CN101151177A - 用于行人保护系统的分类方法 - Google Patents

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CN101151177A CNA2006800104926A CN200680010492A CN101151177A CN 101151177 A CN101151177 A CN 101151177A CN A2006800104926 A CNA2006800104926 A CN A2006800104926A CN 200680010492 A CN200680010492 A CN 200680010492A CN 101151177 A CN101151177 A CN 101151177A
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Abstract

为了提供快速且可靠的碰撞分类，本发明提出了一种对象和车辆之间的碰撞分类方法，包括以下步骤：检测所述对象和所述车辆之间的初始接触；记录有关对象和车辆之间碰撞区域宽度的宽度数据；处理所述宽度数据，以确定在初始接触之后的预定时间间隔内所述碰撞区域的宽度；形成第一判据，其用于通过识别所确定的碰撞区域的宽度是否位于预定第一下限阈值和第一上限阈值之间来决定对象是否为行人；如果所述第一判据被满足，则确定所述对象为人。

Description

用于行人保护系统的分类方法
技术领域
本发明总体上涉及碰撞检测系统，用于触发可展开装置的操作，以保护行人不被车辆前部撞到。本发明特别涉及一种用于对碰撞分类的碰撞检测方法，用以辨别与行人的碰撞和其它类型的碰撞。
背景技术
当行人被机动车辆例如小汽车碰到时，一种类型的伤害可能是由行人的头部与车辆发动机罩随后相撞引起的。为了最小化这些伤害，车辆制造商已经开始研制用于汽车的安全系统，其应在小汽车/行人相撞的情况下有助于保护行人。这种安全系统包括一或多个主动系统，例如发动机罩安装的气囊或能量吸收式发动机罩板，它们被设计成最小化行人在车辆结构例如发动机罩上的碰撞强度。
显然，高效控制这种主动系统要求可靠的感应装置，其能够及时检测小汽车/行人相撞的存在。必须在确定出了初始碰撞车辆前部之后的非常短的时间期间内做出决定展开或不展开。
一种行人碰撞检测系统被提出并被描述于国际专利申请文献WO97/18108中。这种系统使用位于前保险杠(挡泥板)上的第一传感器和位于车辆发动机罩前边缘上的第二传感器。通过测量触发第一传感器和触发第二传感器之间的时间差，以及来自这些传感器的信号的量值，系统可以区分是与行人碰撞还是其它种类的碰撞。
发明内容
发明目的：
本发明的目的是提供一种不同的检测行人与车辆碰撞的方法，其能够辨别是与行人碰撞还是其它类型的碰撞。
本发明总体描述：
上述目的可以通过根据权利要求1的方法实现。为了提供快速且可靠的碰撞分类，本发明提出了对象和车辆之间的碰撞分类方法，包括以下步骤：
·检测所述对象和所述车辆之间的初始接触；
·记录有关对象和车辆之间碰撞区域宽度的宽度数据；
·处理所述宽度数据，以确定在初始接触之后的预定时间间隔内所述碰撞区域的宽度；
·形成第一判据，其用于通过识别所确定的碰撞区域的宽度是否位于预定第一下限阈值和第一上限阈值之间，来决定对象是否为行人；
·如果所述第一判据被满足，则确定所述对象为人。
本发明的方法因此基于对象和车辆之间碰撞区域的宽度。碰撞区域的宽度，即对象和车辆之间接触表面的宽度，可以由任何适宜的传感器测量，传感器可以例如布置在适宜的车辆保险杠部位。用于测量碰撞区域宽度的传感器可以例如包括细长的箔型开关，其包括第一载箔，其带有连接在两个端子之间并且沿着保险杠延伸的电阻层，和第二载箔，其带有与所述电阻相隔一定距离布置的导电性分流元件。如果作用于保险杠的相撞力导致箔型开关启动，则分流元件被推压在下层电阻层上，并将电阻层在接触区域的整个延展范围内分流。所导致的端子间电阻的减小可作为碰撞区域宽度的指示。在一个优选实施例中，用于检测宽度数据的传感器被构造为箔型压力传感器，因此可进一步传递有关力量值即力幅度的信息。这种箔型压力传感器可以例如被构造为线性电位计，其同时提供关于力的大小或量值的信息以及力作用于传感器的位置或启动区域宽度的信息。
