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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Technik zum nachträglichen
Analysieren von Bewegungshistoriendaten, die Fahrlagenwinkel und Geschwindigkeiten
eines Fahrzeugs, die sich in einer Zeitfolge ändern, repräsentieren, insbesondere von Bewegungshistoriendaten
bei (vor und nach) einem sich ereignenden Unfall wie etwa einem
Zusammenprall oder einem Aufprall, um eine wissenschaftliche Erklärung der
Ursache des Unfalls zu erhalten.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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In jüngster Zeit sind viele Fahrzeuge
mit Sicherheitseinrichtungen ausgestattet worden, die automatisch
betrieben werden, um so nach der Erfassung einer Anomalität während des
Fahrens Gefahr abzuwenden. Bis zu welchem Grad auch immer die Sicherheit
des Fahrzeugs mechanisch verbessert sein mag, ist dennoch die Kenntnis
oder die richtige Bewertung der Sicherheit wichtig, um Unfälle auf
fester Basis zu verringern. Beispielsweise lenkt ein Fahrer das
Fahrzeug, indem er sich auf sein Gefühl oder sein Urteilsvermögen verlässt, das
jedoch je nach Umfeld schwankt. Wie bekannt ist, empfindet ein Fahrer,
obwohl das Fahrzeug mit der gleichen Geschwindigkeit von beispielsweise
100 km/h läuft,
je nachdem, ob er auf einer Schnellstraße oder auf einer gewöhnlichen
Straße
fährt,
anders. Somit ist es zur Gewährleistung
der Fahrsicherheit erforderlich, dass der Fahrer eine solche Unbestimmtheit
seines Gefühls
anerkennt.
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Zum anderen führt die jüngste Entwicklung der Fahrzeugsicherheitseinrichtungen
dazu, ein vollständiges
Erfassen der wirklichen Erscheinungsform des Unfalls lediglich aus
nachträglich
erfassten Bedingungen nach Prüfung
zu erschweren, und somit zu der Schwierigkeit, eine objektive Beurteilung
oder Erklärung
der Ursache eines Unfalls zu erreichen. Als Folge ist es möglich, dass
ein nicht fundiertes und unvernünftiges
Ergebnis der Prüfung
an ein Opfer oder einen Verursacher des Unfalls weitergegeben wird. Ferner
bestand keine Möglichkeit
der wissenschaftlichen Analyse, die eine wirksame unfallverhütende Maßnahme hervorbringt.
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EP 0621 564 A2 offenbart einen Verkehrsunfall-Messwertschreiber,
der einen Beschleunigungssensor und einen Winkelgeschwindigkeitssensor
umfasst, um den Zeitpunkt, zu dem ein Unfall eingetreten ist, zu
erkennen und Beschleunigungsdaten und Winkelgeschwindigkeitsdaten
vor und nach diesem Zeitpunkt in einem Speicher zu speichern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine verbesserte Technik zu schaffen, die geeignet ist,
dem Fahrer Gelegenheit zu geben, sein Bewusstsein für sicheres
Fahren zu stärken,
Fahrdaten eines Fahrzeugs, die zu einer Basis für eine objektive Beurteilung
oder Erklärung
der Ursache für das
Eintreten eines Unfalls werden, aufzubewahren und solche Fahrdaten
des Fahrzeugs zu analysieren.
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In Übereinstimmung mit der Erfindung
sind ein Fahrzeugbewegungsanalysator nach Anspruch 1, ein Fahrzeug-Fahrtenrecorder
nach Anspruch 12 und ein computerlesbares Speichermedium nach Anspruch
13 vorgesehen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Fahrzeug-Fahrtenrecorder
einen Sensorabschnitt zum Messen von Fahrlagen und Beschleunigungen
eines Fahrzeugs in einer Zeitfolge und in Bezug auf Achsen mehrerer
Dimensionen und Ausgeben von diesen als Messdaten, einen Speicher zum
Speichern der von dem Sensorabschnitt ausgegebenen Messdaten und
eine Speichersteuereinrichtung zum Steuern des Speichers und des
Einlesens der Messdaten in den Speicher und Auslesens von diesen
aus dem Speicher, wobei die Speichersteuereinrichtung einen Messdatenspeicher-Verarbeitungsabschnitt
zum sequenziellen Speichern der Messdaten in dem Speicher, um die
in dem Speicher gespeicherten Messdaten zu aktualisieren, und einen
Messdatenausgabeabschnitt zum Übertragen der
in dem Speicher gespeicherten Messdaten an die externe Vorrichtung
nach Erfassung eines von dieser Vorrichtung gesendeten Befehl umfasst.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass die Speichersteuereinrichtung ferner einen Stoßerfassungsabschnitt
zum Analysieren der Messdaten, um das Vorhandensein oder das Fehlen
des Auftretens eines Stoßes
zu erfassen, und einen Speicherregulierungsabschnitt zum Regulieren
der von dem Messdatenspeicher-Verarbeitungsabschnitt
nach Erfassung des Auftretens eines Stoßes ausgeführten Datenaktualisierung,
um so die Messdaten für
eine erste gegebene Zeitspanne vor und nach dem Auftreten eines
Stoßes
in dem Speicher sicherzustellen, umfasst.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass der Speicherregulierungsabschnitt die von dem Messdatenspeicher-Verarbeitungsabschnitt
ausgeführte
Datenaktualisierung durch Einstellen einer zweiten gegebenen Zeitspanne
zur weiteren Datenaktualisierung durch den Messdatenspeicher-Verarbeitungsabschnitt
nach der Erfassung des Auftretens eines Stoßes durch den Stoßerfassungsabschnitt
reguliert, um so die Messdaten für
eine erste gegebene Zeitspanne vor und nach dem Auftreten eines
Stoßes
in dem Speicher sicherzustellen.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass der Sensorabschnitt drei Winkelgeschwindigkeitsmesser, die
