具体实施方式

在下面更详细地解释本发明的实施例之前，将首先简要探讨实施例的背景和优点。

常见的被动约束装置为车辆乘员提供防止在车辆中受伤的保护。这通过安全带的作用以及诸如安全带张紧器和各种类型安全气囊的执行器的正确控制来实现。仅当约束装置或乘员保护装置在理想或最佳时间点被激活时，乘员才得到最佳保护。通常，约束装置的激活时间点例如通过以下方式确定，即刚好当相对于时间绘制的所测量和预处理的车辆减速度信号、速度的下降(dv，加速度的第一积分)或加速度的第二积分ds超出预定的阈值时，则激活约束装置。在此，阈值通常被设置使得例如安全气囊的点火以如下方式进行，即乘员由于由碰撞引起的前向位移与安全气囊刚好在其完成充气的时刻接触。这就是所谓的5英寸规则：如果乘员处于标准位置，则点火应以如下方式进行，即当乘员由于碰撞而向前移动了5英寸或约12.5厘米时，气囊已充气。在此隐含地假设乘员最初处于离安全气囊接触侧12.5厘米的位置。另一方法直接评估加速度的第二积分(ds)。如果假设在初始事故阶段乘员的头部尚未被安全带或摩擦作用制动，则该变量ds代表对乘员头部所经过的距离的度量。如果在这种情况下ds超出了预定的阈值，则可激活安全气囊的触发。不同于这样的过程，根据实施例可精确地确定特定的激活时间点或点火时间点，并且仅与最优值略有偏差。根据实施例，同样可实现对偏离标准的座椅位置的简单适配。根据实施例，特别是可以最小的运算量在具有不同座椅位置的车辆中独立地最优地控制不同位置上的乘员。此外，根据实施例可实现的是，所确定的理想激活时间点不仅针对事故类型和事故严重性提供最佳点火时间，而且还针对其他事故情况比仅仅近似更精确地实现最佳时间点。不同于仅通过前向位移ds的阈值来确定触发时间点的情况，根据实施例，可对于大多数情况使与理想点火时间点的偏差最小化。

用于确定被动安全约束装置的点火时间点的另一方法在于，在发生碰撞的情况下，通过由预处理的加速度信号超出预定阈值来触发约束装置的激活，该阈值可取决于在碰撞中出现的加速度信号或其他变量。如果超出该阈值，则也可立即激活相应的约束装置。在此，点火时间点(TTF)相应于超出阈值的时间点。根据实施例，就这种方法而言，可降低复杂度，可更容易地提高适用性，并且可减少资源成本。另一方法是基于加速度的第二积分(ds)超出预定的阈值。不同于这种方法，根据实施例，还可无关于对事故严重性和事故类型的明确认知而正确地确定理想的激活时间点。

根据实施例，为了获得正确的激活时间点，也可以省去为每个乘员位置定义单独的阈值。由此，就应用而言可减少工作量，是因为每个阈值都必须包含正确的数值，就测试而言是因为每个阈值都必须被单独测试，就资源消耗而言是因为对于每个阈值都必须预留存储空间，并且就精确性而言是因为通常在控制特性中仅可区分与保存的阈值一样多的不同座椅位置。由此，根据实施例，以加长的工作量也可以为每个乘员进行针对单个座椅位置的控制。

在本发明的有利实施例的以下说明中，对于在各个附图中示出且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记，其中省略了对这些元件的重复说明。

图1示出了具有根据一个实施例的乘员保护系统110的车辆100的示意图。车辆100是机动车，例如陆地车辆、水运工具或飞机，在本文中特别是陆地车辆，例如乘用车、载重汽车或另一商用车。图1示出了车辆100的加速度传感器102、环境传感器104和乘员保护系统110。

车辆100的加速度传感器102被设计为检测车辆100的加速度并提供代表检测到的车辆100的加速度的加速度信号103。环境传感器104被设计为检测车辆100的环境并提供代表检测到的车辆100的环境的环境信号105。环境传感器104特别是被设计为可进行所谓的预碰撞识别，也就是即将发生的碰撞的识别。在此，环境传感器104包括例如车辆摄像机、雷达传感器、激光雷达传感器等，其具有用于识别即将发生的碰撞的相应信号处理设备。

