DE10256952A1

DE10256952A1 - System und Verfahren zum Erkennen des Aufpralls eines Objektes auf ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10256952A1
Application number: DE10256952A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Kretzschmar
Original assignee: Siemens Restraint Systems GmbH
Current assignee: Aumovio Safety Engineering GmbH
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: DE10256952B4

Abstract

Bei einem System zum Erkennen des Aufpralls eines Objektes (10), insbesondere eines Fußgängers, auf ein Fahrzeug (12) werden mehrere Kontaktsensoren (14, 30) verwendet. Die am Frontende des Fahrzeugs (12) bewirkte Deformation kann mittels Sensoren (14, 30) gemessen werden, so dass hieraus Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden können. Bei geeigneter Anordnung der Sensoren (14. 30) kann die Geometrie des aufprallenden Objektes (10) erfasst werden; ebenfalls ist es möglich, Zeitinformationen auszuwerten. Indem nun Sensoren (14, 30) mit mehreren sensitiven Bereichen (18) vorgesehen sind, wobei sich die sensitiven Bereiche (18) an verschiedenen Orten des Fahrzeugs (12) befinden, kann die Anzahl der für eine zuverlässige Erkennung erforderlichen Sensoren (14, 30) maßgeblich verringert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug, mit mehreren Sensoren zum Erfassen eines Kontakts zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug, wobei die von den einzelnen Sensoren gelieferten Signale deformationsabhängig sind, und Mitteln zum Auswerten der von den Sensoren gelieferten Signale, so dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden können.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug, bei dem mehrere Sensoren zum Erfassen eines Kontakts zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug verwendet werden, wobei die von den einzelnen Sensoren gelieferten Signale deformationsabhängig sind, und die von den Sensoren gelieferten Signale ausgewertet werden, so dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden.

Derartige Systeme und Verfahren dienen dem Fußgängerschutz im Straßenverkehr. Kommt es zu einem Zusammenstoß zwischen einem Fahrzeug und einem Fußgänger, so zieht dies in vielen Fällen schwerwiegende Verletzungen des Fußgängers nach sich, die mitunter tödlich sein können. Grundsätzlich müssen daher Zusammenstöße von Fußgängern und Fahrzeugen vermieden werden. Dies stellt sowohl Anforderungen an das Verhalten von Fußgängern im Straßenverkehr, das Fahrverhalten von Fahrzeugführern als auch an die Entwicklungsrichtung von Fußgängerschutzsystemen.

Aber auch wenn derzeit die Unfallzahlen im Straßenverkehr vielfach rückläufig sind, was insbesondere auch der sich weiterentwickelnden Sicherheitstechnik zu verdanken ist, ändert dies nichts an der Gefahr für einen Fußgänger, falls es trotz größter Vorsicht und hochentwickelter Sicherheitstechnik dennoch zu einem Zusammenstoß kommt. Häufig schlägt ein Fußgänger nach dem Zusammenstoß mit einem Fahrzeug mit dem Kopf auf der Motorhaube auf, wobei er sich ernsthafte Schädel- und Gehirnverletzungen zuzieht. Da im Allgemeinen und insbesondere bei modernen bauraumoptimierten Fahrzeugen nur ein sehr geringer Freiraum unter der Motorhaube vorgesehen ist, wird der Aufprall des Kopfes um so härter, da nach Deformation der Motorhaube die verbleibende kinetische Energie des Aufpralls sehr rasch von den im Motorraum angeordneten Komponenten aufgenommen wird, dabei sehr häufig von dem praktisch nicht deformierbaren Motorblock. Um dies zu vermeiden, wäre bei einer Aufprallgeschwindigkeit von beispielsweise 40 km/h ein Freiraum unter einer aus herkömmlichen Materialien gefertigten Motorhaube von etwa 70 mm erforderlich, was mit derzeitigen Fahrzeugkonzepten schwer zu realisieren ist.

Beispielsweise in der DE 100 30 465 A1 wurde bereits vorgeschlagen, Sensoren im Frontbereich des Fahrzeugs anzubringen, die in der Lage sind, einen Aufprall zu erkennen und mit hoher Wahrscheinlichkeit zu entscheiden, ob es sich um einen Fußgängeraufprall handelt. In diesem Fall werden Airbags gezündet, die den Aufprall des Kopfes des Fußgängers auf die Motorhaube verhindern beziehungsweise dämpfen.

Ein anderes System ist aus der DE 199 46 408 A1 bekannt. Durch die Verwendung von Pre-Crash-Sensoren kann der unmittelbar bevorstehende Aufprall eines Objekts vorhergesehen werden. Um zusätzlichen Freiraum unter der Motorhaube zu schaffen und so einen ausreichenden Deformationsweg zur Verfügung zu stellen, wird die Motorhaube im hinteren Bereich angehoben.