entsprechend den Achsen eines dreidimensionalen Raums angeordnet
sind und wenigstens einen Beschleunigungsmesser, der entsprechend
wenigstens einer der Achsen des dreidimensionalen Raums angeordnet
ist, umfasst und dass der Sensorabschnitt Messwerte der Winkelgeschwindigkeitsmesser
und des wenigstens einen Beschleunigungsmessers in einer Zeitfolge
als die Messdaten ausgibt.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass die Messdaten Dateneinheiten enthalten, wovon jeder Zeitinformationen
zugeordnet sind, die eine Messzeit repräsentieren, und dass jede Dateneinheit
die Messwerte der Winkelgeschwindigkeitsmesser und des wenigstens
einen Beschleunigungsmessers, die zum gleichen Messzeitpunkt gemessen
wurden, enthält.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeugbewegungsanalysator eine
Messdatenerfassungseinrichtung zum Erfassen von Winkelgeschwindigkeitsdaten
und von Beschleunigungsdaten, die in einer Zeitfolge in Bezug auf
Achsen mehrerer Dimensionen an einer gegebenen Position in einem
Fahrzeug gemessen werden, eine Messdaten-Korrektureinrichtung zum Entfernen
einer Abweichungskomponente, die in den erfassten Winkelgeschwindigkeitsdaten
enthalten ist, und eine Historiendaten-Erzeugungseinrichtung zum Ableiten
von Fahrlagenwinkeln des Fahrzeugs aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten
ohne die Abweichungskomponente, zum Ableiten von Geschwindigkeiten
des Fahrzeugs längs
der Achsen der Dimensionen aus den Fahrlagenwinkeln und den erfassten Beschleunigungsdaten
und zum Erzeugen von Historiendaten der abgeleiteten Fahrlagenwinkel
und Geschwindigkeiten des Fahrzeugs.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass ferner eine Einrichtung zum Erfassen eines Zeitpunkts des Auftretens
eines Stoßes
auf das Fahrzeug und eines Zeitpunkts, bei dem das Fahrzeug anhält, nachdem
der Stoß aufgetreten
ist, vorgesehen ist und dass die Historiendaten-Erzeugungseinrichtung die
Fahrlagenwinkel zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug anhält, als
Anfangswerte ableitet und ferner die Fahrlagenwinkel und die Geschwindigkeiten vor
dem Anhalten des Fahrzeugs unter Verwendung dieser Anfangswerte
ableitet.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass eine Einrichtung zum Verarbeiten der Fahrlagenwinkel und der
Geschwindigkeiten des Fahrzeugs, die von der Historiendaten-Erzeugungseinrichtung
abgeleitet werden, vorgesehen ist, um so eine Bewegungshistorie
des Fahrzeugs visuell darzustellen.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass die Verarbeitungseinrichtung die Bewegungshistorie des Fahrzeugs
für eine
gegebene Zeitspanne, die sich von dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug
anhält, nach
rückwärts erstreckt,
visuell darstellt.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass die Verarbeitungseinrichtung die Bewegungshistorie des Fahrzeugs
für eine
gegebene Zeitspanne bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug anhält, visuell
darstellt.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass die Verarbeitungseinrichtung eine externe Vorrichtung ist.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass die Messdaten-Korrektureinrichtung eine Winkelkomponente, die
durch periodisches Integrieren der erfassten Winkelgeschwindigkeitsdaten
abgeleitet wird, und eine Winkelkomponente, die aus den erfassten Beschleunigungsdaten
abgeleitet wird, wenn das Fahrzeug in Ruhe ist, vergleicht, um so
eine Rate, in der die in den Winkelgeschwindigkeitsdaten enthaltene
Abweichung auftritt, abzuleiten, und dass die Messdaten-Korrektureinrichtung
die Abweichungskomponente aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten anhand
der Abweichungsauftrittsrate entfernt.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass die Messdaten-Korrektureinrichtung die erfassten Winkelgeschwindigkeitsdaten,
die gemessen werden, wenn das Fahr zeug in Ruhe ist, sammelt, um
so eine Tendenz des Auftretens einer Abweichung in den Winkelgeschwindigkeitsdaten
abzuleiten, und dass die Messdaten-Korrektureinrichtung die Abweichungskomponente
aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten anhand der Abweichungsauftrittstendenz entfernt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist ein Speichermedium mit einem funktionsbeschreibenden
Material versehen, das von einem Computer lesbar und ausführbar ist,
wobei das funktionsbeschreibende Material ermöglicht, dass der Computer die
Schritte ausführt,
in denen er Winkelgeschwindigkeitsdaten und Beschleunigungsdaten,
die in einer Zeitfolge in Bezug auf Achsen mehrerer Dimensionen
an einer gegebenen Position in einem Fahrzeug gemessen werden, erfasst,
eine in den erfassten Winkelgeschwindigkeitsdaten enthaltene Abweichungskomponente
entfernt, und Fahrlagenwinkel des Fahrzeugs aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten
ohne die Abweichungskomponente und Geschwindigkeiten des Fahrzeugs
längs der Achsen
der Dimensionen aus den Fahrlagenwinkeln und den erfassten Beschleunigungsdaten
ableitet, um so Historiendaten der abgeleiteten Fahrlagenwinkel
und Geschwindigkeiten des Fahrzeugs zu erzeugen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Die vorliegende Erfindung wird verständlicher
aus der im Folgenden gegebenen genauen Beschreibung, wenn sie in
Verbindung mit der begleitenden Zeichnung aufgenommen wird.