乘员保护系统110包括乘员保护装置115和用于在车辆100发生碰撞时控制乘员保护装置115的装置120。装置120和乘员保护装置115以可传输信号的方式彼此连接。乘员保护装置115例如包括被动安全的约束装置，特别是至少一个安全气囊。

装置120具有输入接口121、输入设备122、求取设备124、代入设备126、确定设备130、生成设备134、提供设备136和输出接口139。读取设备122被设计为从用于加速度传感器102的输入接口121读取加速度信号103。作为附加或替代，读取设备122被设计为从用于环境传感器104的输入接口121读取环境信号105。此外，读取设备122还被设计为将加速度信号103和/或环境信号105转发到求取设备124。

求取设备124被设计为通过使用加速度信号103和/或环境信号105并且根据求取规则123来求取特定于碰撞的变量125。求取设备124还被设计为将所求取的特定于碰撞的变量125以信号的形式转发给代入设备126。代入设备126被设计为为预定义的模型规则127的至少一个参数代入所求取的特定于碰撞的变量125，以便生成经设置的模型规则128。在此，预定义的模型规则127假定随时间变化的正弦信号曲线以用于对碰撞进行建模。此外，代入设备126还被设计为将经设置的模型规则128以信号形式转发给确定设备130。

确定设备130被设计为通过使用所设置的模型规则128来确定用于激活乘员保护装置115的理想激活时间点132。确定设备130还被设计为将所确定的理想激活时间点132以信号的形式转发给生成设备134。生成设备134被设计为通过使用理想激活时间点132生成用于控制乘员保护装置115的控制信号135。控制信号135包括用于激活乘员保护装置115的激活命令。另外，生成设备134还被设计为将控制信号135转发给提供设备136。提供设备136被设计为提供控制信号135以输出到用于乘员保护装置115的输出接口139。由此，装置120被设计为通过输出接口139将控制信号135输出到乘员保护装置115。控制信号135适用于在由乘员保护装置115处理或使用时引发其激活。

代入设备126特别是被设计为为表示假定幅度和假定角频率的乘积的参数代入特定于碰撞的变量125。在此，预定义的模型规则127将假定的激活时间点定义为在预定距离量度103的六倍和参数之商的三次方根与乘员保护装置115的预定义激活持续段之间的差。

根据一个实施例，求取设备124被设计为根据第一求取规则求取特定于碰撞的变量125作为数值积分加速度信号103的两倍与时间平方的商。作为其附加或替代，求取设备124被设计为根据第二求取规则求取特定于碰撞的变量125作为通过环境信号105识别的在车辆100和碰撞对象之间的相对速度与车辆100和碰撞对象的组合刚度和车辆100的质量之商的乘积。在此，代入设备126可选地被设计为将根据第一求取规则求取的变量125和根据第二求取规则求取的变量124对于参数彼此独立地代入到预定义的模型规则127中，以便生成经设置的第一模型规则128和经设置的第二模型规则128。在此，确定设备130被设计为通过使用经设置的第一模型规则128生成第一激活时间点并通过使用经设置的第二模型规则128生成第二激活时间点，并且将理想激活时间点132确定为第一激活时间点和第二激活时间点的加权平均值。在此，加权平均值的加权因子可选地取决于环境信号105的质量。

根据一个实施例，确定设备130被设计为通过使用经设置的模型规则128在每个时间步长中生成暂时激活时间点。在此，确定设备130被设计为，如果在一个时间步长中从碰撞开始起已经过去的时间段对应于在该时间步长中生成的暂时激活时间点，则将该暂时激活时间点确定为理想激活时间点132。作为其附加或替代，根据一个实施例，确定设备130被设计为通过使用经设置的模型规则128的级数展开来确定理想激活时间点132。在此，级数展开的展开系数可选地考虑车辆乘员的安全带扣系状态和/或身体特性。作为其附加或替代，生成设备134被设计为通过使用借助于估计规则所估计的车辆100的乘员对乘员保护装置115的撞击速度来生成控制信号135。估计规则将撞击速度定义为利用所代入的理想激活时间点132进行单重积分的加速度信号103。

