DE60101853T2 - Schaltungsunabhängige transformation von sensorkonfigurationen zur klassifizierung von personen - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassifizieren von Fahrzeuginsassen unter Verwendung von gemeinsamer Hardware für Anordnungen mehrerer Sitzsensoren. Insbesondere werden physische Sensoren in eine virtuelle Matrix abgebildet, aus welcher eine Klassifikation der Insassen bestimmt wird.
- Stand der Technik.
- Im Dokument
WO 99/38731 - Die meisten Fahrzeuge sind mit Airbags und Gurtrückhaltesystemen ausgestattet, die zusammenwirken, um den Fahrer und die Fahrgäste davor zu schützen, dass sie bei einem Zusammenstoß mit hoher Geschwindigkeit schwere Verletzungen erleiden. Es ist wichtig, die Auslösekraft der Airbags auf der Grundlage der Größe des Fahrers oder des Fahrgasts zu steuern. Wenn ein Erwachsener auf dem Fahrzeugsitz sitzt, sollte der Airbag auf normale Art und Weise ausgelöst werden. Wenn ein kleines Kind auf dem Fahrzeugsitz sitzt, sollte der Airbag nicht ausgelöst werden, oder er sollte mit einer wesentlich geringeren Auslösekraft ausgelöst werden. Ein Weg, die Airbag-Auslösung zu steuern, besteht darin, das Gewicht der auf dem Sitz sitzenden Person zu überwachen. Die Gewichtsinformationen können verwendet werden, um die auf dem Sitz sitzenden Personen verschiedenen Gruppen zuzuordnen, z. B. Erwachsener, Kind, Babysitz usw., um letzten Endes die Auslösekraft des Airbags zu steuern.
- Es gibt viele verschiedene Systeme zum Messen des Gewichts einer auf einem Sitz sitzenden Person. Bei einem Typ von Systemen wird eine Vielzahl von Sensoren verwendet, die im Sitzflächenpolster angebracht sind. Die Informationen von den Sensoren werden zur Systemhardware gesendet, welche Software verwendet, um die Ausgangssignale der Sensoren zu kombinieren, um das Gewicht der auf dem Sitz sitzenden Person zu bestimmen. Oft müssen diese Sensoren symmetrisch im Inneren des Sitzpolsters angeordnet werden, damit sie mit der Systemhardware und -software kompatibel sind. Manchmal lässt sich aufgrund der spezifischen Gestaltung des Sitzes oder des begrenzten Raums im Inneren des Sitzpolsters eine symmetrische Anordnung der Sensoren schwer erreichen.
- Ein weiteres Problem bei gegenwärtig verwendeten Anordnungen von Sitzsensoren besteht darin, dass unterschiedliche Sensoranordnungen jeweils unterschiedliche Systemhardware und -software erfordern, um den Änderungen in der Sensoranordnung Rechnung zu tragen. Folglich ist es schwierig, die Anordnung der Sensoren zu optimieren, aufgrund der Einschränkungen im Hinblick auf eine Anordnung der Sensoren in Zeilen und Spalten.
- Folglich ist es wünschenswert, über ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassifizieren von Insassen zu verfügen, bei dem bzw. bei der für unterschiedliche Anordnungen von Sitzsensoren eine gemeinsame Hardware und Software verwendet werden kann. Das Verfahren und die Vorrichtung sollten außerdem sowohl bei symmetrischen als auch bei asymmetrischen Sitzformen funktionieren, zusätzlich zur Überwindung der obengenannten Mängel bei dem Stand der Technik entsprechenden Systemen.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassifizieren von Fahrzeuginsassen unter Verwendung von gemeinsamer Hardware für Anordnungen mehrerer Sitzsensoren. Mehrere Sitzsensoren werden in eine virtuelle Matrix abgebildet, aus welcher eine Klassifikation der Insassen bestimmt wird.