应当指出，对象和车辆之间的初始接触优选由检测碰撞区域宽度数据的相同传感器检测。事实上，如果宽度传感器的灵敏度充分高，该传感器可以被用于触发整个分类方法。或者，对象和车辆之间的初始接触可以由专用的传感器检测。
根据本发明，所获取的宽度数据被处理，以便确定在初始接触之后的预定时间间隔内所述碰撞区域的宽度。这意味着，用于决定碰撞性质的相关参数代表着碰撞较早阶段碰撞宽度的变化行为。该变化行为紧密相关于与车辆相撞的对象的尺寸或质量，以及进一步相关于对象的刚度。在非常小或轻质对象的情况下，预定时间间隔之后的碰撞宽度将例如小于下限阈值，并且该情况可以被识别为与非人对象例如交通标志立柱碰撞。另一方面，如果预定时间间隔之后的碰撞宽度大于上限阈值，可以总结出对象尺寸大于行人腿部，并且可以分类为非人碰撞。
只有在预定时间之后的碰撞宽度位于下限阈值和上限阈值之内时，碰撞被划分为涉及人体，并且适宜的对策将被启动。
应当指出，将被使用的阈值可以根据理论确定，或是基于经验确定，并且通常将专门为某一车辆设置。事实上，由于传感器布置于车辆保险杠中例如在保险杠表皮下面，因此可测量的碰撞宽度的演变取决于诸如车辆保险杠构造和保险杠表皮刚度等等参数，因而规定将这些参数针对车辆专门设置是必需的。
随后确定碰撞区域宽度所经历的预定时间间隔被选择在几毫秒的范围内，从而可以快速决定碰撞的性质。应当指出，在初始接触之后的预定时刻确定碰撞宽度等价于在相撞的早期测量碰撞宽度的变化速度。
在本发明的一个优选实施例中，所述方法还包括下述步骤：
·记录有关对象和车辆之间碰撞力量值的力数据；
·处理所述力数据和所述宽度数据，以确定有关在初始接触之后的预定时间区间内碰撞释放的能量的参数；
·形成第二判据，其用于通过识别能量参数是否位于预定第二下限阈值和第二上限阈值之间，来决定对象是否为行人；
·如果所述第一判据和所述第二判据被满足，则确定所述对象为人。
碰撞涉及的能量与对象质量(重量)直接相关，并且可以因此而用来证实基于第一判据作出的决定。能量相关的参数可以通过力的量值和碰撞区域宽度的乘积在预定时间区间内的积分而计算出来。
在进一步的实施例中，宽度数据被进一步处理以确定一段时间内所述碰撞区域的宽度，并且所述碰撞区域的宽度超过规定的第三阈值所经历的时间间隔被确定。然后通过识别所确定的时间间隔是否超过规定的第四阈值来形成第三判据。第三判据因此基于在碰撞中的某个时间，碰撞区域的宽度是否在最小时间间隔内超过第三阈值。如果该判据不被满足，则可以得出结论，对象的质量低于行人质量，并且因此为非人。该判据可以随后在例如所述第一或第二判据不被满足的情况下证实″非人″决定。
在所述方法的进一步实施例中，关于对象刚度的决定被做出。在该实施例中，该方法还包括以下步骤：
·记录有关对象和车辆之间碰撞力量值的力数据；
·处理所述力数据，以确定碰撞力的量值的变化速度；
·通过识别所述量值的变化速度是否超过预定第五阈值来形成第四判据；
·如果所述第四判据被满足，则确定所述碰撞对象为刚性的。
所述方法的该实施例基于作用于传感器的力的量值演变，以评估与车辆相撞对象的刚度。通过记录力量值超过规定的相继阈值的时刻，可以确定量值的演变。通过评估宽度传感器信号或通过监视专用阈值传感器的启动时刻，可以记录这些事件，所述阈值传感器在规定的阈值力被超过时开关(切换)。对象刚度可以基于规定的阈值被越过的时刻和初始接触时刻之间的时间差确定，或基于两个相继的阈值开始之间的时间延迟确定。如果时间延迟保持低于规定的值，可以得出结论对象是非常刚性的，因此为非人。
所述方法的另一改型涉及处理所述宽度数据，以确定一段时间内所述碰撞区域的宽度，确定所述碰撞区域的宽度超过规定的第六阈值所经历的时间间隔，和确定所述碰撞区域的宽度落至规定的第七阈值例如零所经历的时间段。利用这些数据，通过识别所确定的时间段是否超过预定第八阈值来形成第五判据，并且如果所述第五判据被满足，则对象被确定为人。
