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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Fahrzeugunfallanalysevorrichtung,
inkludierend eine Fahrzeugparameterbestimmungsvorrichtung, die in
Verbindung mit einem Unfallrekonstruktionssystem betrieben wird.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Technik zum
Verbessern von Rekonstruktionsqualität von Zusammenstößen bei
geringer Geschwindigkeit.
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Im
allgemeinen ist für
eine Fahrzeugunfallanalysevorrichtung Rekonstruktion von Fahrzeugzusammenstößen eines
der wichtigsten Probleme bei Straßenverkehrsunfallrekonstruktion.
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Zusammenstöße bei geringer
Geschwindigkeit stellen eine wichtige Gruppe von Zusammenstößen dar,
da z.B. Verletzungen der Wirbelsäule
sehr häufig
sogar bei geringen Geschwindigkeiten auftreten. Die wirtschaftlichen
Kosten, die durch derartige Verletzungen verursacht werden, sind
enorm. Deshalb gibt es ein wachsendes Interesse an einer Rekonstruktion
derartiger Unfälle,
um die Frage von Verantwortlichkeit richtig zu beantworten.
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Z.B.
wird in einer konventionellen Fahrzeugunfallanalysevorrichtung auf
Bericht eines Unfalls hin das Ausmaß von Verletzungen der Passagiere
bestimmt, um dadurch einen raschen Bericht zu einer Rettungsinstitution
zu erreichen (siehe z.B. Patentliteraturstelle 1: JP 2001-514789
A).
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In
der konventionellen Fahrzeugunfallanalysevorrichtung sind keine
effektiven Parameterbestimmungseinheiten vorgesehen. Deshalb ist
es nicht möglich,
die wesentliche Passagierbewegung innerhalb der Passagierkabine
akkurat zu rekonstruieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde unternommen, um die oben beschriebenen
Probleme zu lösen, und
es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugunfallanalysevorrichtung
vorzusehen, in der die wesentliche Passagierbewegung innerhalb der
Passagierkabine durch Bestimmung des Aufprallwinkels basierend auf
dem prinzipiellen Richtung einer Kraft, die zu dem Punkt einer Kollision (Aufprallstelle)
mit einem Zusammenstoßgegner
zur Zeit eines Fahrzeugzusammenstoßes angelegt wird, akkurat
rekonstruiert wird.
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Eine
Fahrzeugunfallanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Fahrzeugunfallanalysevorrichtung, die mit einer Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung
zum Bestimmen von Zusammenstoßparametern
eines Fahrzeugs basierend auf Eingangssignalen von Sensoren, die
in dem Fahrzeug montiert sind, versehen ist, die Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung
inkludierend: eine Auslöseeinheit
zum Generieren eines Triggersignals, falls die Eingangssignale eine
Zusammenstoßsituation
des Fahrzeugs anzeigen; eine Bereichsbestimmungseinheit zum Generieren
des wahrscheinlichsten Aufprallbereiches des Fahrzeugs basierend
auf den Eingangssignalen als Reaktion auf das Triggersignal; und
eine Parameterkalkulationseinheit zum Kalkulieren der Zusammenstoßparameter
basierend auf den Eingangssignalen und dem wahrscheinlichsten Aufprallbereich,
die Auslöseeinheit
inkludierend: eine Pegelbestimmungseinheit zum Bestimmen von Pegeln
der Eingangssignale mit vordefinierten Schwellen; einen Timer, der
als Reaktion auf ein Bestimmungsergebnis der Pegelbestimmungseinheit
betrieben wird; eine Zeitbestimmungseinheit zum Vergleichen einer
Betriebszeit des Timers mit einer vorbestimmten Zeitdauer; und logische
Operatoren zum Generieren des Triggersignals durch Kombinieren jeweiliger
Bestimmungsergebnisse der Pegelbestimmungseinheit und der Zeitbestimmungseinheit,
wobei das Triggersignal ermöglicht,
dass Prozesse der Bereichsbestimmungseinheit und der Parameterkalkulationseinheit gestartet
werden; die Bereichsbestimmungseinheit eine Bereichsklassifikations-
und Zuweisungseinheit und einen Bereichszähler inkludiert, ausgelöst durch das
Triggersignal; die Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit
die wahrscheinlichste Aufprallstelle des Fahrzeugs bestimmt, um
den Aufprallbereich in jedem Zeitmoment zu klassifizieren; der Bereichszähler den
wahrscheinlichsten Aufprallbereich durch einzelnes Zählen des
Aufprallbereiches, der in jedem Zeitmoment durch die Bereichsklassifikations- und
Zuweisungseinheit klassifiziert wurde, erfasst; und die Parameterkalkulationseinheit
eine Aufprallstelle des Fahrzeugs und eine Aufprallkraft eines Zusammenstoßgegners
kalkuliert, und einen Aufprallwinkel basierend auf einer prinzipiellen
Richtung der Aufprallkraft, die an die Aufprallstelle angelegt wird, kalkuliert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es, als Daten von im Fahrzeug befindlichen Sensoren,
möglich,
wertvolle Information vorzusehen, um bei geringen Geschwindigkeiten
bewertet zu werden, wie etwa Fehlpositionsaufstellung von Airbags,
und mehr Information über
derartige Unfallsituationen vorzusehen, die häufig auftreten und die beträchtliche menschliche
und finanzielle Schäden
verursachen. Durch Bestimmen von Zusammenstoßparametern (Aufprallstelle,
Aufprallkraft und Aufprallwinkel) bezüglich eines Zusammenstoßes bei
geringer Geschwindigkeit und durch Bestimmen eines Ereignisses und
einer Zeitdauer eines Zusammenstoßes in der Auslöseeinheit
ist es möglich,
die wesentliche Passagierbewegung innerhalb der Passagierkabine zu
rekonstruieren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den begleitenden Zeichnungen sind:
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1 ein
Blockdiagramm, das eine Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung zeigt,
die auf eine Fahrzeugunfallanalysevorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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2 ein
Blockdiagramm, das einen funktionalen Aufbau einer Auslöseeinheit
in 1 zeigt;
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3 ein
Blockdiagramm einer Bereichsbestimmungseinheit in 1,
das einen funktionalen Aufbau in einem Flussdiagramm zeigt;
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4 eine
Zeichnung, die einen geschätzten
Aufprallwinkel, der durch eine Schätzaufprallwinkelbestimmungseinheit
in 3 kalkuliert wird, und Fahrzeugbereiche veranschaulicht;
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5 ein
Blockdiagramm, das einen funktionalen Aufbau einer Parameterkalkulationseinheit
in 1 zeigt;
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6 eine
Zeichnung, die schematisch Kräfte
und Winkel zeigt, die durch eine Parameterbestimmungseinheit gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden; und
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7 ein
Flussdiagramm, das schematisch die Prozesse von Zusammenstoßparameterkalkulation
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1.
