專利名稱：用于車輛中的碰撞檢測的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛中的碰撞檢測的方法、用于車輛中的碰撞檢測的裝置、以及相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
用于碰撞檢測的傳統(tǒng)方法優(yōu)選地使用關(guān)于車輛的加速度信息，以便檢測到該車輛的碰撞或該車輛到物體的碰撞。該方式受到如下限制，即在安裝在車輛上的傳感器能夠反應(yīng)之前，首先該車輛總的底盤必須超過預(yù)先確定的加速度閾值。DE 10 2004 038 984A1示出了用于碰撞檢測的裝置，該裝置具有至少一個第一傳感器，分析該第一傳感器的信號，以用于至少一個第二、檢測碰撞的傳感器的信號的真實性檢查。

發(fā)明內(nèi)容
在此背景下通過本發(fā)明提出了如獨立權(quán)利要求所述的一種用于車輛中的碰撞檢測的改進的方法和改進的裝置，此外還提出了一種相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。各從屬權(quán)利要求以及下面的說明書中給出了有利的設(shè)計方案。本發(fā)明實現(xiàn)了一種用于車輛中的碰撞檢測的方法，該方法具有提供頻域中的振蕩信號的步驟，其中，所述振蕩信號表示由到所述車輛的碰撞所直接引起的信號部分與由該碰撞在車輛結(jié)構(gòu)中所生成的信號部分的疊加；該方法還具有將非線性處理規(guī)則應(yīng)用至所述所提供的振蕩信號以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號的步驟；該方法還具有將該經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換至倒頻率時域以便獲得時域振蕩信號的步驟；該方法還具有將該時域振蕩信號分離為具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量的步驟；以及該方法還具有通過使用該第一和/或第二信號分量檢測關(guān)于到該車輛的碰撞和/或該車輛的碰撞的信息的步驟。以倒頻率描述一種以秒為單位的標(biāo)準(zhǔn)時間，在將頻域中經(jīng)處理的信號轉(zhuǎn)換至?xí)r域時運用該標(biāo)準(zhǔn)時間?；诘诡l率確定時域。該標(biāo)準(zhǔn)時間或倒頻率并不相應(yīng)于實際的時間而是相應(yīng)于由變換所決定的虛擬的時間，如同技術(shù)人員在執(zhí)行倒頻譜分析時常用的那樣。具有低的倒頻率值的信號分量被視為相對于時域振蕩信號的其他信號分量而言具有低的倒頻率值的信號分量。這些第一信號分量通常形成一組多個相繼的值，其與一組具有高的倒頻率值的、同樣相繼的值相間隔。此外本發(fā)明還實現(xiàn)了一種用于車輛中的碰撞檢測的裝置，該裝置具有以下特征 用于提供頻域中的振蕩信號的裝置，其中所述振蕩信號表示由到所述車輛的碰撞所直接引起的信號部分與由該碰撞在車輛結(jié)構(gòu)中激勵的信號部分的疊加；用于將非線性處理規(guī)則應(yīng)用至所述所提供的振蕩信號以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號的裝置；用于將該經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換至倒頻率時域以便獲得時域振蕩信號的裝置；用于分離所述時域振蕩信號以便獲得具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量的裝置；以及用于通過使用一個或多個所述第一和/或第二信號分量檢測關(guān)于到所述車輛的所述碰撞和/或所述車輛的所述碰撞的信息的裝置。此外，該發(fā)明還實現(xiàn)了具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，用于當(dāng)在控制裝置上實施該程序時執(zhí)行前述方法。尤其地，該計算機程序產(chǎn)品能夠被存儲在諸如半導(dǎo)體存儲器、硬盤存儲器或光存儲器的機器可讀的載體上，并且被用于當(dāng)程序在控制裝置或相應(yīng)地設(shè)計的裝置上被實施時，執(zhí)行根據(jù)前述實施方式的方法。本發(fā)明基于以下認(rèn)識，根據(jù)倒頻譜的低頻(低的倒頻率)和/或高頻(高的倒頻率)的信號分量的認(rèn)識，能夠?qū)崿F(xiàn)對象到車輛的碰撞部位和/或碰撞速度的非常良好的區(qū)分，作為關(guān)于碰撞的信息。尤其地，在未來更多地進入市場的、以諸如碳纖維或者鋁的輕型結(jié)構(gòu)的車輛中，在這些輕型結(jié)構(gòu)的元件斷裂時出現(xiàn)高頻和低頻信號部分，其能夠被應(yīng)用于分辨對象到車輛的不同的撞擊部位和/或速度。在這種分析中能夠例如通過傳遞函數(shù)引起低頻信號部分，該低頻信號部分是由車輛結(jié)構(gòu)因為斷裂所引起的高頻激勵而產(chǎn)生的。這在獲知對象到車輛的預(yù)先確定的撞擊位置和/或撞擊角度時的典型的信號曲線的情況下引起了以下可能，具有低的倒頻率值的信號部分(低的倒頻率的信號部分)能夠確定關(guān)于對象到車輛的實際撞擊部位和/或撞擊角度的指示。