Bei einem weiteren System, das in der EP 1 078 826 A1 offenbart ist, findet auch eine Anhebung der Motorhaube zur Dämpfung des Aufpralls statt, allerdings erst nach dem Erfassen des Kontakts zwischen dem Fahrzeug und dem Fußgänger durch an der Vorderkante der Motorhaube angeordnete Sensoren.

Die genannten Systeme bieten zusätzlichen Schutz für Fußgänger, sie sind jedoch alle auch mit Nachteilen verbunden.

Bei dem System der DE 100 30 465 A1 kann zwar mit einiger Zuverlässigkeit entschieden werden, ob das aufprallende Objekt ein Fußgänger ist, wobei jedoch in Kauf genommen werden muss, dass der Fußgänger mit einem Sensor im Stoßfänger und mit einem Sensor in der Motorhaube in Kontakt kommt. Aus der Zeitdifferenz kann dann ermittelt werden, ob es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um einen Fußgänger handelt. Diese Zeitdifferenz geht jedoch für eine Reaktion des Systems verloren, so dass aus diesem Grund sehr schnellwirkende Mittel zur Verfügung gestellt werden müssen, beispielsweise extrem schnell zündende Airbags. Diese sind aber nicht reversibel, was von Nachteil ist.

Bei der DE 199 46 408 A1 besteht insbesondere das Problem, dass mittels Pre-Crash-Sensoren, die beispielsweise auf Radar basieren, keine ausreichende Sicherheit beim Erkennen eines bevorstehenden Aufpralls gegeben ist. Zudem sind die Systeme beim Erkennen der Art des Objekts noch sehr unzuverlässig.

Bei dem weiteren System gemäß der EP 1 078 826 A1 ist ebenfalls vorgesehen, einen Aufprall des Fußgängers auf der Motorhaube zu detektieren. Es werden allerdings keine zuverlässigen Entscheidungskriterien angeboten, um den Fußgängeraufprall beispielsweise von einem Aufprall eines sonstigen Objektes zu unterscheiden.

Bezüglich letztgenannter Problematik wurde in der US 6,212,456 B1 vorgeschlagen, eine Vielzahl von Sensoren zu verwenden, die ein druckabhängiges Ausgangssignal liefern. Die Gesamtheit der Sensoren liefert somit ein Druckmuster, was mit gespeicherten charakteristischen Druckmustern vergli chen werden kann. Auf diese Weise können verschiedene Objekte voneinander unterschieden werden. Somit steht zwar ein System zur Verfügung, das mit großer Zuverlässigkeit nur dann Maßnahmen zur Dämpfung eines Aufpralls bereitstellt, wenn dies erforderlich sind, wobei allerdings ein hoher Aufwand getrieben wird, der insbesondere mit der großen Anzahl der erforderlichen Sensoren in Verbindung steht.

Es ist sehr wichtig für ein zuverlässiges und sicheres Arbeiten von Fußgängerschutzsystemen, dass der Aufprall eines Fußgängers von sonstigen Ereignissen unterschieden werden kann. Beispielsweise will man verhindern, dass Maßnahmen zur Dämpfung des Aufpralls ergriffen werden, wenn lediglich ein Parkrempler vorliegt, wenn ein Aufprall auf ein starres Hindernis, beispielsweise einen Baum erfolgt, wenn Kleintiere vom fahrenden Fahrzeug erfasst werden oder auch wenn ein Aufprall auf das Fahrzeug bei hoher Relativgeschwindigkeit zu dem Objekt, das heißt im Allgemeinen bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt.

Wenn im Rahmen der vorliegenden Offenbarung von einem Fußgänger die Rede ist, so ist dies sehr allgemein zu verstehen. Selbstverständlich können auch Fahrradfahrer, Rollschuhfahrer oder sonstige Verkehrsteilnehmer dem stellvertretend verwendeten Begriff Fußgänger im Sinne der verbesserten Sicherheit im Straßenverkehr untergeordnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigen, wobei insbesondere der Aufprall eines Fußgängers zuverlässig und mit kostengünstigen Mitteln erkannt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen System dadurch auf, dass Sensoren mit mehreren sensitiven Bereichen vorgesehen sind, die sich an verschiedenen Orten des Fahrzeugs, insbesondere der Fahrzeugfront, befinden. Durch die Maßnahme, dass ein Sensor mehrere sensitive Bereiche aufweist, kann die Anzahl der erforderlichen Sensoren erheblich verringert werden. Dabei nimmt man bewusst in Kauf, dass Information bezüglich des Aufprallortes zumindest teilweise verloren geht.

Dies ist vor dem Hintergrund verständlich, dass in den meisten Systemen ohnehin nur eine einzige Maßnahme zur Verfügung steht, um den Aufprall zu dämpfen, sei es durch einen Airbag oder, wie vorzugsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems, durch das Anheben der Motorhaube im hinteren Bereich. Auch wenn die Information bezüglich des Aufprallortes verloren geht, so bleibt doch als wesentliche Information diejenige über die Charakteristik des Aufpralls erhalten. So kann beispielsweise der Aufprall eines Fußgängers von einem Parkrempler unterschieden werden.