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung, die
auf eine Fahrzeugunfallanalysevorrichtung gemäß einer Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Auslöseeinheit
in der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, das einen Teil des Prozesses zum Erfassen
eines Fahrzeugzusammenstoßes
zeigt, um Parameterkalkulationen in einem Flussdiagramm zu starten.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer Bereichsbestimmungseinheit in der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, das Prozessblöcke zum groben Bestimmen einer
Aufprallstelle zeigt.
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4 ist
eine Zeichnung, die einen geschätzten
Aufprallwinkel, der in der Bereichsbestimmungseinheit kalkuliert
wird, die in 3 gezeigt wird, und Fahrzeugbereiche
veranschaulicht.
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5 ist
ein Blockdiagramm einer Parameterkalkulationseinheit in der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, das den Prozess zum tatsächlichen
Kalkulieren der gewünschten Fahrzeugzusammenstoßparameter
zeigt.
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6 ist
eine Zeichnung, die die Zusammenstoßparameter (Aufprallkraft und
Aufprallwinkel) erläutert,
die durch die Parameterkalkulationseinheit verarbeitet werden, die
in 5 gezeigt wird.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das die Prozesse von Parameterkalkulation zeigt,
die durch die Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.
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In 1 besteht
die Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 hauptsächlich aus drei
Teileinheiten, nämlich
einer Auslöseeinheit 20, einer
Bereichsbestimmungseinheit 30 und einer Parameterkalkulationseinheit 50,
und zusätzlich
einer Differenziationseinheit 40.
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Die
Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 verwendet
diese Komponenten 20 bis 50, um Fahrzeugzusammenstoßparameter
(Aufprallstelle b_aC, Aufprallkraft F_GC und Aufprallwinkel Θ_YC) basierend
auf Eingangssignalen (Beschleunigungssignale a_X, a_Y, Gierratensignal Ψ') von Sensoren, die
in dem Fahrzeug (oder einem Netz) montiert sind (nicht gezeigt)
zu bestimmen.
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In
der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 generiert
die Auslöseeinheit 20 ein
Triggersignal 21, falls die Eingangssignale (Beschleunigungssignale
a_X, a_Y) eine Fahrzeugzusammenstoßsituation anzeigen, um die
Parameterkalkulation durch die Einheiten zu starten, die anschließende Prozesse
durchführen.
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Das
Triggersignal 21 aktiviert Prozesse der Bereichsbestimmungseinheit 30 und
der Parameterkalkulationseinheit 50, die zu starten sind.
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Die
Bereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt grob die geschätzte Aufprallstelle,
um den Umfang einer Kalkulation durch die Parameterkalkulationseinheit 50 zu
reduzieren, die die Zusammenstoßparameter
in dem anschließenden
Prozess kalkuliert.
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Als
Reaktion auf das Triggersignal 21 generiert die Bereichsbestimmungseinheit 30 den
wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31 des Fahrzeugs basierend
auf den Eingangssignalen (Beschleunigungssignale a_X, a_Y).
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Die
Differenziationseinheit 40 ist in einer Eingangsschaltung
der Parameterkalkulationseinheit 50 vorgesehen. Die Differenziationseinheit 40 differenziert
das Eingangssignal (Gierratensignal Ψ'), um ein Gierbeschleunigungssignal Ψ'' zu generieren, und gibt das Gierbeschleunigungssignal Ψ'' zu der Parameterkalkulationseinheit 50 ein.
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Schließlich kalkuliert
die Parameterkalkulationseinheit 50 tatsächlich die
Zusammenstoßparameter
(Aufprallstelle b_aC, Aufprallkraft F_GC und Aufprallwinkel Θ_YC) basierend
auf den Eingangssignalen (Beschleunigungssignale a_X, a_Y und Gierbeschleunigungssignal Ψ'') des wahrscheinlichsten Aufprallbereiches 31,
und gibt diese Parameter als die endgültigen gewünschten Fahrzeugzusammenstoßparameter
aus.
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Die
Beschleunigungssensoren, die in dem Fahrzeug montiert sind, generieren
die Beschleunigungssignale a_X, a_Y in Bezug auf eine X-Achsenrichtung
(Richtung von vorn nach hinten) und eine Y-Achsenrichtung (seitliche
Richtung), und geben diese Signale zu den Teileinheiten 20, 30, 50 in
der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 ein.
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Gleichermaßen generiert
der Gierratensensor in dem Fahrzeug das Gierratensignal Ψ' in Bezug auf eine
Kurvenrichtung des Fahrzeugs, und gibt das Signal in die Differenziationseinheit 40 in
der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 ein.