能夠通過具有低的倒頻率值的信號部分與預(yù)先確定的倒頻率特性的比較實現(xiàn)該確定。本發(fā)明的一個重要的方面就是利用分離激勵事件與對該激勵事件(例如能夠是加速度信號和/或固體聲信號)的傳遞函數(shù)，以及利用隨后的分辨。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在所述提供步驟中執(zhí)行時域中的輸入信號的加窗以及隨后將所述經(jīng)加窗的輸入信號變換至頻域，以便獲得頻域中的所述振蕩信號。所述經(jīng)加窗的輸入信號至頻域的變換能夠是傅里葉變換、離散傅里葉變換、傅里葉級數(shù)或連續(xù)傅里葉變換。同樣子波變換也是可能的。頻域中的振蕩信號能夠是頻譜并且在時域中示出單個頻率的強度。本發(fā)明的這種實施方式提供以下優(yōu)點，通過數(shù)值地技術(shù)上成熟的方法能夠獲得頻域中可良好地處理的信號。根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，在提供步驟中能夠確定時域中的輸入信號的頻譜部分的能量并且隨后將該頻譜部分低通濾波，以便得到頻域中的振蕩信號。能夠通過先前濾波所獲得的時域中的輸入信號的頻帶、通過在一時間段上對該頻帶中的信號強度的累加或積分，執(zhí)行時域中的輸入信號的頻譜部分的能量的確定。通過隨后的低通濾波能夠?qū)崿F(xiàn)平滑由單個值所組成的信號。本發(fā)明的這種實施方式提供以下優(yōu)點，由此能夠以非常簡單的方式獲得頻域中的信號。根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式能夠在應(yīng)用步驟中執(zhí)行所提供的振蕩信號的對數(shù)化，以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號。通過所提供的振蕩信號的對數(shù)化能夠?qū)⒄袷幮盘栔械膯蝹€的疊加的部分由部分的乘法轉(zhuǎn)換為部分的加法，從而能夠簡單地分離頻域中的信號的單個的部分。對數(shù)化是計算密集的但是是非常準(zhǔn)確的。在本發(fā)明的另外的實施方式中，在所述應(yīng)用步驟中也能夠執(zhí)行所述所提供的振蕩信號的值與來自預(yù)先確定的查閱表的值的比較，以及根據(jù)分配給所述查閱表的、以及所存儲的值，來執(zhí)行由預(yù)先確定的值替代所述所提供的振蕩信號的所述值，以便獲得所述經(jīng)處理的振蕩信號。通過查閱表替代作為非線性處理規(guī)則的對數(shù)化也能夠以有限的計算性能盡快地，即實時地處理對時間要求嚴(yán)格的過程。由更短的信號處理時間彌補了相對于所提供的信號的詳細的對數(shù)化在準(zhǔn)確性上的較小的損失。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式在轉(zhuǎn)換步驟中能夠執(zhí)行信號變換，尤其是離散傅里葉反變換，以便獲得所述時域振蕩信號。離散傅里葉反變換相應(yīng)于將頻域中的信號綜合至?xí)r域中的信號。通過前述的對數(shù)化或者基于查閱表的非線性處理規(guī)則的應(yīng)用來有利地實現(xiàn)經(jīng)處理的振蕩信號中的信息的校正，這才實現(xiàn)了信號部分的簡單分析。所產(chǎn)生的時域中的信號具有國際單位秒，其正確的解釋是作為經(jīng)變換的頻率。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在轉(zhuǎn)換步驟中能夠通過使用濾波器組將經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換為時域振蕩信號。在避免將來自頻域的經(jīng)處理的振蕩信號數(shù)值地、準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為時域振蕩信號的情況下，并在由此隨之產(chǎn)生的通過簡單的基于濾波器組的方法替代準(zhǔn)確的變換方法的情況下，能夠避免昂貴的計算過程并減少信號處理時間。根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式能夠在分離步驟中將窗口函數(shù)應(yīng)用至所述時域振蕩信號，以便獲得具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量。通過信號分離以簡單的方式和方法將信號的不同的范圍相互分離是可能的。在時域振蕩信號中不同的信息被包含在不同的倒頻率值中。然而，單個倒頻率值的不同的信息的分析需要時域振蕩信號的分離。根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，在所述分離步驟中能夠執(zhí)行所述時域振蕩信號的信號濾波，以便獲得具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量。通過使用濾波函數(shù)以簡單的、低成本的方法完成時域振蕩信號的分離是可能的。