根据另一实施例，装置120还被设计为通过使用用于参考碰撞的参考规则利用特定于该参考碰撞的参考变量和特定于该参考碰撞的参考激活时间点来规定双重积分的预定义参考加速度信号的阈值。在此，求取设备124被设计为通过使用加速度信号103求取双重积分的加速度信号103超出所规定的阈值的超出时间点。此外，在此确定设备130被设计为通过使用经设置的模型规则128将理想激活时间点132确定为确定规则的校正因子，该确定规则被定义为与经设置的模型规则128相乘的在超出时间点和参考激活时间点之间的差(作为第一加数)与参考激活时间点(作为第二加数)的总和。在此，经设置的模型规则128可选地附加地代表根据识别出的碰撞类型所预定义的校正因子。

根据另一实施例，确定设备130还被设计为在经设置的模型规则128中考虑相对于标准座椅位置移动的车辆100的乘员的座椅位置。在此，标准座椅位置代表在车辆100的行驶方向上尽可能靠前的座椅位置。在此，移位的座椅位置代表通过使用车辆100的内部传感器的内部传感器信号所识别的座椅位置。

图2示出了根据一个实施例的用于控制的方法200的流程图。用于控制的方法200可以被执行为在车辆发生碰撞的情况下控制用于车辆的乘员保护装置。在此，可以结合或使用图1中的装置或类似的装置来执行方法200。由此，也可以结合图1中的乘员保护系统或类似的系统以及图1中的车辆或类似的车辆来执行方法200。用于控制的方法200包括读取步骤210、求取步骤220、代入步骤230、确定步骤240、生成步骤250和提供步骤260。

在读取步骤210中，从用于车辆加速度传感器的接口读取加速度信号和/或从用于车辆环境传感器的接口读取环境信号。随后，在求取步骤220中，根据求取规则，通过使用加速度信号和/或环境信号来求取特定于碰撞的变量。之后又在代入步骤230中为预定义的模型规则的至少一个参数代入所求取的特定于碰撞的变量，以便生成经设置的模型规则。预定义的模型规则假定随时间变化的正弦曲线以用于碰撞的建模。随后，在确定步骤240中，通过使用经设置的模型规则确定用于激活乘员保护装置的理想激活时间点。然后又在生成步骤250中通过使用理想激活时间点生成用于控制乘员保护装置的控制信号。控制信号包括用于激活乘员保护装置的激活命令。最后，在提供步骤260中提供控制信号以输出到用于乘员保护装置的接口。

根据一个实施例，用于控制的方法200还包括规定步骤205。在此，规定步骤205可以相对于求取步骤220预先被执行，特别是也可以相对于读取步骤210预先被执行。在规定步骤205中，在此通过使用用于参考碰撞的参考规则利用特定于该参考碰撞的参考变量和特定于该参考碰撞的参考激活时间点来规定双重积分的预定义参考加速度信号的阈值。在此，在求取步骤220中，通过使用加速度信号求取双重积分的加速度信号超出在规定步骤205中规定的阈值的超出时间点。另外，在确定步骤240中，在此通过使用经设置的模型规则将理想激活时间点确定为确定规则的校正因子，该确定规则被定义为与经设置的模型规则相乘的在超出时间点和参考激活时间点之间的差(作为第一加数)与参考激活时间点(作为第二加数)的总和。

图3示出了乘员保护装置的激活时间点的示例图300。在此，在示例图300的横坐标轴上绘制了以秒[s]为单位的时间t，并且在示例图300的纵坐标轴上绘制了以秒[s]为单位的激活时间点或点火时间或点火时间点TTF。在示例图300中绘制了大量曲线图，其表示在碰撞期间对于各个实际碰撞信号或加速度信号而言激活时间点或点火时间TTF随时间t的曲线(TTF(t)曲线)。如果这些曲线与实际时间的线302相交，其中分别突出地标记出了交点，则其分别相应于正确的点火时间或理想的激活时间点，例如参考上述附图提及的激活时间点。