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Die
Differenziationseinheit 40 differenziert das Gierratensignal Ψ', um ein Gierbeschleunigungssignal Ψ'' zu generieren, und gibt das Signal
in die Parameterkalkulationseinheit 50 ein.
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Die
Auslöseeinheit 20 hat
Bestimmungseinheiten, einen Timer und logische Operatoren (die später beschrieben
werden) zum Erfassen eines Zusammenstoßereignisses des Fahrzeugs
basierend auf den Beschleunigungssignalen a_X, a_Y und Generieren
eines Triggersignals 21, das die Teileinheiten 30, 50 triggert,
wenn der Zusammenstoßes
erfasst wird.
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D.h.
basierend auf den Pegeln der Beschleunigungssignale a_X, a_Y und
der Zeitdauer setzt die Auslöseeinheit 20 das
Triggersignal 21 auf den H-Pegel, wenn der Fahrzeugzusammenstoß erfasst
wird, und startet die Prozesse der Bereichsbestimmungseinheit 30 und
der Parameterkalkulationseinheit 50 in der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10.
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Speziell
vergleicht die Auslöseeinheit 20 die Pegel
der Beschleunigungssignale a_X, a_Y und die Zeitdauer mit vordefinierten
Schwellen. Basierend auf der logischen Operation der Vergleichsergebnisse
generiert die Auslöseeinheit 20 das
Triggersignal 21, und gibt das Triggersignal 21 in
die Bereichsbestimmungseinheit 30 ein.
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Die
Bereichsbestimmungseinheit 30 hat eine Bereichsklassifikations-
und Zuweisungseinheit und einen Bereichszähler (später beschrieben), die als Reaktion
auf das Triggersignal 21 ausgelöst werden, um den Umfang von
Kalkulation in dem Prozess zum Bestimmen der Zusammenstoßparameter
durch die Parameterkalkulationseinheit 50 zu reduzieren.
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Die
Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit in der Bereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt
die wahrscheinlichste Aufprallstelle des Fahrzeugs und klassifiziert
einen Aufprallbereich in jedem Zeitmoment (in jedem Abtastschritt).
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Der
Bereichszähler
in der Bereichsbestimmungseinheit 30 zählt einzeln den Aufprallbereich, der
in jedem Zeitmoment klassifiziert wurde, um den wahrscheinlichsten
Aufprallbereich 31 zu erfassen, auf den der Aufprall des
Zusammenstoßgegners
angelegt wird, und gibt den wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31 in
die Parameterkalkulationseinheit 50 ein.
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Basierend
auf dem wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31, den Beschleunigungssignalen
a_X, a_Y und dem Gierbeschleunigungssignal Ψ'' kalkuliert
die Parameterkalkulationseinheit 50 die Aufprallstelle
b_aC des Fahrzeugs, die Aufprallkraft F_GC, die an den Zusammenstoßgegner
angelegt wird, und den Aufprallwinkel Θ_YC basierend auf der prinzipiellen
Richtung (später
beschrieben) der Aufprallkraft F_GC, die an die Aufprallstelle b_aC
angelegt wird.
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Als
Nächstes
wird eine allgemeine Operation der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt
wird, beschrieben.
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Wenn
die Auslöseeinheit 20 in 1 zuerst einen
Zusammenstoß des
Fahrzeugs basierend auf den Beschleunigungssignalen a_x, a_Y erfasst,
gibt die Auslöseeinheit 20 das
Triggersignal 21, das als ein Zusammenstoßkalkulationsaktivierungsflag
funktioniert, in die Bereichsbestimmungseinheit 30 ein.
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Somit
wird die Bereichsbestimmungseinheit 30 in einen Zustand
platziert, wo sie zum Ausführen des
Kalkulationsprozesses zum Bestimmen des wahrscheinlichsten Aufprallbereiches 31 fähig ist.
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Falls
die Auslöseeinheit 20 das
Ende der Zusammenstoßphase
erfasst, wird danach das Triggersignal 21 (Zusammenstoßkalkulationsaktivierungsflag)
zurückgesetzt,
und die Verarbeitung der Algorithmen in der Bereichsbestimmungseinheit 30 wird nicht
weiter ausgeführt.
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Als
Reaktion auf das Triggersignal 21 verarbeitet die Bereichsbestimmungseinheit 30 die
Beschleunigungssignale a_X, a_Y, die von den Beschleunigungssensoren
eingegeben werden. Die Bereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt
den wahrscheinlichsten Bereich 31 eines Aufpralls, auf
den der Aufprall des Zusammenstoßgegners angelegt wird.
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Das
Gierratensignal Ψ', das in die Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 eingegeben
wird, wird in Bezug auf die Zeit t durch die Differenziationseinheit 40 differenziert,
und das differenzierte Gierratensignal Ψ' wird in die Parameterkalkulationseinheit 50 als
das Gierbeschleunigungssignal Ψ'' eingegeben.
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Die
Parameterkalkulationseinheit 50 verfeinert den wahrscheinlichsten
Aufprallbereich 31 unter Verwendung des Gierbeschleunigungssignals Ψ''.
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Zu
dieser Zeit werden innerhalb der Parameterkalkulationseinheit 50 Algorithmen
basierend auf den Gesetzen der Bewegung ausgeführt.
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Die
Ergebnisse der Algorithmen, die in der Parameterkalkulationseinheit 50 ausgeführt werden, werden
von der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 als
die Aufprallstelle (Aufprallpunkt) b_aC, die Aufprallkraft (Größe der Aufprallkraft)
F_GC und der Aufprallwinkel Θ_YC
ausgegeben.