因為傳遞函數(shù)與激勵的信號范圍在倒頻率標(biāo)度上相互遠離，所以區(qū)域的交叉或者由倒頻率值的分離所導(dǎo)致的、中心區(qū)域的漸隱(Ausblendimg)幾乎不對所獲得的結(jié)果產(chǎn)生影響。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在檢測步驟中能夠?qū)⒕哂械偷牡诡l率值的第一信號分量與預(yù)先確定的倒頻率曲線相比較，其中所述預(yù)先確定的倒頻率曲線表示關(guān)于碰撞部位和/或碰撞類型的信息，并且其中具有高的倒頻率值的第二信號分量通過在倒頻率間隔中的最大值的數(shù)量和/或最大值的強度表示關(guān)于碰撞強度的信息。能夠通過在虛擬車輛上的碰撞的仿真或者通過在標(biāo)準(zhǔn)化的碰撞期間的記錄，例如在實驗室條件下的記錄獲得預(yù)先確定的倒頻率曲線。在此，該預(yù)先確定的倒頻率曲線表示到車輛的確定的碰撞部位和/或確定的碰撞速度。在比較過程中能夠?qū)⒕哂械偷牡诡l率值的信號分量按照最大可能的一致性與預(yù)先確定的倒頻率曲線的值相比較，以便提取關(guān)于碰撞部位和碰撞類型的信息并且由此實現(xiàn)碰撞的盡可能的精確的定位和分類。在此具有低的倒頻率值的信號分量能夠被分配給這樣的倒頻率曲線，該倒頻率曲線與相關(guān)的倒頻率曲線的實際所確定(即，基于測量)的值是最相似的。此外能夠獲取具有高倒頻率值的信號分量的最大值的比率。在倒頻率間隔中高數(shù)量的最大值還能夠被分配給高的碰撞強度，與之相反，在相關(guān)的倒頻率間隔中低數(shù)量的最大值表示低的碰撞強度。與之類似地，通過分析具有高的倒頻率值的信號部分的最大值的總數(shù)，獲得關(guān)于碰撞強度的信息是可能的。基于關(guān)于碰撞強度、碰撞部位和/或碰撞類型(方式)的信息，能夠有針對性地激活車輛中的主動安全元件，例如人員約束系統(tǒng)或者乘客保護系統(tǒng)。同樣地，在車輛的與碰撞相關(guān)的區(qū)域中的、確定的車輛系統(tǒng)的緊急斷路也是可能的。此外，本發(fā)明還實現(xiàn)了一種控制裝置(即，裝置)，該控制裝置具有單元，其被構(gòu)造為以便執(zhí)行或者實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。通過以控制裝置為形式的本發(fā)明的這一實施變型還能夠快速并高效地解決作為本發(fā)明基礎(chǔ)的任務(wù)。
在此能夠?qū)⒖刂蒲b置/裝置理解為處理傳感器信號并且據(jù)此輸出控制信號的電氣裝置。該控制裝置能夠具有能夠以硬件和/或軟件方式構(gòu)造的接口。在以硬件方式的構(gòu)造中，所述接口能夠例如是所謂的ASIC系統(tǒng)的一部分，所述ASIC系統(tǒng)包含控制裝置的各種功能。然而也可能的是，所述接口是特有的、集成的電路或者至少部分地由分立構(gòu)件組成。 在以軟件方式的構(gòu)造中，所述接口能夠是軟件模塊，所述軟件模塊例如存在于另外還有其他軟件模塊的微控制器上。附圖規(guī)則下面根據(jù)所附的附圖示例性地詳細解釋本發(fā)明。附圖中

圖1示出了用于車輛中的碰撞檢測的、依據(jù)本發(fā)明的方法的第一實施例的方框圖；圖2示出了由對象到車輛的碰撞產(chǎn)生信號的情況下，通過傳遞函數(shù)的信號失真的示意圖；圖3示出了根據(jù)用于車輛中的碰撞檢測的、依據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的在應(yīng)用非線性處理規(guī)則的步驟之后的示例性結(jié)果的圖；圖4示出了根據(jù)用于車輛中的碰撞檢測的、依據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的在將振蕩信號從頻域返回至?xí)r域中的時域振蕩信號的方法步驟之后的示例性結(jié)果的圖；圖5示出了用于車輛中的碰撞檢測的、依據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施例的流程圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于車輛中的碰撞檢測的簡化的方法的流程圖；以及圖7示出了本發(fā)明的作為裝置的實施例的方框圖。
具體實施例方式相同的或者相似的元件在附圖中通過相同或者相似的附圖標(biāo)記表示，其中不再重復(fù)說明。此外，附圖中的圖、圖的說明以及權(quán)利要求包含組合的很多特征。在此本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，能夠單獨地考慮這些特征或者將其組合成另外的、在此未詳細描述的組合。 此外在隨后的說明中通過使用不同的尺寸和大小對本發(fā)明進行闡述，其中本發(fā)明不能被理解為限制于該尺寸和大小。此外，能夠反復(fù)地且以與所描述的順序不同的順序?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的方法步驟。如果實施例包括在第一特征和第二特征之間的“和/或”連接，則這能夠被解釋為，根據(jù)一個實施方式，該實施例既具有第一特征，又具有第二特征，并且根據(jù)另一個實施方式，該實施例不是僅具有第一特征，就是僅具有第二特征。