DE102015225742A1

DE102015225742A1 - Verfahren zum Verarbeiten von Sensorsignalen zum Steuern einer Personenschutzeinrichtung eines Fahrzeugs, Steuergerät und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015225742A1
Application number: DE102015225742.8A
Authority: DE
Inventors: Dirk John; Gunther Lang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Sensorsignalen (310, 312) zum Steuern einer Personenschutzeinrichtung (302) eines Fahrzeugs (300). Hierbei werden in einem ersten Schritt ein von einem ersten Sensor (304) des Fahrzeugs (300) bereitgestelltes erstes Sensorsignal (310) sowie ein von einem zweiten Sensor (306) des Fahrzeugs (300) bereitgestelltes zweites Sensorsignal (312) über eine Schnittstelle (309) zu dem ersten Sensor (304) und dem zweiten Sensor (306) eingelesen. In einem zweiten Schritt werden das erste Sensorsignal (310) und das zweite Sensorsignal (312) miteinander zu einem Eingangssignal (Xvirt) für einen Algorithmus zum Steuern der Personenschutzeinrichtung (302) fusioniert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Die Erkennung von Fahrzeugkollisionen zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln erfolgt in der Regel durch Auswertung geeigneter Sensoren, insbesondere von Beschleunigungssensoren. Um eine Fehlauslösung basierend auf Signalen eines defekten Sensors, der ohne Vorliegen einer Kollision hohe Signalwerte sendet, zu verhindern, kann nach dem Redundanzprinzip ein sogenannter Plausibilitätssensor verwendet werden. Hierbei wird die Auslösung der Rückhaltemittel beispielsweise nur dann freigegeben, wenn sowohl der Plausibilitätssensor als auch ein Hauptauslösesensor die Kollision erkennen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Verarbeiten von Sensorsignalen zum Steuern einer Personenschutzeinrichtung eines Fahrzeugs, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, ein Fahrzeug sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Es wird ein Verfahren zum Verarbeiten von Sensorsignalen zum Steuern einer Personenschutzeinrichtung eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einlesen eines von einem ersten Sensor des Fahrzeugs bereitgestellten ersten Sensorsignals und eines von einem zweiten Sensor des Fahrzeugs bereitgestellten zweiten Sensorsignals über eine Schnittstelle zu dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor; und
Fusionieren des ersten Sensorsignals mit dem zweiten Sensorsignal, um ein Eingangssignal für einen Algorithmus zum Steuern der Personenschutzeinrichtung zu erhalten.
Unter einer Personenschutzeinrichtung kann beispielsweise ein Airbag oder ein Gurtstraffer verstanden werden. Bei den beiden Sensoren kann es sich beispielsweise um Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Kraftsensoren oder optische Sensoren handeln. Beispielsweise können die beiden Sensoren am gleichen Einbauort, etwa im Gehäuse eines Steuergeräts der Personenschutzeinrichtung, oder an unterschiedlichen Einbauorten im Fahrzeug verbaut sein. So kann es sich etwa bei dem ersten Sensor um einen Hauptauslösesensor und bei dem zweiten Sensor um einen redundanten Plausibilitätssensor handeln. Bei dem Algorithmus kann es sich beispielsweise um einen Diskriminierungs- oder Hauptauslösealgorithmus handeln, durch den das Eingangssignal hinsichtlich seiner Plausibilität ausgewertet werden kann. Unter Fusionieren kann ein Verknüpfen der beiden Sensorsignale zu einem einzigen Signal verstanden werden. Der Algorithmus kann ausgebildet sein, um das Eingangssignal unter Verwendung einer Algorithmusvorschrift zu verarbeiten. Eine solche Algorithmusvorschrift kann mehr als eine, zwei oder drei logische Verknüpfungen umfassen. Das Eingangssignal kann in einem Schritt des Bereitstellens an eine Schnittstelle zu einer Einrichtung zum Umsetzen der Algorithmusvorschrift bereitgestellt werden.
Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass durch eine Signalfusion von Sensorsignalen zum Steuern einer Personenschutzeinrichtung in einem Fahrzeug, etwa eine Signalfusion redundanter äquivalenter Airbagsensoren, eine Kollision des Fahrzeugs, beispielsweise ein versetzter Frontalaufprall, mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand und hoher Zuverlässigkeit erkannt werden kann.
So können die Sensorsignale in einem Verfahren gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz durch eine Sensorfusion beispielsweise gleichwertig in eine Gesamtentscheidung bezüglich einer Auslösung der Personenschutzeinrichtung einbezogen werden.
Durch eine derartige Sensorfusion kann das Risiko einer Fehlauslösung minimiert werden.