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In 1 sind
die Teileinheiten 20, 30, 50 durch Pfeile
zum Veranschaulichen der Verarbeitungssignale und des Flusses der
Verarbeitungssignale in den Teileinheiten 20, 30, 50 in
der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 verbunden.
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In
der Realität
verarbeiten die Teileinheiten 20, 30, 50 die
notwendigen Eingaben von Registern und/oder von einem externen Speicher
(nicht gezeigt) und sichern die (Zwischen-) Kalkulationsergebnisse
in den Registern und/oder dem externen Speicher, adressiert durch
einen oder mehr Mikroprozessoren (nicht gezeigt).
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Des
weiteren werden die Prozesse und Algorithmen der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 in
einem ähnlichen
Mikroprozessor ausgeführt.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das speziell einen funktionalen Aufbau der Auslöseeinheit 20 in 1 zeigt.
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In 2 inkludiert
die Auslöseeinheit 20 Pegelbestimmungseinheiten 210, 220 zum
Bestimmen der Pegel der Beschleunigungssignale a_X, a_Y, ein OR-Gatter 230 zum
Ausgeben einer logischen Summe der jeweiligen Bestimmungsergebnisse
der Pegelbestimmungseinheiten 210, 220, einen
Timer 240, der durch das Ausgangssignal des OR-Gatter 230 ausgelöst wird,
eine Zeitbestimmungseinheit 250 zum Bestimmen einer abgelaufenen
Zeit unter Verwendung des Timers 240 und ein AND-Gatter 260 zum
Ausgeben eines logischen Produktes der Ausgangssignale von dem OR-Gatter 230 und
der Zeitbestimmungseinheit 250.
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Die
Pegelbestimmungseinheit 210 bestimmt, ob das Beschleunigungssignal
a_X in der Richtung von vorn nach hinten des Fahrzeugs eine Schwelle a_Xth überschreitet.
Falls die Pegelbestimmungseinheit 210 bestimmt, dass das
Beschleunigungssignal a_X die Schwelle a_Xth überschreitet (d.h. JA), gibt die
Pegelbestimmungseinheit 210 ein Bestimmungsergebnis auf
H-Pegel 211 aus.
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D.h.
falls die Beschleunigung (gemessener Wert) in der Richtung von vorn
nach hinten die Schwelle a_Xth überschreitet,
wird dem Bestimmungsergebnis 211 "wahr (H-Pegel)" zugewiesen, und falls die Beschleunigung
die Schwelle a_Xth nicht überschreitet,
wird dem Bestimmungsergebnis 211 "falsch (L-Pegel)" zugewiesen.
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Gleichermaßen bestimmt
die die Pegelbestimmungseinheit 220, ob das Beschleunigungssignal
a_Y in der seitlichen Richtung des Fahrzeugs eine Schwelle a_Yth überschreitet.
Falls die Pegelbestimmungseinheit 22 bestimmt, dass das
Beschleunigungssignal a_Y die Schwelle a_Yth überschreitet (d.h. JA), gibt
die Pegelbestimmungseinheit 220 ein Bestimmungsergebnis
auf H-Pegel 221 aus.
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D.h.
falls die Beschleunigung (gemessener Wert) in der seitlichen Richtung
die Schwelle a_Yth überschreitet,
wird dem Bestimmungsergebnis 221 "wahr (H-Pegel)" zugewiesen, und falls die Beschleunigung
die Schwelle a_Yth nicht überschreitet,
wird dem Bestimmungsergebnis 221 "falsch (L-Pegel)" zugewiesen.
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Wie
oben beschrieben, sind beide Bestimmungsergebnisse 211, 221 binäre Signale
(0, 1), und werden zu dem Timer 240 und dem AND-Gatter
(logisches Gatter) 260 durch das OR-Gatter (logisches Gatter) 230 eingegeben.
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Das
OR-Gatter 230 und das AND-Gatter 260 sind logische
Operatoren zum Kombinieren der Bestimmungsergebnisse 211, 221, 251 und 231 der
Pegelbestimmungseinheiten 210, 220, und der Zeitbestimmungseinheit 250,
um das Triggersignal 21 zu generieren.
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Das
logische Summensignal 231, das von dem OR-Gatter 230 ausgegeben
wird, ist ein binäres Signal,
das als ein Beschleunigungsüberschreitungsflag
funktioniert. Falls mindestens eines der Beschleunigungssignale
a_X, a_Y in den X- und Y-Richtungen seine Schwelle a_Xth, a_Yth überschreitet, ist
das logische Summensignal 231 "wahr (H-Pegel)", und falls beide Beschleunigungssignale
a_X, a_Y ihre jeweiligen Schwellen a_Xth, a_Yth nicht überschreiten,
ist das logische Summensignal 231 "falsch (L-Pegel)".
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Das
logische Summensignal 231 von "wahr (H-Pegel)" triggert den Beginn einer Zeitzählung durch
den Timer 240, und das logische Summensignal 231 von "falsch (L-Pegel)" triggert das Ende
einer Zeitzählung
durch den Timer 240.
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Der
Timer 240 gibt die abgelaufene Zeit T (H-Pegel-Zeitdauer
des logischen Summensignals 231) seit dem Beginn der übermäßigen Beschleunigung
(Zusammenstoß)
bis zu dem Ende der übermäßigen Beschleunigung
(aktuelle Zeit) aus.
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Die
Zeitbestimmungseinheit 250 vergleicht die abgelaufene Zeit
T mit einer zuvor spezifizierten Zusammenstoßzeitdauer T_C um zu bestimmen,
ob die abgelaufene Zeit T länger
als die Zusammenstoßzeitdauer
T_CT ist.