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In der Zeichnung sind:
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1A ein
Diagramm, das einen in einem Fahrzeug eingebauten Fahrzeug-Fahrtenrecorder gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1B ein
Diagramm, das den Fahrtenrecorder und einen Fahrzeugbewegungsanalysator
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, die über eine Kommunikationseinrichtung
miteinander verbunden sind, so dass sie ein Fahrtenrecordersystem
bilden;
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2 ein
funktionaler Blockschaltplan des Fahrtenrecorders;
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3 ein
Ablaufplan, der eine Steuerroutine eines in dem Fahrtenrecorder
vorgesehenen Speichersteuerungsabschnitt zeigt;
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4 ein
Diagramm zur Erläuterung
einer in einem in dem Fahrtenrecorder vorgesehenen Speicher gespeicherten
Datenstruktur;
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5 einen
funktionaler Blockschaltplan des Bewegungsanalysators;
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6 ein
Ablaufplan, der eine Steuerroutine des Bewegungsanalysators zeigt;
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7A ein
Ablaufplan, der ein erstes Abweichungskorrekturverfahren repräsentiert;
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7B ein
Ablaufplan, der ein zweites Abweichungskorrekturverfahren repräsentiert;
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die 8A und 8B Diagramme zur Erläuterung
des Prinzips des ersten Abweichungskorrekturverfahrens, wobei 8A einen Abweichungsauftrittszustand,
d. h. von einem Winkelgeschwindigkeitsmesser gemessene Lagenwinkel,
die durch eine gestrichelte Line angegeben sind, und von einem Beschleunigungsmesser
gemessene Lagenwinkel, die durch eine durchgehende Linie angeben
sind, zeigt, während 8B in gegebenen Zeitintervallen
gemessene Abweichungsbeträge
zeigt;
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9 ein
Graph, der Bewegungsbeschleunigungen Gx und Gy längs der X-Achse bzw. der Y-Achse
zeigt, die durch Ausführung
des Ablaufplans von 6 abgeleitet
werden; und
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10 ein
Diagramm, das ein Beispiel des Bildverarbeitungsergebnisses gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Nun wird mit Bezug auf die begleitende Zeichnung
im Folgenden ein Fahrtenrecordersystem für ein Fahrzeug gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das Fahrtenrecordersystem umfasst
einen Fahrzeug-Fahrtenrecorder und einen Fahrzeugbewegungsanalysator.
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Wie in 1A gezeigt
ist, ist ein Fahrzeug-Fahrtenrecorder 1 ausbaubar an einer
Stelle in einem Fahrzeug eingebaut, an der eine Änderung der Lage oder der Stellung
des Fahrzeugs überwacht werden
kann, beispielsweise an einer Stelle unter einem Sitz nahe der Mitte
des Fahrzeugs. Wie in 1B gezeigt
ist, ist ein Fahrzeugbewegungsanalysator 2 bei der Analyse über eine
Kommunikationseinrichtung wie etwa die RS-232C mit dem Fahrtenrecorder 1 verbunden.
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Im Folgenden wird zuerst der Fahrtenrecorder 1 näher beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt
ist, umfasst der Fahrtenrecorder 1 einen Sensorabschnitt,
der aus drei Paaren aus Winkelgeschwindigkeitsmessern 10x, 10y, 10z und
Beschleunigungsmessern 11x, 11y, 11z zusammengesetzt,
die längs
der X-, Y- bzw. Z-Achse
(Nicken, Rollen, Gieren) angeordnet sind. Der Fahrtenrecorder 1 umfasst
ferner einen nichtflüchtigen
Speicher 13 zum Speichern von Daten, die in dem Sensorabschnitt
gemessen werden, und einen Speichersteuerabschnitt 12 zum
Steuern der Datenspeicherung in den Speicher 13 und des
Auslesens von Daten aus diesem. Der Speicher 13 ist ein Sicherungsspeicher,
der selbst dann, wenn er aus dem Fahrzeug ausgebaut ist oder der
Strom abgeschaltet ist, Daten für
etwa drei Monate speichern kann und eine Speicherkapazität besitzt,
die zum Speichern von in dem Sensorabschnitt gemessenen Winkelgeschwindigkeitsdaten
und Beschleunigungsdaten für
etwa 5 Minuten geeignet ist.
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Die Winkelgeschwindigkeitsmesser 10x, 10y, 10z besitzen
beispielsweise die Form von Kleingyroskopen zum Messen von Winkelgeschwindigkeiten
in Bezug auf die X-, Y- bzw. Z-Achse. Die Messwerte werden nach
und nach beispielsweise zu textartigen Winkelgeschwindigkeitsdaten
(Vektoren). Zum anderen besitzen die Beschleunigungsmesser 11x, 11y, 11z beispielsweise
die Form von G-Sensoren (Gravitationssensoren), die jeweils die
Summe aus der Schwerebeschleunigung und der Bewegungsbeschleunigung,
die auf der Neigung der entsprechenden Achse basieren, messen. Die
Messwerte werden nach und nach beispielsweise zu textartigen Beschleunigungsdaten
(Vektoren). Die Winkelgeschwindigkeitsmesser 10x, 10y, 10z werden
zum Messen von Einschlagwinkeln und Fahrlagenwinkel des Fahrzeugs
verwendet, während
die Beschleunigungsmesser 11x, 11y, 11z zum
Messen von Beschleunigungen/Verlangsamungen des Fahrzeugs und von
durch Einschlagen des Lenkrads hervorgerufenen Seitenbeschleunigungen
verwendet werden. Die Winkelgeschwindigkeitsdaten und die Beschleunigungsdaten
werden nach Bedarf durch (nicht gezeigte) Verstärker verstärkt und in einer Zeitfolge
an den Speichersteuerabschnitt 12 ausgegeben. Im Fall des
Gyroskops kann eine Temperaturänderung
einen Einfluss auf die Messwerte haben. Wenn es in einem kalten
oder heißen
Bezirk verwendet wird, ist somit vorzugsweise eine Einrichtung zur Korrektur
des Messwertes mit einem Temperaturkoeffizienten vorgesehen.