Zudem können durch die Kombination der einzelnen Signale zweier Sensoren Sensortoleranzen der Sensoren minimiert werden. Somit kann eine präzise Auslöseentscheidung getroffen werden und der Applikationsaufwand reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform können das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal im Schritt des Fusionierens gleichberechtigt miteinander fusioniert werden. Beispielsweise kann durch eine gleichberechtigte Fusion der beiden Sensorsignale ein virtuelles Signal abgeleitet werden. Das virtuelle Signal kann dann als Input für einen Hauptauslöse- oder Diskriminierungsalgorithmus dienen. Damit kann beispielsweise eine strikte Rollenverteilung zwischen einem Hauptauslösesensor und einem Plausibilitätssensor aufgehoben werden, sodass die beiden Sensoren gleichberechtigt in die Auslöseentscheidung eingehen. Durch eine Berechnung des Hauptauslöse- oder Diskriminierungsalgorithmus auf dem virtuellen Signal kann die Gefahr einer Fehlauslösung verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Fusionierens ein Mittelwert oder ein Minimalwert als das Eingangssignal aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal gebildet werden. Bei dem Mittelwert kann es sich beispielsweise um einen arithmetischen, geometrischen oder harmonischen Mittelwert handeln. Der Minimalwert kann beispielsweise ein schwächeres der beiden Sensorsignale repräsentieren. Durch diese Ausführungsform kann ein möglichst schwaches Eingangssignal erzeugt werden, sodass die Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung der Personenschutzeinrichtung durch den Algorithmus reduziert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Fusionierens der Minimalwert aus einem basierend auf dem ersten Sensorsignal gebildeten Signal und aus einem basierend auf dem zweiten Sensorsignal gebildeten Signal gebildet werden. Beispielsweise kann der Minimalwert basierend auf einem gefilterten Merkmal des ersten oder zweiten Sensorsignals gebildet werden. Dadurch kann der Minimalwert mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Fusionierens der Minimalwert basierend auf einem Betragswert des ersten Sensorsignals und einem Betragswert des zweiten Sensorsignals gebildet wird. Dadurch können positive und negative Sensorsignale miteinander fusioniert werden.
Das Verfahren kann einen Schritt des Vergleichens des ersten Sensorsignals mit dem zweiten Sensorsignal umfassen, um eine Abweichung zwischen dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal zu bestimmen. Hierbei kann im Schritt des Fusionierens das erste Sensorsignal mit dem zweiten Sensorsignal fusioniert werden, wenn sich im Schritt des Vergleichens ergibt, dass die Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt. Beispielsweise kann das Vergleichen der beiden Sensorsignale mithilfe eines geeigneten Plausibilisierungsalgorithmus erfolgen. Durch diese Ausführungsform kann verhindert werden, dass stark voneinander abweichende Sensorsignale miteinander fusioniert werden.
Zudem kann in einem Schritt des Deaktivierens der Algorithmus deaktiviert werden, wenn sich im Schritt des Vergleichens ergibt, dass die Abweichung außerhalb des vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt. Dadurch kann eine Fehlauslösung der Personenschutzeinrichtung durch den Algorithmus verhindert werden.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Erzeugens eines Nullsignals als das Eingangssignal umfassen, wenn sich im Schritt des Vergleichens ergibt, dass die Abweichung außerhalb des vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt. Auch durch diese Ausführungsform kann eine Fehlauslösung der Personenschutzeinrichtung wirksam verhindert werden.
Es ist von Vorteil, wenn im Schritt des Einlesens über die Schnittstelle ferner zumindest ein erster Kennwert zum Charakterisieren einer Signalgüte des ersten Sensorsignals und, zusätzlich oder alternativ, zumindest ein zweiter Kennwert zum Charakterisieren einer Signalgüte des zweiten Sensorsignals eingelesen wird. Entsprechend kann im Schritt des Fusionierens das erste Sensorsignal mit dem zweiten Sensorsignal unter Verwendung des ersten Kennwerts oder des zweiten Kennwerts oder beider Kennwerte fusioniert werden. Unter einem Kennwert kann etwa eine Statusinformation bezüglich eines Status der Sensorsignale verstanden werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in einem Schritt des Verarbeitens das Eingangssignal durch den Algorithmus verarbeitet werden, um ein Algorithmussignal zu erhalten. In einem Schritt des Bereitstellens kann unter Verwendung des Algorithmussignals ein Steuersignal zum Steuern der Personenschutzeinrichtung bereitgestellt werden. Unter einem Algorithmussignal kann ein unter Verwendung des Algorithmus erzeugtes Ausgangssignal verstanden werden. Je nach Auswertung kann das Algorithmussignal mit dem Eingangssignal identisch sein oder davon abweichen. So kann es sich bei dem Algorithmussignal etwa auch um ein Nullsignal handeln. Durch diese Ausführungsform wird eine zuverlässige, präzise und effiziente Ansteuerung der Personenschutzeinrichtung ermöglicht.
