) = ( D 2 + 4 π 2 T 2 ) 2 = D 2 + 4 π 2 T 2 sin ( φ ) = 2 D ( 2 π T ) D 2 + ( 2 π T ) 2 cos ( φ ) = D 2 ( 2 π T ) D 2 + ( 2 π T ) 2 A m p = K × ( D 2 + ( 2 π T ) 2 ) The derivatives are then calculated to obtain the formulas for the acceleration signal: x ( t ) = K ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) x ˙ ( t ) = K ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) K D ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) x ¨ ( t ) = K ( 2 π T ) ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) K T ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) )   K D ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) + K ( D 2 ) ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) x ¨ ( t ) = K ( D 2 ( 2 π T ) 2 ) ( e D t ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) 2 K D ( 2 π T ) ( e D t ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) x ¨ ( t ) = K ( e D t ) [ ( D 2 ( 2 π T ) 2 ) ( sin ( ( 2 π T ) t ) ) 2 D ( 2 π T ) ( cos ( ( 2 π T ) t ) ) ] x ¨ ( t ) = A m p × [ sin ( ( 2 π T ) t φ ) ] × ( e D t ) where Amp is the amplitude of the oscillation signal and φ is its phase shift tan ( φ ) = 2 D ( 2 π T ) D 2 ( 2 π T ) 2 ( D 2 ( 2 π T ) 2 ) 2 + ( 2 D ( 2 π T ) ) 2 = D 4 + ( 4 π 2 T 2 ) 2 2 D 2 ( 4 π 2 T 2 ) + 4 D 2 ( 4 π 2 T 2 )   = D 4 + ( 4 π 2 T 2 ) 2 2 D 2 ( 4 π 2 T 2 ) = ( D 2 + 4 π 2 T 2 ) 2 = D 2 + 4 π 2 T 2 sin ( φ ) = 2 D ( 2 π T ) D 2 + ( 2 π T ) 2 cos ( φ ) = D 2 ( 2 π T ) D 2 + ( 2 π T ) 2 A m p = K × ( D 2 + ( 2 π T ) 2 )

Somit kann das resultierende Beschleunigungssignal aus mehreren verschiedenen Eingangsimpulskräften (n) als eine Summierung von gedämpften Schwingungssignalen mit mehreren unterschiedlichen Amplituden (Ampi), Frequenzen (fi=1/Ti), Phasenverschiebungen (φi) und Dämpfungskoeffizienten (Di) wie folgt dargestellt werden: x ¨ ( t ) = i = 1 n [ A m p i × [ sin ( ( 2 π T i ) t φ i ) ] × ( e D i   t ) ] x ¨ ( t ) = i = 1 n [ A m p i × [ sin ( ( 2 π f i ) t φ i ) ] × ( e D i   t ) ] Thus, the resulting acceleration signal from several different input impulse forces (n) can be represented as a summation of damped vibration signals with several different amplitudes (Amp i ), frequencies (f i =1/T i ), phase shifts (φ i ) and damping coefficients (D i ) as follows: x ¨ ( t ) = i = 1 n [ A m p i × [ sin ( ( 2 π T i ) t φ i ) ] × ( e D i   t ) ] x ¨ ( t ) = i = 1 n [ A m p i × [ sin ( ( 2 π f i ) t φ i ) ] × ( e D i   t ) ]

Durch die Durchführung einer Fourier-Transformation zur Ermittlung des Frequenzspektrums für das Beschleunigungssignal kann das Signal in jeder Frequenzkomponente analysiert werden. Mit der schnellen Fourier-Transformation (FFT) können die Amplitude (Ampi) und die Phasenverschiebung (φi) bei jeder Frequenz (fi) ermittelt werden. Durch das Herausfiltern der Frequenzen im Spektrum mit geringen Amplitudenanteilen (Rauschen) und die Auswahl nur der Frequenzen mit signifikanten Amplituden lassen sich die wichtigsten Auswirkungen der einwirkenden Kräfte erkennen.By performing a Fourier transform to determine the frequency spectrum of the acceleration signal, the signal can be analyzed in each frequency component. Using the fast Fourier transform (FFT), the amplitude (Amp i ) and phase shift (φ i ) can be determined at each frequency (f i ). By filtering out the frequencies in the spectrum with low amplitude components (noise) and selecting only those frequencies with significant amplitudes, the most significant effects of the applied forces can be identified.

