CN101612926A - 基于超声传感器的侧撞感测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用至少一个超声传感器的侧撞威胁估计系统。还提供了一种检测主车辆上可能的侧撞碰撞的方法。该方法要求使用至少一个超声传感器，以用于出现检测且用于提供估计接近速度中所使用的感测的数据。

Description

基于超声传感器的侧撞感测系统

技术领域

本公开涉及机动车辆的碰撞前感测系统，该系统使用超声传感器。

背景技术

汽车制造商正在研究基于雷达、激光雷达和视觉的碰撞前感测系统来提高乘客安全。碰撞前感测系统通过在碰撞初期或甚至在实际撞击之前调度被动约束装置，已经被认为具有提高乘客安全的潜力。这样额外的时间允许对元件设计的更多灵活性并可允许为乘客和碰撞情形单独地制作被动约束系统。

现有的碰撞前感测系统具有其难于使所述系统适应侧撞应用的挑战。例如视觉和雷达系统相对昂贵且由于空间限制难于安装。此外，对于盲点检测和变道辅助的现有系统也存在挑战，这是因为用在那些系统中的传感器覆盖范围有限。特别地，那些系统中的传感器适于检测邻近车道上朝向车辆后部的汽车和卡车。这样的覆盖范围对于侧撞应用是不够的，因为多数侧撞碰撞是由来自侧前方的车辆引起的。

关于侧撞感测系统存在其他挑战。具体地，因为邻近车道上常有车辆行使，在侧撞感测系统中难于避免假肯定警报。

而且，美国汽车采样系统(NASS)事故数据库的分析表明大多数侧撞碰撞在主车辆(host vehicle)以低于40千米每小时的速度行驶时发生。实际上，包括1995年到2007年数据的该NASS数据库分析表明62％的侧撞碰撞在主车辆以低于40千米每小时的速度行驶时发生。

因此，期望提供一种侧撞感测系统，其对可能的侧撞碰撞撞击体的出现提供精确的确定。还期望提供一种相对廉价且可相对容易地合并到现有车辆中并结合到现有系统中的系统。还期望提供一种能够在主车辆以低于约40千米每小时的速度行驶时能够检测可能的侧撞碰撞的系统。

发明内容

提供了至少部分解决现有系统和方法没有解决的一个或多个需求或期望的系统和方法。

具体地，提供了用于车辆的侧撞威胁估计系统。该系统包括安装在车辆每侧上的至少一个超声传感器。每个传感器均具有相对彼此基本上不重叠的覆盖区域。此外，每个传感器均能够检测撞击体的出现。该系统还包括连接至每个超声传感器的控制器，该控制器配置为计算撞击体物体的估计的接近速度。

提供了检测主车辆上可能的侧撞碰撞的方法。该方法包括使用安装在主车辆一侧上的至少一个超声传感器来感测撞击体物体出现的步骤。该方法还包括使用连接至超声传感器的控制器来计算估计的接近速度的步骤。此外，该方法包括至少基于对出现的检测和估计的接近速度来确定是否预装备(pre-arm)车辆上的约束控制模块的步骤。

这些和其他实施例将在阅读本申请和所附的权利要求后变得显然易见，而不背离权利要求限定的本发明范畴和精神。

附图说明

图1是示例性主车辆，该主车辆具有示例性的基于超声传感器的侧撞感测系统。

图2是用于基于超声传感器的侧撞感测系统的示例性算法逻辑。

具体实施方式

超声传感器在商业上广泛可用，并且比用于基于雷达、激光雷达或视觉的系统的传感器要便宜的多。已知超声传感器对多种环境条件具有鲁棒性。然而，一定阈值以上的风噪声可影响超声传感器的性能。近来开发的技术可使超声传感器在这方面更具鲁棒性，如当前可得的噪声消除技术。即使在当前的超声传感器中考虑了对风噪声的灵敏性，仅在主车辆以低于50千米每小时或低于45千米每小时或低于40千米每小时的速度移动时的情形中，基于超声的侧撞感测系统是有用的。预期本文公开的基于超声传感器的侧撞感测系统可补充而非取代碰撞后感测系统。

对附图和实例的参考旨在说明而非限制。图1示出了基于超声传感器的侧撞感测系统的示例性系统。图2示出了与该系统一起使用的示例性逻辑。

参考图1，主车辆10具有四个安装在其上的超声传感器20。如图所示，两个超声传感器20定位在主车辆10的第一侧上，且两个超声传感器20定位在主车辆10的第二侧上。如图所示，在第一侧上的一个超声传感器20向外安装在前门上，且一个超声传感器20在第一侧上向外安装在后门上。类似地，一个超声传感器20安装在第二侧的前门上，且一个超声传感器安装在第二侧的后门上。可替换地，超声传感器20可安装在任何合适的侧结构上，如摇杆，侧柱和后侧围板，只要超声传感器20彼此充分分离以覆盖较宽的检测区域。可以使用任何已知的机械或化学安装或连接装置或方法来将超声传感器20安装在主车辆10上。