Das Verfahren kann gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Schritt des Plausibilisierens des ersten Sensorsignals und, zusätzlich oder alternativ, des zweiten Sensorsignals umfassen, um ein erstes Plausibilitätsflag bzw. ein zweites erstes Plausibilitätsflag zu erhalten. Hierbei kann im Schritt des Bereitstellens das Steuersignal ferner unter Verwendung des ersten Plausibilitätsflags oder des zweiten Plausibilitätsflags oder beider Plausibilitätsflags bereitgestellt werden. Ein Plausibilitätsflag kann ein fehlerfrei erkanntes Sensorsignal anzeigen. Dadurch kann die Robustheit des Verfahrens erhöht werden.
Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Plausibilisierens das erste Sensorsignal und, zusätzlich oder alternativ, das zweite Sensorsignal mit einem vorbestimmten Plausibilitätswert verglichen werden, um das erste Plausibilitätsflag bzw. das zweite Plausibilitätsflag zu erhalten. Dadurch kann die Plausibilität des ersten oder zweiten Sensorsignals mit geringem Rechenaufwand zuverlässig überprüft werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens über die Schnittstelle zumindest ein von einem weiteren Sensor des Fahrzeugs bereitgestelltes weiteres Sensorsignal eingelesen werden. Entsprechend können im Schritt des Fusionierens das erste Sensorsignal, das zweite Sensorsignal und das weitere Sensorsignal miteinander fusioniert werden, um das Eingangssignal zu erhalten. Dadurch kann das Eingangssignal aus einer Mehrzahl von Sensorsignalen gebildet werden.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung einer Personenschutzeinrichtung eines Fahrzeugs. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Kraft-, Weg- oder Drucksignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie beispielsweise einen Magnetaktor oder eine Zündpille.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft schließlich ein Fahrzeug mit folgenden Merkmalen:
einer Personenschutzeinrichtung;
zumindest einem ersten Sensor und einem zweiten Sensor zum Erfassen einer Fahrsituation des Fahrzeugs, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor benachbart zueinander angeordnet sind und/oder innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs identische Signaleigenschaften aufweisen; und
einem Steuergerät gemäß einer vorstehenden Ausführungsform.
Beispielsweise können der erste Sensor und der zweite Sensor in das Steuergerät integriert sein. Hierbei kann das Steuergerät beispielsweise an oder in einem Fahrzeugtunnel des Fahrzeugs angeordnet sein. Unter einer Signaleigenschaft kann etwa ein Messbereich, eine Auflösung oder eine Eckfrequenz verstanden werden. Unter einem vorbestimmten Toleranzbereich kann beispielsweise eine Abweichung von 5, 10 oder 20 Prozent zwischen den Signaleigenschaften verstanden werden.
Zum Erfassen der Fahrsituation können die beiden Sensoren beispielsweise ausgebildet sein, um eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit, einen Weg oder einen sonstigen die Fahrsituation charakterisierenden Parameter des Fahrzeugs zu erfassen.
Durch das Steuergerät kann eine strikte Trennung zwischen dem ersten Sensor, etwa einem Hauptauslösesensor, und dem zweiten Sensor, etwa einem Plausibilitätssensor, und somit eine starke Asymmetrie zwischen den beiden Sensoren, etwa aufgrund einer unterschiedlichen Komplexität zwischen einem Diskriminierungs- und Auslösealgorithmus, vermieden werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Architektur zum Auslösen einer Personenschutzeinrichtung;
2 eine schematische Darstellung einer Architektur zum Auslösen einer Personenschutzeinrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Architektur 100 zum Auslösen einer Personenschutzeinrichtung. Schematisch gezeigt sind ein Diskriminierungsalgorithmus 102, ein Plausibilitätsalgorithmus 104 sowie ein mit den Algorithmen 102, 104 gekoppeltes Und-Gatter 106 zum Ausgeben einer Auslöseentscheidung 108 basierend auf Ausgangssignalen der beiden Algorithmen.
Die Erkennung eines Frontalaufpralls in einem Fahrzeug erfolgt beispielsweise über einen in einem zentralen Airbagsteuergerät verbauten, in longitudinaler, d. h. in x-Richtung, messenden Beschleunigungssensor. Das zentrale Airbagsteuergerät selbst ist an zentraler Stelle, etwa auf einem Fahrzeugtunnel, eingebaut. Sind darüber hinaus noch weitere, externe Sensoren für die Erkennung des Frontalaufpralls verfügbar, beispielsweise Upfront-Sensoren oder longitudinal messende Satellitensensoren in einer B-Säule des Fahrzeugs, so können diese beispielsweise auch als Plausibilitätssensoren eingesetzt werden.