根據(jù)專家估計，以輕型結(jié)構(gòu)所設(shè)計的新式車輛結(jié)構(gòu)在碰撞信號方面明顯不同于通過鋼梁結(jié)構(gòu)的變形所產(chǎn)生的傳統(tǒng)的信號。在輕型結(jié)構(gòu)中合成材料和通過碳纖維強化的合成材料起著重要的作用。該種合成材料結(jié)構(gòu)的破壞能夠?qū)е麓嘈詳嗔堰^程，這激勵了諸如鋁框架的支撐的車輛結(jié)構(gòu)。該框架也具有直至碰撞傳感器的確定的傳遞性能。該激勵例如能夠包含速度信息，該傳遞函數(shù)具有關(guān)于碰撞部位以及碰撞中的結(jié)構(gòu)的變化(變形、變硬、變短)的潛在信息。出于這個原因有利的是，從事故信號中提取包含在激勵中以及傳遞函數(shù)中的信息并對其進行分析，以便例如基于所識別的碰撞類型、碰撞強度和/或碰撞部位來觸發(fā)車輛中的人員保護裝置并且由此最優(yōu)地保護車輛乘客。然而該種改進的分析可能性需要相對于傳遞函數(shù)分離激勵，其不能夠簡單地執(zhí)行，因為無論是激勵的信號部分還是傳遞函數(shù)的信號部分組合地存在于一個信號中。能夠在倒頻譜分析中見到用于信號分析的所建立的方式，如其由B. P. Bogen、 Μ· J. R. Healy 以及 J. W. Tukey 在"The Quefrency Alanysis of Time Series for Echoes Cepstrum, Pseudo-Autocovariance, Cross-Cepstrum, and Saphe Cracking" Proceedings of the Symposiuman Time Series Analysis(Hrsg :M. Rosenblatt) , Kapitel 15, S. 209-243. New York =Wiley, 1963中所提出的那樣。用于信號分析的該方式例如用于激勵與傳遞函數(shù)的分離。倒頻譜分析主要應(yīng)用于語音編碼和語音分析。此外倒頻譜分析例如被應(yīng)用于相對于原子彈試驗區(qū)分地震的震感信號的領(lǐng)域中。用于碰撞檢測的、有利地分離激勵與傳遞函數(shù)的方法、尤其是倒頻譜分析的使用在背景技術(shù)中不是已知的。因此基于該背景技術(shù)以下詳細地提出了一種用于碰撞信號中相關(guān)信息的分離和提取的改進的方式。圖1示出了用于車輛中的碰撞檢測的、依據(jù)本發(fā)明的方法90的一個實施例的方框圖。示出了提供100頻域中的振蕩信號的步驟。隨后進行將非線性處理規(guī)則應(yīng)用102至所提供的振蕩信號以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號的步驟。隨后進行將經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換 104至?xí)r域中以便獲得時域振蕩信號的步驟。隨后進行將時域振蕩信號分離106為第一信號分量和第二信號分量的步驟。最后進行通過使用第一和第二信號分量來檢測108信息的步驟。在步驟100中，提供頻域中的振蕩信號，該振蕩信號由碰撞的信號部分和由碰撞在汽車結(jié)構(gòu)中的所激勵的信號部分組成。兩個信號部分是疊加的。頻域中的振蕩信號表示時域中所接收的輸出信號。為了獲得頻域中的振蕩信號，能夠執(zhí)行例如諸如離散傅里葉變換的離散振蕩分析。在步驟102中，所提供的振蕩信號在頻域中被進行具有非線性特征例如對數(shù)化的處理規(guī)則的處理。由此獲得經(jīng)處理的振蕩信號。在步驟104中，通過使用處理規(guī)則將經(jīng)處理的振蕩信號由頻域轉(zhuǎn)換回時域。通過所述步驟，尤其是非線性處理規(guī)則的應(yīng)用以及隨后的反變換，所獲得的時域是一個抽象的時域而不是真正的時域。該時域例如在語音處理中被描述為倒頻率。該時域能夠被解釋為頻率的一種形式，其能夠被分析并且使得特別地推斷出作為基礎(chǔ)的信號的成為可能。反變換的結(jié)果是時域振蕩信號。在步驟106中，時域振蕩信號被分離為一個或多個第一信號分量和一個或多個第二信號分量。該一個或多個第一信號分量表示在抽象的時域(倒頻率)中具有較低的值的、 時域振蕩信號的部分。該一個或多個第二信號分量表示在抽象的時域(倒頻率)中具有較高的值的、時域振蕩信號的部分。在步驟108中，分析兩個信號分量，至少分析兩個信號分量中的一個，以便獲得關(guān)于碰撞的信息。在此，使用一個或多個第一信號分量，以便獲得關(guān)于車輛的性能和狀態(tài)或者對象到車輛的碰撞部位或者碰撞角度的信息，而使用一個或多個第二信號分量，以便獲得關(guān)于實際碰撞，尤其是關(guān)于碰撞速度的信息?，F(xiàn)在能夠在車輛的另外的系統(tǒng)中進一步使用在步驟108中所獲得的信息。例如能夠通過如此所獲得的信息控制乘客保護系統(tǒng)。