Entsprechend der Menge der gefilterten Frequenzen für jeden Beschleunigungsvektor in den kartesischen 3D-Koordinaten kann der resultierende Beschleunigungsvektor formuliert werden. Der Satz gefilterter Frequenzen enthält m-, p- und q-Frequenzen für die Beschleunigungskomponenten in den Richtungen x, y bzw. z. x ¨ ( t ) = i = 1 m [ ( A m p x i ) × [ sin ( ( 2 π f x i ) t φ x i ) ] × ( e ( D x i ) t ) ] y ¨ ( t ) = j = 1 p [ ( A m p y j ) × [ sin ( ( 2 π f y j ) t φ y j ) ] × ( e ( D y j ) t ) ] z ¨ ( t ) = k = 1 q [ ( A m p z k ) × [ sin ( ( 2 π f z k ) t φ z x ) ] × ( e ( D z k ) t ) ] The resulting acceleration vector can be formulated based on the set of filtered frequencies for each acceleration vector in the Cartesian 3D coordinates. The set of filtered frequencies contains m, p, and q frequencies for the acceleration components in the x, y, and z directions, respectively. x ¨ ( t ) = i = 1 m [ ( A m p x i ) × [ sin ( ( 2 π f x i ) t φ x i ) ] × ( e ( D x i ) t ) ] y ¨ ( t ) = j = 1 p [ ( A m p y j ) × [ sin ( ( 2 π f y j ) t φ y j ) ] × ( e ( D y j ) t ) ] z ¨ ( t ) = k = 1 q [ ( A m p z k ) × [ sin ( ( 2 π f z k ) t φ z x ) ] × ( e ( D z k ) t ) ]

Es können nun Betrag und Richtung der Stoßkraft an der Detektionseinrichtung bestimmt werden. Da der Startzeitpunkt als Beginn der Aufprallkräfte der mechanischen Einwirkung auf das Fahrzeug definiert ist, kann davon ausgegangen werden, dass die aufprallenden Impulskräfte bei (t=0) ihre Spitzenwerte haben. Daher werden die Beschleunigungssignale zum Zeitpunkt (t=0) analysiert, um den Betrag und die Phase der resultierenden Beschleunigung zu bestimmen und so eine Schätzung der Richtung und des Betrags der aufprallenden Kraft zu erhalten, ohne die späteren Reflexionen der Aufhängungskräfte zu berücksichtigen, welche insbesondere durch Karosserieteile und andere Strukturen des Fahrzeugs auftreten.The magnitude and direction of the impact force at the detection device can now be determined. Since the starting time is defined as the beginning of the impact forces of the mechanical action on the vehicle, it can be assumed that the impact impulse forces reach their peak values at (t=0). Therefore, the acceleration signals at time (t=0) are analyzed to determine the magnitude and phase of the resulting acceleration and thus obtain an estimate of the direction and magnitude of the impact force, without taking into account the subsequent reflections of the suspension forces, which occur particularly from body parts and other vehicle structures.

Durch Einsetzen von t=0 in die Gleichungen für die Beschleunigungssignale erhält man nun die folgenden Gleichungen: a x = x ¨ ( t = 0 ) = i = 1 m [ ( A m p x i ) × sin ( φ x i ) ] a y = y ¨ ( t = 0 ) = j = 1 p [ ( A m p y j ) × sin ( φ y j ) ] a z = z ¨ ( t = 0 ) = k = 1 q [ ( A m p z k ) × sin ( φ z k ) ] By inserting t=0 into the equations for the acceleration signals, we now obtain the following equations: a x = x ¨ ( t = 0 ) = i = 1 m [ ( A m p x i ) × sin ( φ x i ) ] a y = y ¨ ( t = 0 ) = j = 1 p [ ( A m p y j ) × sin ( φ y j ) ] a z = z ¨ ( t = 0 ) = k = 1 q [ ( A m p z k ) × sin ( φ z k ) ]

Der resultierende Kraftvektor, der auf den signifikanten Beschleunigungskomponenten bei den ausgewählten Frequenzen bei t=0 basiert, kann wie folgt erzeugt werden. F r e s = M × A c c = M × [ a x i + a y j + a z k ] wobei (i, j und k die Einheitsvektoren in den Richtungen x, y bzw. z sind.The resulting force vector based on the significant acceleration components at the selected frequencies at t=0 can be generated as follows. F r e s = M × A c c = M × [ a x i + a y j + a z k ] where (i , j and k are the unit vectors in the directions x, y and z respectively.