每个超声传感器20具有从该超声传感器20延伸的感测范围21。感测范围21可以配置为检测距超声传感器20达5米或距超声传感器20达3米的物体，或汽车制造商确定的适合商业应用的任何其他范围的物体。图1中描述了声波来表示示例性范围21。

定位多个侧撞超声传感器20使得一个传感器20的感测范围21不会或基本上不会与另一个传感器20的感测范围21重叠。此外，超声传感器20定位到足够高处以避免地面和地面回波的检测，同时仍能够感测撞击体车辆的保险杠。

参考图1，侧撞超声传感器20合并在现有超声系统中。也就是，超声传感器20可使用但不要求使用独立的超声ECU 30；而是超声传感器20可连接至主车辆10中的现有超声ECU 30或与其通信。例如，使用超声传感器40的后倒车辅助系统(back-up aid system)可与侧撞超声传感器20共享超声ECU 30。

超声ECU 30连接至约束控制模块(RCM)50或与其通信，该约束控制模块控制所述逻辑从而基于多种输入预装备并最终调度被动安全装置78，如气囊，安全带等。如已知的，用于控制主动安全装置78的主动安全控制器60还与RCM 50和超声ECU 30通信。

超声传感器20可用于检测可导致侧撞碰撞的许多不同类型的撞击体物体。这里描述了撞击体物体的两种非限制示例性分类：车辆和柱状物体。车辆物体包括汽车、卡车、雪地机动车、和其他可撞击汽车的移动物体。柱状物体包括通常比车辆显著窄的不动物体。柱状物体通常高度比宽度大。例子包括树，电话柱，街道标识，圆柱和台柱。

许多不同算法可连同检测涉及撞击体车辆的侧撞使用。在一个示例性算法中，两个超声传感器20位于主车辆10的同一侧，两个超声传感器20必须检测撞击体车辆的出现。然后超声ECU 30使用来自超声传感器20的感测的数据来使用公知的算法计算接近速度。如果接近速度超过预定阈值，则超声ECU 30可与RCM 50通信，使得RCM 50可就是否调度气囊等进行更快地决定。这是因为RCM50可基于碰撞前感测以及用于碰撞后感测的安装在车辆侧上或车辆侧附近的压力传感器和/或加速度计来做出约束系统调度决定，而无需等待来自实现在碰撞后侧碰撞感测系统上的远程RCM加速度传感器的确认。这可减少RCM做出侧撞调度决定所需的时间量，该时间量在没有基于超声传感器的侧撞系统的情况下为6-10毫秒，而具有这样的系统的情况下为2-3毫秒。换句话说，该响应时间可减小约3毫秒到约8毫秒。

可选地，该算法可以被程序化，以便在主车辆10以超过某个速度如40千米每小时行驶时，RCM 50不会经由基于超声传感器的侧撞系统做出预装备(pre-armament)决定。当这样的逻辑包括在RCM 50中且主车辆10以预定阈值以上的速度行驶时，则先前存在的撞击后碰撞系统将调度侧气囊等，如同在没有基于超声传感器的侧撞系统中那样。

许多不同的算法可连同检测涉及撞击体柱状物体的侧撞使用。在一个示例性算法中，仅一个超声传感器20被要求感测柱状物体。这是由于柱状物体相对于车辆较薄的性质。然后所感测的数据被ECU 30使用以使用公知算法计算接近速度。柱状撞击情形中的接近速度通常比车辆撞击系统中的接近速度低，且因此允许有更多的时间用于超声信号分析。如果主车辆10朝向柱状物体滑移则其通常具有横向速度。主车辆10的横向速度可由将横向速度传达给RCM 50的车辆主动安全感测系统感测。如果接近速度和横向速度都在某个阈值以上，则RCM 50可预装备约束系统，且因此做出更快的调度决定。

参考图2，其示出了用于左侧(LS)超声侧撞碰撞前感测系统的采样逻辑。类似的逻辑可用于右侧(RS)应用。步骤100是超声侧撞算法的起始点。步骤102估计是否打开了点火装置(ignition)。如果没有，则不检测侧撞，如步骤104所示。如果打开了点火装置，则步骤106估计主车辆是否超过40千米每小时移动。如果超过，则不能使用超声传感器检测侧撞，如步骤104所示。在步骤108中，如果主车辆低于40千米每小时移动，则超声传感器LS1和超声传感器LS2开始发射声波。在步骤110中，从超声传感器测量回声返回时间。在步骤112中，计算并映射物体范围和接近速度。如果在2米以内有任何撞击体物体，如在步骤114中考虑的，则在步骤118中做出在主车辆左侧的指定接近范围内存在撞击体物体的决定。如果在2米范围内没有物体，则在步骤116做出在主车辆左侧的指定接近范围内不存在物体且没有检测到碰撞前侧撞条件的决定，如步骤104所示。

如果步骤118识别出撞击体，且步骤120确定撞击体为多个采样数(hits)追踪，则步骤122开始撞击体尺寸估计过程。在步骤124中，确定超声传感器LS1和LS2两者是否都检测到了撞击体物体。如果没有，则在步骤126中遵从“基于柱体”的撞击体逻辑。如果有，则在步骤128中遵从“基于车辆”的撞击逻辑。