Es ist besonders vorteilhaft, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus relativen Intensitäten von Signalen verschiedener Sensoren geliefert werden. Ein auf eine Anordnung aus sensitiven Bereichen treffendes Objekt wird auf die unterschiedlichen sensitiven Bereiche im Allgemeinen unterschiedliche Deformationen im Frontend erzeugen. Handelt es sich bei dem Objekt beispielsweise um das Schienbein eine Fußgängers, so wird der vorstehende Schienbeinknochen eine stärkere Deformation auf die sensitiven Bereichen ausüben als weiter außen liegende Bereiche des Beins. Letztlich entsteht hierdurch ein Deformationsmuster, was sich in unterschiedlichen relativen Intensitäten der Sensorsignale und somit auch in einer speziellen ermittelten Charakteristik des Aufpralls niederschlägt.

Ebenfalls ist es nützlich, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus zeitlichen Verläufen von Signalen verschiedener Sensoren geliefert werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Bestimmung der Objektmasse notwendig.

Das erfindungsgemäße System ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Sensoren beziehungsweise die sensitiven Bereiche der Sensoren entlang einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sind. Auf diese Weise wird der Forderung Rechnung getragen, dass der Aufprall des Fußgängers möglichst frühzeitig erfasst wird, das heißt bei der Verwendung von Kontaktsensoren durch eine Anordnung von Sensoren möglichst weit vorne am Fahrzeug. Ein einzelner Sensor kann sich so beispielsweise über die gesamte Länge des Stoßfängers erstrecken, wobei eine Vielzahl sensitiver Bereiche entlang der Länge des Sensors vorgesehen sind. Da man zur Erfassung der Charakteristik des Aufpralls mehrere Sensoren benötigt, können diese dann übereinander angeordnet sein.

Es kann nützlich sein, dass die einem Sensor zugehörigen sensitiven Bereiche in regelmäßigen Abständen entlang einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sind. Auf diese Weise kann ein Sensor den gesamten Bereich, über den er sich erstreckt, mit gleichmäßiger Charakteristik abdecken.

Ebenfalls kann es nützlich sein, dass sensitive Bereiche benachbarter Sensoren zueinander versetzt beziehungsweise nebeneinander angeordnet sind, so dass beim Aufprall eines Objekts von benachbarten Sensoren Signale mit unterschiedlichen Intensitäten geliefert werden. Wären die sensitiven Bereiche benachbarter Sensoren nicht versetzt angeordnet, das heißt bei Längserstreckung der Sensoren entlang dem Stoßfänger des Fahrzeugs untereinander, so würden die Sensoren in vielen Fällen mit gleicher oder ähnlicher Deformation beaufschlagt und somit gleiche oder ähnliche Signalintensitäten liefern. Indem nun die Sensoren versetzt angeordnet werden, liefern diese im Allgemeinen unterschiedliche Signalintensitäten, die wiederum zur Ermittlung der Aufprallcharakteristik und somit zur Erkennung des Objektes verwendet werden können.

Ebenfalls kann es nützlich sein, dass sich das Anordnungsmuster der sensitiven Bereiche entlang dem Stoßfänger des Fahrzeugs wiederholt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Aufprallvorgänge auf identischen Anordnungsmustern identische Signalmuster ergeben. Die Ortsinformation für den Aufprall geht somit bis auf die Information, dass irgendein Anordnungsmuster getroffen ist, verloren, die Erkennung der Aufprallcharakteristik wird jedoch in zuverlässiger Weise zur Verfügung gestellt.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße System besonders dadurch in vorteilhafter Weise ausgebildet, dass die Sensoren optische Fasersensoren sind, an deren einem Ende Licht eingekoppelt werden kann und an deren anderem Ende die Intensität von austretendem Licht gemessen werden kann, dass die sensitiven Bereiche der Sensoren durch Veränderung der Oberfläche der optischen Fasersensoren geschaffen sind und dass in Abhängigkeit der Deformation der sensitiven Bereiche mehr oder weniger Licht aus den sensitiven Bereichen ausgekoppelt werden kann, so dass die gemessene Intensität von austretendem Licht als Maß für die Deformation der sensitiven Bereiche verwendet werden kann. Derartige Sensoren, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat, eignen sich aus mehreren Gründen besonders für die Realisierung der vorliegenden Erfindung. Die optischen Fasersensoren sind flexibel, sie haben ein geringes Gewicht, eine große mechanische Belastbarkeit, und sind temperaturunempfindlich. Weiterhin gibt es keine Probleme im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit. Die optischen Fasersensoren sind vorzugsweise in einem Matrixmaterial eingebettet. Bei nicht gebogenem Fasersensor tritt aus dem sensitiven Bereich eine bestimmte Lichtmenge aus, die aus den geometrischen Verhältnissen resultiert. Wird der Sensor gebogen, so kann dies zu einer Beeinflussung der austretenden Lichtintensität führen, was sich im Wesentlichen aus den Gesetzen der geometrischen Optik ergibt.