- Die Sitzsensoren sind vorzugsweise in einem Sitzflächenpolster oder im Sitzgestell angebracht. Die Sensoren können in einem symmetrischen oder asymmetrischen Muster angebracht sein. Die virtuelle Matrix definiert ein optimales Muster, das eine optimale Anzahl von Sitzsensor-Positionen aufweist.
- Bei einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung sind die Sensoren in einer ersten Anordnung angebracht, die jeweils einen physischen Sensor für jede virtuelle Sitzsensor-Position des optimalen Musters aufweist. Ein Personengewichtssignal von jedem Sensor wird in eine entsprechende Sitzsensor-Position in dem optimalen Muster abgebildet. Normalerweise sind mehr virtuelle Sitzsensor-Positionen in der virtuellen Matrix vorhanden, als physische Sitzsensoren im Sitz angebracht sind. Die Differenz zwischen der Anzahl der virtuellen Feldpositionen in der virtuellen Matrix und der Anzahl der in der Sitzfläche angebrachten physischen Sensoren definiert eine verbleibende Anzahl virtueller Feldpositionen. Jeder der verbleibenden virtuellen Feldpositionen wird auf der Basis von Daten von den umgebenden physischen Sensoren ein Wert zugewiesen.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM) verwendet, um die virtuelle Matrix durch Bestimmung von Werten für jede der verbleibenden virtuellen Feldpositionen abzubilden. Der EEPROM ist vorzugsweise auf einer Leiterplatte angebracht, die für alle Sitzsensor-Anordnungen ein und dieselbe ist.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassifizieren von auf einem Sitz sitzenden Personen bereit, das bzw. die für symmetrische und asymmetrische Sensoranordnungen verwendet werden kann und bei dem ein und dieselbe Hardware für alle unterschiedlichen Sitzsensor-Anordnungen verwendet wird. Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnungen, welche im Folgenden kurz beschrieben sind, verständlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsitzes und eines Airbagsystems, welche die vorliegende Erfindung beinhalten. -
2 ist eine schematische Ansicht einer Sitzsensor-Anordnung, welche die vorliegende Erfindung beinhaltet. -
3A ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Sitzsensor-Anordnung, welche die vorliegende Erfindung beinhaltet. -
3B ist eine schematische Ansicht der Sensoranordnung von3A , die eine virtuelle Matrix beinhaltet. -
4 ist eine schematische Ansicht des Steuerungssystems, welches die vorliegende Erfindung beinhaltet. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER ALS BEISPIEL DIENENDEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugsitz-Baugruppe, die in
1 allgemein mit12 bezeichnet ist, und ein einen Airbag enthaltendes Rückhaltesystem14 . Die Sitzbaugruppe12 ist vorzugsweise ein Fahrgastsitz und umfasst eine Rückenlehne16 und eine Sitzfläche18 . Ein Fahrzeuginsasse20 übt eine Kraft F auf die Sitzfläche18 aus. Der Fahrzeuginsasse20 kann ein Erwachsener, ein Kind oder ein Baby oder Kleinkind in einem Baby- oder Kindersitz sein. - Das Airbagsystem
14 löst unter gewissen Kollisionsbedingungen einen Airbag24 aus. Die Auslösekraft für den Airbag24 , der in1 mit gestrichelten Linien dargestellt ist, ist in Abhängigkeit von der Art des Insassen, der auf dem Sitz12 sitzt, unterschiedlich. Für einen Erwachsenen wird der Airbag24 auf eine normale Art und Weise ausgelöst, wie in1 dargestellt. Wenn ein Kind auf dem Fahrzeugsitz12 sitzt oder ein Baby oder Kleinkind in einem Baby- oder Kindersitz an ihm befestigt ist, sollte der Airbag24 nicht ausgelöst werden, oder er sollte mit einer wesentlich geringeren Auslösekraft ausgelöst werden. Folglich ist es wichtig, dass man in der Lage ist, die auf einem Sitz befindlichen Personen zu klassifizieren, um die verschiedenen Rückhaltesysteme zu steuern. - Ein Weg, um Insassen zu klassifizieren, besteht darin, die vom Gewicht auf die Sitzfläche