Statt derartiger externer Sensoren kann beispielsweise auch ein zweiter, redundanter Beschleunigungssensor im zentralen Airbagsteuergerät verbaut sein. Der redundante Sensor kann vom gleichen Sensortyp wie ein Hauptauslösesensor sein, was auch als homogene Redundanz bezeichnet wird. Alternativ kann der redundante Sensor von einem anderen Sensortyp sein, der jedoch sehr ähnliche Signaleigenschaften wie der Hauptauslösesensor aufweisen kann, was auch als heterogene Redundanz bezeichnet wird. Im Folgenden werden beispielhaft Konstellationen beschrieben, in denen am Einbauort des Hauptauslösesensors ein redundanter, äquivalenter Plausibilitätssensor, d. h. ein Sensor mit ähnlichen Signaleigenschaften wie der Hauptauslösesensor, eingebaut ist.
Ein erstes Konzept basiert auf der Berechnung identischer Auslösealgorithmen auf Haupt- und Plausibilitätssensor. Hierbei werden Rückhaltemittel nur dann gezündet, wenn beide Auslösealgorithmen zu einer Feuerentscheidung gelangen.
Gemäß einem zweiten Konzept werden wesentlich einfachere Plausibilitätsalgorithmen im Zusammenhang mit dem Plausibilitätssensor eingesetzt, beispielsweise eine einfache Schwellenwertabfrage eines verarbeiteten Beschleunigungssignals des Plausibilitätssensors, etwa einer gefilterten oder integrierten Beschleunigung, gegen einen Schwellenwert. Hierbei werden die Rückhaltemittel nur dann gezündet, wenn der Hauptauslöse- und der Plausibilitätsalgorithmus zu einer Feuerentscheidung gelangen. Aufgrund der einfachen Natur des Plausibilitätsalgorithmus kann dieser auch in vielen Nichtauslösesituationen, etwa bei einer harten Bordsteinüberfahrt, ansprechen. Nicht ansprechen sollte er hingegen in normalen Fahrsituationen wie Vollbremsungen oder auf gemäßigten Schlechtwegstrecken. Die eigentliche Aufpralldiskriminierung wird hierbei durch den deutlich komplexeren Hauptauslösealgorithmus gewährleistet. Dieses Konzept ist in 1 dargestellt. Dabei bezeichnet X den Hauptauslösesensor und Xrd den redundanten Plausibilitätssensor.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Architektur 100 zum Auslösen einer Personenschutzeinrichtung. Gezeigt ist eine Architektur mit einem weiteren Plausibilitätsalgorithmus 200 mit vergleichenden Komponenten. Im Unterschied zu 1 wird in dem in 2 gezeigten dritten Konzept ausgenutzt, dass der Hauptauslösesensor X und der Plausibilitätssensor Xrd am selben Einbauort angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Sensoren X, Xrd losgelöst von einer Stärke eines erfassten Fahrmanövers oder eines erfassten Unfalls ein ähnliches Signal messen sollten. Hierbei vergleicht der weitere Plausibilitätsalgorithmus 200 die Signale X und Xrd miteinander und gibt nur dann frei, wenn die beiden Signale sich um weniger als ein durch Sensortoleranzen vorgegebenes Toleranzband unterscheiden.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 300 umfasst eine Personenschutzeinrichtung 302, hier einen Airbag, einen ersten Sensor 304, einen zweiten Sensor 306 sowie ein Steuergerät 308. Die beiden Sensoren 304, 306 sind je über eine Schnittstelle 309 mit dem Steuergerät 308 verbunden und ausgebildet, um eine Fahrsituation des Fahrzeugs 300, etwa einen Aufprall des Fahrzeugs 300, zu erfassen. Das Steuergerät 308 ist ausgebildet, um über die Schnittstelle 309 ein erstes Sensorsignal 310 von dem ersten Sensor 304 und ein zweites Sensorsignal 312 von dem zweiten Sensor 306 zu empfangen und die beiden Sensorsignale 310, 312 zu einem virtuellen Signal zu fusionieren. Das virtuelle Signal dient als Eingangssignal für einen Algorithmus zum Steuern der Personenschutzeinrichtung 302. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 308 ausgebildet, um basierend auf dem virtuellen Signal ein optionales Steuersignal 314 zum Ansteuern der Personenschutzeinrichtung 302 zu erzeugen und an die Personenschutzeinrichtung 302 zu übertragen.
