CN104321226B - 一种用于激活车辆安全系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种激活机动车辆(1)安全系统的方法，所述方法包括步骤：监测来自至少一个车辆传感器(5～10)的信号；分析来自至少一个传感器(5～10)的所述信号以判断所述车辆(1)显现与预定义的多个“跑离公路”事件中的一个具体事件有关；通过分析来自至少一个不同的车辆传感器(5～10)的信号、对来自至少一个传感器(5～10)的信号进行区别分析、或者分析来自至少一个传感器(5～10)的信号进行超过预设时间段，以确认所述判断；当确认检测，评估所述事件的严重性；以及根据车辆(1)与具体事件有关的确认检测和所述事件的评估严重性，选择一个或多个车辆安全系统进行激活以保护所述车辆(1)的乘员。

Description

一种用于激活车辆安全系统的方法

技术领域

本发明涉及车辆安全系统，更具体地涉及一种有效判断车辆何时已离开公路并用于在需要车辆安全系统时可靠地将其激活的系统。

背景技术

多个系统已经被提出用于判断车辆何时已离开公路表面，并响应于上述情况激活车辆安全系统。例如，EP2289753公开了一种方法，该方法主要通过使用加速计检测车辆何时空转，并且，例如，如果判断车辆空转持续预设时间长度，激活车辆安全系统。

发明内容

本发明的发明目的是为上述情况提出一种改进的系统。

根据本发明的其中一个方面，提出一种激活机动车辆安全系统的方法，所述方法包括步骤：监测来自至少一个车辆传感器的信号；分析来自至少一个传感器的所述信号以判断所述车辆显现与预定义的多个“跑离公路”事件中的一个具体事件有关；通过分析来自至少一个不同的车辆传感器的信号、对来自至少一个传感器的信号进行区别分析、或者分析来自至少一个传感器的信号进行超过预设时间段，以确认所述判断；在确认检测的情况下，评估所述事件的严重性；以及根据车辆与具体事件有关的确认检测和所述事件的评估严重性，选择一个或多个车辆安全系统进行激活以保护所述车辆的乘员。

优选地，所述分析步骤包括：判断所述车辆显现与如下中的一种具体事件有关：在凹凸地形上行驶、进入沟渠、和空转。

便利地进行如下步骤：将所述将接收自传感器的所述信号与保存的与每个预定义的事件有关的阈值进行比较。

作为优选，如果用于指示所述事件发生的信号持续预设时间长度，则确认检测到所述事件。

优选地，所述方法进一步包括在所述确认步骤后执行的情形选择步骤，其中，所述情形选择步骤，当接收自至少一个所述车辆传感器的所述信号可指示正在发生两个或以上的可能事件时，从两个或更多个的可能事件中选择一个事件。

便利地，事件使用层次结构进行选择。

作为优选地，如果来自所述至少一个传感器的所述信号可指示所述车辆空转、或正在凹凸地形上行驶、或者正进入沟渠，选择车辆空转的情形。

优选地，如果来自所述至少一个传感器的所述信号可指示所述车辆正进入沟渠或者正在凹凸地形上行驶，选择正在凹凸地形上行驶的情形。

便利地，仅在来自所述车辆传感器的所述信号与所述车辆空转或者所述车辆正在凹凸地形上行驶均不一致时，才选择正进入沟渠的情形。

作为优选地，所述车辆配备有可逆约束系统和不可逆约束系统，且其中，在所述评估严重性超过第一阈值但低于第二阈值时，激活所述可逆约束系统，在所述评估严重性超过所述第二阈值时，激活所述不可逆约束系统。