Betrag und Richtung der Stoßkraft stellen sich dann wie folgt dar. F r e s = M × A c c = M × a x 2 + a y 2 + a z 2 D i r e c t i o n ( F r e s ) = F r e s _ = { α ,   β } wobei die Winkel α und β wie folgt definiert sind. Diese sind auch in 4 veranschaulicht. α = tan 1 ( a y a x ) = tan 1 ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × sin ( φ y j ) ] k = 1 q [ ( A m p x i ) × sin ( φ x i ) ] ) α = tan 1 ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × cos ( π 2 + φ y j ) ] k = 1 q [ ( A m p x i ) × cos ( π 2 + φ x i ) ] ) β = tan 1 ( a z a x 2 + a y 2 ) β = tan 1 ( k = 1 q [ ( A m p z k ) × sin ( φ z k ) ] ( i = 1 m [ ( A m p x i ) × sin ( φ x i ) ] ) 2 + ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × sin ( φ y j ) ] ) 2 ) β = tan 1 ( k = 1 q [ ( A m p z k ) × cos ( φ z k ) ] ( i = 1 m [ ( A m p x i ) × cos ( π 2 + φ x i ) ] ) 2 + ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × cos ( π 2 + φ y j ) ] ) 2 ) The magnitude and direction of the impact force are then as follows. F r e s = M × A c c = M × a x 2 + a y 2 + a z 2 D i r e c t i o n ( F r e s ) = F r e s _ = { α ,   β } where the angles α and β are defined as follows. These are also in 4 illustrated. α = tan 1 ( a y a x ) = tan 1 ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × sin ( φ y j ) ] k = 1 q [ ( A m p x i ) × sin ( φ x i ) ] ) α = tan 1 ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × cos ( π 2 + φ y j ) ] k = 1 q [ ( A m p x i ) × cos ( π 2 + φ x i ) ] ) β = tan 1 ( a z a x 2 + a y 2 ) β = tan 1 ( k = 1 q [ ( A m p z k ) × sin ( φ z k ) ] ( i = 1 m [ ( A m p x i ) × sin ( φ x i ) ] ) 2 + ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × sin ( φ y j ) ] ) 2 ) β = tan 1 ( k = 1 q [ ( A m p z k ) × cos ( φ z k ) ] ( i = 1 m [ ( A m p x i ) × cos ( π 2 + φ x i ) ] ) 2 + ( j = 1 p [ ( A m p y j ) × cos ( π 2 + φ y j ) ] ) 2 )

Es sei bemerkt, dass die Berechnungen der Winkel α und β als Kosinus der Winkel und nicht als Sinus dargestellt werden, da die Phasen eines sinusförmigen Signals als Kosinuswelle definiert sind, deren Scheitelpunkt für die Nullphase bei t=0 beginnt. Die aus der FFT extrahierten Phasen lauten also (π/2+φzk), (π/2+φzk), und (π/2+φzk), von denen π/2 subtrahiert und dann mit -1 multipliziert werden muss, damit sie in den Sinusoperationen bei den Berechnungen der Beschleunigungskomponenten, wie sie zu Beginn abgeleitet wurden, verwendet werden können.Note that the calculations of the angles α and β are represented as cosines of the angles and not as sines, since the phases of a sinusoidal signal are defined as a cosine wave whose peak for zero phase begins at t=0. Thus, the phases extracted from the FFT are (π/2+φzk), (π/2+φzk), and (π/2+φzk), from which π/2 must be subtracted and then multiplied by -1 to be used in the sine operations in the calculations of the acceleration components, as derived at the beginning.

Aus dem Betrag und der Richtung, welche wie oben erläutert hergeleitet werden können, kann nun auf eine entsprechende dafür ursächliche mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug rückgeschlossen werden. Insbesondere soll eine Stelle am Fahrzeug ermittelt werden, an welcher die Einwirkung erfolgt ist, sowie ein Betrag der Einwirkungskraft.From the magnitude and direction, which can be derived as explained above, a corresponding causal mechanical impact on the vehicle can be deduced. In particular, the location on the vehicle where the impact occurred and the magnitude of the impact force must be determined.

Beide Kräfte, d. h. die Stoßkraft an der Detektionseinheit und die Kraft der mechanischen Einwirkung müssen entsprechend der Finite-Elemente-Analyse des Fahrzeugchassis mit all seinen internen und externen Aufhängungen und Verbindungen in Beziehung gesetzt werden. Eine solche Beziehung ist komplex zu formulieren und erfordert eine weitere Simulationsanalyse, wenn alle internen und externen physikalischen Verbindungen des Fahrgestells gegeben sind.Both forces, i.e., the impact force on the detection unit and the force of the mechanical impact, must be related to each other according to the finite element analysis of the vehicle chassis with all its internal and external suspensions and connections. Such a relationship is complex to formulate and requires further simulation analysis when all internal and external physical connections of the chassis are given.