图4示出了用于乘员保护装置的激活时间点的示例图400。在此，示例图400相应于图3中的示例图，不同之处在于，该图表示根据一阶泰勒展开的TTF曲线。在此可看到在与实际时间线302的交点的附近区域中图形的曲线更平坦。这种平坦使得甚至可在达到实际时间之前就以足够的精度确定理想的激活时间点或点火时间点。换言之，且参考上述附图，通过使用所设置的模型规则的级数展开(在此为一阶泰勒展开)确定理想的激活时间点。

图5示出了用于乘员保护装置的激活时间点的示例图500。在此，在示例图500的横坐标轴上绘制了特定于碰撞的变量或以秒为单位的参数k[m/s3]，并且在示例图500的纵坐标轴上绘制了以秒[s]为单位的实际的激活时间点或点火时间或点火时间点“实际TTF”。示例图500中的内容表示与特定于碰撞的变量或参数k相关的实际激活时间点的合成数据，其在值域范围内变化。特定于碰撞的变量或参数k例如为上述附图中的任意一个。

图6示出了用于乘员保护装置的激活时间点的示例图600。在此，在示例图600的横坐标轴上以秒[s]为单位绘制了图5中的实际激活时间点或点火时间或点火时间点“实际TTF”，并且在示例图600的纵坐标轴上绘制了以秒[s]为单位的激活时间点或点火时间或点火时间点TTF。此外还示出了代表正确的点火特性的线602。

图7示出了用于乘员保护装置的激活时间点的示例图700。在此，示例图700相应于图6的示例图，不同之处在于，不仅示出了根据传统方法获得的激活时间点TTF1，而且示出了根据一个实施例确定的激活时间点TTF2。

图8示出了用于乘员保护装置的激活时间点的示例图800。在此，在示例图800的横坐标轴上以秒[s]为单位绘制了被设置为参考的激活时间点或点火时间或点火时间点“TTF_ref”，并且在示例图800的纵坐标轴上绘制了以秒[s]为单位的激活时间点或点火时间或点火时间点TTF。此外还示出了代表正确的点火特性的线802。在示例图800中填入了不同事故严重性的实际数据，特别是根据传统方法确定的点火时间点。

图9示出了用于乘员保护装置的激活时间点的示例图900。示例图900相应于图8的示例图，不同之处在于，示出了根据一个实施例获得的用于不同事故严重性的实际或理想激活时间点，并且另一条线904表示另一碰撞类型。

参考上述附图，下面将概括性地并以其他表达方式再次解释实施例。

基于模型或根据预定义的模型规则，加速度信号a(t)103随时间t的变化可通过以下函数表示：

a(t)＝A·sin(ωt)

在此，A为加速度信号103的最大振幅，ω为其角频率。时间t从碰撞开始算起。

通过在考虑初始条件的情况下进行积分可从中计算出车辆100从碰撞开始起的速度降低dv和乘员相对于车辆100的前向位移ds。在后一种情况下，假设乘员在不受力的情况下移动，这在此处感兴趣的初始碰撞阶段中对于乘员头部表示可用的近似值。

对于dv有：

对于ds有：

约束装置或乘员保护装置115的触发应以如下方式进行，即当乘员的前向位移ds刚好经过了到乘员保护装置115、例如到安全气囊的距离Δs时，安全气囊应已充气。由此以下函数适用于距离尺寸Δs：

由于乘员保护装置115的激活或点火通常应在碰撞早期进行，因此“正弦波”在此可由其级数展开的第一项代替。则近似适用的是：

对时间求解得出：

因此，在该时间发生乘员保护装置115与乘员之间的理想接触。如果安全气囊的展开需要时间Δt，则理想的激活时间点132或点火时间点TTF可如下确定：

此外，通过将该结果用于减速等式中，可计算出乘员对安全气囊的撞击速度的估计值：

方法200可使得尤其在上述基于模型的等式的基础上确定用于实际碰撞的理想激活时间点132。

本质上，目的首先在于，由加速度信号103确定乘积k＝A·ω作为特定于碰撞的变量125。为此，优选以实时周期进行以下计算步骤。在下文中，变量t在此也应代表相应计算周期的时间戳。

1.优选对加速度信号进行初始滤波。

2.将以这种方式获得的该信号进行数值积分。获得信号dv′(t)。

3.从中以如下规则计算变量k(t)：

4.通过代入，可在每个计算周期t中获得点火时间点的暂时估计值TTF(t)：

在实际加速度信号的情况下，该函数TTF(t)通常会随时间具有不同的值，对此另请参见图3。实际理想激活时间点132或点火时间点TTF现在通过以下方式确定，即当以下等式(交点)