该改型例中计算的参数给出了有关宽度信号形状的信息。该形状信息与撞击小汽车的对象类型相关。例如，立柱的接触时间段短于人的接触时间段。
应当指出，所述方法的各个实施例所涉及的一或多个不同的阈值可以取决于参数例如车辆速度和/或环境温度，并且因此而基于这些参数进行调节。在本发明的优选实施例中，所述方法因此而还包括以下步骤：确定车辆速度和/或环境温度，并且基于所述车辆速度和/或所述环境温度来调节所述第一下限阈值和第一上限阈值，和/或所述第二下限阈值和第二上限阈值，和/或所述第三阈值，和/或所述第四阈值，和/或所述第五阈值，和/或所述第六阈值，和/或所述第七阈值，和/或所述第八阈值。应当指出，诸如车辆速度和环境温度等参数容易从车辆的ECU中获得，因此不需要用专门的传感器来补偿这些参数。
附图说明
通过下面结合附图对本发明的非限定性实施例所做描述，本发明可被更清楚地理解，在附图中
图1示出了碰撞分类方法的一个实施例中的参数计算原理；
图2示出了针对人的分类方法中的不同模块。
具体实施方式
本发明提供了一种在与车辆相撞过程中对碰撞对象分类的方法。该对象应被划分为人(易受伤害的道路使用者)或非人。如果对象被划分为人，则行人保护系统可以展开。
检测碰撞通常由碰撞传感器实现，传感器安置在车辆前部的保险杠泡沫体或热塑性保险杠表皮中。碰撞传感器可以包括一或多个数字传感器(在施加到系统的力高于一定的阈值级别时起动的开关传感器)和一或多个模拟传感器(线性电位计传感器)，它们能够确定对象和车辆之间碰撞区域的宽度和所涉及的力。这样的线性电位计传感器将力转化成电阻，从而线性电位计传感器的电阻值读数可以给出碰撞位置(碰撞中间点)和碰撞宽度的指示。
为了划分碰撞对象，一种相撞检测方法将前述来自传感器的信号用作输入。算法的输出级别(类型)给出分类结果(人或排除对象)，并且可以被供应到控制电路以激发(启动)发动机罩安装的气囊或能量吸收式发动机罩板等。
在第一步骤，数据采集程序测量来自传感器的输出电压。这些电压可被转化成不同的测量信号(预处理数据)：一段时间内的碰撞宽度，一段时间内的碰撞位置和两个开关数字信号(通/断信息)。如果与车辆碰撞发生，对象和车辆之间第一次接触以一定的时间T1检测。如果一或多个模拟传感器被设计成系统的最敏感传感器，则这种检测初始接触优选由所述一或多个模拟传感器实现。
在检测第一次碰撞之后，参数计算阶段开始。下面的参数可以由预处理数据计算出来：
-时刻tn_1，tn_2(其中n属于1...x；x对应于所使用的开关传感器的数量，每个传感器限定了不同的力启动(激发)级别，即Fx＜Fx+1)。tn_1对应于第nth个开关传感器接通时的时间(在T1之后)。tn_2对应于第nth个开关传感器断开时的时间。
-Dtnm＝tm_1-tn_1描述直至两个相继的力启动级别被检测到的时间延迟。
-wt1_x对应于检测碰撞之后x ms时测量到的碰撞区域的宽度。
-tw_th1(或tw_th2)对应于宽度信号高于一定的宽度阈值th1(或th2)期间的时间间隔。
-tp2对应于模拟传感器断开时的时间。
-ltg_w对应于固定时间窗口(区间)中的一段时间内宽度乘以力的积分。
在随后的阶段中，针对人的分类方法被应用(见图2)。算法的输入参数是在参数计算阶段计算出的各项特征。附加输入数据被计入，例如小汽车速度(V)和环境温度(T)，因为这两个参数对碰撞动力学具有显著影响。
该方法可以被划分为不同的独立模块，以允许实现人/非人分类：
-质量分类模块(由碰撞对象宽度和力估测碰撞对象的质量(重量)，通过计算宽度随时间的演变，或宽度在时间上的积分，或一段时间内宽度乘以力积分)：这个模块的目的是将低和高质量的对象与人状对象区分开。
人对象的第一判据是对应于在检测碰撞之后大约x ms由传感器测量的碰撞区域宽度的参数wt1_x应当包含在可能为人状对象的一定范围内，该范围取决于车辆速度。