18 ausgeübte Kraft F zu überwachen und zu messen. Innerhalb der Sitzfläche18 sind mehrere Sitzsensoren26 angebracht, um Personengewichtssignale28 zu erzeugen, welche die Anteile des Gewichts der Person repräsentieren, die auf den jeweiligen Sensor26 einwirken. Die Signale28 werden zu einer zentralen Steuereinheit30 übertragen, und die kombinierten Ausgangssignale der Sensoren26 werden verwendet, um das Insassengewicht zu bestimmen. Dieser Prozess wird weiter unten ausführlicher erläutert. - Sobald das Insassengewicht bestimmt worden ist, wird der Insasse einer der verschiedenen vorgegebenen Klassen von Insassen zugeordnet, z. B. Erwachsener, Kind, Baby/Kleinkind usw. Die Klassifizierungs-Informationen können auf vielfältige Weise verwendet werden. Zum Beispiel können die Klassifizierungs- Informationen in einem ein Airbagsystem
14 umfassenden Rückhaltesystem eines Fahrzeugs verwendet werden. Die Klassifizierungs-Informationen können zu einer Airbag-Steuerung übertragen werden. Ergibt die Klassifizierung, dass sich ein Erwachsener auf dem Sitz12 befindet, wird der Airbag24 auf normale Art und Weise ausgelöst. Ergibt die Klassifizierung, dass die auf dem Sitz befindliche Person ein Kind oder Kleinkind/Baby ist, wird der Airbag24 nicht ausgelöst, oder er wird mit einer wesentlich geringeren Auslösekraft ausgelöst. - Die Sitzsensoren
26 können in irgendeiner von verschiedenen Anordnungen innerhalb der Sitzfläche18 angebracht sein. Die Sensoren26 können in einer symmetrischen Anordnung angebracht sein, siehe2 , oder in einem asymmetrischen Muster, siehe4 . Wie in2 dargestellt, sind die Sensoren26 vorzugsweise in einer Reihe von Zeilen und Spalten in die Sitzfläche18 eingebaut. Die Anzahl der Zeilen und Spalten kann jedoch variieren;2 zeigt ein Beispiel einer vollständig bestückten Sensoranordnung. -
3A zeigt eine andere Sensoranordnung. Diese Anordnung weist gegenüber der in2 dargestellten Anordnung eine Zeile weniger auf, die mit 30 bezeichnet ist. Eine Änderung der Anzahl der Zeilen und/oder Spalten erfolgt normalerweise in Reaktion auf Anforderungen des Kunden, die einen Sitz betreffen, der eine zusätzliche grabenartige Vertiefung aufweist, um Sitzpolster-Abschnitte zu definieren. Oder bei kleineren Sitzen kann es ebenfalls erforderlich sein, die Anzahl der Zeilen und Spalten zu verringern. - Um bei unterschiedlichen Sitzsensor-Anordnungen ein und dieselbe Hardware und Software zu nutzen, wird eine virtuelle Matrix
40 verwendet, um den Platz der fehlenden Zeile zu füllen, wie in3B dargestellt. Die virtuelle Matrix40 enthält virtuelle Feldpositionen 42, um die Sensoren26 unterzubringen, die aus dem idealen Muster entfernt worden sind. Den virtuellen Feldern42 werden Werte zugewiesen, die auf Daten von den umgebenden physischen Sensoren26 basieren. Die zentrale Steuereinheit30 kann dann einen Algorithmus benutzen, der für alle Sitzsensor-Anordnungen derselbe ist, um das Insassengewicht zu bestimmen. Der Insasse kann danach klassifiziert werden, und das Airbagsystem14 kann auf der Grundlage dieser Klassifikation die Airbag-Auslösekraft steuern. - Wie oben erläutert, werden die Gewichtssignale