本发明的另一个方面，提供一种计算机程序，包括在计算机上运行时，适合执行上述任一项的所有步骤的计算机代码。

本发明的进一步的方面，提供一种如上所述的计算机程序，所述计算机程序收录在计算机可读媒介上。

本发明的另一个方面，提供一种车辆，具有至少一个车辆传感器、一个或多个车辆安全系统和处理器，其中，所述处理器可操作执行上述任一项的所有步骤。

附图说明

为了使本发明可以更容易地理解，本发明实施例现将通过例子并参照附图进行描述，其中附图为：

图1显示车辆示意图；

图2显示车辆在凹凸地形上行驶；

图3显示车辆进入沟渠；

图4显示当车辆空转；且

图5为以图形描述实现本发明的方法中的情形选择步骤的逻辑图。

具体实施方式

首先参照图1，示出车辆1在平坦的公路表面2上，处于正常驾驶状态。前轮3和后轮4均与公路表面2接触。

车辆配备有各种传感器。在所描述的实施例中，传感器包括：

·惯性传感器5。至少若干个惯性传感器5可以装备在或靠近车辆1的重心。然而，惯性传感器5可以分布在整个车辆1并放置在任何合适的位置，且实际上在某些实施例中，至少若干个惯性传感器5可以位于远离车辆的重心。惯性传感器5可以包括但不限于：偏航速率传感器、侧倾速率传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器、垂直加速度传感器和俯仰速率传感器。

·车轮旋转传感器6。车轮旋转传感器6检测前轮3、后轮4或者两者的旋转速率(和/或旋转速率的变化率)。车辆1左侧和右侧的车轮3、4的旋转可以被各自独立测量。

·位置传感器7。其可包括，例如，GPS或类似系统，判断车辆在地球表面或者相对于固定参考点的位置。

·踏板传感器8。这些传感器可检测车辆1的油门、刹车和/或离合器踏板是否被压下，而且也可提供关于相应的踏板被压下量的信息。

·悬挂传感器9。这些传感器检测作用在车辆悬挂装置的作用力，且各个传感器9为前轮和后轮3、4装备，或者甚至为四个车轮每个独立装备。

·转向传感器10。此传感器10判断车辆1的方向盘，和/或车辆1与转向相关的车轮3、4的转动程度。

·摄像头(未示出)。此摄像头可以是光学摄像头，或者可选地工作在电磁波谱的另一区域，例如在红外(IR)区域。此摄像头可选地包括反射辐射系统，如雷达系统或激光雷达系统。摄像头优选地布置为通常地向前指向，以使得摄像头的视场通常地包含车辆前方的公路或者其他表面。可以装备多于一个的摄像头，在这些实施例中，摄像头可以为不同类型和/或者指向不同方向。例如，正向安装的光学摄像头可以结合正向安装的雷达系统。来自摄像头的图像/数据可以被分析以判断，例如，车辆所行驶的公路表面凹凸还是平整，或者车辆的俯仰速率和/或侧倾速率(通过分析水平移动)。

来自各种传感器5～10的信号提供给车辆1的控制模块11。可以理解，控制模块11可以包括一个处理器，然而也可以包括两个或更多个分布在车辆1的传感器。控制模块11可操作分析由传感器5～10提供的信号，也可操作向车辆1的一个或多个安全系统提供点火信号。安全系统可以包括各种气囊，如前气囊12或者侧气囊或者充气帘(IC)——型侧气囊13。也可以装备座椅安全带预紧器。在优选实施例中，同时装备可逆座椅安全带预紧器和不可逆座椅安全带预紧器。本领域技术人员可以理解，可逆预紧器可以是电动动力或者气动动力，且可以在激活后恢复到其初始情形，反之，不可逆座椅安全带预紧器可以由烟火装置提供动力，且在激活后不能简单地重置，而至少需要替换某些部件。本领域技术人员可以明白，相比可逆预紧器，不可逆预紧器通常可以施加更大的作用力且更迅速地施加制约作用。

统计学研究显示，“跑离公路”事故是导致人员伤亡的车辆事故的主要类型。

在本说明书中，“跑离公路”事件定义为如下之一：车辆离开公路表面、或者在公路上空转、或者离开公路并进入非公路地形。

在跑离公路事故中，有三个主要类型。事件的第一类型中，机动车辆沿凹凸地形14行驶，如图2图示。当其发生时，车辆1可能会经受急剧侧倾和俯仰运动，作为可能会经历的例子，如驾驶车辆沿森林道路高速行驶。