Weiterhin ist die Erfindung in besonders nützlicher Weise dadurch ausgebildet, dass Mittel zum Speichern und/oder Berechnen von Deformationsmustern vorgesehen sind, die charakteristisch für den Aufprall von Fußgängern sind, und dass die von den Sensoren gelieferten Signale mit den gespeicherten und/oder berechneten Deformationsmustern verglichen werden können. Dies ist ein bevorzugter Weg, um zwischen einem Fußgänger, das heißt beispielsweise dem Bein eines Fußgängers, und einem sonstigen Objekt zu unterscheiden.

Weiterhin kann die Erfindung in diesem Zusammenhang aber auch so ausgebildet sein, dass Mittel zum Speichern einer Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern vorgesehen sind, dass aus der von den Sensoren während eines Aufpralls erfassten Zeitinformation die Intrusionsgeschwindigkeit des Objekts bestimmt werden kann und dass aus der Intrusionsgeschwindigkeit und der von den Sensoren erfassten Intensitätsinformation unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern auf die Masse des Objekts geschlossen werden kann. Durch eine solche Massenbestimmung liegt bereits ein aufschlussreiches Kriterium vor, so dass mit hoher Zuverlässigkeit zwischen dem Aufprall eines Fußgängers und einem sonstigen Objekt unterschieden werden kann.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass Sensoren mit mehreren sensitiven Bereichen verwendet werden, die sich an verschiedenen Orten des Fahrzeugs, insbesondere der Fahrzeugfront, befinden. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Systems auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt. Dies gilt auch für die nachfolgend angegebenen besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist besonders bevorzugt, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus relativen Intensitäten von Signalen verschiedener Sensoren geliefert werden.

Ebenfalls ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders nützlich, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus den zeitlichen Verläufen von Signalen verschiedener Sensoren geliefert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Sensoren beziehungsweise die sensitiven Bereiche der Sensoren entlang einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sind.

Weiterhin ist es besonders nützlich, dass die einem Sensor zugehörigen sensitiven Bereiche in regelmäßigen Abständen entlang einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders bevorzugt, dass sensitive Bereiche benachbarter Sensoren zueinander versetzt beziehungsweise nebeneinander angeordnet sind, so dass beim Aufprall eines Objekts von benachbarten Sensoren Signale mit unterschiedlichen Intensitäten geliefert werden.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass sich das Anordnungsmuster der sensitiven Bereiche entlang dem Stoßfänger des Fahrzeugs wiederholt.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders dadurch in vorteilhafter Weise ausgebildet, dass die Sensoren optische Fasersensoren sind, an deren einem Ende Licht eingekoppelt wird und an deren anderem Ende die Intensität von austretendem Licht gemessen wird, dass die sensitiven Bereiche der Sensoren durch Veränderung der Oberfläche der optischen Fasersensoren geschaffen sind und dass in Abhängigkeit der Deformation der sensitiven Bereiche mehr oder weniger Licht aus den sensitiven Bereichen ausgekoppelt wird und die gemessene Intensität von austretendem Licht als Maß für die Deformation der sensitiven Bereiche verwendet wird.

Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch, dass gespeicherte und/oder berechnete Deformationsmuster, die charakteristisch für den Aufprall von Fußgängern sind, mit von den Sensoren gelieferten Signalen verglichen werden.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, dass eine Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern gespeichert ist, dass aus der von den Sensoren während eines Aufpralls erfassten Zeitinformation die Intrusionsgeschwindigkeit des Objekts bestimmt wird und dass aus der Intrusionsgeschwindigkeit und der von den Sensoren erfassten Intensitätsinformation unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern auf die Masse des Objekts geschlossen wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine zuverlässige und kostengünstige Fußgängererkennung auf der Grundlage von Sensoren mit mehreren sensitiven Bereichen erfolgen kann. Hierdurch kann die Anzahl der Sensoren stark verringert werden, was eine erhebliche Einsparung von Kosten mit sich bringt, sowohl durch die Reduzierung der Sensoren selbst als auch durch die einfachere Ausgestaltung der Auswerteelektronik.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen:
1 einen Abschnitt eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System;
2 eine Kontaktsensoranordnung und ein eindringendes Objekt;
3 drei Beispiele von Kontaktsensoranordnungen mit mehreren sensitiven beziehungsweise aktiven Bereichen;
4 eine Draufsicht auf das vordere Ende eines Kraftfahrzeugs zur Erläuterung der Anordnung von Sensoren;
5 eine geschnittene Seitenansicht eines vorderen Bereiches eines Kraftfahrzeugs zur Erläuterung der Bereitstellung einer Verformbarkeit;
6 eine geschnittene Seitenansicht eines vorderen Bereiches eines Kraftfahrzeugs zur Erläuterung einer weiteren Möglichkeit zur Bereitstellung einer Verformbarkeit;
7 einen Ausschnitt aus einem optischen Fasersensor mit einem sensitiven Bereich in drei verschiedenen Zuständen;
8 eine Anordnung optischer Fasersensoren mit Lichtquelle und Detektoren; und
9 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Systemaufbaus.
1 zeigt einen Abschnitt eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System. Ein Kraftfahrzeug 12 mit einem Stoßfänger 20 und einer Motorhaube 60 ist dargestellt. Die Motorhaube 60 ist einmal mit durchgezogener Linie im geschlossenen Zustand dargestellt und weiterhin im angehobenen Zustand durch eine unterbrochene Linie. Dieses Anheben der Motorhaube 60 soll im Falle eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger erfolgen, damit auf diese Weise zusätzlicher Freiraum unter der Motorhaube geschaffen wird, so dass durch hierdurch entstehenden Deformationsweg der Aufprall des Fußgängers auf der Motorhaube 60 gedämpft wird. Das Anheben wird durch einen im Bereich der Anhebemechanik 58 angeordneten nicht dargestellten Aktuator bewirkt. Um den Aufprall des Fußgängers frühzeitig zu erkennen, sind am vorderen Ende des Stoßfängers 20 Sensoren 14 angeordnet. Diese erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Kraftfahrzeugs 12, das heißt über die Länge der Stoßstange 20, um einen Fußgängeraufprall an all diesen Stellen erfassen zu können.
2 zeigt eine Kontaktsensoranordnung und ein eindringendes Objekt. Ein Objekt 10 kann beim Aufprall auf die Sensoren 14 eine bestimmte Deformation der Sensoren 14 bewirken, die in charakteristischer Weise von der Form des Objektes 10 abhängt. Die Sensoren 14₁ , 14₂ , 14₃ , 14₄ , 14₅ , 14₆ werden in unterschiedlicher Weise durch den Aufprall des Objekts 10 deformiert, so dass diese auch unterschiedliche Signalintensitäten s₁, s₂, s₃, s₄, s₅ und s₆ liefern. Legt man die Sensoren 14 so aus, dass sie bei größerer Verformung eine größere Signalintensität liefern, so kann im vorliegenden graphisch dargestellten Beispiel gelten, dass die Signalintensität s₂ des Sensors 14₂ in etwa n mal so groß ist wie die Signalintensität s₁ des Sensors 14₁ . Zusätzlich gilt, dass die Signalintensität s₃ des Sensors 14₃ in etwa m mal so groß ist wie die Signalintensität s₁ des Sensors 14₁ , wobei n und m bekannte Faktoren sind, beispielsweise 2 und 4. Gleiches gilt für die Beziehung der Signalintensitäten s₄, s₅, s₆ der Sensoren 14₄ , 14₅ , 14₆ . Somit liegt in diesem vereinfachten Beispiel eine charakteristische Beziehung zwischen den Signalintensitäten vor, die ebenso charakteristisch für eine bestimmte Objektart sein kann, beispielsweise das Bein eines Fußgängers.