28 von den physischen Sensoren26 zu einer zentralen Steuereinheit30 übertragen. Wie in4 dargestellt, ist die zentrale Steuereinheit30 vorzugsweise eine Leiterplatte44 , die einen Verbindungsstecker46 mit einer Vielzahl von Anschlüssen für den Anschluss an die verschiedenen Sensoren46 aufweist. Die Leiterplatte44 umfasst eine Zentraleinheit48 einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM)50 . Ein EEPROM ist ein Typ eines programmierbaren Festwertspeichers, der gelöscht werden kann, indem er einer elektrischen Ladung ausgesetzt wird, und dessen Inhalt auch dann gespeichert bleibt, wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird. Die Zentraleinheit48 und der EEPROM50 empfangen die Gewichtssignale28 , erzeugen die virtuelle Matrix40 und bilden die Signale28 in die Matrix40 ab. Die Zentraleinheit48 erzeugt anschließend ein Ausgangssignal52 , das zur Airbaq-Baugruppe14 übertragen wird, um auf der Basis des Insassengewichts die Airbag-Auslösung zu steuern. Die Funktionsweise von Leiterplatten und EEPROMs ist wohlbekannt und soll nicht näher erläutert werden. Außerdem können, obwohl Leiterplatten und EEPROMs bevorzugt werden, auch andere ähnliche in de Technik bekannte Bauteile verwendet werden. - Das System funktioniert auf folgende Weise. Die Sensoren
26 werden innerhalb der Sitzfläche18 angebracht und erzeugen in Reaktion auf eine durch ein Gewicht auf die Sitzfläche18 ausgeübte Kraft F eine Vielzahl von Gewichtssignalen28 . Die Signale28 werden zu der zentralen Steuereinheit30 übertragen, wo sie in virtuelle Felder42 in der virtuellen Matrix40 abgebildet werden. Die Ausgänge von den virtuellen Feldern42 in der Matrix40 werden kombiniert und verwendet, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches das Insassengewicht repräsentiert. Jeder Insasse kann dann einer aus einer Vielzahl von vorgegebenen Personengewichtsklassen zugeordnet werden. Die Klassifizierungs-Informationen können dann verwendet werden, um eines von verschiedenen Rückhaltesystemen zu steuern. - Die virtuelle Matrix
40 ist vorzugsweise so gestaltet, dass sie ein optimales Muster definiert, das eine optimale Anzahl von virtuellen Feldern aufweist, welche die optimale oder maximale Anzahl von Sitzsensor-Positionen repräsentiert. Die virtuelle Matrix40 kann als eine vollständige Matrix erzeugt werden, die eine maximale Anzahl von Sitzsensor-Positionen aufweist, wobei jeder physische Sensor26 in ein virtuelles Feld abgebildet wird, oder die Matrix40 kann so erzeugt werden, dass in ihr die "fehlenden" physischen Sensoren26 dargestellt werden, von denen die Steuereinheit30 Signale zu empfangen erwartet. Bei dieser zweiten Ausführungsform, die in den3A und3B dargestellt ist, werden die Gewichtssignale28 von den physischen Sensoren26 mit den für die virtuelle Zeile30 generierten Daten kombiniert, um das Insassengewicht zu bestimmen. - Bei der bevorzugten Ausführungsform wird jedes Sensorsignal
28 in die virtuelle Matrix40 abgebildet, wie in4 dargestellt. Wie oben erläutert wurde, können die physischen Sitzsensoren26 innerhalb der Sitzfläche18 in irgendeiner von verschiedenen Anordnungen angebracht werden, darunter in einer symmetrischen Zeilen-/Spalten-Anordnung oder in einem asymmetrischen Muster. Zum Beispiel können bei einer Anordnung die Sensoren26 innerhalb der Sitzfläche18 in einem Muster eingebaut sein, welches einen physischen Sensor26 für jede virtuelle Sitzsensor-Position oder jedes Feld42 des optimalen Musters umfasst. Die Steuereinheit30 würde dann jeweils ein Personengewichtssignal28 von jedem physischen Sensor in ein virtuelles Sitzsensor-Feld42 im optimalen Muster abbilden. - Als Alternative hierzu können die physischen Sensoren