事件的第二类型与车辆1进入沟渠15相关。其定义为车辆1从平整的公路16向下行驶到筑有堤的沟渠15的情形，如图3图示。

在第三类型的情况中，车辆1空转。其定义为至少车辆1的前轮3提起且不与地面17接触的情形，如图4图示。

在每种类型的情况中，激活车辆安全系统以保护车辆1的乘员是重要的。然后，应该被激活的系统可能根据情况而变化，且通常不希望激活不需要的安全系统，因为这会给车辆乘员带来和不必要的受伤风险或者不舒服的感受。因此，能够在事件的各种类型之间可靠地分辨至关重要。

在本发明的优选实施例中，控制模块11采用三阶段的流程中决定是否触发任意的车辆安全系统。

流程的第一阶段为情形检测步骤。该步骤可以由情形检测模块执行。

在情形检测步骤中，对来自车辆的各种传感器5～10的信号进行分析以判断是否发生上述三种情况的任意一种。

例如，为判断车辆1是否在凹凸地形上行驶，可以分析来自侧倾和俯仰惯性传感器5的信号。如上述讨论，如果车辆1在凹凸地形14上行驶，在车辆1很可能经受大量的侧倾和俯仰运动。因此如果车辆1所经受的侧倾幅度或者俯仰幅度超过预设阈值，或者如果侧倾或者俯仰的变化率(例如绕侧倾轴线或者俯仰轴线的加速度)超过预设阈值，则可以做出车辆1在凹凸地形上行驶的判断。

可选地，可以分析由垂直加速度传感器判断的车辆1的垂直加速度——如果垂直加速度率迅速变化，其可以指示车辆1上下震动，并由此指示车辆1在凹凸地形14上行驶。

进一步可选地，可以分析由悬挂传感器9所经受的作用力。如果悬挂传感器9所经受的作用力超过阈值，或者在足够长的周期内迅速变化，其可以指示车辆1正在凹凸地形14上下震动。

判断车辆1是否进入了沟渠15，可以对来自俯仰惯性传感器5的信号进行分析。如果车辆1向前倾斜(例如，旋转使得车辆前端倾斜向下)超过预设阈值(例如，5°或者10°)，则可以判断车辆进入沟渠15。

车辆1进入沟渠15的其他指示可以包括前悬挂传感器9所经受的作用力明显大于后悬挂传感器9所经受的作用力，以及车辆1在相对凹凸地形14上行驶的指示(见上)，因为沟渠15的表面很可能比铺设的公路表面更为不平。

判断车辆1是否空转有几种方法。首先，如果车辆1空转，其可能实际上在自由落体，车辆惯性传感器所经受的加速度可能会明显下降，甚至到零附近。

另外，由于车辆1的重量从悬挂装置上有效地消除，前轮3和/或后轮4的悬挂传感器9所经受的作用力可能为零或者非常低。

另外，前轮和/或后轮3、4的旋转速率将不再与车辆1的纵向加速度高度相关。例如，如果(在前轮驱动车辆中)车辆1的前轮3离开公路表面，且驾驶员压下油门踏板，前轮3可能开始迅速旋转。然而，其将会与当前轮3与公路表面17接触时所预期的车辆1的正向纵向加速度不一致。同样地，驾驶员也可能会压下刹车踏板，导致前轮3迅速停止旋转，其再次没有伴随车辆1的负向纵向加速度。