在步骤126中，遵从基于柱体的逻辑，确定哪个超声传感器检测到了撞击体物体，然后在步骤130中，根据哪个传感器检测到了撞击体物体进行广播。在步骤134中，确定主车辆和撞击体物体之间的接近速度是否大于16千米每小时。如果不是，则没有检测到碰撞前侧撞条件，如步骤136所示。如果是，则步骤160开始一个过程，该过程通过监控来自车辆主动安全感测系统的主车辆横向速度来确定主车辆是否有朝向撞击体物体的横向移动。如果有，则在步骤162中，确定主车辆是否超过横向速度的预定阈值行驶。如果没有超过，则没有检测到碰撞前侧撞条件，如步骤136所示。如果达到横向速度阈值，则在步骤164中，检测与柱状撞击体的可能碰撞，且在步骤166中进行广播。在步骤200中，确定检测到可能的柱状物体侧撞，且RCM相应地预装备该约束系统或多个系统。如果在预定时间内利用撞击后传感器没有确认预测的侧撞，则在步骤210中，系统再初始化并且控制被转移到步骤100以重新开始侧撞感测过程。

遵从基于车辆的逻辑，在两个超声传感器均检测到撞击体车辆后，步骤128要求全面覆盖主车辆的该侧，且在步骤132中进行反应该状况的广播。然后在步骤138中，测量撞击体接近速度。如果撞击体接近速度在16千米每小时以下，则没有检测到碰撞前侧撞条件，如步骤136所示。如果接近速度超过16千米每小时，则步骤140开始一个过程，该过程通过使用车辆主动安全感测系统监控主车辆横向速度来确定主车辆是否朝向撞击体物体滑移。如果滑移，则步骤142要求确定主车辆是否在横向方向上以预定阈值以上的横向速度行驶。如果是，则步骤144要求为具有滑移的大面积侧撞条件进行准备，且步骤146进行相关联的广播。在广播后，步骤200使得RCM预装备适当的系统或多个系统。如果在预定的时间内利用撞击后传感器没有确认所预测的侧撞，则在步骤210中，系统再初始化且控制被转移到步骤100以重新开始侧撞感测过程。

如果主车辆没有在横向方向上以超过预定阈值的横向速度行驶，则步骤148要求为具有移动撞击体的大面积侧撞条件进行准备，且步骤150进行相关联的广播。在广播后，步骤200使RCM预装备适当的系统或多个系统。如果在预定时间内利用撞击后碰撞传感器没有确认预测的侧撞，则在步骤210中，系统再初始化且控制被转移到步骤100以重新开始侧撞感测过程。

图2中所示的特定阈值和逻辑仅是示例性的，且受特定汽车制造商为特定应用的设计选择的限制。图2不是为了限制本发明。

虽然说明书中描述了所附权利要求的至少一个实施例，但本领域技术人员认识到所用的词是说明性的词而不是限制性的词。可不背离权利要求限定的本发明范畴和精神做出许多变化和修改。

Claims (12)

1.一种用于车辆的侧撞威胁估计系统，包括：

(a)在所述车辆的每一侧上安装的至少一个超声传感器；

每个所述传感器具有相对于彼此基本上不重叠的覆盖区域；每个所述传感器能够检测撞击体物体的出现；以及

(b)连接至每个超声传感器的控制器，所述控制器配置为计算估计的接近速度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述超声传感器配置为在所述撞击体物体距所述检测传感器达到约5米时检测所述撞击体物体的所述出现。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统与用来控制约束系统的约束控制模块进行通信。

4.根据权利要求3所述的系统，所述系统适于，在位于所述车辆的同一侧的至少两个所述超声传感器检测到所述撞击体物体，且所述估计的接近速度在预定的阈值以上时，利用所述约束控制模块来预装备所述约束系统，从而消除了所述车辆在以小于约40千米每小时的速度行驶时在调度侧撞防护系统之前对来自撞击后碰撞感测系统中的远程约束控制模块加速度传感器的确认的需要。

5.根据权利要求3所述的系统，所述系统适于，在至少两个所述超声传感器检测到所述撞击体物体，且所述估计的接近速度在预定的阈值以上时，利用所述约束控制模块来预装备所述约束系统，从而减小了所述约束控制模块确定是否调度侧撞防护系统所需的时间段。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述时间段减少约3毫秒到约8毫秒。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述侧撞防护系统包括气囊。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述撞击体物体是柱状物体。

9.根据权利要求8所述的系统，所述系统适于，在一个所述超声传感器检测到所述柱状物体，且所述估计的接近速度在预定的阈值以上，且所述主车辆的横向速度在预定的阈值以上时，利用所述约束控制模块来预装备所述约束系统。

10.一种检测对主车辆的可能的侧撞碰撞的方法，包括：

(a)利用在所述主车辆的一侧上安装的至少一个超声传感器感测撞击体物体的出现；

(b)利用连接至所述至少一个超声传感器的控制器计算估计的接近速度；以及

(c)至少基于出现检测和估计的接近速度，确定是否利用所述车辆的所述约束控制模块来预装备约束系统。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述撞击体物体是车辆。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述撞击体物体是柱状物体。

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