圖2示出了由對象到車輛的碰撞引起的信號疊加的示意圖，信號疊加引起產(chǎn)生了由兩個信號部分所疊加的信號。圖200和202被并列安置并且通過箭頭連接。圖200表示由碰撞所直接引起的信號部分。圖202表示在對象到車輛的碰撞部位的區(qū)域中車輛的傳遞函數(shù)。在圖200中，在橫坐標(biāo)上標(biāo)明了時間t而在縱坐標(biāo)上標(biāo)明了依賴于時間t的幅度x(t)。在圖200中所描繪的幅度曲線表示碰撞或者由此所引起的在以輕型的車輛結(jié)構(gòu)的材料中的斷裂過程。在圖202中，在橫坐標(biāo)上標(biāo)明了頻率ω而在縱坐標(biāo)上標(biāo)明了對于該頻率的增益/傳輸率(Durchmssigkeit)H(CO)。圖202中所描繪的線表示車輛結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)或轉(zhuǎn)移函數(shù)，以此通過車輛結(jié)構(gòu)的濾波效應(yīng)，由碰撞所引起的信號部分變得失真或者拖尾。圖2中的圖示示出了在車輛中或車輛結(jié)構(gòu)中的“信號產(chǎn)生”的模型，該“信號產(chǎn)生” 由車輛結(jié)構(gòu)的物理特性所引起。在實際中，由于車輛結(jié)構(gòu)的頻率傳輸率的不同而產(chǎn)生作為在此所提出的方法的碰撞信號S (t)的、待分析的輸入信號。由此引起了激勵信號X(t)的失真或異化。因此，對于信號的進一步分析而言有利的是，盡可能準(zhǔn)確地分離信號的兩個部分，即由斷裂過程和由車輛結(jié)構(gòu)所引起的拖尾所產(chǎn)生的信號部分。用于分析當(dāng)前的信號的新的方式是高頻信號部分的分析?；拘盘柕暮唵蔚暮土餍械姆治霎a(chǎn)生與確定的頻率帶中的能量相關(guān)的信號。該分辨在圍繞新特征擴展的組合的特征空間中進行，其中，新特征由第一和第二信號部分表示。PI jg, IH M Rabiner & Juang 的 “Cepstrum Analysis" (http //cobweb, ecn. purdue. edu/ ee649/notes/c印strum, html, Kapitel4. 5. 2-3)對上述方式進行詳細闡述。對于在此所描述的方式，由車輛中的針對斷裂過程的信號模型替代在所述的著作中所討論的來自語音分析領(lǐng)域的例子。作為在此所描述的方式的基礎(chǔ)，基于以下假設(shè)，根據(jù)圖2的圖示存在用于根據(jù)激勵信號x(t)和傳遞函數(shù)Η(ω)的信號產(chǎn)生的線性濾波模型，通過信號產(chǎn)生生成用于進一步信號處理的輸出或者起始信號s (t)。能夠通過公式將該關(guān)系表示為下式s(t) = x(t)女h(t)，其中，該關(guān)系在頻域中能夠表示為下式S(co) = Χ(ω) · Η(ω)在此所提出的方式的目的在于Χ(ω)與Η(ω)的分離，以便根據(jù)激勵(S卩，斷裂過程)和傳遞性能(即，車輛結(jié)構(gòu)對斷裂過程的反應(yīng))分析碰撞信息。應(yīng)用例如對數(shù)化作為非線性處理規(guī)則，由此獲得以下關(guān)系IoglS(GJ) = l。g[|X(co) I · |Η(ω) ] = l。g|X(co) |+l。g|H(co)這意味著log I S ( ω ) I具有兩個加項-傳遞函數(shù)Η(ω)生成“低頻波”(車輛結(jié)構(gòu)的諧振)-激勵X( ω )生成“高頻波”(斷裂過程)根據(jù)以下關(guān)系，能夠通過(反)傅里葉變換分離這種“波”IDFT[log|S(co) ] = IDFT[log|H(co) ]+IDFT[log|X(ω)]在此通過對數(shù)化將信號部分的乘法轉(zhuǎn)換為單個信號部分的加法，由此能夠?qū)崿F(xiàn)單個信號分量的明顯地簡化的分離。圖3示出了在實施應(yīng)用非線性處理規(guī)則的步驟之后的示例性結(jié)果的圖。在圖300中，在橫坐標(biāo)上標(biāo)明了以Hz為單位的頻率而在縱坐標(biāo)上標(biāo)明了對數(shù)的頻率強度LOGlF(co) |2。附加地，在橫坐標(biāo)上還標(biāo)明了作為第二量的窗口寬度1/T。線302表示關(guān)于一頻率范圍的振蕩信號的強度的平均曲線。線304表示精確計算的頻率強度，其通過加窗具有丘狀的曲線。因此，圖3中示出了已經(jīng)進行了對數(shù)化的頻譜的曲線302。由此在信號產(chǎn)生時，僅以加法地疊加地示出乘法地疊加的信號部分。由此隨后更易于重新分離兩個信號部分或分量。圖4示出了根據(jù)用于車輛中的碰撞檢測的的方法的實施例的在實施將振蕩信號從頻域返回至(倒頻率)時域中的時域振蕩信號的方法步驟之后的示例性結(jié)果的圖400。 例如能夠通過IDFT(離散傅里葉反變換)實現(xiàn)該返回，在該變換中計算倒頻譜。在此，倒頻譜相應(yīng)于函數(shù)IDFT[loglS(co) |]。在圖400中，在橫坐標(biāo)上標(biāo)明了抽象時間[t](倒頻率) 而在縱坐標(biāo)上標(biāo)明了離散傅里葉反變換的強度值J2[L0G|F(co) |2]。根據(jù)頻率選擇名字“倒頻率”。如圖4所示，激勵和傳遞函數(shù)進一步被加法地疊加，然而能夠被很好地分離。圖400 中的圖形的部分402表示在通過由對象到車輛的碰撞所引起的在車輛結(jié)構(gòu)中的斷裂過程所引發(fā)的激勵之后的車輛的傳遞特性。