Beispielhaft ist gemäß 3 der erste Sensor 304 als Frontsensor und der zweite Sensor 306 als Hecksensor realisiert. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die beiden Sensoren 304, 306 in das Steuergerät 308 integriert. Das Steuergerät 308 kann beispielsweise an einem Fahrzeugtunnel des Fahrzeugs 300 angeordnet sein.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 308 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Steuergerät 308 handelt es sich beispielsweise um ein vorangehend anhand von 3 beschriebenes Steuergerät. Gezeigt ist eine Architektur mit gleichberechtigter Sensorfusion des ersten und des zweiten Sensors. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuergerät 308 eine Fusionseinheit 400, die ausgebildet ist, um die beiden Sensorsignale 310, 312 zu einem Eingangssignal X_virt zu fusionieren. Eine optionale Verarbeitungseinheit 402 ist ausgebildet, um das Eingangssignal X_virt mittels eines Algorithmus, hier eines Diskriminierungsalgorithmus, zu verarbeiten und als Ergebnis eines Verarbeitens des Eingangssignals X_virt ein Algorithmussignal 404 auszugeben. Das Steuergerät 308 weist ferner eine Bereitstellungseinheit 406 auf, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Algorithmussignals 404 ein Steuersignal 314 zum Steuern der Personenschutzeinrichtung bereitzustellen. Beispielhaft ist die Bereitstellungseinheit 406 gemäß 4 als Und-Gatter realisiert. Je nach Art des an der Bereitstellungseinheit 406 anliegenden Algorithmussignals 404 repräsentiert das Steuersignal 314 beispielsweise eine Auslöseentscheidung zum Auslösen der Personenschutzeinrichtung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 308 mit einer optionalen ersten Plausibilisierungseinheit 410 zum Plausibilisieren des ersten Sensorsignals 310 und einer optionalen zweiten Plausibilisierungseinheit 412 zum Plausibilisieren des zweiten Sensorsignals 312 realisiert. Die erste Plausibilisierungseinheit 410 ist ausgebildet, um unter Verwendung des ersten Sensorsignals 310 ein erstes Plausibilitätsflag 414 auszugeben. In entsprechender Weise ist die zweite Plausibilisierungseinheit 412 ausgebildet, um unter Verwendung des zweiten Sensorsignals 312 ein zweites Plausibilitätsflag 416 auszugeben. Hierbei ist die Bereitstellungseinheit 406 ausgebildet, um das Steuersignal 314 ferner unter Verwendung der beiden Plausibilitätsflags 414, 416 bereitzustellen, besipielsweise als Und-Gatter. Die Plausibilisierungeinheiten 410, 412 liefern als Resultat des Schwellwertvergleichs des jeweiligen Eingangssignals 310, 312 eine ja/nein Entscheidung, also eine Boolsche Information. Die Plausibilisierungseinheiten 410, 412 sind optional, weil sie je nach Berechnungsart des virtuellen Eingangssignals X_virt notwendig sind oder nicht. Dies wird anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Je nach Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der beiden Plausibilisierungseinheiten 410, 412 ausgebildet, um das jeweilige Sensorsignal mittels eines Plausibilitätsalgorithmus, etwa eines Plausibilitätsalgorithmus, wie er vorangehend anhand von 1 beschrieben ist, zu plausibilisieren. Hierbei wird das jeweilige Sensorsignal mit einem Schwellenwert als vorbestimmtem Plausibilitätswert verglichen.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 308 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem anhand von 4 beschriebenen Steuergerät umfasst das Steuergerät 308 gemäß 5 eine optionale Vergleichseinheit 500, die ausgebildet ist, um die Sensorsignale 310, 312 miteinander zu vergleichen und eine Abweichung zwischen den beiden Sensorsignalen zu bestimmen. Hierbei leitet die Vergleichseinheit 500 die beiden Sensorsignale nur dann an die Fusionseinheit 400 weiter, wenn die Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt. Die Vergleichseinheit 500 kann optional ausgebildet sein, um einen Algorithmus der Verarbeitungseinheit 402 zu deaktivieren, wenn die Abweichung außerhalb des vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Fusionseinheit 400 ausgebildet, um zusätzlich zum Eingangssignal X_virt optionale Kennwerte bezüglich einer jeweiligen Signalgüte der Sensorsignale 310, 312, wie etwa einen Valid-Status, an die Verarbeitungseinheit 402 zu übertragen. Hierbei ist die Verarbeitungseinheit 402 ausgebildet, um das Algorithmussignal 404 ferner auf Basis der optionalen Kennwerte auszugeben.
Gemäß dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungseinheit 402 ausgebildet, um ein die Auslöseentscheidung umfassendes Ausgangssignal als das Algorithmussignal 404 auszugeben. Beispielsweise dient das Algorithmussignal 404 hierbei zur direkten Ansteuerung der Personenschutzeinrichtung.
Die Vergleichseinheit 500 kann beispielsweise ausgebildet sein, um die Sensorsignale 310, 312 unter Verwendung eines Plausibilitätsalgorithmus, wie er vorangehend anhand von 2 beschrieben ist, zu vergleichen.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 308 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines Steuergeräts, wie es vorangehend anhand der 3 bis 5 beschrieben ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuergerät 308 eine Einleseeinheit 600, die ausgebildet ist, um das erste Sensorsignal 310 und das zweite Sensorsignal 312 einzulesen und diese an die Fusionseinheit 400 zur Signalfusion weiterzuleiten. Die Fusioniereinrichtung 400 ist ausgebildet, um ein aus den Sensorsignalen 310, 312 ermitteltes Eingangssignal x_virt an eine Schnittstelle zu einer Einrichtung zum Ausführen eines Algorithmus zum Steuern der Personenschutzeinrichtung bereitzustellen.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 700 zum Verarbeiten von Sensorsignalen zum Steuern einer Personenschutzeinrichtung eines Fahrzeugs kann beispielsweise durch ein im Vorangehenden anhand der 3 bis 6 beschriebenes Steuergerät ausgeführt oder angesteuert werden. Hierbei werden in einem ersten Schritt 710 das von dem ersten Sensor bereitgestellte erste Sensorsignal sowie das von dem zweiten Sensor bereitgestellte zweite Sensorsignal eingelesen. In einem zweiten Schritt 720 werden die beiden Sensorsignale miteinander zu einem Eingangssignal für einen Algorithmus zum Steuern der Personenschutzeinrichtung fusioniert.
Das Verfahren umfasst optional einen Schritt 730, in dem das Eingangssignal durch den Algorithmus verarbeitet wird und ein entsprechendes Algorithmussignal erzeugt wird. In einem weiteren optionalen Schritt 740 wird unter Verwendung des Algorithmussignals ein Steuersignal zum Steuern der Personenschutzeinrichtung bereitgestellt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 710 zumindest ein von einem weiteren Sensor des Fahrzeugs bereitgestelltes weiteres Sensorsignal eingelesen. Entsprechend werden im Schritt 720 das erste Sensorsignal, das zweite Sensorsignal und das weitere Sensorsignal miteinander zu dem Eingangssignal fusioniert.
Das erste Sensorsignal, nachfolgend mit X bezeichnet, und das zweite Sensorsignal, nachfolgend mit Xrd bezeichnet, werden auf gleichberechtigter Basis durch eine Sensorfusion zu einem virtuellen Signal X_virt als Eingangssignal kombiniert, d. h. X_virt = f(X, Xrd). Das Eingangssignal wird etwa als Eingangsgröße für einen Hauptauslösealgorithmus verwendet. Bei der Sensorfusion können neben den eigentlichen Signalwerten der Sensorsignale X, Xrd auch die jeweiligen Statusinformationen wie etwa „gültig“/„ungültig“ oder weitere differenzierende Signalgüte-Kennzahlen mitberücksichtigt werden. Mögliche Architekturen sind durch 4 oder 5 gegeben. Ein basierend auf den nicht fusionierten Einzelsignalen X, Xrd arbeitender optionaler Plausibilitätsalgorithmus führt beispielsweise auf einer Stärke eines verarbeiteten Sensorsignals beruhende Schwellenwertabfragen durch (Blöcke 410, 412 in 4). In einem Sensorfusionsblock kann je nach Ausführungsbeispiel auch ein vergleichender Plausibilitätsalgorithmus zum Vergleichen der beiden Sensorsignale X, Xrd enthalten sein (Block 500 in 5).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Algorithmus, auch Diskriminierungsalgorithmus genannt, auf einem Mittelwertsignal X_virt = (X + Xrd)/2 berechnet.
Dadurch kann im Fall eines Sensorfehlers des ersten Sensors bei intaktem zweiten Sensor, etwa einem redundanten Plausibilitätssensor, der in normalen Fahrsituationen Werte nahe null ausgibt, das in den Diskriminierungsalgorithmus eingehende Sensorsignal halbiert werden. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass ein Hauptauslösealgorithmus durch einen Sensorfehler ausgelöst wird.
Um zu verhindern, dass Sensorfehler des zweiten Sensors ein hohes Eingangssignal für den Diskriminierungsalgorithmus erzeugen, können auf beiden Einzelsensoren zusätzlich noch einfache Plausibilitätsalgorithmen 410, 412 zum Durchführen von Schwellenwertabfragen gerechnet werden.