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Falls
die Zeitbestimmungseinheit 250 bestimmt, dass T > T_CT ist (d.h. JA),
gibt die Zeitbestimmungseinheit 250 ein Bestimmungsergebnis
auf L-Pegel 251 (Zusammenstoßdauerzeitflag) zu dem AND-Gatter 260 ein.
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Falls
die Zeitbestimmungseinheit 250 bestimmt, dass T ≤ T_CT ist
(d.h. NEIN), gibt die Zeitbestimmungseinheit 250 ein Bestimmungsergebnis auf
H-Pegel 251 (Zusammenstoßdauerzeitflag) zu dem AND-Gatter 260 ein.
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D.h.
falls das logische Signal des Bestimmungsergebnisses 251 T > T_CT anzeigt, wird
dem Bestimmungsergebnis 251 "falsch (L-Pegel)" zugewiesen, und falls das logische
Signal des Bestimmungsergebnisses 251 anzeigt, dass T ≤ T_CT ist, wird
dem Bestimmungsergebnis 251 "wahr (L-Pegel)" zugewiesen.
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Falls
das Bestimmungsergebnis 251 seinen Zustand von dem "wahr (H-Pegel)" zu dem "falsch (L-Pegel)" ändert, platziert die Zeitbestimmungseinheit 250 das
Bestimmungsergebnis 252 zu dem Timer 240 in dem
H-Pegel-Zustand zum Rücksetzen des
Timers 240.
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D.h.
der Timer 240 wird zu der Zeit zurückgesetzt, wenn die abgelaufene
Zeit T die Zusammenstoßzeitdauer
T_CT überschreitet.
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Falls
beide Zustände
des logischen Summensignals 231 (Beschleunigungsüberschreitungsflag)
und des Bestimmungsergebnisses 251 (Zusammenstoßdauerzeitflag) "wahr (H-Pegel)" anzeigen, generiert
das AND-Gatter 260 ein Triggersignal auf H-Pegel 21.
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D.h.
falls mindestens eines der Beschleunigungssignale a_X, a_Y seine
Schwelle a_Xth, a_Yth überschreitet,
und die abgelaufene Zeit T seit dem Beginn des Zusammenstoßes kürzer als
die Zusammenstoßzeitdauer
T_TC ist, ist das Triggersignal 21, das von der Auslöseeinheit 20 ausgegeben
wird, "wahr (H-Pegel) ".
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Falls
mindestens einer der Überschreitungsflagzustände der
Beschleunigungssignale a_X, a_Y und die abgelaufene Zeit T nicht "wahr (H-Pegel)" ist, ist das Triggersignal 21,
das von der Auslöseeinheit 20 ausgegeben
wird, "falsch (L-Pegel)".
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3 ist
ein Blockdiagramm, das einen funktionalen Aufbau der Bereichsbestimmungseinheit 30 zeigt,
die durch das Triggersignal 21 ausgelöst wird.
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4 ist
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem geschätzten Aufprallwinkel τ_C, kalkuliert
durch die Schätzaufprallwinkelkalkulationseinheit 310 in
der Bereichsbestimmungseinheit 30, und dem Aufprallbereich
A (einer von den Fahrzeugbereichen A1 bis A8), zugewiesen durch
die Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit 320,
zeigt. 4 entspricht einer Bedingung des Fahrzeugs, wie
von oben gesehen. Die X-Achsenrichtung ist die vordere Richtung
des Fahrzeugs.
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In 4 repräsentiert
der zentrale Schnittpunkt (siehe eine Kreismarkierung) den Schwerpunkt CoG
des Fahrzeugs. Der geschätzte
Aufprallwinkel τ_C
wird durch den kombinierten Absolutwert |a_CoG| der Beschleunigungssignale
a_X, a_Y kalkuliert.
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Die
Winkel τ_vbl,
i (i = 1, 2, 3, 4) der ersten bis vierten Quadranten hängen von
den geometrischen Maßen
des Fahrzeugs ab.
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In 3 inkludiert
die Bereichsbestimmungseinheit 30 die Schätzaufprallwinkelkalkulationseinheit 310,
die Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit 320 und
einen Bereichszähler 330.
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Die
Schätzaufprallwinkelkalkulationseinheit 310 kalkuliert
den geschätzten
Aufprallwinkel τ_C
basierend auf den Beschleunigungssignalen a_X, a_Y.
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In
jedem Zeitmoment bestimmt die Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit 320 die
wahrscheinlichste Aufprallstelle des Fahrzeugs, um den Aufprallbereich
zu klassifizieren, und es wird einer der Fahrzeugbereiche A1 bis
A8 (siehe 4) durch Kalkulation zugewiesen.
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Der
Bereichszähler 330 besteht
aus individuellen 8 Zählern
entsprechend den jeweiligen Fahrzeugbereichen A1 bis A8. Jedes Mal,
wenn ein Aufprallbereich A eingegeben wird, wird der individuelle Zähler entsprechend
einem der Fahrzeugbereiche A1 bis A8 inkrementiert. Am Ende wird
der Aufprallbereich mit dem maximalen Zählerwert als der wahrscheinlichste
Bereich 31 ausgegeben.
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Wie
oben beschrieben, werden die Prozesse und Algorithmen in der Bereichsbestimmungseinheit 30 als
Reaktion auf das Triggersignal 21 (Zusammenstoßkalkulationsaktivierungsflag)
ausgeführt,
was ein binäres
Signal mit den zwei Zuständen ("wahr", "falsch") ist.
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D.h.
die Algorithmen der Bereichsbestimmungseinheit 30 werden
ausgeführt,
falls dem Triggersignal 21 "wahr (H-Pegel)" zugewiesen ist, und die Ergebnisse
der Prozesse werden in einem Speicher geschrieben.