圖400中的圖形的另一的部分404表示由碰撞所引起的原有的振蕩部分。在橫坐標(biāo)上的抽象時間t (倒頻率)雖然單位為秒但不是真正的時間。單位是毫秒，然而不能夠?qū)⑵淅斫鉃闀r間軸。抽象時間更應(yīng)當(dāng)被理解為一類頻率。由此也能夠推導(dǎo)出，部分402被安置在對應(yīng)于較低的頻率的區(qū)域中而曲線部分404被安置在對應(yīng)于較高頻率的區(qū)域中。部分402包含例如關(guān)于碰撞的部位的信息和關(guān)于隨后的在碰撞部位的車輛結(jié)構(gòu)的變形和破壞的信息。部分404包含例如關(guān)于給出有關(guān)碰撞的類型和嚴(yán)重性的信息。對于所獲得的信息的進一步的應(yīng)用而言，應(yīng)該相互獨立考慮這兩部分。為此有必要將其互相分離。如果現(xiàn)在將激勵與傳遞分離，那么就會執(zhí)行所謂的“倒頻譜同態(tài)濾波”(C印stral liftering)。由該同態(tài)濾波函數(shù)所獲得的較高的系數(shù)(較高的倒頻率值)相應(yīng)于激勵，較低的系數(shù)(較低的倒頻率值)相應(yīng)于傳遞函數(shù)的值?，F(xiàn)在能夠以兩個加項將倒頻譜引入分類器，該分類器分析例如激勵的突出的倒頻率T以及其幅度。低的倒頻率表征傳遞。能夠?qū)⒌偷牡诡l率直接作為倒頻譜系數(shù)分析，或者將其變換至頻譜域，例如作為平滑的傳遞函數(shù)。圖5示出了用于車輛中的碰撞檢測的、依據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施例的方框圖。在步驟502中，對待處理的信號s (t)進行加窗。隨后在步驟504中，對由此獲得的信號進行離散傅里葉變換，緊接著在步驟506中，對由此產(chǎn)生的信號進行對數(shù)化。隨后在步驟 508中，對以該方式獲得的信號進行離散傅里葉反變換。然后在倒頻譜同態(tài)濾波的步驟510 中，將所獲得的信號分離為第一范圍512和第二范圍514并且隨后在步驟516中對單個的范圍進行分類以便檢測向車輛的碰撞的特征。因此從分類的步驟516起，產(chǎn)生用于區(qū)分不同的碰撞類型的分辨特征518。在加窗502中，通過連續(xù)的但明顯有限的窗在時間上限制由適合的裝置所提供的信號s(t)，以便能夠?qū)Υ皟?nèi)的值進行例如離散傅里葉變換504。通過傅里葉變換504，信號 s(t)被轉(zhuǎn)換至頻域并且作為頻譜可供使用。通過作為非線性處理規(guī)則的對數(shù)化506的步驟來變化該頻譜，以便能夠執(zhí)行改進的分離或提取在頻域內(nèi)的信號中的信號部分。在步驟 508中，經(jīng)變化的信號通過離散傅里葉反變換又在形式上返回至?xí)r域，該時域當(dāng)然不表示真正的時間。不如說該時域更應(yīng)當(dāng)被解釋為標(biāo)準(zhǔn)時間(倒頻率)并且其表示頻率。離散傅里葉反變換508提供了所謂的倒頻譜，其表示關(guān)于倒頻率的信號的強度。倒頻率的計算單位是秒。在倒頻譜中將在輸出信號s (t)中疊加的信號相互分離是非常簡單的。在同態(tài)濾波步驟510中實現(xiàn)了該種分離，在該步驟中將具有較低的倒頻率的信號部分與高倒頻率的信號部分相分離。在此所描述的實施例中，具有較低的倒頻率的信號部分相應(yīng)于車輛的自身振蕩性能或者傳遞函數(shù)，而高倒頻率的信號部分相應(yīng)于碰撞或者激勵的直接影響。因此，在步驟516中，分離地分析這兩個信號分量，并且一起(或者單獨)地使用該結(jié)果，用于分辨 518或區(qū)分碰撞過程與碰撞后果。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的、用于車輛中的碰撞檢測的簡化的方法的流程圖。通過使用具有帶通604的濾波器組，例如在固體聲傳感器602中、在用于接收信號 s(t)的裝置中處理信號s(t)并且將經(jīng)處理的信號引入至能量含量的分析606。此外隨后將所獲得的關(guān)于能量含量的信號引入至低通濾波608，以便獲得頻域的振蕩信號。能夠在固體聲傳感器或加速度傳感器的傳感器特有硬件中實施上述單元。然后，在信號值的替代的步驟中，由來自非線性查閱表的替代值改變頻域中的信號，其中在待讀入的信號值與替代值之間的非線性關(guān)系被存儲在查閱表(Look-Up-Table)中。在在濾波器組中重新濾波612 之后，在分離614的步驟中，選擇單個的通道用于將低頻信號部分與高頻信號部分相分離并且在該些通道中從高頻信號部分618中提取低頻信號部分616。在分類620中，按照分辨特征622檢查兩個信號部分(或者只有其中單個的信號部分)并且使用分辨特征622，用于控制例如車輛中的另外的諸如安全氣囊或安全帶拉緊器的安全裝置。換而言之，根據(jù)按照圖6的實施例，在在這種情況下為固體聲傳感器602或加速度傳感器的、用于接收的裝置中接收和/或準(zhǔn)備信號s (t)。通過濾波、積分以及重新濾波將信號s(t)從時域轉(zhuǎn)換到頻域。以這種方式，現(xiàn)在能夠簡單地分析單個地調(diào)用的頻率的強度。 在步驟610中，由來自非線性查閱表的值替換所獲得的頻域中的信號的信號值，其中在該查閱表中能夠表示相應(yīng)于對數(shù)化的信號值的替代。