Ein weiterer Vorteil der Mittelwertbildung besteht darin, dass die Sensortoleranzen im Normalfall, d. h., wenn keine Sensorfehler vorliegen, effektiv verringert werden können. Wird beispielsweise ein Sensitivitätsfehler von 5 Prozent für jeden Einzelsensor berücksichtigt, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass auch das Eingangssignal, hier ein Mittelwertsignal, einen Fehler von 5 Prozent aufweist, deutlich geringer als bei einem Einzelsensor. Sind die Sensitivitätsfehler beider Sensoren unabhängig voneinander, so kann etwa durch quadratische Addition von Einzelfehlern von einem effektiven Sensitivitätsfehler des Eingangssignals von Sqrt(5² + 5²)/2 = 3,5 % ausgegangen werden. Dies erhöht die Systemleistung und verringert den Applikationsaufwand.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Diskriminierungsalgorithmus auf einem schwächeren der beiden Einzelsignale X, Xrd berechnet, d. h. X_virt = Min(X; Xrd).
Unter Umständen kann durch eine stark oszillierende Natur der beiden Sensorsignale eine Minimumbildung auf einem direkten Sensorsignal nicht stabil genug sein. Deshalb ist es von Vorteil, wenn ein aktuell schwächerer Sensor basierend auf einem stärker gefilterten Merkmal bestimmt wird.
Werden beispielsweise Front- und Heckalgorithmen mit dem gleichen Eingangssignal berechnet, so kann das Minimum auch auf Basis eines Betragssignals gebildet werden. Werden die Front- und Heckalgorithmen hingegen auf getrennten Eingangssignalen betrieben, so ist es möglich, die Eingänge bei einer Vorzeichenkonvention „Front = positive Signale, Heck = negative Signale“ gemäß X_virt,Front = Min(X; Xrd) oder X_virt,Heck = Max(X; Xrd) zu bilden.
Durch dieses Ausführungsbeispiel kann verhindert werden, dass ein Einfachsensorfehler auf einem der beiden Sensoren zu einem relevanten Eingangssignal im Diskriminierungsalgorithmus führt. Durch die Minimumbildung setzt sich das auf dem intakten Sensor gemessene Sensorsignal einer Normalfahrt durch.
In diesem Fall wird also bereits durch die Sensorfusion sichergestellt, dass durch einen Einfachsensorfehler kein hohes Eingangssignal für den Diskriminierungsalgorithmus entstehen kann. Daher können optionale Plausibilitätsalgorithmen 410, 412 zum Plausibilisieren der Einzelsignale in diesem Ausführungsbeispiel entfallen.
Im Normalfall verringert sich durch eine derartige Minimumbildung auch eine effektive Toleranz des virtuellen Eingangssignals im Vergleich zur Verwendung von Einzelsignalen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (5) wird im Rahmen der Sensorfusion zunächst ein Plausibilitätsalgorithmus (ähnlich zu Block 200 in 2) zum Vergleichen der beiden Einzelsignale X, Xrd berechnet. Nur wenn die beiden Sensorsignale im Rahmen gewisser Toleranzen miteinander übereinstimmen, wird eine weitere Verknüpfung der beiden Sensorsignale zum Eingangsignal X_virt durchgeführt. Die Verknüpfung erfolgt beispielsweise durch eine Mittelwertbildung, wie sie weiter oben beschrieben ist. Weichen die Sensorsignale X, Xrd dagegen zu stark voneinander ab, d. h. liegt ein Sensorfehler vor, so wird beispielsweise ein unkritisches Signal als virtuelles Eingangssignal für den Diskriminierungsalgorithmus gewählt, etwa ein Nullsignal oder ein Minimumsignal. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, den Diskriminierungsalgorithmus bei unplausiblen Signalen zu deaktivieren.
Beispielsweise sind folgende drei Fälle bei der Fusion der Sensorsignale X, Xrd denkbar.
Sind X, Xrd plausibel, so ist X_virt = f(X, Xrd), beispielsweise X_virt = (X + Xrd)/2. Sind X, Xrd unplausibel, so ist X_virt = 0.
Sind X, Xrd plausibel, so ist X_virt = f(X, Xrd), beispielsweise X_virt = (X + Xrd)/2. Sind X, Xrd unplausibel, so ist X_virt = Min(X; Xrd).
Sind X, Xrd plausibel, so ist X_virt = f(X, Xrd), beispielsweise X_virt = (X + Xrd)/2. Sind X, Xrd unplausibel, so erfolgt eine Deaktivierung des Algorithmus.