26 in der Sitzfläche18 in einem anderen Muster installiert werden, welches weniger physische Sensoren26 aufweist, als virtuelle Sitzsensor-Felder in der virtuellen Matrix40 vorhanden sind. Jeweils ein Personengewichtssignal28 von jedem der physischen Sensoren26 wird in ein entsprechendes virtuelles Sitzsensor-Feld42 im optimalen Muster abgebildet, wodurch eine verbleibende Anzahl von virtuellen Sensorpositionen definiert wird. Für jede der verbleibenden virtuellen Sensorpositionen wird auf der Grundlage von Informationen, die von umgebenden Sensoren26 geliefert werden, ein Wert bestimmt. - Folglich kann eine beliebige Anzahl von physischen Sensoren
26 in einem beliebigen Typ von Muster innerhalb eines Sitzes angebracht werden. Die von den Sensoren26 erzeugten Gewichtssignale28 werden anschließend in die virtuelle Matrix40 abgebildet, und allen verbleibenden virtuellen Feldern42 werden Werte zugewiesen, die auf Informationen von umgebenden Sensoren beruhen. Vorzugsweise bildet der elektrisch löschbare programmierbare Festwertspeicher EEPROM die virtuelle Matrix40 ab, indem er für jedes der verbleibenden virtuellen Felder42 mit Informationen von den umgebenden Feldern Werte bestimmt. Wahlweise können im EEPROM Positionstabellen gespeichert sein, die in Verbindung mit Personengewichtssignalen28 von umgebenden Sensoren26 zu verwenden sind, um Werte für jedes der verbleibenden virtuellen Felder42 zu bestimmen. - Dieses einheitliche Verfahren ermöglicht es, für beliebige Sitzsensor-Anordnungen ein und dieselbe Hardware und Software zu verwenden, was die Kosten des Systems wesentlich verringert. Dies bedeutet, dass dieselbe Leiterplatte
44 mit derselben Zentraleinheit48 und demselben EEPROM50 für alle unterschiedlichen Sitzsensor-Anordnungen verwendet werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassifizieren von Insassen bereit, welches für symmetrische und asymmetrische Sensoranordnungen verwendet werden kann.
Claims (13)
- Verfahren zum Klassifizieren von Fahrzeuginsassen (
20 ) durch Messen des Insassengewichts, welches folgende Schritte umfasst: (a) Anbringen einer Vielzahl von Sensoren (26 ), die in einer ersten Anordnung angeordnet sind, innerhalb eines Sitzgestells (18 ); (b) Erzeugen einer Vielzahl von Personengewichtssignalen (28 ) von den Sensoren in Reaktion auf eine durch ein Gewicht auf das Sitzgestell ausgeübte Kraft, gekennzeichnet durch (c) Abbilden der Gewichtssignale, so dass eine Menge von Gewichtssignalen einer Modellanordnung von Sensoren (40 ) bereitgestellt wird, wobei die besagte Modellanordnung eine andere Anordnung von Sensoren darstellt als die besagte erste Anordnung; (d) Bestimmen des Insassengewichts auf der Grundlage der Werte der besagten Modellanordnung. - Verfahren nach Anspruch 1, welches umfasst: (f) Zuordnen jedes Insassen (
20 ) zu einer aus einer Vielzahl von vorgegebenen Personengewichtsklassen. - Verfahren nach Anspruch 2, welches umfasst: (g) Übermittlung der Gewichtsklassifikation des Insassen an eine Rückhaltesteuerung (
14 ). - Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) ferner das Anbringen der Sensoren (
26 ) der besagten ersten Anordnung in einem asymmetrischen Muster umfasst. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) ferner das Anbringen der Sensoren (