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Der Speichersteuerabschnitt 12 ist
durch eine programmierte Mikroprozessoreinheit (CPU) verwirklicht
und umfasst funktional wenigstens einen Messdatenspeicher-Verarbeitungsabschnitt 121,
einen Stoßerfassungsabschnitt 122,
einen Speicherregulierungsabschnitt 123, einen Zeitgeberabschnitt 124 und
einen Messdatenausgabeabschnitt 125.
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Der Speicherverarbeitungsabschnitt 121 speichert
die von dem Sensorabschnitt gesendeten Winkelgeschwindigkeitsdaten
und Beschleunigungsdaten sequenziell in dem Speicher 13 und
aktualisiert somit die in dem Speicher 13 gespeicherten
Daten sequenziell. Der Stoßerfassungsabschnitt 122 erfasst
das Vorhandensein oder das Fehlen eines Auftretens eines Stoßes. In
dieser bevorzugten Ausführungsform
wird nach der Erfassung durch wenigstens einen Beschleunigungsmesser 11x, 11y, 11z des Auftretens
einer Verlangsamung, die stärker
als ein vorgegebener Schwellenwert ist, bestimmt, dass ein durch
einen Aufprall oder dergleichen bedingter Stoß aufgetreten ist. Zur Bestimmung
des Auftretens eines Stoßes
oder Aufpralls können
verschiedene andere Verfahren in Betracht gezogen werden.
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Nach der Erfassung des Auftretens
eines Stoßes
in dem Stoßerfassungsabschnitt 122 reguliert der
Speicherregulierungsabschnitt 123 die Datenaktualisierung,
d. h. eine Zeitspanne der Datenaktualisierung, die von dem Speicherverarbeitungsabschnitt 121 ausgeführt wird,
um so die Messdaten für eine
gegebene Zeitspanne bei (vor und nach) einem auftretenden Stoß in dem
Speicher 13 zu halten. Der Zeitgeberabschnitt 124 wird
zum Regulieren oder Einstellen einer solchen Zeitspanne der Datenaktualisierung
betrieben. Der Messdatenausgabeabschnitt 125 liest die
in dem Speicher 13 gespeicherten Messdaten aus und überträgt die ausgelesenen
Daten nach der Erfassung einer von dem Bewegungsanalysator 2 gesendeten
Datenerfassungsanforderung an den Bewegungsanalysator 2.
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3 ist
ein Ablaufplan, der eine Steuerroutine des Speichersteuerabschnitts 12 zeigt.
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In 3 empfängt zuerst
der Speichersteuerabschnitt 12 im Schritt S101 die von
dem Sensorabschnitt gesendeten Winkelgeschwindigkeitsdaten und Beschleunigungsdaten.
Danach werden den empfangenen Winkelgeschwindigkeitsdaten und Beschleunigungsdaten
im Schritt S102 Zeitinformationen (Zeitstempel: Messzeit) hinzugefügt. Anschließend werden
die Daten mit den Zeitinformationen im Schritt S103 sequenziell
in dem Speicher 13 gespeichert. Wie oben beschrieben worden
ist, besitzt der Speicher 13 in dieser bevorzugten Ausführungsform eine
Speicherkapazität
zum Speichern der Daten für etwa
5 Minuten. Wenn eine Menge der Daten die Speicherkapazität übersteigt,
werden die ältesten Daten
unter den in dem Speicher 13 gespeicherten Daten sequenziell
gelöscht,
um so die Daten in dem Speicher 13 zu aktualisieren. 4 ist ein Diagramm, das
eine Struktur der in dem Speicher 13 gespeicherten Daten
zeigt, wobei Dateneinheiten, die jeweils einen Zeitstempel Tn (n
= 1, 2, 3, ...) enthalten, Winkelgeschwindigkeitsdaten Xjn, Yjn,
Zjn und Beschleunigungsdaten Xkn, Ykn, Zkn, in einer Zeitfolge angeordnet
sind. Die Prozesse in den Schritten S101 bis S103 werden wiederholt,
bis im Schritt S104 das Auftreten eines Stoßes erfasst wird.
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Wenn im Schritt S104 das Auftreten
eines Stoßes
erfasst wird, wird im Schritt S104 ein Zeitgeber gesetzt und danach
in den Schritten S106 bis S108, die jeweils dieselben wie die vorhergehenden Schritt
S101 bis S103 sind, wiederholt, bis die Setzzeit im Schritt S109
abgelaufen ist. Die im Schritt S105 gesetzte Zeit kann im Bereich
von etwa 30 Sekunden bis etwa 2 Minuten liegen. Wenn die Zeit abgelaufen
ist, was im Schritt S109 überwacht
wird, geht die Routine zum Schritt S110 über, in dem die Datenspeicherung
in den Speicher 13 angehalten wird, um die Datenaktualisierung
in dem Speicher 13 zu unterbrechen. Durch die vorhergehenden
Prozesse hält
der Speicher 13 die Winkelgeschwindigkeitsdaten und die
Beschleunigungsdaten wenigstens für die Setzzeit nach der Erfassung
des Auftretens eines Stoßes
und für
eine gegebene Zeit vor der Erfassung des Auftretens des Stoßes. Dann überwacht
der Messdatenausgabeabschnitt 125 im Schritt S111, ob die
Datenertassungsanforderung (Befehl) von dem Bewegungsanalysator 2 empfangen
wird. Nach der Erfassung der Anforderung geht die Routine zum Schritt
S112 über,
in dem die in dem Speicher 13 gespeicherten Daten ausgelesen
und an den Bewegungsanalysator 2 übertragen werden.
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Nun wird der Bewegungsanalysator 2 näher beschrieben.