同样地，驾驶员可能使车辆1的方向盘左转或者右转，而没有伴随产生车辆1的横向加速度。

最后，如果车辆1空转，则车辆1可能以一定速率俯仰和/或倾侧，该速率会大于如果车辆1与公路表面17接触时所预期的速率。

根据接收自车辆传感器5～10的信号，情形检测步骤可以指示可能正发生上述三种情况的一种。

流程的第二阶段为情形确认步骤。该步骤可以由情形确认模块执行。

在流程的情形确认步骤中，对在情形检测步骤做出的判断进行确认(或者，可选地，不确认)。

有两个主要的方式可以对情形检测步骤做出的判断进行确认。第一，可以判断最初引起检测具体事件的条件持续一定长度的时间。时间长度可以根据事件的性质进行变化。例如，对于车辆1在凹凸地形14上行驶的判断，如果关于车辆1的侧倾和/或翻滚速率(例如，基于均方根(RMS)或者标准偏差分析和峰对峰分析)的信号和/或处理信号保持超过阈值或者重复超过阈值，持续时间300ms，则可在情形确认步骤中对该判断进行确认。该持续时间可以改变，特别是可以根据车辆1的速度进行改变。

第二种对判断进行确认的主要方式，是通过分析在情形检测步骤中来自一个或多个传感器5～10的信号，并在情形确认步骤中对来自一个或多个不同的传感器5～10的信号进行分析。

例如，如果车辆1的垂直惯性传感器5所经受的向下加速度下降低于预设阈值，可以判断车辆1空转。在随后的情形确认步骤中，如果前和/或后轮3、4的悬挂装置所经受的作用力下降低于第二阈值，则可以确认该判断。

作为进一步的例子，如果车辆1经受的侧倾和/或俯仰的振幅超过预设阈值，则可以初步判断车辆1在凹凸地形14上行驶。随后，如果通过车辆1的位置传感器7(例如GPS系统)判断车辆1不是在公路行驶，而是在非公路区域，或者通过分析来自摄像头的图像/数据，判断车辆1的前方表面相对凹凸，则可以确认该判断。

在某些实施例中，在情形确认步骤中，可以执行两个或更多个分离的分析。例如，可以通过分析来自垂直惯性传感器5的信号5，初步判断车辆1空转，然后如上所述根据来自悬挂传感器9的信号进行确认。除此之外，还可以通过来自车辆1的俯仰惯性传感器5的信号，对车辆1空转的判断进一步确认。

可选地，一旦检测到情形并确认，进一步执行情形选择步骤。情形选择步骤可以由情形选择模块执行。

在情形选择步骤中，在根据接收自车辆传感器5～10的信号所做出的决定具有不确定性的情况下，则对事件最可能发生的具体类型做出决定。在一个优选的实施例中，在情形选择步骤中所使用的算法如下。

如果从车辆传感器5～10接收到的信号指示车辆1空转，则车辆1不可能正进入沟渠15也不可能正在凹凸地形14上行驶。因此，如果车辆传感器5～10指示车辆1空转，其被选择作为是一个被确定为发生的情形。

对于车辆1正进入沟渠15或者正在凹凸地形14上行驶，由于在这些情形中接收自车辆传感器5～10的信号可能相类似，因此接收自车辆传感器5～10的信号通常会更不确定。然而，由于凹凸地形14可以包括与沟渠类似的特征，车辆1进入沟渠15的情形可以看作是在凹凸地形14上行驶的一种特例。因此，如果接收自车辆传感器5～10的信号与进入沟渠15和在凹凸地形14上行驶一致(但与车辆1空转不一致)，其将会被判断为车辆1在凹凸地形14上行驶。

最后，只有接收自车辆传感器5～10的信号与车辆1进入沟渠15一致，但与车辆1空转或者在凹凸地形14上行驶不一致时，才能判断为车辆1进入沟渠15。

如图5所示的逻辑图对情形选择步骤进行了总结。

在第三个步骤中，一旦检测到上述三种事件中的一种且随后被确认，执行点火决定步骤。该步骤可以由点火决定模块执行。

在点火决定步骤中，对是否触发一个或多个安全系统进行判断。在既可用可逆安全系统又可用不可逆安全系统的情况下，可以对使用这两类系统中的哪一类是适当的进行判断。

在本发明的优选实施例中，点火决定步骤评定和/或评估所确认事件的严重性，特别是对事件中的车辆1乘员的影响。

在事件被确认为车辆1在凹凸地形14上行驶的情况下，其严重性可以作为侧倾和/或俯仰惯性传感器5所经受的加速度的最大幅度的函数、侧倾或俯仰惯性传感器5所经受的侧倾和/或俯仰的最大变化率的函数、或者侧倾和/或俯仰惯性传感器5所经受的加速度在一定时间周期内的平均值的函数进行评估。这些衡量标准中的任意一个将会提供作用在车辆1乘员上的作用力的严重性指示，其往往会在车厢内部抛起车辆乘员，很可能导致受伤。

技术人员将意识到其他标准、或者标准的组合，可以用于评估“凹凸地形”事件的严重性。

在优选实施例中，如果(作为例子)侧倾和/或俯仰传感器所经受的最大加速度超过预设阈值，则在“凹凸地形”事件中能适当保护车辆乘员的安全系统会被激活。

如上所述，车辆1可包括可逆和不可逆安全装置，例如，可逆座椅安全带预紧器和不可逆座椅安全带预紧器。在某些实施例中，如果侧倾和/或俯仰惯性传感器5所经受的最大加速度超过第一阈值，则激活可逆安全机构，如果超过更高的第二阈值，则激活不可逆安全机构。

在点火决定步骤中，也可决定待激活的安全装置。

仍然是“凹凸地形”事件的例子，通常来说，激活座椅安全带预紧器以及前气囊和侧气囊可期望在全面保护乘员免受车辆在凹凸地形高速行驶所引起的作用力的作用。然而，根据所经受的作用力的严重性，可适当地仅激活这些系统中的某几个。

在一个实施例中，例如，如果侧倾和/或俯仰惯性传感器5所经受的作用力的严重性超过第一阈值，仅激活座椅安全带预紧器。如果所经受的作用力超过更高的第二阈值，可激活侧气囊13。最后，如果所经受的作用力超过更为高的第三阈值，可激活前气囊12。

在更进一步的实施例中，如果超过适当的阈值，如果俯仰传感器5经受高加速度，但侧倾惯性传感器5仅经受低加速度，则仅触发前气囊12，但不触发侧气囊13。其可指示车辆1正以相对高速度在起伏的山地行驶，而不是经受任意明显的侧到侧运动，在这种情况下无需对侧气囊13点火。相反地，如果检测到明显的侧倾，而仅有低程度的俯仰，则可适当的仅激活一个或多个侧气囊13，而不激活前气囊12。

如果判断车辆1正进入沟渠15，可考虑比较前方悬挂传感器9所经受的作用力和后方悬挂传感器9所经受的作用力的差值，以对事件最可能的严重性进行评估。该衡量标准可结合侧倾和/或俯仰惯性传感器5所经受的加速度程度进行考虑。技术人员将意识到有进一步的方法对情况的严重性进行可靠评估。

如果判断车辆1空转，主要关心的是对车辆1与地面17接触时的影响的严重性。因此，一种考虑事件最可能的严重性的方式是：考虑车辆1显现空转所经历的时间——车辆1空转所经历的时间段越长，最终影响的严重性很可能是越大的。

上述影响的严重性也可受其他因素影响。例如，如果仅是车辆1的前轮3而非后轮4离开公路表面17，所造成的影响很可能会没有前轮和后轮3、4均离开公路表面17那么严重。

另外的考虑是当发生影响时，车辆1相对于公路表面2的朝向。如果车辆1空转且维持基本上水平，则很可能车辆1会用其四个车轮3、4着地。其造成的影响会不舒适，但相对地不太可能导致车辆乘员严重受伤。

然而，如果车辆1向前倾斜，或者向一侧或另一侧侧倾，所造成的影响具有导致更严重受伤的可能性。因此，一旦车辆1空转，来自侧倾和/或俯仰惯性传感器5的信号也可用于判断车辆1的朝向。

如上所述，将根据影响的评估严重性决定是否激活特定的安全系统。在一个例子中，如果车辆1判断为空转的时间长度超过第一阈值，激活适当的安全系统。再一次，如果可逆安全系统和不可逆安全系统均可使用，如果可能的评估严重性为超过第一阈值，可激活可逆安全系统(例如座椅安全带预紧器)，如果可能的严重性评估为超过更高的第二阈值，可激活不可逆安全系统。

安全系统也可根据影响可能的性质进行激活。如果车辆1判断为空转的同时向前倾斜，则重要的是激活座椅安全带预紧器(优选地，快速的不可逆座椅安全带预紧器)，同时也激活前气囊12。

如果判断车辆1没有明显俯仰，但已向一侧或另一侧侧倾，重要的是激活座椅安全带预紧器和一个或多个侧气囊13。

可以理解地，本发明实施例提供三阶段流程(其也可以补充第四个情形选择步骤)，将对可靠地分辨“跑离路面”事件的类型提供帮助，并在检测到适当的事件时激活适当的安全系统。

当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”、“包括有”及其变异意味着包括特定的特征、步骤或整体。该术语不被解释为排除其他特征，步骤或部件的存在。

前面的描述或者接下来的权利要求或者附图中所公开的特征，以具体形式或者从手段方面来表达，以展现其所公开的功能、或者达到所公开结果的方法或者流程，适当地可以单独或者以这些特征的任意组合来实现本发明的不同形式。

Claims (11)

1.一种激活机动车辆(1)安全系统的方法，所述方法包括步骤：

检测步骤：监测来自至少一个车辆传感器(5～10)的信号；

分析步骤：分析来自所述至少一个车辆传感器(5～10)的所述信号以判断所述机动车辆(1)显现与预定义的多个“跑离公路”事件中的一个具体事件有关，其中，所述“跑离公路”事件被定义为如下之一：机动车辆离开公路表面、或者在公路上空转、或者离开公路进入非公路地形；

确认步骤：通过分析来自与所述分析步骤中的“至少一个车辆传感器(5～10)”不同的至少一个车辆传感器(5～10)的信号，以确认所述判断；

评估步骤：在确认所述判断的情况下，评估所述具体事件的严重性；以及

安全系统选择步骤：根据机动车辆与具体事件有关的确认检测和所述具体事件的评估严重性，选择一个或多个车辆安全系统进行激活以保护所述机动车辆(1)的乘员。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析步骤包括：判断所述机动车辆(1)显现与如下中的一种具体事件有关：在凹凸地形(14)上行驶、进入沟渠(15)、空转。

3.如权利要求1或2所述的方法，包括步骤：将接收自车辆传感器(5～10)的所述信号与每个预定义的事件所相关的保存的阈值进行比较。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果用于指示所述具体事件发生的信号持续预设时间长度，则确认检测到所述具体事件。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述确认步骤后执行的情形选择步骤，其中，所述情形选择步骤，当接收自至少一个所述车辆传感器(5～10)的所述信号能指示正在发生两个或更多个的可能事件时，从所述两个或更多个的可能事件中选择一个事件。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，事件使用层次结构进行选择。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，如果来自所述至少一个车辆传感器(5～10)的所述信号能指示所述机动车辆(1)空转、或正在凹凸地形(14)上行驶、或者正进入沟渠(15)，选择机动车辆(1)空转的情形。

8.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，如果来自所述至少一个车辆传感器(5～10)的所述信号能指示所述机动车辆(1)正进入沟渠(15)或者正在凹凸地形(14)上行驶，选择正在凹凸地形(14)上行驶的情形。

9.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，仅在来自所述车辆传感器(5～10)的所述信号与所述机动车辆(1)空转或者所述机动车辆正在凹凸地形(14)上行驶均不一致时，才选择正进入沟渠(15)的情形。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机动车辆(1)配备有可逆约束系统和不可逆约束系统，且其中，在所述评估严重性超过第一阈值但低于第二阈值时，激活所述可逆约束系统，在所述评估严重性超过所述第二阈值时，激活所述不可逆约束系统。

11.一种机动车辆(1)，具有至少一个车辆传感器(5～10)、一个或多个车辆安全系统(12、13)和处理器(11)，其特征在于，所述处理器(11)可操作执行权利要求1～10任一项的所有步骤。