26 ) der besagten ersten Anordnung in einem symmetrischen Muster umfasst. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zu jedem Sensor (
26 ) der besagten ersten Anordnung ein entsprechender Sensor (42 ) in der besagten Modellanordnung (40 ) vorhanden ist und wobei Schritt (c) ferner das Abbilden eines Personengewichtssignals (28 ) von jedem Sensor (26 ) der besagten ersten Anordnung in eine entsprechende Position eines Sitzsensors (42 ) in der Modellanordnung (40 ) umfasst. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehr effektive Sensorpositionen in der Modellanordnung (
40 ) vorhanden sind, als Sensoren (26 ) in der ersten Anordnung; wobei Schritt (c) ferner das Abbilden eines Personengewichtssignals (28 ) von jedem Sensor der ersten Anordnung in eine entsprechende Sitzsensor-Position in der Modellanordnung (40 ), so dass eine verbleibende Anzahl von Modell-Sensorpositionen (42 ) definiert wird, und das Bestimmen eines Wertes für jede der verbleibenden Modell-Sensorpositionen auf der Grundlage von umgebenden Sensoren umfasst. - Verfahren nach Anspruch 1, welches das Bereitstellen von Hardware (
26 ,30 ) zum Empfangen der Personengewichtssignale, das Speichern der Modellanordnung und das Abbilden der Gewichtssignale in die Modellanordnung umfasst. - Verfahren nach Anspruch 8, wobei Schritt (a) des Anbringen der Sensoren (
26 ) in einer von mehreren unterschiedlichen Sitzsensor-Anordnungen umfasst und ferner die Verwendung einer gemeinsamen Hardware (30 ) für alle unterschiedlichen Sitzsensor-Anordnungen umfasst. - Verfahren nach Anspruch 8, wobei Schritt (a) des Anbringen der Sensoren (
26 ) in einer von mehreren unterschiedlichen Sitzsensor-Anordnungen umfasst und ferner die Verwendung identischer Hardware (30 ) für alle unterschiedlichen Sitzsensor-Anordnungen umfasst. - System zum Bestimmen eines Insassengewichts, welches umfasst: eine Vielzahl von Sensoren (
26 ), die in einer ersten Anordnung innerhalb eines Sitzgestells (18 ) angeordnet sind, zum Erzeugen einer Vielzahl von Personengewichtssignalen (28 ) in Reaktion auf eine durch ein Gewicht auf das besagte Sitzgestell ausgeübte Kraft, gekennzeichnet durch eine elektrisch mit den besagten Sensoren (26 ) verbundene Steuereinheit (30 ) zum Empfangen der besagten Signale (28 ) und Abbilden der besagten Signale in eine Modellanordnung (40 ) von Sensorsignalen (42 ), um ein Ausgangssignal (52 ) zu erzeugen, welches das Insassengewicht repräsentiert, und wobei die besagte Modellanordnung (40 ) eine andere Anordnung von Sensoren (42 ) darstellt als die besagte erste Anordnung. - System nach Anspruch 11, wobei die besagte Steuereinheit (
30 ) so konfiguriert ist, dass sie ein Personengewichtssignal (26 ) in eine entsprechende Sitzsensor-Position in der besagten Modellanordnung (40 ) abbildet und jeder der besagten verbleibenden Sensorpositionen der Modellanordnung einen Wert (42) zuweist, indem sie Gewichtssignale (28 ) von umgebenden Sensoren verwendet, wobei zu jedem Sensor in der ersten Anordnung ein entsprechender Sensor in der Modellanordnung (40 ) vorhanden ist und wobei mehr effektive Sensorpositionen (42 ) in der Modellanordnung vorhanden sind, als Sensoren in der besagten ersten Anordnung. - System nach Anspruch 11, welches eine Rückhaltesteuerung (
14 ) umfasst, wobei das besagte Ausgangssignal (52 ) zu einer aus einer Vielzahl von vorgegebenen Personengewichtsklassen zugeordnet und zu der besagten Rückhaltesteuerung (14 ) übertragen wird.
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