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Wie in 5 gezeigt
ist, umfasst der Bewegungsanalysator 2 einen intelligenten
Kommunikationssteuerabschnitt 21, der als Messdatenerfassungseinrichtung
arbeitet, einen Abweichungskorrekturabschnitt 22, der als
Messdaten-Korrektureinrichtung arbeitet, einen Bewegungshistoriendaten-Erzeugungsabschnitt 23,
der als Bewegungshistoriendaten-Erzeugungseinrichtung arbeitet,
einen Speichersteuerabschnitt 24, einen nichtflüchtigen Speicher 25,
einen Eingabe/Ausgabe-Steuerabschnitt 26 und einen Bildverarbeitungsabschnitt 27.
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Die obigen Abschnitte 21 bis 24, 26 und 27 sind
normalerweise durch Ausführung
gegebener Prozesse durch eine CPU eines Computers gemäß einem
funktionsbeschreibenden Material (Computerprogramm und erforderlichen
Daten), das in einer Speichereinrichtung wie etwa einem ROM gespeichert
ist, verwirklicht. Das funktionsbeschreibende Material ist nicht
unbedingt von dem Computer untrennbar, sondern kann von dem Computer
trennbar sein. Jedoch ist es im letzteren Fall notwendig, das funktionsbeschreibende
Material auf einer Diskette oder einer CD-ROM in der Weise zu konkretisieren, dass
es der Computer lesen und ausführen
kann.
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Im Folgenden werden die Abschnitte 21 bis 24, 26 und 27 näher beschrieben.
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Der Kommunikationssteuerabschnitt 21 sendet
die Datenerfassungsanforderung an den Fahrtenrecorder 1,
der über
die RS-232C oder dergleichen mit dem Bewegungsanalysator 2 verbunden
ist, und klassifiziert oder sortiert dann in Antwort auf die Datenerfassungsanforderung
die empfangenen Daten nach Winkelgeschwindigkeitsdaten und Beschleunigungsdaten.
Der Abweichungskorrekturabschnitt 22 empfängt die
Winkelgeschwindigkeitsdaten von dem Kommunikationssteuerabschnitt 21 und führt die
Abweichungskorrektur für
die empfangenen Winkelgeschwindigkeitsdaten durch. Diese Funktion ist
wesentlich, wenn Gyroskope als Winkelgeschwindigkeitsmesser 10x, 10y, 10z des
Fahrtenrecorders 1 verwendet werden. Details der Abweichungskorrektur
werden weiter unten beschrieben. Der Datenerzeugungsabschnitt 23 empfängt die
Beschleunigungsdaten von dem Kommunikationssteuerabschnitt 21 und
die Winkelgeschwindigkeitsdaten nach der Abweichungskorrektur von
dem Abweichungskorrekturabschnitt 22 und erzeugt anhand
der empfangenen Daten Bewegungshistoriendaten, die Historien von
Fahrlagenwinkeln und Geschwindigkeiten des Fahrzeugs repräsentieren,
die an den Speichersteuerabschnitt 24 gesendet werden.
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Der Speichersteuerabschnitt 24 empfängt die
Bewegungshistoriendaten von dem Datenerzeugungsabschnitt 23 und
die Rohdaten (Winkelgeschwindigkeitsdaten und Beschleunigungsdaten) von
dem Kommunikationssteuerabschnitt 21 und speichert die
empfangenen Daten in dem Speicher 25. Ferner liest der
Speichersteuerabschnitt 24 die in dem Speicher 25 gespeicherten
Daten aus und überträgt sie auf
der Grundlage einer von einer externen Vorrichtung oder dem Bildverarbeitungsabschnitt 27 empfangenen
Datenübertragungsanforderung über den
Eingabe/Ausgabe-Steuerabschnitt 26. Der Bildverarbeitungsabschnitt 27 entspricht
einer Anwendungsausführungseinrichtung
und liest die vorherigen Bewegungshistoriendaten zu deren Bildverarbeitung
sequenziell aus dem Speicher 25 aus, um die Bewegungshistorie
des Fahrzeugs visuell darzustellen.
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Der Grund, warum die Rohdaten zusätzlich zu
den Bewegungshistoriendaten gespeichert und in Antwort auf die Datenübertragungsanforderung übertragen
werden, ist der, eine Datensicherung oder lediglich eine von einem
anderen Anwendungsprogramm ausgeführte Bewegungsanalyse vornehmen zu
können.
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Es kann Vorkehrung getroffen sein,
dass anstelle des Speichers 25, des Eingabe/Ausgabe-Abschnitts 26 und
des Bildverarbeitungsabschnitts 27 eine externe Speichereinheit
wie etwa ein Diskettenlaufwerk oder ein Festplattenlaufwerk oder
eine Schnittstelleneinrichtung für
eine externe Vorrichtung vorgesehen ist, damit der Speichersteuerabschnitt 24 die
in dem Datenerzeugungsabschnitt 23 erzeugten Bewegungshistoriendaten
auf ein externes Speichermedium schreiben oder die Bewegungshistoriendaten über die
Schnittstelleneinrichtung direkt an die externe Vorrichtung übertragen
kann.
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Nun wird mit Bezug auf die 6 bis 9 die Funktionsweise des Bewegungsanalysators 2 näher beschrieben.
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6 ist
ein Ablaufplan, der eine Steuerroutine des Bewegungsanalysators 2 zeigt.
In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass der Fahrtenrecorder 1,
wie in 1B gezeigt ist,
mit dem Bewegungsanalysator 2 verbunden ist.
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In 6 geht
die Routine dann, wenn im Schritt S201 von einer Bedienungsperson
des Bewegungsanalysators 2 ein Befehl eingegeben wird,
zum Schritt S202 über,
in dem der Bewegungsanalysator 2 die Datenerfassungsanforderung
von dem Kommunikationssteuerabschnitt 21 an den Fahrtenrecorder 1 sendet.