3 zeigt drei Beispiele von Kontaktsensoranordnungen mit mehreren sensitiven beziehungsweise aktiven Bereichen. Es sind Ausschnitte von Sensoren dargestellt, die beispielsweise entlang dem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein können. Der Blick in 3 ist von vorne auf den Stoßfänger gerichtet. Die einzelnen Sensoren 14a, 14b, 14c, 14d können eine andere Länge aufweisen als dargestellt. Ebenfalls kann eine andere Anzahl an Einzelsensoren 14a, 14b, 14c, 14d als dargestellt vorliegen. Jeder einzelne Sensor 14 hat mehrere aktive Sensorbereiche 18. Beispielsweise können 30 solcher aktiven beziehungsweise sensitiven Sensorbereiche 18 pro Sensor 14 vorgesehen sein.
In 3a ist eine Anordnung dargestellt, bei der sich die sensitiven Bereiche 18 regelmäßig entlang den Sensoren 14 wiederholen. Weiterhin kann man Sensoranordnungen 22 über die verschiedenen Sensoren definieren, die sich ebenfalls regelmäßig wiederholen. Bei diesem Beispiel wird ein Objekt, das in bestimmter Weise bezüglich irgendeiner der sich wiederholenden Sensoranordnungen 22 auftrifft, stets dasselbe Signalmuster erzeugen. Das Signalmuster gibt also keine Information darüber, welche der sich wiederholenden Anordnungen 22 getroffen wurde. Es wird jedoch die Information über die Charakteristik des Aufpralls erfasst.
In 3b sind die sensitiven Bereiche 18 ebenfalls regelmäßig über die einzelnen Sensoren 14 verteilt. Allerdings sind die Abstände der sensitiven Bereiche 18 auf den einzelnen Sensoren unterschiedlich. Somit würde eine solche Sensoranordnung beim Auftreffen eines Objekts andere Intensitätsmuster liefern, als beim Auftreffen des Objekts auf eine Sensoranordnung gemäß 3, wobei durch geschickte Anordnung der sensitiven Bereiche 18 unterschiedliche Informationen über die Charakteristik des Aufpralls erhalten werden können.
3c zeigt noch eine andere Variante der Anordnung sensitiver Bereiche 18 auf den Sensoren 14, wobei hier besonders zu erwähnen ist, dass sensitive Bereiche 18 mit unterschiedlichen Ausdehnungen vorgesehen sind.
Neben den in 3 angegebenen Anordnungen von Sensoren 14 und sensitiven Bereichen 18 der Sensoren sind zahlreiche weitere Möglichkeiten denkbar, die unterschiedliche Vorteile mit sich bringen können. Beispielsweise ist es möglich, dass die Sensoren 14 nicht geradlinig angeordnet sind, so dass auf diese Weise die sensitiven Bereiche 18 der Sensoren nebeneinander, das heißt in derselben Höhe liegen können.
4 zeigt eine Draufsicht auf das vordere Ende eines Kraftfahrzeugs zur Erläuterung der Anordnung von Sensoren 14. Auf einem Querträger 32 ist ein elastischer Schaum 34 angeordnet. Dieser Schaum 34 hat beispielsweise eine Dicke von 60 bis 70 mm. Auf dem Schaum 34 folgen als nächste Schicht die optischen Fasersensoren 14. Diese können beispielsweise auf einem Stahlband angeordnet sein, so dass insgesamt eine Dicke der Sensorschicht von beispielsweise 1,5 bis 2 mm vorliegt. Auf die optischen Fasersensoren 14 kann noch eine Kunststoffaußenhaut folgen, die in der vorliegenden Darstellung nicht gezeigt ist und eine Dicke von beispielsweise 2 bis 3 mm aufweisen kann.
5 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines vorderen Endes eines Kraftfahrzeugs zur Erläuterung der Bereitstellung einer Verformbarkeit. Es ist eine Möglichkeit dargestellt, wie der für die elastische Deformation benötigte Deformationsweg zur Verfügung gestellt werden kann, indem nämlich der optische Sensorbereich 14 auf einer auf einem Träger 32 angeordneten Schaumschicht 34 montiert ist. Über den optischen Sensoren 14 befindet sich eine Kunststoffschicht 40.
6 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines vorderen Bereiches eines Kraftfahrzeugs zur Erläuterung einer weiteren Möglichkeit zur Bereitstellung einer Verformbarkeit. Hier ist eine andere Möglichkeit der Anordnung der optischen Sensoren 14 im Fahrzeug dargestellt. Es ist ebenfalls wieder eine Kunststoffschicht 40 als Außenhaut vorgesehen. Darunter befinden sich die Sensoren 14 auf einer Crash-Box 36. Die Crash-Box stellt bis zu einer gewissen auf sie ausgeübten Kraft ein elastisches Deformationsverhalten zur Verfügung, so dass auf der Grundlage der Deformation der optischen Sensoren 14 eine Detektion erfolgen kann.