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Falls
dem Triggersignal 21 "falsch
(L-Pegel)" zugewiesen
ist, werden die Algorithmen der Bereichsbestimmungseinheit 30 nicht
ausgeführt,
und die Bereichsbestimmungseinheit 30 wird in den "Schlafmodus" platziert.
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Als
Nächstes
wird der Algorithmusprozess der Bereichsbestimmungseinheit 30,
wenn dem Triggersignal 21"wahr" zugewiesen ist,
detailliert beschrieben.
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Zuerst
werden in der Schätzaufprallwinkelkalkulationseinheit 310 die
zwei Beschleunigungssignale a_X/a_Y in jedem Abtastschritt verglichen.
Unter Verwendung der Beschleunigungssignale a_X/a_Y (siehe 4)
wird der geschätzte
Aufprallwinkel τ_C
durch die folgende Gleichung (1) kalkuliert. τ_C = arctan(a_Y/a_X) (1)
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Dann
weist die Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit 320 den
geschätzten
Aufprallwinkel τ_C
einem der jeweiligen Fahrzeugbereiche A1 bis A8 (siehe 4)
abhängig
von den geometrischen Maßen
des Fahrzeugs zu.
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Als
ein Ergebnis wird der Aufprallbereich A (einer der Fahrzeugbereiche
A1 bis A8), zugewiesen in jedem Abtastschritt durch die Kombination
der Beschleunigungssignale a_X, a_Y in den Bereichszähler 330 eingegeben.
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In
jedem Zeitmoment klassifiziert die Bereichsklassifikations- und
Zuweisungseinheit 320 nämlich
einen Aufprallbereich A, und inkrementiert seinen individuellen
Zähler
in dem Bereichszähler 330 entsprechend
dem Aufprallbereich A.
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Dies
bedeutet in jedem Abtastschritt wird einer der acht Zähler in
dem Bereichszähler 330 inkrementiert.
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Schließlich wählt der
Bereichszähler 330 den Bereich
mit dem höchsten
Zählerwert,
und gibt ihn als den wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31 aus.
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Auf
diese Art und Weise ist, wenn ein Zusammenstoß erfasst wird, die Bereichsbestimmungseinheit 30 zum
groben Bestimmen des Aufprallbereiches mit geringer Berechnungskomplexität fähig.
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Ferner
hilft dies, die Kalkulationszeit zu verringern, die erforderlich
ist, um die Zusammenstoßparameter
in der Parameterkalkulationseinheit 50 zu bestimmen.
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Außerdem müssen in
der Parameterkalkulationseinheit 50 die Algorithmen, um
Zusammenstoßparameter
zu bestimmen, nur für
drei Bereiche, d.h. den wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31 und
zwei Fahrzeugbereiche benachbart zu dem wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31,
an Stelle der acht Fahrzeugbereiche (A1 bis A8), die in 4 gezeigt
werden, ausgeführt
werden.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das einen funktionalen Aufbau der Parameterkalkulationseinheit 50 in 1 zeigt.
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Ferner
ist 6 eine Zeichnung, die die Zusammenstoßparameter
(Aufprallkraft F_GC und Aufprallwinkel Θ_YC, 1) erläutert, die durch die Parameterkalkulationseinheit 50 verarbeitet
werden.
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In 6 ist
F_GC die Aufprallkraft, F_GCX ist die Komponente der Aufprallkraft
F_GC in der X-Achsenrichtung und F_GCY ist die Komponente der Aufprallkraft
F_GC in der Y-Achsenrichtung.
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Ferner
ist F_TC die Übertragungskraft
auf den Schwerpunkt CoG, F_RC ist die Rotationskraft durch den Aufprall
und Θ_YC,
1 ist der Aufprallwinkel in dem Fahrzeugbereich A1.
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Ferner
ist α_C
der Winkel, der durch die X-Achse (Achse in der Richtung von vorn
nach hinten) und die Übertragungskraft F_TC
zu dem Schwerpunkt CoG definiert wird, δ_C ist der Winkel, der durch
die Aufprallkraft F_GC und die Übertragungskraft
F_TC zu dem Schwerpunkt CoG definiert ist.
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Außerdem ist
b_aC der Abstand von der X-Achse (Mittelpunkt der Aufprallfläche) zu
der Aufprallstelle, l_Cb ist der Abstand von dem Schwerpunkt CoG
zu der Vorderfläche
des Fahrzeugs und Ψ ist
der Gierwinkel.
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In 5 inkludiert
die Parameterkalkulationseinheit 50 eine PDOF- (prinzipielle
Richtung einer Kraft) Kalkulationseinheit 510 und eine
Aufprallkraftkalkulationseinheit 520.
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Die
PDOF-Kalkulationseinheit 510 in der Parameterkalkulationseinheit 50 kalkuliert
die Aufprallstelle b_aC und den Aufprallwinkel Θ_YC basierend auf den Beschleunigungssignalen
a_X, a_Y, dem wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31 und
dem Gierbeschleunigungssignal Ψ''.
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Ferner
kalkuliert die Aufprallkraftkalkulationseinheit 520 die
Aufprallkraft F_GC basierend auf der Aufprallstelle b_aC und dem
Aufprallwinkel Θ_YC.
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Die
Parameterkalkulationseinheit 50 verfeinert die Prüfbereiche
inkludierend den wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31 unter
Verwendung des Gierbeschleunigungssignals Ψ''.
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Speziell
prüft unter
Betrachtung des Gierbeschleunigungssignals Ψ'' die
Parameterkalkulationseinheit 50 die zwei Bereiche, die
dem wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31 benachbart sind,
um eine Rotationsbewegung Ψ des
Zusammenstoßfahrzeugs zu
betrachten (siehe 6).