對數(shù)化的信號或者由來自非線性查閱表中的數(shù)值替代的信號的重新濾波612使得隨后簡單地分離614具有高和低的倒頻率值的信號部分成為了可能，該重新濾波相應(yīng)于頻域中信號至?xí)r域的反變換。在此以兩個子部分實現(xiàn)該分離614 具有低的倒頻率的值616表示由車輛的傳遞函數(shù)引起的信息，而具有高的倒頻率的值618表示相應(yīng)于碰撞的直接影響的信息。為了使之更清晰第二濾波612類似于在倒頻譜分析中的傅里葉反變換。濾波器的輸入值是在當(dāng)前系統(tǒng)時間的、通過步驟606-610處理的、604中的頻帶的輸出信號。在隨后的分類620步驟中，分析兩個倒頻率子部分。在分析或者分類620中獲得關(guān)于碰撞速度和結(jié)構(gòu)中的變形以及破壞的信息。該信息就是用于區(qū)分不同的碰撞類型的分辨特征622。最后所描述的依據(jù)本發(fā)明的方法的實施例基于其低的數(shù)值的復(fù)雜性特別適合于， 以較低的處理能力的在車輛中仍能夠以可接受的速度被實施或者以較高的處理能力在車輛中被特別快地實施。根據(jù)圖6中所示的實施例，一致地由可簡單地實施的函數(shù)替代數(shù)值或電路技術(shù)復(fù)雜的函數(shù)。信號分析的簡化的變型是用于信號分析的前述方式的簡化的形式，不需要執(zhí)行DFT，因此能夠容易地實現(xiàn)。同時，由適合的濾波器組替代在前述實施例中的所謂的傅里葉分析或變換。類似于目前的SBS傳感器，計算單個通道中的能量。在圖6中
11灰色示出傳感器，例如是具有相關(guān)的功能性的固體聲傳感器。對數(shù)的形成通過使用非線性查閱表由數(shù)值交換函數(shù)替代。通過信號處理借助于第二濾波器組替代IFFT函數(shù)。在“同態(tài)濾波”步驟中，實現(xiàn)單個待分析通道的選擇，即高的和低的倒頻率以及所屬的信號部分的選擇。能夠通過通道輸出的相似的分析來執(zhí)行分類。能夠例如由此實現(xiàn)碰撞類型的分類，將第一信號部分的值或曲線和/或第二信號部分地值或曲線與預(yù)先確定的值或預(yù)先確定的信號曲線相比較。能夠例如通過理論的計算或者在實驗條件下的測試事故中的數(shù)值的記錄而描繪出這些預(yù)先確定的信號曲線，并且將其作為在確定的碰撞類型下的數(shù)值曲線的參考。然后，能夠如此地確定實際上出現(xiàn)的碰撞類型，即該碰撞類型將被識別為所出現(xiàn)的碰撞類型，當(dāng)所出現(xiàn)的碰撞類型所屬的信號或值曲線與在分類的步驟620或516中所測量的或所處理的信號曲線最相似。從高頻信號部分， 能夠例如通過出現(xiàn)比率的確定或在高的倒頻率范圍內(nèi)的最大值(“尖峰”)的高度來實現(xiàn)對象到車輛的速度或撞擊部位。本發(fā)明還實現(xiàn)了一種用于在車輛中的碰撞檢測的裝置700，如其在圖7中作為方框圖所示的那樣。該裝置700具有用于提供頻域中的振蕩信號的裝置720(例如接口)，其中，所述振蕩信號表示直接由到車輛的碰撞所引起的信號部分與由在該碰撞車輛結(jié)構(gòu)中激勵的信號部分的疊加。此外該裝置700還包括與用于提供的裝置720相連接的、用于將非線性處理規(guī)則應(yīng)用至所提供的振蕩信號以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號的裝置740。該裝置700 還包括用于以倒頻率將經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換至具有倒頻率的時域以便獲得時域振蕩信號的裝置760。此外該裝置700還包括與用于轉(zhuǎn)換的裝置760耦接的、用于分離時域振蕩信號以便獲得具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量的裝置780。最后該裝置700還包括用于通過使用一個或多個第一和/或第二信號分量檢測關(guān)于到車輛的碰撞和/或車輛的碰撞的信息的裝置790。
權(quán)利要求
1.用于車輛中的碰撞檢測的方法(90，500，600)，具有以下步驟提供(100，502-504，604-608)頻域中的振蕩信號，其中，所述振蕩信號表示由到所述車輛的碰撞所直接引起的信號部分與由所述碰撞在車輛結(jié)構(gòu)中激勵的信號部分的疊加；將非線性處理規(guī)則應(yīng)用(102，506，610)至所述所提供的振蕩信號，以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號；以倒頻率將所述經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換(104，508，612)至?xí)r域，以便獲得時域振蕩信號；分離(106，510，614)所述時域振蕩信號，以便獲得具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量；以及通過使用所述第一和/或第二信號分量檢測(108，516，620)關(guān)于到所述車輛的碰撞和 /或所述車輛的碰撞的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提供步驟中執(zhí)行為時域中的輸入信號(s(t))加窗(502)以及隨后將所述經(jīng)加窗的輸入信號變換(504)至頻域，以便獲得所述頻域中的振蕩信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提供步驟中將時域中的輸入信號 (s(t))分離(604)為頻譜部分并且確定(606-608)所述頻譜部分的能量值，以便獲得所述頻域中的振蕩信號。