Claims

Verfahren (700) zum Verarbeiten von Sensorsignalen (310, 312) zum Steuern einer Personenschutzeinrichtung (302) eines Fahrzeugs (300), wobei das Verfahren (700) folgende Schritte umfasst: Einlesen (710) eines von einem ersten Sensor (304) des Fahrzeugs (300) bereitgestellten ersten Sensorsignals (310) und eines von einem zweiten Sensor (306) des Fahrzeugs (300) bereitgestellten zweiten Sensorsignals (312) über eine Schnittstelle (309) zu dem ersten Sensor (304) und dem zweiten Sensor (306); und Fusionieren (720) des ersten Sensorsignals (310) mit dem zweiten Sensorsignal (312), um ein Eingangssignal (X_virt) für einen Algorithmus zum Steuern der Personenschutzeinrichtung (302) zu erhalten.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt des Fusionierens (720) das erste Sensorsignal (310) und das zweite Sensorsignal (312) gleichberechtigt miteinander fusioniert werden.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Fusionierens (720) ein Mittelwert oder ein Minimalwert als das Eingangssignal (X_virt) aus dem ersten Sensorsignal (310) und dem zweiten Sensorsignal (312) gebildet wird.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 3, bei dem im Schritt des Fusionierens (720) der Minimalwert aus einem basierend auf dem ersten Sensorsignal (310) gebildeten Signal und einem basierend auf dem zweiten Sensorsignal (312) gebildeten Signal gebildet wird.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem im Schritt des Fusionierens (720) der Minimalwert basierend auf einem Betragswert des ersten Sensorsignals (310) und einem Betragswert des zweiten Sensorsignals (312) gebildet wird.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Vergleichens des ersten Sensorsignals (310) mit dem zweiten Sensorsignal (312), um eine Abweichung zwischen dem ersten Sensorsignal (310) und dem zweiten Sensorsignal (312) zu bestimmen, wobei im Schritt des Fusionierens (720) das erste Sensorsignal (310) mit dem zweiten Sensorsignal (312) fusioniert wird, wenn sich im Schritt des Vergleichens ergibt, dass die Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 6, mit einem Schritt des Deaktivierens des Algorithmus, wenn sich im Schritt des Vergleichens ergibt, dass die Abweichung außerhalb des vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 6 oder 7, mit einem Schritt des Erzeugens eines Nullsignals als das Eingangssignal (X_virt), wenn sich im Schritt des Vergleichens ergibt, dass die Abweichung außerhalb des vorbestimmten Abweichungsbereiches liegt.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Einlesens (710) über die Schnittstelle (309) ferner zumindest ein erster Kennwert zum Charakterisieren einer Signalgüte des ersten Sensorsignals (310) und/oder zumindest ein zweiter Kennwert zum Charakterisieren einer Signalgüte des zweiten Sensorsignals (312) eingelesen wird, wobei im Schritt des Fusionierens (720) das erste Sensorsignal (310) mit dem zweiten Sensorsignal (312) unter Verwendung des ersten Kennwerts und/oder des zweiten Kennwerts fusioniert wird.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Verarbeitens (730) des Eingangssignals (X_virt) durch den Algorithmus, um ein Algorithmussignal (404) zu erhalten, wobei in einem Schritt des Bereitstellens (740) unter Verwendung des Algorithmussignals (404) ein Steuersignal (314) zum Steuern der Personenschutzeinrichtung (302) bereitgestellt wird.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 10, mit einem Schritt des Plausibilisierens des ersten Sensorsignals (310) und/oder des zweiten Sensorsignals (312), um ein erstes Plausibilitätsflag (414) und/oder ein zweites Plausibilitätsflag (416) zu erhalten, wobei im Schritt des Bereitstellens (740) das Steuersignal (314) ferner unter Verwendung des ersten Plausibilitätsflags (414) und/oder des zweiten Plausibilitätsflags (416) bereitgestellt wird.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 10 oder 11, bei dem im Schritt des Plausibilisierens das erste Sensorsignal (310) und/oder das zweite Sensorsignal (312) mit einem vorbestimmten Plausibilitätswert verglichen wird, um das erste Plausibilitätsflag (414) und/oder das zweite Plausibilitätsflag (416) zu erhalten.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Einlesens (710) über die Schnittstelle (309) zumindest ein von einem weiteren Sensor des Fahrzeugs (300) bereitgestelltes weiteres Sensorsignal eingelesen wird, wobei im Schritt des Fusionierens (720) das erste Sensorsignal (310), das zweite Sensorsignal (312) und das weitere Sensorsignal miteinander fusioniert werden, um das Eingangssignal (X_virt) zu erhalten.
Steuergerät (308) mit Einheiten (400, 402, 406, 410, 412; 500; 600), die ausgebildet sind, um das Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen und/oder anzusteuern.
Fahrzeug (300) mit folgenden Merkmalen: einer Personenschutzeinrichtung (302); zumindest einem ersten Sensor (304) und einem zweiten Sensor (306) zum Erfassen einer Fahrsituation des Fahrzeugs (300), wobei der erste Sensor (304) und der zweite Sensor (306) benachbart zueinander angeordnet sind und/oder innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs identische Signaleigenschaften aufweisen; und einem Steuergerät (308) gemäß Anspruch 14.