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Dies
bedeutet, dass basierend auf dem wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31,
der durch die Bereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt wird,
die Parameterkalkulationseinheit 50 alles in allen drei Bereichen,
inkludierend den wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31,
unter Verwendung der Algorithmen basierend auf den Gesetzen der
Bewegung untersucht.
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Bezug
nehmend auf 6 ist die Aufprallkraft F_GC
in die Komponenten in der X- (von vorn nach hinten) Richtung und
der Y- (seitlichen) Richtung des Fahrzeugs unterteilt, und es werden
die folgenden Bewegungsgleichungen (2), (3) betrachtet. m·a_X = –F_GCX (2) m·a_Y = F_GCY (3)
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In
Gleichungen (2), (3) bezeichnet m die Fahrzeugmasse.
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Ferner
liefert der Drehmomentausgleich um die Gierachse durch den Schwerpunkt
CoG des Fahrzeugs die folgende Gleichung (4). J_Z·Ψ'' =
b_aC·F_GCX
+ l_Cb, CoG·F_GCY (4)
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In
Gleichung (4) bezeichnet J_Z das Trägheitsmassenmoment um die vertikale
Fahrzeugachse.
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Die
PDOF-Kalkulationseinheit 510 führt geometrische Kalkulationen
unter Verwendung von Gleichungen (2) bis (4) aus, um die Aufprallstelle
b_aC und den Aufprallwinkel Θ_YC,
1 zu kalkulieren.
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Ferner
verwendet die Aufprallkraftkalkulationseinheit 520 Mengen
von Eingangsinformation (Aufprallstelle b_aC und Aufprallwinkel Θ_YC, 1),
die von der PDOF-Kalkulationseinheit 510 bereitgestellt wird,
um die Aufprallkraft F_GC zu kalkulieren.
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Wie
oben beschrieben, kalkuliert die Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 die
Aufprallstelle b_aC, die Aufprallkraft F_GC und den Aufprallwinkel Θ_YC, 1 als
die Zusammenstoßparameter.
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Als
Nächstes
werden die Kalkulationsprozesse mit Bezug auf 7 Schritt
für Schritt
beschrieben.
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7 zeigt
die aufeinanderfolgenden Verarbeitungsschritte, die ausgeführt werden,
um die Fahrzeugzusammenstoßparameter
zu erhalten.
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In 7 sind
Schritte S310, S320, S330 Prozesse, die durch die Bereichsbestimmungseinheit 30 entsprechend
den Prozessen der Schätzaufprallwinkelkalkulationseinheit 310,
der Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit 320 bzw.
dem Bereichszähler 330 ausgeführt werden.
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Die
Schritte S510, S520 sind Prozesse, die durch die Parameterkalkulationseinheit 50 entsprechend
den Prozessen der PDOF-Kalkulationseinheit 510 und der
Aufprallkalkulationseinheit 520 in 5 ausgeführt werden.
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Zuerst
verarbeitet die Schätzaufprallwinkelkalkulationseinheit 310 die
Beschleunigungssignale a_X, a_Y, die durch die Beschleunigungsensoren
gemessen werden, die in dem Fahrzeug montiert sind, unter Verwendung
der obigen Gleichung (1), um den geschätzten Aufprallwinkel τ_C zu kalkulieren (Schritt 5310).
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Dann
erfasst in jedem Abtastschritt die Bereichsklassifikations- und
Zuweisungseinheit 320 einen der Fahrzeugbereiche A1 bis
A8 (siehe 4) entsprechend dem kalkulierten
Winkel τ_C,
und der erfasste Bereich wird als der Aufprallbereich A zugewiesen
(Schritt S320).
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Falls
z.B. der kalkulierte geschätzte
Aufprallwinkel τ_C
zwischen 0 und τ_vbl,
1 ist, dann wird der Fahrzeugbereich A1 in 4 als der
klassifizierte Aufprallbereich A ausgewählt (Erfassungsergebnis).
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Somit
werden in dem Bereichszähler 330 die Zählerwerte
der einzelnen Zähler,
die den Fahrzeugbereichen A1 bis A8 zugewiesenen sind, entsprechend
dem Aufprallbereich A inkrementiert, der in jedem Abtastschritt
eingegeben wird.
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Dann
evaluiert ein Histogrammevaluierungsmittel in dem Bereichszähler 330 den
Zählerwert
in jedem der Fahrzeugbereiche A1 bis A8. Das Histogrammevaluierungsmittel
beurteilt den Fahrzeugbereich mit dem höchsten Zählerwert als den wahrscheinlichsten
Aufprallbereich 31 (Schritt S330).
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Unter
Betrachtung der Beziehung in 6 bestimmt
die PDOF-Kalkulationseinheit 510 in
der Parameterkalkulationseinheit 50 dann die prinzipielle Richtung
einer Kraft α_C
unter Verwendung der Beschleunigungssignale a_X, a_Y, und des wahrscheinlichsten
Aufprallbereiches 31, der in Schritt S330 erhalten wird,
und des Gierbeschleunigungssignals Ψ'',
das durch Differenzieren des Gierratensignals Ψ' erhalten wird, durch die folgende Gleichung (5)
(Schritt 5510). α_C
= arctan(a_Y/a_X-J_Z·Ψ''/l_Cb, CoG·m·a_X) (5)
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Die
prinzipielle Richtung α_C
der Aufprallkraft wird durch die Parameterkalkulationseinheit 50 in
der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 durch
die Gleichung (5) kalkuliert.
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Die
prinzipielle Richtung α_C,
die Größen und
Richtungen von anderen Kräften
und anderen Winkeln werden in 6 gezeigt.
