CN105813903B - 车辆安全系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的安全装置，该装置包括：控制单元；一个或多个车辆传感器，这些传感器连接至控制单元，以使控制单元接收来自传感器的输出信号；道路检测装置，用于检测车辆附近的道路的表面或边缘并确定车辆是否已离开道路和在周围非道路表面上行驶，或倾向于这样做；以及一个或多个车辆安全系统，所述车辆安全系统可以通过控制单元激活，其中：所述控制单元配置成处理从所述传感器接收的信号并配置成确定车辆是否行驶在崎岖的地形，或正在进入沟状地形特征，或车辆悬空；所述控制单元配置成如果从来自传感器的信号确定该车辆正行驶在崎岖的地形，或正在进入一个沟状的地形特征，或者车辆悬空，则激活一个或多个车辆安全系统；并且来自传感器的信号或从来自传感器的信号推导或计算的一个或多个量与至少一个阈值进行比较以确定是否激活所述一个或多个车辆安全系统，其中，如果由道路检测装置确定车辆未离开道路且不倾向于这样做，则所述阈值设定为第一水平，如果确定车辆已离开道路或倾向于这样做，则所述阈值设定为第二水平。

Description

车辆安全系统
技术领域
本发明涉及一种车辆安全系统，尤其涉及如下一种系统，该系统用于确定何时车辆遇到不平的行驶面、特别是离开道路时可导致车辆的乘员被移动或颠簸离开其正常位置，以及用于在发生这种情况时辅助保护车辆的乘员。
背景技术
以前已经提出了确定车辆的一个或多个车轮是否不再与地面接触的技术。US6904350公开了一种设备，其中使用来自惯性传感器的信号来确定车辆同侧的两个车轮是否已失去与地面的接触，从而有助于对翻车情况进行早期检测。US2007/0185623公开了一种设备，其中提供了悬架传感器，从与车辆的车轮相关联的悬架系统的行为来衡量车轮是否仍然与地面接触。该文献还涉及对翻车情况的检测。
在这种类型的系统中，常常难以基于来自车辆传感器的信号而在倾向于需要激活安全系统以保护车辆乘员的情况与不需要激活安全系统的情况之间进行有效地鉴别。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种这种类型的改进的车辆安全系统。
因此，本发明的一个方面提供了一种用于车辆的安全装置，该装置包括：控制单元；一个或多个车辆传感器，这些传感器连接至控制单元，以使控制单元接收来自传感器的输出信号；道路检测装置，用于检测车辆附近的道路的表面或边缘并确定车辆是否已离开道路和在周围非道路表面上行驶，或倾向于这样做；以及一个或多个车辆安全系统，所述车辆安全系统可以通过控制单元激活，其中：所述控制单元配置成处理从所述传感器接收的信号并确定车辆是否行驶在崎岖的地形，或正在进入沟状地形特征，或车辆悬空；所述控制单元配置成如果从来自传感器的信号确定该车辆正行驶在崎岖的地形，或正在进入一个沟状的地形特征，或者车辆悬空，则激活一个或多个车辆安全系统；并且来自传感器的信号或从来自传感器的信号推导或计算的一个或多个量与至少一个阈值进行比较以确定是否激活所述一个或多个车辆安全系统，其中，如果由道路检测装置确定车辆未离开道路，且不倾向于这样做，则所述阈值设定为第一水平，如果确定车辆已离开道路，或倾向于这样做，则所述阈值设定为第二水平。
有利地，所述车辆包括具有一个或多个车轮的前轮装置以及具有一个或多个车轮的后轮装置，并且所述控制单元配置成如果确定车轮装置中的至少一个不接触车辆正在行驶的路面，则确定车辆悬空。
优选地，所述传感器是惯性传感器。
方便地，当施加阈值的第二水平时，所述一个或优选地，道路检测装置包括定位系统。
有利地，所述一个或多个车辆安全系统包括一个或多个气囊和/或安全带预紧器。
本发明的另一方面提供了一种包括根据上述任何一项的安全装置的车辆。
附图说明
为了使本发明容易理解，下面将参照附图示例性地2对其实施方式进行描述，在附图中：
图1示出了正常行驶状态下的车辆；
图2示出了在崎岖的地形上行驶的车辆；
图3示出进入沟状地形特征的车辆；
图4示出悬空时的车辆；
图5示出进入另一沟状地形特征的车辆；和
图6示出接近道路转弯处的车辆。
具体实施方式
首先参照图1，示出了车辆1在正常行驶状态下处于平坦的表面2上，该表面可以(例如)是道路表面，其中车辆1的前轮3和后轮4均与表面2接触。
车辆1配备有惯性传感器5，其中至少一些惯性传感器5优选位于或靠近车辆1的重心。然而，惯性传感器5可以分布在整个车辆1上，并放置在任何合适的位置，实际上在某些实施例中，没有一个惯性传感器5可以位于或靠近车辆的重心。
如本说明书中使用的，惯性传感器包括(但不限于)偏航率传感器、翻滚率传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器、竖直加速度传感器和俯仰率传感器。
还设有车轮转动传感器6。车轮转动传感器6检测前轮3、后轮4或两者的转速(和/或转速的变化率)。车辆1的左侧和右侧的车轮3、4的转动可以独立地被测量。
车辆1包括定位传感器7。这些可以包括例如GPS系统等，用于确定车辆在地球的表面上的位置或相对于固定参考点的位置。
设有踏板传感器8。这些传感器8可以检测车辆1的油门、刹车和/或离合器踏板是否被踩下，并且还可以提供信息，例如各踏板被压下的量。
所述车辆1包括悬挂力传感器9。这些传感器检测施加到车辆的悬架的力，并且可以为前轮和后轮3、4各自设置传感器9，或甚至为四个车轮的每一个单独设置。
还设有转向传感器10。此传感器10确定车辆1的方向盘，和/或车辆1的在转向中涉及的车轮被转动的程度。
车辆1还包括一个或多个相机系统18，其设置成用于收集车辆1周围的图像。所述相机系统或每个相机系统可聚集在可见光谱、所述光谱的红外部分(IR)中的光、或者一个或多个其他类型的光。
优选地，所述至少一个相机系统18向前导向，以收集车辆1的前方区域图像。左和右相机系统也优选设置成收集车辆的左和右的图像。还可以设置后相机系统。
除相机系统之外，或替代相机系统，车辆1可配备有一个或多个反射辐射系统，例如雷达或激光雷达系统。这样的系统发射辐射，辐射从目标反射并返回到反射辐射系统，在该处被检测到。这种类型的系统可确定到车辆区域中到目标的距离，并且还可以收集关于目标形状或车辆周围的表面/地形的形状的信息。
设有包括一个或多个板载处理器的控制单元11。虽然控制单元11被示出成一个部件，构成控制单元11的处理器可以在车辆1中的多个位置上分布。控制单元11被连接以从惯性传感器5和从相机系统/反射辐射系统18接收输出信号。
车辆1包括安全系统以保护车辆乘员。这些安全系统可包括各种气囊如前排气囊12和/或可充气帘式(IC)侧气囊13、可逆式(例如机动化)安全带预紧器、不可逆式(例如火药式)安全带预紧器、可逆式膝部衬垫元件、车门或天窗关闭系统、座椅靠背复位系统、方向盘和/或转向柱、或用于改变车辆悬架的硬度的系统。
本发明的实施方式允许控制单元11通过从车辆传感器5接收的信号来确定车辆1是否正在经受可能表示车辆1正涉及离开道路的事件的运动。在第一类事件中，车辆1沿着崎岖地形14行进，如图2中示意性示出。当发生这种情况时，车辆1可能会遇到极端的翻滚和俯仰运动，例如可在不平整的非道路地形上高速驾驶车辆时会经历这些。
第二类事件涉及车辆1进入沟15。这被定义为车辆1从道路的平坦部分或其它地形16向下行驶到凹陷的沟15或沟状地形特征的情况，如图3中示意性示出。
在第三类情况中，车辆1悬空。这被定义为车辆1的至少前轮3被升高且不接触地面17的情况，如图4示意性示出。
在每一类情况中，重要的是激活车辆安全系统以保护车辆1的(多个)乘员。然而，应被激活的系统可根据情况变化，并且通常要求激活不需要的安全系统，因为这会引起对车辆的(多个)乘员产生不必要的损伤或不适的风险。因此，能够可靠地区分不同类型的事件是很重要的。
同样重要的是要能够区分车辆1的(多个)乘员暴露于损伤的高风险的情况，和风险的水平低的情况。特别是，当沿着粗糙、颠簸或维护不良的道路行驶时，车辆1可经受明显的颠簸和其它运动。但是，车辆1仍保持在道路上，(多个)乘员受伤的风险仍然相对较低。
将依次讨论上面提到的三个潜在的离开道路的情况。
在达到确定是否发生所述三种情况中的任一种时，分析来自传感器的信号。
首先，为了确定车辆1是否在崎岖的地形上行驶，可分析来自翻滚和俯仰惯性传感器5的信号。如上文所讨论的，如果车辆1行驶在崎岖的地形14上则车辆1很可能经历相当大的翻滚和俯仰运动。如果由车辆1所经历的翻滚或俯仰的幅度超过预定的阈值，或者如果翻滚或俯仰(即围绕翻滚或俯仰轴线的加速度)的变化率超过预定阈值，则可以确定车辆1行驶在崎岖的地形。
可替代地，可以分析由竖直加速度传感器5确定的车辆1的竖直加速度——如果竖直加速率迅速变化，这可以表示车辆1上下颠簸，并因此表示车辆1行驶在崎岖的地形14上。也可以考虑车辆的横向和/或纵向加速度，通过分析来自横向和纵向加速度传感器5的信号来确定车辆1是否在左/右或前/后的方向上颠簸。
作为另一种选择，可以分析通过悬架传感器9受到的力。如果由悬架传感器9所经受的力超过阈值，或在足够长的时间上快速变化，这也可以指示该车辆1因粗糙地形14而上下颠簸。
其次，为了确定车辆1是否遇到沟15，可以分析来自俯仰惯性传感器5和/或翻滚惯性传感器5的信号。如果车辆1向前俯仰(即，转动以使车辆的鼻部1向下沉降)大于预定阈值(例如，5°或10°)，那么可直接确定车辆1已进入沟15，即大致直接在沟的边缘上方行驶。
或者，车辆1可以以较小的接近角进入沟15。在这种情况下，很可能是车辆1的一侧的前轮将下降，并同时车辆1将绕其翻滚轴线转动。为了确定是否发生该事件，可分析来自俯仰惯性传感器5的信号(但是向前俯仰的速率预期不会与直行进入沟的速率一样大)，并结合来自翻滚惯性传感器5的信号。如果向前俯仰和翻滚同时发生，可以确定车辆1以一倾斜角进入沟15。如果车辆未配备俯仰传感器，那么只能使用来自翻滚传感器5的信号来确定是否发生这种情况。
另外可能的是，车辆1可以这样进入沟:车辆1的一侧的两个车轮大致同时进入沟15，如图5所示。如果发生这种情况，车辆1将较快速地向一侧翻滚，但是如发生这种情况，车辆1可能很少或不会俯仰。在这种情况下，可以分析来自翻滚惯性传感器5的信号，并且如果翻滚的速率高于阈值，则可确定车辆1的一侧进入沟中。
应理解的是，如果道路表面包括具有尖锐或突然的边缘的沟状特征，则车辆1在沿着道路行驶时所经历的运动将类似于当车辆在非公路情况下进入一沟所经历的运动。
车辆1已经进入一沟或沟状特征15的其它指示可包括由前悬架传感器9经受的力显著大于由后悬架传感器9经受的力(或，可替代地，由车辆1的一侧的悬架传感器经受的力显著大于由车辆1的另一侧的悬架传感器经受的力)，并且还指示该车辆1行驶在较粗糙的地形14上(见上文)，因为沟15的表面很可能不如柏油路的表面。
第三，车辆1是否悬空可分析如下。
当车辆1处于停驶或者处于如图1所示的正常行驶状态下，由于作用在竖直加速度传感器上的重力，该竖直加速度传感器将记录默认的“零”设置。然而，当车辆的前轮3如图4所示离开路面17时，车辆1将有效地处于自由降落，并且竖直加速度传感器将记录加速度的变化，该变化等于车辆1正经历的向下加速度。
在正常行驶的过程中，当车辆1通过斜坡、山丘、不平整的表面、减速带等时，车辆1当然也会具有向上加速度和向下加速度。然而，已经发现超过阈值的竖直加速度是车辆1已离开表面17并变为悬空的较可靠指示。在图4所示的情况下，在源于重力的反作用力消失后，感测到的竖直加速度将从大约10m/s2变为大约零。在一个实施例中，大约10m/s2的变化可用作竖直加速度阈值。然而，在车辆1变为悬空的其它情形中，该变化可能更小，这可能是因为车辆1的车轮3、4中的仅一部分车轮离开了地面，也可能因为在车辆1变为悬空之前检测到的竖直加速度小于某些m/s2，例如在车辆1驶过山丘的山脊时是这样。因此可以使用较小的阈值，例如9m/s2、8m/s2或7m/s2。
除此之外，即使是较平坦的道路表面，也会有颠簸、不规则处和不平整处。因此，当车辆1驶过这样的路面时，车辆1在正常行驶条件中经受的竖直加速度将在短时间(例如在十分之几秒到几秒)内快速变化。然而，当车辆1变为悬空时，道路表面中的颠簸和不规则处将不会传递至车辆1(在车辆1部分悬空时颠簸和不规则处将仅传递至某些车轮)，因此在短时间内的竖直加速度的变化将显著减小。结合较大的竖直加速度，这也指示了车辆的车轮3、4中的至少一些车轮不再与表面17接触。
如果车辆1驶过尖锐边缘，车辆1行驶的表面实际上突然下降远离车辆1，导致车辆1的前轮3和后轮4相继离开表面。然而，在其它情形中，车辆1可能遇到会使车辆1悬空的颠簸或表面中的其它凸起特征，例如减速带。在这种情况下，车辆1将经历突然的向上竖直加速度，然后经历指示悬空的向下竖直加速度，这也将是车辆1的车轮3、4中的至少一些车轮与表面失去接触的可靠指示。
以上第一实施例使用了竖直加速度作为车辆1是否悬空的主要指示。
在本发明的优选实施例中，车辆传感器5包括纵向加速度传感器，以及优选还包括横向加速度传感器。当车辆1悬空时，车辆1的车轮3、4将不能对车辆1施加加速度、制动或转向力。因此在车辆1悬空时，车辆1的纵向加速度和横向加速度会处于低值。在某些实施例中，如果车辆1的竖直加速度超过阈值并且车辆1的纵向和/或横向加速度低于另一阈值(例如可约为2m/s2或3m/s2)，则可确定车辆1悬空。
此外，当车辆悬空时，翻滚率可能较低。因此，来自翻滚惯性传感器的信号可用于确认对车辆1悬空的确定。
在替代实施例中，通过将竖直加速度与阈值进行比较来确定车辆1是否悬空。然而，如果纵向加速度低于一阈值，则可减小用于测量竖直加速度的阈值。
在本发明的第二实施例中，车辆传感器5包括俯仰传感器，其测量车辆1的俯仰率。在第二实施例中，还提供纵向加速度传感器.
在正常行驶条件下，例如如图1所示，车辆1的俯仰率与车辆1的纵向加速度相关联。如果车辆1向前加速，车辆1的车头将趋于上升。相反，如果制动力施加到车辆1上，车辆1的车头将趋于下降。
当车辆通过山丘、坡道和减速带时，车辆的俯仰度也将发生变化。然而，与这些事件相关的俯仰率将相对较低。
然而，如果车辆1变为悬空，车辆1经受的俯仰率很可能较大。除此之外，俯仰率和车辆1经受的纵向加速度基本不相关。此外，如上所述，当车辆1悬空时，车辆1很可能将经受非常小的纵向加速度。因此，车辆1的俯仰率的突然变化和较小的纵向加速度共同作为车辆1完全或部分悬空的可靠指示。对于不同类型的车辆，将指示车辆1悬空的俯仰率可以是不同的。
在某些实施例中，高于阈值的俯仰率可以导致确定车辆1悬空。
在其它实施例中，如果俯仰率高于某一阈值并且俯仰率与车辆1的纵向加速度基本不相关，则确定车辆1悬空。
在另一实施例中，如果俯仰率高于某一阈值并且纵向加速度低于某一阈值，则确定车辆1悬空。
在上文讨论的本发明的第一实施例中，优选地不提供俯仰传感器。然而，这些实施例中也可以使用俯仰传感器。
在上文讨论的第二实施例中，优选地不使用竖直加速度传感器。然而，在替代实施例中，也可以设置俯仰传感器。
第一和第二实施例中的元件可以相结合，例如，可以在车辆经受高的竖直加速度、俯仰率超过阈值、并且纵向加速度低于阈值时确定车辆悬空。以这种方式将这些指示相结合将有助于减小控制单元11做出车辆1悬空的“错误的正值”或“错误的负值”确定的可能性。
应该理解，以上讨论的实施例对于确定一对前轮3和/或一对后轮4是否与表面17失去接触(而不是例如在急转弯或翻车的情况中，与车辆1同侧的两个车轮同时离开表面4)是有用的。
在本发明的实施例中，控制单元11通过监测来自各传感器的输出来确认车辆1在粗糙地形上行驶、或进入一沟、或悬空的确定结果。如果指示正在发生这些状况中的任一者的条件在预定长度的时间(例如大约200ms)内持续，则将确认该确定结果。
对于确认车辆1在粗糙地形上行驶、或进入一沟、或悬空的确定结果，还可以考虑其他因素，作为上述因素的补充或替代。下面实施例中给出确认对车辆1悬空的确定结果的方法。
在本发明的优选实施例中，车辆传感器包括横向加速度传感器5。当车辆1悬空时，横向加速度可能非常低。如果车辆1经受的横向加速度在关注的一段时间内保持为小于阈值，则指示车辆1悬空。
在另一实施例中，车辆传感器可包括翻滚传感器，其检测车辆1的翻滚率。如果在关注的一段时间内翻滚率高于预定的阈值，则也指示车辆1悬空
除此之外，在正常驾驶情况下，车辆1经受的翻滚率将与车辆1经受的横向加速度大致相关联。如果车辆1进行向左急转弯，车辆1将向右翻滚，反之亦然。然而，如果车辆1的翻滚率在关注的时间段内大于阈值，并且该翻滚率与车辆1经受的横向加速度基本不相关，那么这基本就是车辆1悬空的可靠指示。
在本发明的优选实施例中，仅使用惯性传感器来确定车辆1是否悬空。这是优选的，因为大多数现代车辆都包括这些传感器，因而不需要安装额外的传感器就能基于可用信息来做出可靠的确定。在本发明的某些实施方式中，仅适用于惯性传感器来确定车辆1是否悬空。
也可以使用其他指示。例如，控制单元11可以连接为接收来自车辆1的踏板传感器8的信号。如果刹车和/或油门踏板中的一者或二者都被踩下，但是车辆1的纵向加速度却没有改变，那么这就是车辆1的至少驱动轮未与表面17接触的可靠指示，由此也指示了车辆1悬空。
控制单元11还可以连接为接收来自车轮转动传感器6的信号。如果驾驶员加速或减速，车轮速度则会急剧地增大或减小。如果未伴随着车辆1的纵向加速度(或者例如由GPS系统测量的车辆的纵向速度)的相应变化，那么这也将是关注的车轮3、4未与道路表面17接触并且车辆1悬空的指示。
控制单元11还可以连接为接收来自转向传感器10的信号。如果驾驶员转动方向盘，并且没有伴随着车辆1的横向加速度/方向变化，那么这将指示至少车辆1与转向相关的车轮未与表面17接触。
如上所述，可以提供悬架传感器来监测与车轮3、4相关的悬架的活动。例如，可使用悬挂力传感器9。如果车辆1的车轮离开表面17，作用在与该车轮相关的悬架上的力将降至零或者非常低的水平，这可以用于帮助确定车辆1悬空。替代地，可提供悬架高度传感器。应该理解，如果车辆1的车轮离开地面，则车辆在车轮上方的有效高度将增大，这也将提供对车辆1悬空的指示。以上任意一种都可以用于主动悬架系统或被动悬架系统。还应该认识到，这些传感器不必直接位于悬架系统的部件上。例如，在某些主动悬架系统中，传感器可以位于车辆1的轮胎内，并且可以测量参数，例如压力、竖直负载和沿着一个、两个、三个或更多轴线的加速度等。这种传感器可以向车辆的系统传送信息，这些信息则可以用来控制主动悬架系统。
通过利用来自更多不同传感器的输入，可以对车辆1悬空做出更精确的确定。因此，优选地，使用来自尽可能多的可用传感器的输入，以增加确定操作的健全性。
在本发明的优选实施例中，一旦控制单元11做出车辆1悬空的确认确定，控制单元11就评估车辆1撞击地面时碰撞的可能的严重程度。在优选的实施例中，这可以通过计算车辆1悬空时累积的动能来实现。在一个实施例中，该能量可以通过下式来近似：
其中M是车辆1的总质量，A是车辆1的加速度，V是车辆的速度，τ是车辆1悬空的时间。控制单元11可以估计表面17相对于车辆1的位置，或者可以替换地/额外地依赖于车辆传感器(例如一个或多个前向摄像机18、雷达或激光雷达)来检测或估计距离表面17的距离和/或表面17相对于车辆1的角度，由此预测车辆1将何时撞击表面17。
控制单元11还使用来自一个或多个摄像系统18和/或反射辐射系统的信号来分析车辆1周围的表面，并检测车辆1附近的路面。例如，可以分析由摄像系统收集的图像以确定图像的哪些区域可能包括道路，和哪些区域可能包括周围的非道路表面。
路面的区域可能是较为平坦的，缺乏物体和障碍物，并且是均匀的颜色，最有可能是黑色或灰色。与此相反，周围的非道路区域很可能是不太平坦(即包括较大的高度变化)，包括更多物体和障碍物(如树，灯柱，建筑物，行人，房屋等)并且显示出颜色的更多变化。道路的区域也可能具有比非道路区域更均匀的反照率。
许多道路还设有线，例如一中央线和左侧线以及右侧线。这些线可以被涂在道路表面上，并且很可能颜色比主路面的颜色浅得多。该线可以是实线或虚线。在由摄像系统9收集的图像中检测这些线的存在可以辅助控制单元11确定路面的存在和位置，以及路面的边缘的位置。
在由一个或多个反射辐射系统收集的数据中，路面将(如上所述)显示为包括较为平坦的、无特征的表面。相比之下周围的非道路领域将包括更多的特征和物体。此外，路面很可能处于比周围的非路面更低的高度(例如，如果在道路的每一侧形成有路边或人行道)，或处于比周围非路面更高的高度(例如，通过相当平坦地形的乡村道路)。这种高度变化可由反射辐射系统检测。
如以上所讨论的，车辆1还可以包括定位系统7，例如GPS系统，该系统提供了车辆1在地球表面上的位置信息。与存储的地图数据组合，定位系统能够确定车辆1是否处于道路的表面上。地图数据可包括道路的宽度和方向，及其形状(即，道路的直线区域，以及道路中转弯处的位置、长度和曲率)。
通过使用来自(多个)摄像系统18和/或(多个)反射辐射系统，并有可能也来自定位系统7的信息，控制单元11能够确定车辆1是否正沿着一道路行进，或者车辆1是否已离开路面和在非路面上行驶。本领域技术人员会明白这是如何实现的。
控制单元11还能够确定车辆1是否有可能离开路面。例如，参照图6，示出车辆1沿着道路19行驶，并以较高的速度接近一向左急转弯。车辆1的前向摄像系统采集车辆1前方的地形图像。从图像数据，控制单元11能够确定车辆1正在接近转弯处。例如，控制单元可以检测道路19的右侧边缘20，和从该边缘20的位置确定车辆1前方的道路19向左弯曲。替代地，或额外地，控制单元11可以(从表面的颜色，轮廓，反射率等)识别出车辆1前方的第一区域21包括路面，以及第一区域21之外的第二区域22包括非道路地形。
然后，控制单元11确定车辆1是否可能能够留在道路19上通过所述曲线，或车辆1是否有可能离开路面19。在这样做时，控制单元11可以考虑该车辆的速度(从车轮转动传感器和/或定位系统来确定)以及还有关于路面与车辆车轮3、4之间的摩擦系数的信息(US2011/0106458中公开了如何估计该信息的示例)。应理解的是，如果车辆1高速接近急转弯，道路与车轮之间的摩擦系数低，存在这样的高风险，即车辆1将无法安全通过转弯并可能离开路面。
在确定车辆1是否是可能离开路面时，控制单元11也可以考虑来自转向传感器10和/或一个或多个踏板传感器8的信息。车辆1可以包括传感器来监测驾驶员的眼部移动，如果是这样，可以使用来自该传感器的信息。例如，当车辆1接近左转弯时，并且驾驶员充分注意且准备通过转弯时，驾驶员的眼部应该指向车辆前方的道路区域，即道路弯曲的方向。如果驾驶员的眼部指向不同的方向，这指示了驾驶员的注意力不集中，或实际上，如果驾驶员的眼部是闭合的，指示驾驶员已经睡着了，那么这可帮助通过控制单元11确定车辆1很有可能离开道路19。
如果确定发生上面讨论的离开道路的情况中的任一种，为了保护车辆1的乘员，可激活车辆的安全系统的一个或多个。激活哪个车辆安全系统将取决于确定发生的情况的类型，如本领域技术人员可以理解的。
对于每个安全系统，从一个或多个车辆传感器接收的信号，或从这些信号导出的量(如车辆1悬空的时间)将与激活阈值(或相应的激活阈值)进行比较。在本发明的实施例中，如果确定车辆已经离开道路或车辆有可能这样做，一个或多个激活阈值从默认值进行调整。优选的是，如果进行来这样的确定，所述一个或多个激活阈值被调整以使(多个)安全系统比默认值的情况更容易触发，和/或用更短的时间被触发。
一个或多个激活阈值的调整帮助区分车辆1沿粗糙道路行驶、危险事件较不太可能的情况，和车辆1已离开道路并遇到不平整的非道路地形、危险事件的可能性明显更大的情况。
在“粗糙地形”事件的实例中，通常，需要激活座椅安全带预紧器和前排气囊及侧气囊以充分保护乘员不受车辆高速通过粗糙地形所产生的力。然而，取决于所经受的力的严重程度，可能适于只激活这些系统的一部分。
对于每个安全系统，可设定一默认阈值，并且如果确定车辆1还没有离开，并且不太可能离开道路，如果所述一个或多个传感器信号(或者从传感器信号导出的量)超过默认阈值，则发生安全系统的激活。还可以设定调整的阈值，在确定车辆1已离开或可能离开道路时应用该调整的阈值。应用调整的阈值将导致安全系统比默认阈值的情况更迅速和/或更容易地被激活。
在安全系统响应于大的加速力被激活以及来自加速度计的信号与默认阈值或调整的阈值进行比较时，调整的阈值通常比默认阈值低。
如果确定车辆1正在进入沟15，可以通过考虑由前悬架传感器9经受的力与后悬架传感器9经受的力之间的差异来估计事件的可能的严重程度。此度量可以与由翻滚和/或俯仰惯性传感器5所经受的加速度水平结合起来考虑。本领域技术人员将理解，有更多方式来可靠地估计情况的严重性。
在优选实施例中，如果控制单元11确定车辆1未离开且不太可能离开道路，则由前悬架传感器9受到的力与由后悬架传感器9受到的力之间的差异可以与默认阈值相比较。然而，如果确定车辆1已离开道路或可能这样做，可以应用调整的、较低的阈值。前排气囊和安全带预紧器例如可以在力的差值超过相应阈值时被激活。
下面描述车辆被确定为悬空的情况。
在本发明的一些实施例中，无论何时控制单元11做出确认车辆1悬空的确定，都将激活可逆式安全带预紧器。在一些实施例中，如果确定车辆1已离开道路或可能这样做，一旦做出确认车辆1悬空的确定，就可以激活不可逆式安全带预紧器。然而，在没有这样的确定时，这不是优选的。
在其它实施例中，当做出确认车辆1悬空的确定时，并且当车辆1接触表面17时受到冲击的可能的严重程度大于特定阈值(即，车辆1累积的能量超过阈值)时，激活不可逆式安全带预紧器。如果控制单元11确定车辆1还没有离开且不太可能离开道路，可以应用默认阈值。然而，如果确定车辆1已离开道路或很可能这样做，可以应用调整的、较低的阈值。
在提供俯仰传感器的本发明的实施例中，如果车辆1的俯仰度大于阈值(即，如果车辆1的鼻部下降的程度大于预定的量)，并且车辆1接触表面17时冲击的可能的严重程度大于阈值，那么在车辆1悬空时可激活安全带预紧器。显然，如果车辆1向前倾斜，那么确保在车辆1撞击表面17之前将乘员向后拉抵靠座位是非常重要的。同样，默认和调整阈值均可以被设定，这取决于控制单元11是否确定车辆已经离开或可能离开道路。
在又一实施例中，当做出了确认车辆1悬空的确定，并且车辆传感器然后指示车辆1已撞击地面时，激活可逆式或不可逆式安全带预紧器。
车辆1将很可能具有位于至少一个乘员前方的前部安全气囊。典型地，如果车辆经受的纵向加速度超过预定的阈值，则将触发该安全气囊。在一些实施例中，如果做出了确认车辆1悬空的确定，则可减小该阈值，以便当车辆撞击地面时前部安全气囊容易被触发。如上所述，如果确定车辆1已经离开或很可能离开道路，该阈值仍可进一步减小。
在一些实施例中，车辆的传感器可以包括一个或多个离位传感器。这些传感器可以包括位于车辆车厢内的一个或多个红外光束发生器和检测器，以检测乘员位置。如果乘员离位(例如前倾)，那么将安全带预紧器激活以在车辆1撞击地面之前将车座上的乘员拉入正确的位置也是非常重要的。这不仅有助于使车辆1撞击地面时的伤害最小化，而且如果前部安全气囊被触发，并且乘员在安全气囊被激活时处于前倾状态，还会有对车辆乘员造成严重伤害的风险。
在优选实施例中，一旦做出了确认车辆1悬空的确定，控制单元11还可被操作以估计车辆1撞击表面17时将产生的力，并由此得出车辆1撞击表面4时是否触发安全气囊。如果控制单元11确定车辆未离开且不太可能离开道路则应用第一默认力阈值，如果确定车辆1已离开或很可能离开道路则应用调整的较低的阈值。
如果预测出在该冲击下将触发安全气囊，则可在车辆还处于悬空时就激活安全带预紧器(优选为不可逆式预紧器)。在另一实施例中，预紧器将还仅在确定乘员离位时激活。
以上描述针对具有一对前轮和一对后轮的四轮车。然而，本领域技术人员应该理解，本发明同样可以应用于具有不同数量车轮的车辆，例如，具有一对前轮或后轮以及单个后轮或前轮的三轮车。一般说来，本发明应用于具有前轮设备和后轮设备的车辆，其中各车轮设备都具有一个或多个车轮，并且至少一个车轮设备包括一对前轮或一对后轮。如果在前轮设备或后轮设备中具有两个或更多个车轮，则这些车轮在垂直于车辆行驶的正常向前方向的方向上大致相互对准，但是不必由公共轴连接。前轮设备与后轮设备在基本平行于车辆行驶的正常向前方向的方向上是相互隔开的。
在本发明的一些实施例中，使用惯性传感器之外的传感器(例如上文讨论的非惯性传感器中的一些或全部传感器)来确定车辆1是否悬空，而不使用来自惯性传感器的输入来确定车辆1是否悬空。
应该理解，本发明的实施例提供了用于指示车辆是否涉及可能危险的状况的健全的且可靠的系统，并且有助于在确认这种状况的情况下采取适当的安全措施。
在本说明书和权利要求书中，术语“包括”和“包含”及其变体意味着具体的特征、步骤或整体被包含在内。该术语不应被解释为排除其他特征、步骤或部件的存在。
以上说明书、所附的权利要求书或附图中公开的特征(表现为具体形式、用于执行公开的功能的装置、或用于获得公开的结果的方法或过程)可以根据需要单独地或者以其任意组合用来以各种形式实现本发明。

Claims (12)

1.一种用于车辆的安全装置，所述装置包括：
控制单元；
一个或多个车辆传感器，这些传感器连接至控制单元，以使控制单元接收来自传感器的输出信号；
道路检测装置，用于检测车辆附近的道路的表面或边缘，并确定车辆是否已离开道路和在周围非道路表面上行驶，或倾向于这样做；以及
一个或多个车辆安全系统，所述车辆安全系统可以通过控制单元激活，其中：
所述控制单元配置成处理从所述传感器接收的信号并配置成基于竖直加速度确定车辆是否悬空，其中所述车辆包括具有一个或多个车轮的前轮设备以及具有一个或多个车轮的后轮设备，并且所述控制单元配置成如果确定前轮设备和后轮设备中的至少一个不接触车辆正在行驶的路面，则确定车辆悬空；
所述控制单元配置成如果根据从传感器接收的信号确定车辆悬空，则激活所述一个或多个车辆安全系统；
将来自传感器的信号或从来自传感器的信号推导或计算的一个或多个量与至少一个阈值进行比较以确定是否激活所述一个或多个车辆安全系统，其中，如果由道路检测装置确定车辆未离开道路且不倾向于这样做，则所述阈值设定为第一水平，如果确定车辆已离开道路或倾向于这样做，则所述阈值设定为第二水平以及
当施加阈值的第二水平时，与施加阈值的第一水平的情况相比，所述一个或多个安全系统被更快速地激活。
2.根据权利要求1所述的安全装置，其中，所述传感器是惯性传感器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，如果确定车辆悬空，当车辆停止以悬空时估计的冲击能量或速度通过控制单元来确定并与阈值进行比较，以及其中，阈值的第二值比阈值的第一值低。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，如果确定车辆悬空，车辆悬空的时间与阈值进行比较，并且阈值的第二值比阈值的第一值低。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，车辆的俯仰率或俯仰度与阈值进行比较，并且阈值的第二值比阈值的第一值低。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，车辆的翻滚率或翻滚程度与阈值进行比较，并且阈值的第二值比阈值的第一值低。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其中，车辆的偏航率或偏航度与阈值进行比较，并且阈值的第二值比阈值的第一值低。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述道路检测装置配置成检测所述车辆沿其行驶的道路的边缘。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述道路检测装置包括一个或多个摄相机和/或一个或多个反射辐射系统。
10.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述道路检测装置包括定位系统。
11.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述一个或多个车辆安全系统包括一个或多个气囊和/或安全带预紧器。
12.一种车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的安全装置。
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