第二判据提供参数ltg_w，其允许估测碰撞对象的能量，其与对象质量相关。将这两个判据组合提供了对象为低质量对象或高质量对象的一定可能性。此外，tw_th 1，2给出了轻质量碰撞的附加指示，如果两个值保持低于给定阈值tw0的话。
-刚性/非刚性分类模块：在启动开关传感器的情况下，时间tn_1和时间差Dtnm给出了碰撞对象刚度的指示。如果Dtnm保持低于一定的阈值Dt0，则意味着碰撞对象是刚性的，定义为大型有效碰撞质量。相反，则表示碰撞对象是软的，定义为小型有效碰撞质量。
-排除对象辨别模块：该模块的目的是将人从排除对象例如交通引导系统或塑料/金属立柱辨别处来。参数tw_th1、tw_th2、tp2给出有关宽度信号形状的信息。立柱的接触时间段短于人。将所有这些判据相组合，给出了对象为立柱的一定可能性，该可能性可以估测出来。
针对碰撞对象为高或低质量对象、为立柱或交通引导系统或者为太硬或太软对象的可能性，这些特点相结合，使得可以辨别碰撞对象，并且最终以给定可信级别将对象分类为人或排除对象。

Claims (8)

1.一种对象和车辆之间的碰撞分类方法，包括以下步骤：
·检测所述对象和所述车辆之间的初始接触；
·记录有关对象和车辆之间碰撞区域宽度的宽度数据；
·处理所述宽度数据，以确定在初始接触之后的预定时间间隔内所述碰撞区域的宽度；
·形成第一判据，其用于通过识别所确定的碰撞区域的宽度是否位于预定第一下限阈值和第一上限阈值之间，来决定对象是否为行人；
·如果所述第一判据被满足，则确定所述对象为人。
2.根据权利要求1的方法，还包括下述步骤：
·记录有关对象和车辆之间碰撞力量值的力数据；
·处理所述力数据和所述宽度数据，以确定有关在初始接触之后的预定时间区间内碰撞释放的能量的参数；
·形成第二判据，其用于通过识别能量参数是否位于预定第二下限阈值和第二上限阈值之间，来决定对象是否为行人；
·如果所述第一判据和所述第二判据被满足，则确定所述对象为人。
3.根据权利要求1或2的方法，还包括下述步骤：
·处理所述宽度数据，以确定一段时间内所述碰撞区域的宽度；
·确定所述碰撞区域的宽度超过规定的第三阈值所经历的时间间隔；
·通过识别所确定的时间间隔是否超过规定的第四阈值来形成第三判据；
·如果所述第一和第三判据均不被满足，则确定所述对象为非人。
4.根据权利要求2的方法，还包括下述步骤：
·处理所述宽度数据，以确定一段时间内所述碰撞区域的宽度；
·确定所述碰撞区域的宽度超过规定的第三阈值所经历的时间间隔；
·通过识别所确定的时间间隔是否超过规定的第四阈值来形成第三判据；
·如果所述第二和第三判据均不被满足，则确定所述对象为非人。
5.根据权利要求1至4之一的方法，还包括以下步骤：
·记录有关对象和车辆之间碰撞力量值的力数据；
·处理所述力数据，以确定碰撞力的量值的变化速度；
·通过识别所述量值的变化速度是否超过预定第五阈值来形成第四判据；
·如果所述第四判据被满足，则确定所述碰撞对象为刚性的。
6.根据权利要求1至5之一的方法，还包括以下步骤：
·处理所述宽度数据，以确定一段时间内所述碰撞区域的宽度；
·确定所述碰撞区域的宽度超过规定的第六阈值所经历的时间间隔；
·确定所述碰撞区域的宽度落至规定的第七阈值所经历的时间段；
·通过识别所确定的时间段是否超过预定第八阈值来形成第五判据；
·如果所述第五判据被满足，则确定所述对象为人。
7.根据前面权利要求之一的方法，还包括以下步骤：
·确定车辆速度；以及
·基于所述车辆速度调节所述第一下限阈值和第一上限阈值，和/或所述第二下限阈值和第二上限阈值，和/或所述第三阈值，和/或所述第四阈值，和/或所述第五阈值，和/或所述第六阈值，和/或所述第七阈值，和/或所述第八阈值。
8.根据前面权利要求之一的方法，还包括以下步骤：
·确定环境温度；和
·基于所述环境温度调节所述第一下限阈值和第一上限阈值，和/或所述第二下限阈值和第二上限阈值，和/或所述第三阈值，和/或所述第四阈值，和/或所述第五阈值，和/或所述第六阈值，和/或所述第七阈值，和/或所述第八阈值。
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