7 zeigt einen Ausschnitt aus einem optischen Fasersensor 30 mit einem sensitiven Bereich in drei verschiedenen Zuständen a, b und c. Der optische Fasersensor 30 hat einen sensitiven Bereich 18, der durch Oberflächenbehandlung zur Verfügung gestellt werden kann. Durch die Bereitstellung eines solchen sensitiven Bereiches 18 kann die aus dem optischen Fasersensor 30 austretende Lichtintensität in diesem sensitiven Bereich 18 verändert werden. Dies hat zur Folge, dass die austretende Lichtintensität vom Deformationszustand des Fasersensors 30 abhängt. Bei dem Deformationszustand gemäß 7a wird die aus dem sensitiven Bereich 18 austretende Lichtintensität 18 im Vergleich zum nicht deformierten Zustand gemäß 7b erniedrigt. Im Gegensatz hierzu wird bei dem Beispiel gemäß 7c die aus dem sensitiven Bereich 18 austretende Lichtintensität im Vergleich zu dem nicht deformierten Zustand gemäß 7b erhöht.
8 zeigt eine Anordnung optischer Fasersensoren mit Lichtquelle 44 und Detektoren 46, 48. In einem Trägermaterial 42 sind zwei optische Fasersensoren 28, 30 angeordnet. Der optische Fasersensor 28 ist nicht mit einem sensitiven Bereich ausgestattet, während der optische Fasersensor 30 mit einem sensitiven Bereich 18 versehen ist; dies ist durch die unterbrochene Linie im Trägermaterial 42 angedeutet. Koppelt man nun Licht aus einer Lichtquelle 44 an einem Ende 24 des optischen Fasersensors 30 ein, so wird das Licht durch den optischen Fasersensor 30 geleitet, und es gelangt schließlich mit einer verbleibenden Intensität zum anderen Ende 26 des optischen Fasersensors 30. Dort kann von einem Detektor 46 die Lichtintensität gemessen werden. Wird nun der sensitive Bereich 18 des optischen Fasersensors 30 deformiert, so hat dies einen Einfluss auf die in diesem Bereich austretende Lichtintensität und somit auch auf die von dem Detektor 46 bei gegebener eingekoppelter Lichtintensität aus der Lichtquelle 44 nachgewiesene Intensität. Um zuverlässige Messergebnisse zur Verfügung zu stellen, ist es möglich, parallel zu dem optischen Fasersensor 30 einen weiteren optischen Fasersensor 28 anzuordnen, wobei dieser jedoch keinen sensitiven Bereich aufweist. Koppelt man in diesen optischen Leiter 28 Licht aus derselben Lichtquelle 44 ein, die auch für den optischen Fasersensor 30 verwendet wird, so kann das von dem Detektor 48 ausgegebene Intensitätssignal über eine entsprechende elektronische Schaltung, die hier durch einen Verstärker 50 symbolisiert ist, als Eingangssignal für die Lichtquelle 44 und somit zur Darstellung einer Bezugsschaltung verwendet werden. Somit können beispielsweise Schwankungen der von der Lichtquelle 44 abgegebenen Intensität kompensiert werden.
9 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Systemaufbaus. Das erfindungsgemäße System ordnet sich in der Weise in ein Gesamtkonzept ein, dass die Sensoranordnung 14 über eine Schnittstelleneinrichtung 52 mit einer elektronischen Steuereinheit 16 kommuniziert. Diese elektronische Steuereinheit 16 kann eine CAN-Schnittstelle umfassen, so dass von der elektronischen Steuereinheit 16 zusätzliche auf dem CAN-Bus zur Verfügung stehende Informationen verarbeitet werden können. Ebenfalls können dem CAN-Bus auf diese Weise von der Sensoranordnung 14 erfasste Informationen eingegeben werden. Die elektronische Steuereinheit 14 steuert eine Leistungselektronik 54 an, die in Abhängigkeit der von der Sensoran ordnung 14 erfassten Informationen einen Aktuator 56 betätigen kann. Dieser kann dann im Falle eines Fußgängeraufpralls das in 1 dargestellte Aufstellen der Motorhaube bewirken .
Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Bei einem System zum Erkennen des Aufpralls eines Objektes 10, insbesondere eines Fußgängers, auf ein Fahrzeug 12 werden mehrere Kontaktsensoren 14, 30 verwendet. Die am Frontend des Fahrzeugs 12 bewirkte Deformation kann mittels Sensoren 14, 30 gemessen werden, so dass hieraus Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden können. Bei geeigneter Anordnung der Sensoren 14, 30 kann die Geometrie des aufprallenden Objekts 10 erfasst werden; ebenfalls ist es möglich, Zeitinformationen auszuwerten. Indem nun Sensoren 14, 30 mit mehreren sensitiven Bereichen 18 vorgesehen sind, wobei sich die sensitiven Bereiche 18 an verschiedenen Orten des Fahrzeugs 12 befinden, kann die Anzahl der für eine zuverlässige Erkennung erforderlichen Sensoren 14, 30 maßgeblich verringert werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

System zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts (10) auf ein Fahrzeug (12), mit – mehreren Sensoren (14, 30) zum Erfassen eines Kontakts zwischen dem Objekt (10) und dem Fahrzeug (12), wobei die von den einzelnen Sensoren (14, 30) gelieferten Signale deformationsabhängig sind, und – Mitteln (16) zum Auswerten der von den Sensoren (14, 30) gelieferten Signale, so dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (14, 30) mit mehreren sensitiven Bereichen (18) vorgesehen sind, die sich an verschiedenen Orten des Fahrzeugs (12), insbesondere der Fahrzeugfront, befinden.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus relativen Intensitäten von Signalen verschiedener Sensoren (14, 30) geliefert werden.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus zeitlichen Verläufen von Signalen verschiedener Sensoren (14, 30) geliefert werden.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14, 30) beziehungsweise die sensitiven Bereiche (18) der Sensoren (14, 30) entlang einem Stoßfänger (20) des Fahrzeugs (12) angeordnet sind.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Sensor (14, 30) zugehörigen sensitiven Bereiche (18) in regelmäßigen Abständen entlang einem Stoßfänger (20) des Fahrzeugs (12) angeordnet sind.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sensitive Bereiche (18) benachbarter Sensoren (14a, 14b, 14c, 14d) zueinander versetzt beziehungsweise nebeneinander angeordnet sind, so dass beim Aufprall eines Objekts (10) von benachbarten Sensoren (14a, 14b, 14c, 14d) Signale mit unterschiedlichen Intensitäten geliefert werden.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Anordnungsmuster (22) der sensitiven Bereiche (18) entlang dem Stoßfänger (20) des Fahrzeugs (12) wiederholt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sensoren (14) optische Fasersensoren (30) sind, an deren einem Ende (24) Licht eingekoppelt werden kann und an deren anderem Ende (26) die Intensität von austretendem Licht gemessen werden kann, – dass die sensitiven Bereiche (18) der Sensoren (14) durch Veränderung der Oberfläche der optischen Fasersensoren (30) geschaffen sind und – dass in Abhängigkeit der Deformation der sensitiven Bereiche (18) mehr oder weniger Licht aus den sensitiven Bereichen (18) ausgekoppelt werden kann, so dass die gemessene Intensität von austretendem Licht als Maß für die Deformation der sensitiven Bereiche (18) verwendet werden kann.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass Mittel (16) zum Speichern und/oder Berechnen von Deformationsmustern vorgesehen sind, die charakteristisch für den Aufprall von Fußgängern sind, und – dass die von den Sensoren (14, 30) gelieferten Signale mit den gespeicherten und/oder berechneten Deformationsmustern verglichen werden können.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass Mittel (16) zum Speichern einer Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern vorgesehen sind, – dass aus der von den Sensoren (14, 30) während eines Aufpralls erfassten Zeitinformation die Intrusionsgeschwindigkeit des Objekts (10) bestimmt werden kann und – dass aus der Intrusionsgeschwindigkeit und der von den Sensoren (14, 30) erfassten Intensitätsinformation unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern auf die Masse des Objekts (10) geschlossen werden kann.
Verfahren zum Erkennen des Aufpralls eines Objekts (10) auf ein Fahrzeug (12), bei dem – mehrere Sensoren (14, 30) zum Erfassen eines Kontakts zwischen dem Objekt (10) und dem Fahrzeug (12) verwendet werden, wobei die von den einzelnen Sensoren (14, 30) gelieferten Signale deformationsabhängig sind, und – die von den Sensoren (14, 30) gelieferten Signale ausgewertet werden, so dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls geliefert werden, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (14, 30) mit mehreren sensitiven Bereichen (18) verwendet werden, die sich an verschiedenen Orten des Fahrzeugs (12), insbesondere der Fahrzeugfront, befinden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus relativen Intensitäten von Signalen verschiedener Sensoren (14, 30) geliefert werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die Charakteristik des Aufpralls aus den zeitlichen Verläufen von Signalen verschiedener Sensoren (14, 30) geliefert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14, 30) beziehungsweise die sensitiven Bereiche (18) der Sensoren (14, 30) entlang einem Stoßfänger (20) des Fahrzeugs (12) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Sensor (14, 30) zugehörigen sensitiven Bereiche (18) in regelmäßigen Abständen entlang einem Stoßfänger (20) des Fahrzeugs (12) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sensitive Bereiche (18) benachbarter Sensoren (14a, 14b, 14c, 14d) zueinander versetzt beziehungsweise nebeneinander angeordnet sind, so dass beim Aufprall eines Objekts (10) von benachbarten Sensoren (14a, 14b, 14c, 14d) Signale mit unterschiedlichen Intensitäten geliefert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Anordnungsmuster (22) der sensitiven Bereiche (18) entlang dem Stoßfänger (20) des Fahrzeugs (12) wiederholt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sensoren (14) optische Fasersensoren (30) sind, an deren einem Ende (24) Licht eingekoppelt wird und an deren anderem Ende (26) die Intensität von austretendem Licht gemessen wird, – dass die sensitiven Bereiche (18) der Sensoren (14) durch Veränderung der Oberfläche der optischen Fasersensoren (30) geschaffen sind und – dass in Abhängigkeit der Deformation der sensitiven Bereiche (18) mehr oder weniger Licht aus den sensitiven Bereichen (18) ausgekoppelt wird und die gemessene Intensität von austretendem Licht als Maß für die Deformation der sensitiven Bereiche (18) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass gespeicherte und/oder berechnete Deformationsmuster, die charakteristisch für den Aufprall von Fußgängern sind, mit von den Sensoren (14, 30) gelieferten Signalen verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern gespeichert ist, – dass aus der von den Sensoren (14, 30) während eines Aufpralls erfassten Zeitinformation die Intrusionsgeschwindigkeit des Objekts (10) bestimmt wird und – dass aus der Intrusionsgeschwindigkeit und der von den Sensoren (14, 30) erfassten Intensitätsinformation unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen verschiedenen kinetischen Energien des Aufpralls und verschiedenen Deformationsmustern auf die Masse des Objekts (10) geschlossen wird.