Wenn sämtliche
in dem Speicher 13 gespeicherten Winkelgeschwindigkeitsdaten
und Beschleunigungsdaten im Schritt S203 in den Kommunikationssteuerabschnitt 21 eingegeben
worden sind, führt
der Abweichungskorrekturabschnitt 22 im Schritt S204 die
Abweichungskorrektur durch. Es stehen zwei Verfahren für diese
Abweichungskorrektur zur Verfügung.
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Das erste Verfahren ist jenes, das
in 7A gezeigt ist. Durch
die Schritte S301 und S302 werden die Winkelgeschwindigkeitsdaten
periodisch integriert, um Lagenwinkel abzuleiten. Zum anderen werden
durch die Schritte S301, S303 und S304 anhand der Beschleunigungsdaten,
wenn das Fahrzeug angehalten oder im Zustand der Ruhe ist, Lagenwinkel abgeleitet.
Danach werden die in den Schritten S302 und S304 abgeleiteten Lagenwinkel
im Schritt S305 verglichen, um so die Auftrittsrate von Abweichungskomponenten,
die in den in einer Zeitfolge gemessenen Winkelgeschwindigkeitsdaten
enthalten sind (Winkeldaten in Bewegung), d. h. den Abweichungsbetrag
pro Einheitszeit, abzuleiten. Anschließend werden anhand der abgeleiteten
Abweichungskomponente-Auftrittsrate im Schritt S306 die Abweichungskomponenten
aus den genau vor dem Auftreten eines Stoßes und bis zum Fahrzeughalt
nach dem Auftreten des Stoßes
gemessenen Winkelgeschwindigkeitsdaten zur Korrektur jener Winkelgeschwindigkeitsdaten
entfernt.
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Die 8A und 8B sind Diagramme zur Erläuterung
des Prinzips der obigen Abweichungskorrektur, wobei 8A den Abweichungsauftrittszustand, d.
h. von dem Winkelgeschwindigkeitsmesser gemessene Lagenwinkel, die
durch eine gestrichelte Line angegeben sind, und von dem Beschleunigungsmesser
gemessene Lagenwinkel, die durch eine durchgehende Linie angeben
sind, zeigt, während 8B die in gegebenen Zeitintervallen
(in 8B pro Minute) gemessenen
Abweichungsbeträge
zeigt. Da der Beschleunigungsmesser in Form des G-Sensors keine Akkumulierung
der Abweichung aufweist, ist der durch die Beschleunigungsdaten
im Ruhezustand des Fahrzeugs repräsentierte Lagenwinkel genau.
Andererseits ist der Winkelgeschwindigkeitsmesser, insbesondere
das Gyroskop, einer Akkumulierung der Abweichung unterworfen, so
dass der durch das Gyroskop gemessene Lagenwinkel einen gewissen
Fehler enthält.
Diesbe züglich kann
der Abweichungsfehler durch periodisches Vergleichen der aus den
zu denselben Zeitpunkten gemessenen Beschleunigungsdaten und Winkelgeschwindigkeitsdaten
abgeleiteten Lagenwinkel und Ableiten von Differenzen dazwischen
quantifiziert und aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten entfernt werden.
In 8B wird beispielsweise
ein durch die Abweichung bedingter Fehler von 0,2 Grad pro Minute
erzeugt. Somit können
durch Beseitigen von diesem aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten
(aus dem aus den Winkelgeschwindigkeitsdaten abgeleiteten Winkel)
die hochzuverlässigen
Winkeldaten in Bewegung erhalten werden.
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Das zweite Verfahren ist jenes, das
in 7B gezeigt ist, bei
dem ein durch die Abweichung hervorgerufener Fehler einfacher quantifiziert werden
kann. Zuerst werden im Schritt S401 die Winkelgeschwindigkeitsdaten
im Ruhezustand des Fahrzeugs gesammelt. Danach wird im Schritt S402
anhand des gesammelten Ergebnisses die Auftrittstendenz der Abweichungskomponenten
erfasst. Obwohl es nicht wesentlich ist, ob die Sammlung der Winkelgeschwindigkeitsdaten
im Haltezustand des Fahrzeug in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt wird
oder nicht, müssen
die Zeitintervalle ihrerseits bekannt sein. Idealerweise stimmen
die im Haltezustand des Fahrzeuges mehrmals gemessenen Winkelgeschwindigkeitsdaten überein.
Wenn eine Abweichung als Ergebnis der Sammlung im Schritt S401 herbeigeführt wird,
bedeutet dies demgemäß das Auftreten
der Abweichung (des Drifts). Diesbezüglich werden im Schritt S403
anhand der im Schritt S402 abgeleiteten Abweichungsauftrittstendenz
die Abweichungskomponenten aus dem genau vor dem Auftreten eines
Stoßes
und bis zum Fahrzeughalt nach dem Auftreten des Stoßes gemessenen
Winkelgeschwindigkeitsdaten zur Korrektur jener Winkelgeschwindigkeitsdaten
entfernt.
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Obwohl dies in den 7A oder 7B nicht
gezeigt ist, wird während
der Ausführung
des Schrittes S204 in 6 ein
Zeitpunkt des Auftretens eines Stoßes in derselben Weise wie
in dem Stoßerfassungsabschnitt 122 des
Fahrtenrecorders 1 erfasst und wird ein Zeitpunkt des Fahrzeughalts
nach dem Auftreten des Stoßes
durch Überwachen
einer Änderung
de Beschleunigungsdaten erfasst.