Ein vereinfachte Weise, eine entsprechende Zuordnung herzustellen, kann durch Erstellung einer Zuordnung in einem Auswertungsmodell erfolgen. Dazu werden Spuren von Beschleunigungssignalen aufgezeichnet, die bestimmten Aufprallkräften an bestimmten Stellen auf der Außenfläche des Fahrzeugs entsprechen. Es kann ein Versuchsaufbau genutzt werden, bei welchem ein bestimmtes Objekt, z. B. eine Pendelkugel, gezielt auf das Fahrzeug aufprallt, wobei dann die entsprechenden Beschleunigungssignale registriert werden, insbesondere Richtung und Kraft der resultierenden Stoßkraft. Aufprallort und Aufprallwinkel des Objekts sind dann ebenfalls bekannt und vorgegeben. Dies wird für eine Reihe verschiedener Orte, Winkel und gegebenenfalls Massen wiederholt, um so eine Zuordnungstabelle zu erzeugen. Diese kann in einem Auswertungsmodell genutzt werden, auch unter Ausnutzung künstlicher Intelligenz.A simplified way of establishing such a correlation is by creating a correlation in an evaluation model. For this purpose, traces of acceleration signals are recorded that correspond to specific impact forces at specific locations on the vehicle's outer surface. A test setup can be used in which a specific object, e.g., a pendulum ball, impacts the vehicle in a targeted manner, and the corresponding acceleration signals are recorded, particularly the direction and force of the resulting impact force. The location and angle of impact of the object are then also known and specified. This is repeated for a number of different locations, angles, and, if applicable, masses, to generate a correlation table. This can then be used in an evaluation model, including by utilizing artificial intelligence.

Ergebnisse können beispielsweise bei Frequenzen im Bereich von 0 bis 800 Hz berücksichtigt werden. Außerdem sei bemerkt, dass die Richtung der resultierenden Beschleunigung (Stoßkraft) an der Detektionseinrichtung (IMU) nicht symmetrisch zu den Aufprallkräften der mechanischen Einwirkung sein muss, die auf der rechten und linken Seite des Fahrzeugs ungefähr symmetrisch sind. Dies könnte auf die asymmetrischen Fahrgestellverbindungen oder Lasten im Fahrzeug zurückzuführen sein, die zu asymmetrischen Einschwingvorgängen führen, die von den Vibrationen der Aufprallkräfte auf den IMU-Sensor übertragen werden. Daher können unter Umständen mehr Daten benötigt werden, um die Beziehung zwischen dem Ort einer mechanischen Einwirkung und dem Ort des Stoßes an der IMU zu validieren. Folglich werden die Orte der eingegebenen Aufprallkräfte und die entsprechende Richtung der resultierenden Kräfte an der IMU in eine Inferenzmaschine eingespeist, um eine geschlossene Form der Beziehung zwischen ihnen zu schätzen. Diese Beziehungsformel kann anschließend verwendet werden, um die Finite-Elemente-Analyse des Fahrzeugrahmens und der zugehörigen Verbindungen und Aufhängungen auf vereinfachte und effiziente Weise nachzuahmen.Results can be considered, for example, at frequencies in the range of 0 to 800 Hz. It should also be noted that the direction of the resulting acceleration (impact force) at the detection unit (IMU) does not have to be symmetrical to the impact forces of the mechanical action, which are approximately symmetrical on the right and left sides of the vehicle. This could be due to the asymmetric Mechanical chassis joints or loads within the vehicle may result in asymmetric transients transmitted from the vibrations of the impact forces to the IMU sensor. Therefore, more data may be needed to validate the relationship between the location of a mechanical impact and the location of the impact at the IMU. Consequently, the locations of the input impact forces and the corresponding direction of the resulting forces at the IMU are fed into an inference engine to estimate a closed-form relationship between them. This relationship formula can then be used to mimic the finite element analysis of the vehicle frame and its associated joints and suspensions in a simplified and efficient manner.

Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.While at least one exemplary embodiment has been described above, it should be appreciated that a wide variety of variations exist. It should also be understood that the described exemplary embodiments are merely non-limiting examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the devices and methods described herein. Rather, the foregoing description will provide one skilled in the art with guidance for implementing at least one exemplary embodiment, it being understood that various changes in the operation and arrangement of the elements described in an exemplary embodiment may be made without departing from the subject matter as defined in the appended claims, as well as their legal equivalents.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11
Fahrzeugvehicle
22
DetektionseinrichtungDetection device
33
resultierende Kraftresulting force
1010
mechanische Einwirkungmechanical impact
1111
EinwirkstellePoint of action
100100
Verfahren zum Erkennen einer mechanischen Einwirkung auf ein FahrzeugMethod for detecting a mechanical impact on a vehicle
101-107101-107
einzelne Prozesse oder Verfahrensschritte im Rahmen des Verfahrens 400individual processes or procedural steps within the framework of procedure 400

Claims (15)

Verfahren zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen (10) auf ein Fahrzeug (1), wobei das Fahrzeug (1) zumindest eine Detektionseinrichtung (2) aufweist, welche eingerichtet ist, Beschleunigungen im dreidimensionalen Raum zu erfassen, wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen von Sensordaten mittels der Detektionseinrichtung (2), wobei die Sensordaten einen Stoß (3) auf die Detektionseinrichtung (2) repräsentieren, welcher durch eine von außen auf eine Außenhülle des geparkten Fahrzeugs (1) erfolgte mechanische Einwirkung verursacht wurde, wobei die Sensordaten Wirkkomponenten des Stoßes auf die Detektionseinrichtung (2) in verschiedenen Richtungen des dreidimensionalen Raums umfassen; - Verarbeiten der erfassten Sensordaten, wobei jede Wirkkomponente durch eine zeitabhängige Funktion einer gedämpften Schwingung dargestellt wird, aus denen jeweils eine Beschleunigungsfunktion abgeleitet wird, wobei ein Startzeitpunkt der Beschleunigungsfunktionen einem Zeitpunkt entspricht, zu welchem die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug (1) erfolgt ist; - Auswerten der Beschleunigungsfunktionen zum Startzeitpunkt, um daraus zumindest ein Merkmal einer Kraft des Stoßes (3) auf die Detektionseinrichtung (2) zu erhalten, wobei das zumindest eine Merkmal der Kraft des Stoßes (3) eine Richtung und einen Betrag der Kraft umfasst; - Verarbeiten des zumindest einen erhaltenen Merkmals der Kraft des Stoßes (3) mittels eines Auswertungsmodells, um daraus zumindest ein Merkmal der mechanischen Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) zu erhalten; und - Ausgeben eines Auswertungsergebnisses, welches das zumindest eine Merkmal der mechanischen Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) repräsentiert.A method for detecting mechanical impacts (10) on a vehicle (1), wherein the vehicle (1) has at least one detection device (2) configured to detect accelerations in three-dimensional space, the method comprising: - detecting sensor data by means of the detection device (2), wherein the sensor data represent an impact (3) on the detection device (2) caused by a mechanical impact applied from outside to an outer shell of the parked vehicle (1), wherein the sensor data comprise effective components of the impact on the detection device (2) in various directions of the three-dimensional space; - processing the detected sensor data, wherein each effective component is represented by a time-dependent function of a damped oscillation, from which an acceleration function is derived, wherein a start time of the acceleration functions corresponds to a time at which the mechanical impact on the vehicle (1) occurred; - Evaluating the acceleration functions at the starting time in order to obtain at least one characteristic of a force of the impact (3) on the detection device (2), wherein the at least one characteristic of the force of the impact (3) comprises a direction and a magnitude of the force; - Processing the at least one obtained characteristic of the force of the impact (3) using an evaluation model in order to obtain at least one characteristic of the mechanical action (10) on the vehicle (1); and - Outputting an evaluation result representing the at least one characteristic of the mechanical action (10) on the vehicle (1). Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Fast-Fourier-Transformation auf die Beschleunigungskomponenten angewandt wird, um daraus ein Frequenzspektrum für jede Beschleunigungskomponente zu erhalten, wobei die Beschleunigungskomponenten nur für Frequenzen ausgewertet werden, bei welchen die Amplitude einen Schwellenwert überschreitet.Procedure according to Claim 1 , where a Fast Fourier Transform is applied to the acceleration components to obtain a frequency spectrum for each acceleration component whereby the acceleration components are only evaluated for frequencies at which the amplitude exceeds a threshold value. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Richtung der Kraft des Stoßes (3) durch zwei Winkel repräsentiert wird, welche durch Winkeloperationen der Beschleunigungskomponenten zum Startzeitpunkt erhalten werden.Procedure according to Claim 1 , where the direction of the force of the impact (3) is represented by two angles obtained by angular operations of the acceleration components at the starting time. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Betrag der Kraft des Stoßes (3) anhand einer Schwingungsmasse und der Beschleunigungskomponenten zum Startzeitpunkt erhalten wird.Procedure according to Claim 1 or 3 , wherein the magnitude of the force of the impact (3) is obtained from an oscillating mass and the acceleration components at the starting time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Merkmal der mechanischen Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) eine Stelle (11) am Fahrzeug (1), an welcher die mechanische Einwirkung auf das Fahrzeug (1) erfolgt ist, umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one feature of the mechanical action (10) on the vehicle (1) comprises a location (11) on the vehicle (1) at which the mechanical action on the vehicle (1) occurred. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Merkmal der mechanischen Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) einen Betrag einer Kraft der mechanischen Einwirkung (10) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one feature of the mechanical action (10) on the vehicle (1) comprises an amount of a force of the mechanical action (10). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei basierend auf dem Auswertungsergebnis eine Mitteilung an ein Endgerät eines Benutzers gesendet wird, welche zumindest eine Aussage darüber enthält, dass eine mechanische Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) stattgefunden hat.Method according to one of the preceding claims, wherein, based on the evaluation result, a message is sent to a user's terminal device, which message contains at least one statement that a mechanical action (10) has taken place on the vehicle (1). Verfahren nach Anspruch 6 und Anspruch 7, wobei die Mitteilung an das Endgerät des Benutzers nur dann gesendet wird, wenn der Betrag der Kraft der Einwirkung (10) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.Procedure according to Claim 6 and Claim 7 , wherein the message is sent to the user's terminal only if the magnitude of the force of the action (10) exceeds a predetermined threshold value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswertungsmodell eine Zuordnung zwischen der mechanischen Einwirkung (10) auf das Fahrzeug (1) und dem Stoß auf die Detektionseinrichtung (2) repräsentiert.Method according to one of the preceding claims, wherein the evaluation model represents an association between the mechanical action (10) on the vehicle (1) and the impact on the detection device (2). Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem Auswertungsmodell eine Vielzahl von Zuordnungen anhand von empirisch ermittelten Zuordnungen enthalten ist, wobei eine Vielzahl spezifischer mechanischer Einwirkungen (10) auf das Fahrzeug (1)jeweils einem entsprechend daraus resultierenden Stoß (3) auf die Detektionseinrichtung (2) zugewiesen sind.Procedure according to Claim 9 , wherein the evaluation model contains a plurality of assignments based on empirically determined assignments, wherein a plurality of specific mechanical effects (10) on the vehicle (1) are each assigned to a corresponding resulting impact (3) on the detection device (2). System zum Erkennen von mechanischen Einwirkungen auf ein Fahrzeug (1), wobei das System eine Detektionseinrichtung (2) zum Erfassen von Beschleunigungen sowie eine Datenverarbeitungsvorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.System for detecting mechanical effects on a vehicle (1), wherein the system comprises a detection device (2) for detecting accelerations and a data processing device configured to carry out the method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, aufweisend Anweisungen, die bei ihrer Ausführung auf der Datenverarbeitungsvorrichtung des Systems nach Anspruch 11 das System veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.Computer program comprising instructions which, when executed on the data processing device of the system according to Claim 11 cause the system to perform the procedure according to one of the Claims 1 until 10 to execute. Computerprogrammprodukt, aufweisend einen nichtflüchtigen Datenträger, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die bei ihrer Ausführung auf der Datenverarbeitungsvorrichtung des Systems nach Anspruch 11 das System veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.Computer program product, comprising a non-volatile data carrier on which instructions are stored which, when executed on the data processing device of the system according to Claim 11 cause the system to perform the procedure according to one of the Claims 1 until 10 to execute. Modul für ein Fahrzeug (1), aufweisend das System nach Anspruch 11, wobei das Modul eingerichtet ist, in einem Fahrzeug (1) verbaut zu werden.Module for a vehicle (1), comprising the system according to Claim 11 , wherein the module is designed to be installed in a vehicle (1). Fahrzeug, aufweisend ein Modul nach Anspruch 14, welches als Dachmodul in einem Dachbereich des Fahrzeugs (1) angeordnet ist.Vehicle comprising a module according to Claim 14 , which is arranged as a roof module in a roof area of the vehicle (1).
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