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Schließlich kalkuliert
die Aufprallkraftkalkulationseinheit 520 die Aufprallkraft
F_GC unter Verwendung der Aufprallstelle b_aC und des Aufprallwinkels Θ_YC, kalkuliert
in Schritt 5510, (Schritt S520), und gibt die Aufprallkraft
F_GC zusammen mit der Aufprallstelle b_aC und dem Aufprallwinkel Θ_YC als
die Zusammenstoßparameter
aus.
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Zu
dieser Zeit wird die folgende Kalkulation in Schritt S520 ausgeführt.
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Zuerst
wird die Gesamtaufprallkraft F_GC durch die folgende Gleichung (6)
bestimmt. F_GC = –m·a_X/cos(α_C – δ_C) (6)
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Dann
wird die folgende Gleichung (7) unter Verwendung der Gleichung (6)
erhalten. a_Y/a_X
= tan(α_C – δ_C) (7)
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Unter
Kombination der Gleichungen (5) und (7) wird der Winkel δ_C, der durch
die Gesamtkraft F_GC und die Übertragungskraft
F_TC definiert ist, durch Verwenden nur der Beschleunigungssignale a_X,
a_Y und des Gierbeschleunigungssignals Ψ'' durch
die folgende Gleichung (8) erhalten. δ_C
= α_C-arctan(a_Y/a_X) (8)
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Dann
wird der Aufprallwinkel Θ_YC,
1 durch die folgende Gleichung (9) kalkuliert. Θ_YC, 1 = Π/2 + arctan(a_Y/a_X) (9)
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Schließlich wird
die Gesamtkraft F_GC unter Verwendung von einzig Sensorinformation
durch die folgende Gleichung (10) kalkuliert. F_GC = –m·a_X/sinΘ_YC, 1 (10)
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Wie
oben beschrieben, wird in der Zusammenstoßparameterbestimmungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung in der Auslöseeinheit 20 der Timer 240 betrieben,
falls die Pegel der Sensorsignale die Schwellen überschreiten, und die logischen
Operatoren 230, 260 zum geeigneten Kombinieren
der Timerinformation und der Eingangssignalinformation werden verwendet,
um das geeignete Triggersignal 21 zu generieren, um die
Teilsysteme 30, 50 zur der Zeit zu generieren,
zu der der Zusammenstoß erfasst
wird.
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In
der Bereichsbestimmungseinheit 30, die durch das Triggersignal 21 getriggert
wird, kalkuliert die Schätzaufprallwinkelkalkulationseinheit 310 den wahrscheinlichsten
geschätzten
Aufprallwinkel τ_C in
jedem Zeitmoment, und die Bereichsklassifikations- und Zuweisungseinheit 320 klassifiziert
den Aufprallbereich A in jedem Zeitmoment, und der Bereichszähler 330 erfasst
den wahrscheinlichsten Aufprallbereich 31, um den Umfang
von Kalkulation in dem Zusammenstoßparameterbestimmungsprozess
zu reduzieren.
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Ferner
kalkuliert in der Parameterkalkulationseinheit 50 die PDOF-Kalkulationseinheit 510 die prinzipielle
Richtung α_C
einer Kraft, und die Aufprallkraftkalkulationseinheit 520 kalkuliert
die Aufprallkraft des Zusammenstoßgegners F_G zum Bestimmen
der effektiven Zusammenstoßparameter
mit dem reduzierten Kalkulationsumfang.
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D.h.
es ist möglich,
nicht nur die Aufprallstelle b_aC mit dem Zusammenstoßgegner
zu bestimmen, sondern auch die Rich tung vom Aufprall zur Zeit eines
Zusammenstoßes
als den Aufprallwinkel Θ_YC.
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Durch
Bestimmen der prinzipiellen Richtung α_C der Kraft, die an die Aufprallstelle
b_aC angelegt wird, ist es ferner möglich, die wesentliche Passagierbewegung
innerhalb der Passagierkabine zu rekonstruieren.
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Somit
ist es möglich,
wertvolle Information vorzusehen, um z.B. Fehlpositionsaufstellung
von Airbags bei geringen Geschwindigkeiten zu bewerten.
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Dies
bedeutet, dass es möglich
ist, mehr Information über
derartige Unfallsituationen vorzusehen, die häufig auftreten und die beträchtlichen menschlichen
und finanziellen Schaden verursachen.
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Um
Zusammenstoßparameter
bei geringen Geschwindigkeiten zu bestimmen, werden nämlich Erfassungsdaten
von den Sensoren in dem Fahrzeug zum Bestimmen der Aufprallstelle
b_aC, des Aufprallwinkels Θ_YC
und der Aufprallkraft F_GC verwendet, und das Aufprallereignis und
die Aufprallzeitdauer werden durch die Auslöseeinheit 20 bestimmt.
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Die
Kalkulationen werden in zwei Schritte getrennt. Zuerst wird der
wahrscheinlichste Aufprallbereich 31 unter Verwendung nur
der Beschleunigungssignale a_X, a_Y bestimmt. Dann wird das Gierbeschleunigungssignal Ψ'' der Eingangsinformation hinzugefügt, um die
Zusammenstoßparameter
b_aC, F_GC und Θ_YC
zu kalkulieren, um die Rekonstruktionsqualität von Zusammenstößen bei
geringer Geschwindigkeit zu verbessern.
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Gemäß der Ausführungsform
1 wird in den Bestimmungseinheiten 210, 220, 250 in
der Auslöseeinheit 20 das
Bestimmungsergebnis von "wahr" als der "H-Pegel" gesetzt, um das
Bestimmungs ergebnis zu dem hohen aktiven logischen Operator einzugeben.
Alternativ kann das Bestimmungsergebnis von "wahr" als
der "L-Pegel" gesetzt werden,
um das Bestimmungsergebnis zu dem tiefen aktiven logischen Operator
einzugeben.