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Nochmals mit Bezug auf 6, nach der Ausführung des
Schrittes S204 erzeugt der Datenerzeugungsabschnitt 23 die
Bewegungshistoriendaten. Genauer, im Schritt S205 wir eine absolute
Lage (die Fahrlagenwinkel) des Fahrzeug zum Zeitpunkt des Fahrzeughalts
nach dem Auftreten eines Stoßes
abgeleitet, indem die im Schritt S306 oder S403 korrigierten Winkelgeschwindigkeitsdaten
integriert und als Anfangswerte gesetzt werden. Anschließend werden
im Schritt S206 Fahrlagenwinkel vor dem Fahrzeughalt unter Verwendung
der entsprechenden korrigierten Winkelgeschwindigkeitsdaten und
der im Schritt S205 gesetzten Anfangswerte, d. h. beispielsweise
durch jeweiliges Subtrahieren der entsprechenden Winkel von den
Anfangswerten abgeleitet. Um die Winkelabweichung effizient und
einfach zu erhalten, wird vorzugsweise eine Transformation der dreidimensionalen
Winkelgeschwindigkeitsdaten (Vektoren) in Eulersche Koordinaten
durchgeführt und
werden die Fahrlagenwinkel im Eulerschen Koordinatensystem abgeleitet.
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Anschließend werden im Schritt S207
anhand der Fahrlagenwinkel jeweils die Bewegungsbeschleunigungen
längs der
X-, Y- und Z-Achsen abgeleitet.
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Genauer, der während der Fahrt bzw. der Bewegung
des Fahrzeugs gemessene Beschleunigungsdatenwert g bezogen auf jede
Achse ist die Summe aus der Schwerebeschleunigung g1 und der Bewegungsbeschleunigung
g2, die durch die Neigung des Fahrzeugs verursacht werden. Die Schwerebeschleunigung
g1 kann aus einer Gleichung g1 = G·sinθ abgeleitet werden, wobei G
die Schwerkraft repräsentiert
und θ den
Fahrlagenwinkel bezüglich der
jeweiligen Achse repräsentiert.
Dementsprechend kann die Bewegungsbeschleunigung g2 durch Subtrahieren
der Schwerebeschleunigung g1 von dem Beschleunigungsdatenwert g
abgeleitet werden. Ferner können
die Zentripetalbeschleunigungen in seitlichen Richtungen des Fahrzeugs
durch Darstellen der Bewegungsbeschleunigung g2 im Eulerschen Koordinatensystem
abgeleitet werden. Die obigen Berechnungen werden dreidimensional,
d. h. bezogen auf die X-, Y- und Z-Achsen durchgeführt. Zum anderen
sind in der Praxis die Bewegungsbeschleunigungen längs der
X- und Y-Achsen
(Nickwinkel und Rollwinkel) wichtig, so dass die Bewegungsbeschleunigung
längs der
Z-Achse (Gierwinkel) nicht unbedingt erforderlich ist. 9 ist ein Graph, der die Bewegungsbeschleunigungen
Gx und Gy längs
der X-Achse bzw. der Y-Achse zeigt, die durch Ausführung des
Schrittes S207 abgeleitet worden sind.
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Nach der Ausführung des Schrittes S207 geht
die Routine zum Schritt S208 über,
in dem die Vorwärts-
und Seitengeschwindigkeiten durch Integrieren der Bewegungsbeschleunigungen
abgeleitet werden. Die Vorwärtsgeschwindigkeiten
repräsentieren
hauptsächlich
die Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs, wobei deren Änderung
einen Beschleunigungsvorgang und einen Bremsvorgang repräsentiert.
Zum anderen repräsentieren
die Seitengeschwindigkeiten einen Lenkvorgang, eine Straßenbedingung
und einen folgenden Rollzustand während der Fahrt bzw. der Bewegung
des Fahrzeugs.
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Danach werden im Schritt S209 die
in dem Datenerzeugungsabschnitt 23 erzeugten Daten, d.
h. die in den Schritten S205 bis S208 abgeleiteten Daten, in dem
Speicher 25 gespeichert.
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Die Ausführung der Schritte S206 bis
S209 wird wiederholt, bis alle im Schritt S306 oder S403 korrigierten
Winkelgeschwindigkeitsdaten und die entsprechenden Beschleunigungsdaten
verarbeitet sind. Zum anderen kann vorgesehen sein, dass die Ausführung der
Schritte S206 bis S209 wiederholt wird, bis alle in den Kommunikationssteuerabschnitt 21 eingegebenen
Daten verarbeitet sind. Selbstverständlich repräsentiert der Begriff "genau vor dem Auftreten
eines Stoßes
und ab einem Fahrzeughalt nach dem Auftreten des Stoßes", der in den Schritten S306
oder S403 verwendet wird, eine Zeitspanne, die genaue Daten zum
Analysieren der Ursache eines Unfalls, d. h. der Ursache des Auftretens
eines Stoßes,
erfordert und auch im Hinblick auf den Durchsatz des Computers des
Bewegungsanalysators 2 festgelegt werden sollte, da die
Abweichungskorrektur dem Computer eine große Last auferlegt.
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Anschließend liest der Speichersteuerabschnitt 24,
wenn von dem Bildverarbeitungsabschnitt 27 oder der externen
Vorrichtung über
den Eingabe/Ausgabe-Steuerabschnitt 26 die
Datenübertragungsanforderung
empfangen worden ist, die in dem Speicher 25 gespeicherten
Daten aus und überträgt die ausgelesenen
Daten über
den Eingabe/Ausgabe-Steuerabschnitt 26.