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述應(yīng)用步驟中執(zhí)行所述所提供的振蕩信號的對數(shù)化，以便獲得所述經(jīng)處理的振蕩信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述應(yīng)用(610)步驟中執(zhí)行所述所提供的振蕩信號的值與來自預(yù)先確定的查閱表的值的比較，以及根據(jù)分配給所述查閱表的、以及所存儲的值，來執(zhí)行由預(yù)先確定的值替代所述所提供的振蕩信號的所述值，以便獲得所述經(jīng)處理的振蕩信號。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)換(508)步驟中執(zhí)行信號變換，尤其執(zhí)行離散傅里葉反變換，以便獲得所述時域振蕩信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)換(61 步驟中通過使用濾波器組將所述經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換為所述時域振蕩信號。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述分離(510)步驟中， 將窗口函數(shù)應(yīng)用至所述時域振蕩信號，以便獲得具有低的倒頻率值的所述第一信號分量和具有高的倒頻率值的所述第二信號分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述分離(612)步驟中執(zhí)行所述時域振蕩信號的信號濾波，以便獲得具有低的倒頻率值的所述第一信號分量和具有高的倒頻率值的所述第二信號分量。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，在所述檢測(518，620)步驟中將具有低的倒頻率值的所述第一信號分量與預(yù)先確定的倒頻率曲線相比較，其中所述預(yù)先確定的倒頻率曲線表示關(guān)于碰撞部位和/或碰撞類型的信息；其中具有高的倒頻率值的所述第二信號分量通過在倒頻率間隔中的最大值的數(shù)量和/或最大值的強度表示關(guān)于碰撞強度的信息。
11.用于車輛中的碰撞檢測的裝置(700)，具有以下特征用于提供頻域中的振蕩信號的裝置(720)，其中所述振蕩信號表示由到所述車輛的碰撞所直接引起的信號部分與由所述碰撞在車輛結(jié)構(gòu)中激勵的信號部分的疊加；用于將非線性處理規(guī)則應(yīng)用至所述所提供的振蕩信號，以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號的裝置(740)；用于以倒頻率將所述經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換至?xí)r域，以便獲得時域振蕩信號的裝置 (760)；用于分離所述時域振蕩信號，以便獲得具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量的裝置(780)；以及用于通過使用所述第一和/或第二信號分量檢測關(guān)于到所述車輛的所述碰撞和/或所述車輛的所述碰撞的信息的裝置(790)。
12. —種具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，用于當(dāng)所述程序在控制裝置或裝置(700) 上被實施時，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于車輛中的碰撞檢測的方法，該方法具有提供頻域中的振蕩信號的步驟，其中，該振蕩信號表示由到該車輛的碰撞所直接引起的信號部分與由該碰撞在該車輛結(jié)構(gòu)中激勵的信號部分的疊加。此外該方法還具有將非線性處理規(guī)則應(yīng)用至該所提供的振蕩信號以便獲得經(jīng)處理的振蕩信號的步驟。該方法還包括以倒頻率將該經(jīng)處理的振蕩信號轉(zhuǎn)換至?xí)r域以便獲得時域振蕩信號的步驟。該方法此外還包括分離該時域振蕩信號，以便獲得具有低的倒頻率值的第一信號分量和具有高的倒頻率值的第二信號分量的步驟。最后該方法還包括通過使用該第一和/或第二信號分量檢測關(guān)于到該車輛的該碰撞和/或該車輛的該碰撞的信息。
文檔編號B60R21/0136GK102259628SQ20111012487
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者H·弗賴恩施泰因, M·科克 申請人:羅伯特·博世有限公司