TTF(t)＝t

适用时，精确地将如下值选择为理想点火时间点，即对于该值在一个计算周期中从碰撞开始起实际经过的时间刚好相应于当前计算出的函数值。

借助于该值，通过使用所给出的等式还可确定对安全气囊的预计撞击速度，并将其用于控制的修改。

下面还将说明其他实施例。

如果在车辆100中存在内部传感器系统，则可由此确定在内部传感器与乘员头部之间的距离。这例如可通过如下方式进行，即从由传感系统确定的变量中减去另一变量，从而结果就代表了乘员与例如展开的安全气囊之间的初始距离的量度。在此，该距离不必一定相应于头部和安全气囊之间的几何距离，而是根据预定义的技术要求也可稍小或稍大。由此可进一步优化安全气囊的约束效果。该距离不需要一定是恒定的，而是也可取决于其他参数，例如事故严重性、撞击速度等。如果不存在内部传感系统，则可例如设置标准值，其相应于最频繁的座椅位置或相应于与乘员保护装置115的激活和事故严重性相结合在统计上或单独所导致的乘员受伤风险最低的座椅位置。

通过考虑车辆的各个位置和乘员质量可为车辆100的每个座椅位置和乘员分别计算理想的激活时间点132。在此，可选地可以将乘员的质量假定为乘员实际质量的一部分。如果乘员的质量未知，则根据一个实施例可假定标准质量。其例如可以根据事故严重性、撞击速度等来确定。

借助于装置120或根据方法200确定的值仅在例如之前加速度已经超过预定的最小阈值时才被继续使用。

根据一个实施例，也可以由诸如环境传感器104的预碰撞传感器的信息或环境信号105直接生成特定于碰撞的变量125的值或k＝Aω。在这种情况下使用以下关系：

其中v_rel为由预碰撞传感器或环境传感器104确定的在本车辆100与障碍物之间的相对速度，m₁为已知的本车辆100的质量，并且D为车辆在碰撞中的组合刚度，其由预期的碰撞类型和车辆的特性得出，如其可由预碰撞信息确定。则该表达式可改写为：

在此，D₁和D₂为本车辆或对方物体的有效刚度。由此将确定：

现在该变量可直接用作激活时间点，但也可将上面在第4点中确定的点火时间TTF与该变量通过由这些变量形成加权平均值来进行融合。在此，权重优选地基于预碰撞信息的质量。如果该质量较高，则其权重也较高，如果该质量较低，则其权重也较低。

根据另一实施例，甚至在达到原本点火时间点之前已可计算实际点火时间点，另请参见图4。在此可使用以下方法：将与时间相关的函数TTF(t)从在此命名为t₀的当前时间点展开：

交点在TTF(t)＝TTF_new(t)＝t处，即可被设为

对t求解并且以TTF_new(t)代替t。

则一阶展开变为

作为可选，也可使用扩展到二阶的展开

这提供了两个可能的解：

在此使用有物理意义的解。

如果满足附加标准，则使用由这些等式确定的点火时间。该附加标准可为：从碰撞开始起在TTF_new与当前时间之间的差小于特定的预设值。从碰撞开始起在TTF_new与当前时间之间的差小于特定的预设值乘以一个系数。

根据另一实施例，方法200的性能可通过如下方式进一步改善，即在等式

中使用变量Δs^*代替Δs，即：

在此Δs^*与Δs通过如下关系相关：

其中展开的阶数k和展开系数a_n可根据要求自由选择，或者作为替代被预定为Δs的函数，即

由此，在总体上得到如下适用关系

该表达式的优点在于，由此可考虑以下事实，即自由滑行的假设仅为近似值。通过所述方法可改善与现实的一致性。

根据另一实施例，系统的性能可以通过如下方式进一步提高：系数还取决于安全带状态，即乘员是否系好安全带，或者取决于其他另外的参数，例如乘员质量或乘员身高。

为了重复应再次注意的是，通过设置k＝Aω得到以下表达式：

根据一个实施例，对于由参考变量或特定值k^*表征的特定的预设加速度信号或参考加速度信号，得到参考激活时间点或特定触发时间TTF^*：

对k^*求解得到：

另一方面，可通过线性表达式近似地确定第一碰撞阶段的加速度：

a(t)＝k·t。

由此对于速度变化dv通过积分得到：

并且对于乘员的前向位移ds通过再次积分得到：

如果在此对于k使用先前计算的适用于TTF^*的k^*，则得到

在可使用前向位移的恒定阈值THD来标识ds*：

在通常情况下所得到的参考激活时间点或点火时间TTF^*如下所示：

如果在此代入阈值表达式，则会得到：

即

该表达式本质上描述了传统的基于ds的TTF确定方法的特性：如果加速度信号与用于校准阈值的信号具有相同的k值，即k＝k^*，则由此获得的点火时间TTF′相应于正确的点火时间TTF^*。对于所有其他情况都有偏差。图6中的示例图600特别是示出了传统的基于ds的方法的TTF与正确值的偏差。在此TTF可相应于值TTF′。对于TTF＝10ms，在图6中所获得的值示例性地与正确值一致。

为了在k的整个范围内实现正确的TTF，现在借助于方法200对TTF′进行如下校正：

假设有：

TTF_real-TTF^*＝R·(TTF′-TTF^*)

其中TTF_real应表示正确的点火时间。则对于R得到：

即

在此，R可表示经设置的模型规则128并且被称为校正因子。

由此正确的点火时间为：

TTF_real＝R·(TTF′-TTF^*)+TTF^*。

由此，在具体的应用情况中将得到以下过程：对于具有值k^*的特定参考碰撞，将阈值THD设置为ds，使得超出时间点或超出阈值的时间点生成正确的触发时间TTF^*。例如，将具有尽可能最短的触发时间的碰撞选为参考碰撞。在偏离参考碰撞的实际碰撞中，从碰撞信号或加速度信号103中确定特定于碰撞的变量k，并且计算出相应的校正因子R。如果在碰撞过程中ds超出阈值THD，则将该时间存储为TTF′，并且借助于TTF_real＝R·(TTF′-TTF^*)+TTF^*计算正确的激活时间点。只要从碰撞开始起经过的时间达到TTF_real，就激活乘员保护装置115。

根据一个实施例，校正因子R的确定可通过如下方式简化，即将R的值近似为常数。这在假设碰撞类型或事故类型为恒定的情况下是合理的近似值。在图7中为R设置了恒定值。

根据另一实施例，可为不同的事故类型存储不同的R值，其中例如对于事故类型“完全覆盖”、“部分覆盖”或“角度偏差较小的正面事故”可分别保存各自的R值，并且如果例如通过预碰撞传感器、前置传感器等分别识别出相应的事故情况，则该R值可用于进行计算。参考图9，随着对于由另外的线904所表示的碰撞类型选择另一校正因子R，所填入的值也将转换为就此而言正确的特性。

应再次注意而简要重复的是，通过设置k＝Aω得到以下表达式：

在此，座椅位置由距离尺寸Δs表示，其为相对于乘员保护装置115(例如安全气囊)的标准座椅位置。

根据一个实施例，对于相对于该位置Δs有偏移量s′的座椅位置，得出以下表达式：

从TTF_std的等式中可计算出特定于碰撞的变量k：

代入到TTF′的等式中得到：

从而有

利用该等式可由为标准位置(由Δs表示)确定的激活时间点TTF_std换算为对于偏移了值s′的座椅位置所适配的理想激活时间点TTF′。

根据一个实施例，将对其进行标准点火时间计算的标准位置选择为使得其相应于最靠前的座椅位置。其优点在于，所有其他座椅位置都向后，因此所有校正的或理想的点火时间点都相应地更晚。由此，可通过简单地将点火延迟到该时间点来实现最佳的控制性能。这也可用很少的运算工作量针对车辆100中的每个单独的座位被执行。

如果实施例包括在第一特征和第二特征之间的“和/或”连接词，则其可被解读为，该实施例根据一个实施方式既具有第一特征又具有第二特征，并且根据另一实施方式仅具有第一特征或者仅具有第二特征。