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Genauer, falls die vorherigen, in
dem Speicher 25 gespeicherten Bewegungshistoriendaten in dem
Bewegungsanalysator 2 analysiert werden, wird der Bildverarbeitungsabschnitt 27 aktiviert,
damit er die Datenübertragungsanforderung
an den Speichersteuerabschnitt 24 sendet, um so die gespeicherten Daten
von dem Speicher 25 zu erhalten. Danach führt der
Bildverarbeitungsabschnitt 27 auf der Grundlage der erhaltenen
Daten eine Bildverarbeitung durch und bildet rückwirkend, indem er von dem Zeitpunkt
des Fahrzeughalts nach dem Auftreten eines Stoßes zurückgeht, beispielsweise ein
Bewegungsbild des Fahrzeugs für
eine gegebene Zeitspanne. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Bewegungsbild für die gegebene
Zeitspanne bis zu dem Zeitpunkt des Fahrzeughalts nach dem Auftreten
eines Stoßes
gebildet wird. Zum anderen werden die in dem Speicher 25 gespeicherten
Daten, falls diese von der externen Vorrichtung analysiert werden,
unter Verwendung eines tragbaren Speichermediums oder einer bestimmten
Kommunikationseinrichtung an die externe Vorrichtung übertragen,
damit diese auf der Grundlage der übertragenen Daten eine Bildverarbeitung
durchführt.
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10 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel des Ergebnisses der Bildverarbeitung
gemäß dieser bevorzugten
Ausführungsform
zeigt. In 10 ist die Bewegungshistorie,
von dem Zeitpunkt des Fahrzeughalts nach dem Auftreten eines Stoßes rückwärtsgehend,
dargestellt. Die Vorwärtsgeschwindigkeiten
repräsentieren
Abstände
zwischen benachbarten Fahrzeugsymbolen, während die Seitengeschwindigkeiten
einen Rollzustand des Fahrzeugs vor und nach dem Auftreten eines
Stoßes
repräsentieren.
Durch Betrachten des angezeigten Bildes kann sogar eine Person,
die kein Experte der Fahrzeugbewegungsanalyse ist, einen Bewegungszustand
des Fahrzeugs, die Ursache des Unfalls und dergleichen objektiv
beurteilen.
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Wie oben beschrieben worden ist,
werden bei dem Fahrtenrecordersystem gemäß der obigen Ausführungsform
die Winkelgeschwindigkeitsdaten und die Beschleunigungsdaten sequenziell
in dem Fahrtenrecorder 1 gespeichert, wobei der Bewegungsanalysator 2 beim
Analysieren der gespeicherten Daten mit dem Fahrtenrecorder 1 verbunden
ist, um so die Bewegungshistorie des Fahrzeugs zu reproduzieren.
Somit wird bei der Prüfung
des Unfalls eine objektive Beurteilung oder Erläuterung der Ursache eines Unfalls
erleichtert. Da der Bewegungszustand des Fahrzeugs quantifiziert
werden kann, kann ferner dem Fahrer die Begrenzung des Einschlagwinkels
bei einer bestimmten Geschwindigkeit, d. h. der sichere Betätigungsbereich
des Lenkrads mitgeteilt werden oder gemeinsam mit Koordinatendaten in
dem in jüngster
Zeit weit verbreiteten Fahrzeugnavigationssystem das Eintreten eines
gefährlichen
Zustands an einem Bildschirm im Voraus angezeigt werden. Somit kann
in einfacher Weise eine korrekte unfallverhütende Maßnahme, die wissenschaftlich belegt
ist, erreicht werden. Ferner wird das Wissen des Fahrers über sicheres
Fahren erweitert, da ständig überwacht
wird, wie der Fahrer das Fahrzeug steuert.
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In der obigen bevorzugten Ausführungsform sind
die Winkelgeschwindigkeitsmesser 10x, 10y, 10z und
die Beschleunigungsmesser 11x, 11y, 11z in drei
Paaren vorgesehen. Jedoch kann die Anzahl von diesen je nach Bedarf
verändert
werden, solange die Daten, die die Lagenwinkel und die Geschwindigkeiten
des Fahrzeugs in mehreren Dimensionen repräsentieren, in einer Zeitfolge
erzeugt werden können. Obwohl
vorzugsweise die Anzahl der Beschleunigungsmesser gleich der Anzahl
der Winkelgeschwindigkeitsmesser festgelegt wird, können insbesondere die
Schwerebeschleunigung und die Bewegungsbeschleunigung gemessen werden,
wenn wenigstens ein Beschleunigungsmesser vorgesehen ist. Dementsprechend
kann in der obigen bevorzugten Ausführungsform anstatt drei Beschleunigungsmessern wenigstens
ein Beschleunigungsmesser vorgesehen sein.
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Ferner ist in der obigen bevorzugten
Ausführungsform
der Fahrtenrecorder 1 so beschaffen, dass er die in dem
Sensorabschnitt gemessenen Rohdaten speichert. Jedoch kann vorgesehen
sein, dass der Fahrtenrecorder 1 mit Funktionen des Abweichungskorrekturabschnitts 22 und
des Datenerzeugungsabschnitts 23 versehen ist, so dass
die Bewegungshistoriendaten in dem Fahrtenrecorder 1 erzeugt
und in dem Speicher 13 gespeichert werden.
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Selbstverständlich ist in der obigen Beschreibung
der Stoß nicht
auf jenen, der durch einen Zusammenprall oder einen Aufprall erzeugt
wird, begrenzt. Die obigen Bewegungshistoriendaten können in
derselben Weise als Reaktion auf einen beliebig gewählten Stoß erzeugt
werden. Ferner ist es dann, wenn die Bewegungshistoriendaten nur
zum Zweck der Reproduktion der Bewegungshistorie gespeichert werden,
möglich,
das System ohne das zur Debatte stehende Vorhandensein oder Fehlen
eines Stoßes
zu bilden.
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Ferner sind der Fahrtenrecorder 1 und
der Bewegungsanalysator 2 nicht notwendigerweise paarweise
vorgesehen, sondern können
als unabhängige
Vorrichtungen getrennt vorgesehen sein.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden
ist, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt, sondern kann auf verschiedene
Weise verkörpert
sein, ohne von dem Prinzip der Erfindung, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen.