CN108082106A - 一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，通过将超声波雷达探测系统探测到的周边环境信号发送给用于控制主动式预紧安全带的电机回收装置的电子控制单元，使得电子控制单元根据周边环境信号判断是否达到主动式预紧安全带的激活条件，并在达到激活条件时控制电机回收装置提前收紧安全带。本发明可以利用雷达的精准距离探测优势，实时探测周边环境中的障碍物信息，提供一种更积极地、更全面地主动式预紧安全带动态功能激活策略，以适应更多工况，避免单一依靠驾驶员紧急反应的不足。

Description

一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带
技术领域
本发明涉及汽车安全设施领域，尤其涉及一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带。
背景技术
主动式预紧安全带是一种在碰撞事故发生前就开始回收安全带，能够大大延长安全带的预紧过程，可有效降低因安全带高速回收造成的乘员损伤的安全预紧装置。
目前市场上的主动式预紧安全带主要依赖于电子稳定性控制系统或制动辅助装置等主动安全系统。这些系统采集驾驶员紧急反应情况下(如紧急刹车、紧急避让、转向)产生的信号，从而激活电子控制单元(ECU)使得主动式预紧安全带进行预紧。
基于电子稳定性控制系统的主动式预紧安全带实现原理如图1 所示，其产生主动预紧的激活策略依靠的是驾驶员的紧急反应。在一些特定的工况中，驾驶人可能会忽视碰撞的可能性或严重性，不进行紧急刹车、紧急避让、转向等应急动作，或者应急动作不足以使得主动式预紧安全带无法提前收紧安全带，从而无法通过主动预紧降低乘员的伤害。
发明内容
为了解决现有的主动式预紧安全带仅依靠驾驶员的紧急反应进行安全带预回收激活的不足，本发明提供一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带。
本发明是以如下技术方案实现的：
一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，包括电子控制单元、电机回收装置和安全带，所述电机回收装置受控于所述电子控制单元，并与所述安全带连接，还包括超声波雷达探测系统，所述超声波雷达探测系统与所述电子控制单元通讯连接，所述电子控制单元接收所述超声波雷达探测系统探测到的障碍物的距离数据，根据所述距离数据控制所述电机回收装置以实现安全带的主动预紧。
进一步地，所述超声波雷达探测系统探测到的障碍物的距离数据通过CAN总线输入所述电子控制单元中，所述电子控制单元将接收到的距离数据与设定的激活阈值进行对比，当所述距离数据低于所述激活阈值时，所述电子控制单元向所述电机回收装置输出安全带预收紧指令，由所述电机回收装置回收安全带。
进一步地，所述超声波雷达探测系统探测到的障碍物的距离数据通过中转电子控制单元输入所述电子控制单元中；所述中转电子控制单元为用于控制车辆固有部件的电子控制单元；
所述电子控制单元将接收到的距离数据与设定的激活阈值进行对比，当所述距离数据低于所述激活阈值时，所述电子控制单元向所述电机回收装置输出安全带预收紧指令，由所述电机回收装置回收安全带。
进一步地，所述超声波雷达探测系统包括布设于车辆首尾两端的探测子系统，每个所述探测子系统均包括一个或多个超声波探测头。
进一步地，所述探测子系统中包括多个超声波探测头，所述多个超声波探测头沿车辆外部轮廓弧线均匀排列，设置于所述车辆首部的第一探测子系统探测汽车前面的范围，设置于所述车辆尾部的第二探测子系统探测汽车后面的范围。
进一步地，在所述探测子系统中，若相邻超声波探测头探测物体距离的差值大于相邻超声波探测头之间距离的一半，同时，所述超声波探测头至少两次探测物体距离的差值大于所述超声波探测头探测物体距离均值5至8厘米，则所述探测子系统判断该物体为障碍物。
进一步地，所述探测子系统还用于得到各个超声波探测头测量出的与障碍物的距离数据，并将所述距离数据均传输至电子控制单元。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，通过将超声波雷达探测系统探测到的周边环境信号发送给用于控制主动式预紧安全带的电机回收装置的电子控制单元，使得电子控制单元根据周边环境信号判断是否达到主动式预紧安全带的激活条件，并在达到激活条件时控制电机回收装置提前收紧安全带。
与单一依靠紧急反应激活主动式预紧安全带的现有技术方案相比，本发明可以利用雷达的精准距离探测优势，实时探测周边环境中的障碍物信息，提供一种更积极地、更全面地主动式预紧安全带动态功能激活策略，以适应更多工况，避免单一依靠驾驶员紧急反应的不足。
附图说明
图1是本发明背景技术提供的主动式预紧安全带实现原理图；
图2是本发明实施例提供的超声波雷达探测系统工作原理图；
图3是本发明实施例提供的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带的逻辑框图；
图4是本发明实施例提供的某一个实施方式中主动式预紧安全带的通讯示意图；
图5是本发明实施例提供的另一个实施方式中主动式预紧安全带的通讯示意图；
图6是本发明实施例提供的工作原理图；
图7是本发明实施例提供的逻辑流程图；
图8是本发明实施例提供的超声波雷达探测系统中超声波探头的布设示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
主动式预紧安全带是一种在碰撞事故发生前就开始回收安全带，能够大大延长安全带的预紧过程，可有效降低因安全带高速回收造成的乘员损伤的安全预紧装置。现有的主动式预紧安全带动态功能的激活策略依靠的是驾驶员的紧急反应。在一些特定的工况中，驾驶人可能会忽视碰撞的可能性或严重性，不进行紧急刹车、紧急避让、转向等应急动作，或者应急动作不足以触发主动式预紧安全带，此时主动式预紧安全带无法提前收紧安全带，因而无法达到降低乘员的伤害值的目的。
通常下述工况下，现有的主动式预紧安全带难以达到预紧效果：
(1)视觉盲区有较大凸起障碍物，如大型石块、水泥墩等时，驾驶员未进行紧急避让等动作，汽车撞击障碍物发生小型碰撞事故，主动式预紧安全带未能激活；
(2)阴雨天、雾霾天等视野不佳的天气状况中，前方有辨识度较低的柱状障碍物，如树干、电线杆等时，驾驶员未进行紧急避让或刹车等动作，汽车撞击障碍物发生小型碰撞事故，主动式预紧安全带未能激活。
为了解决主动式预紧安全带仅依靠驾驶员的紧急反应进行安全带预回收激活的不足，本发明实施例提供一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带。
超声波雷达探测系统是基于超声波传感器实现的近距离探测系统，目前主要用于盲区探测、半自动/自动泊车辅助功能。超声波雷达探测系统对车辆周边近距离的环境探测较好，适合为主动式预紧安全带提供周边环境数据。
超声波雷达探测系统是利用安装在汽车前后保险杠四周的超声波传感器，对周边环境进行探测和感知。超声波雷达探测系统工作原理图如图2所示。其工作原理是利用发射器发射出40KHz的超声波，由接收器接收经障碍物反射回来的超声波，控制器根据超声波反射接收的时间差换算出障碍物距离。由于超声波能量与距离的平方成正比衰减，距离越远，灵敏度越低，因此只适用于近距离探测。目前，超声波雷达探测系统的探测范围通常在5m以内。
图3示出了本发明实施例提供的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带的逻辑框图，所述主动式预紧安全带包括电子控制单元101、电机回收装置102、超声波雷达探测系统103和安全带104，所述电机回收装置102受控于所述电子控制单元101，并与所述安全带104连接，所述超声波雷达探测系统103与所述电子控制单元101通讯连接，所述电子控制单元101接收所述超声波雷达探测系统103探测到的障碍物的距离数据，根据所述距离数据控制所述电机回收装置102以实现安全带104的主动预紧。
在一种可行的实施方式中，主动式预紧安全带中的各个部件可以直接连接汽车CAN网络，直接接收汽车CAN网络传递的车载信号，判断是否激活预收紧功能。具体地，请参考图4，其示出了某一个实施方式中主动式预紧安全带的通讯示意图。在图4中，左主动式预紧安全带的电子控制单元101(Left Pre2ECU)和右主动式预紧安全带的电子控制单元101(Right Pre2ECU)均与CAN总线通讯连接。所述超声波雷达探测系统103探测到的障碍物的距离数据通过CAN总线输入所述左主动式预紧安全带和/或右主动式预紧安全带的电子控制单元101中，由电子控制单元101将接收到的距离数据与设定的激活阈值进行对比，当所述距离数据低于所述激活阈值时，所述电子控制单元101向所述电机回收装置102输出安全带预收紧指令，由所述电机回收装置102回收安全带104。
在另一种可行的实施方式中，主动式预紧安全带中的各个部件可以与某个中转电子控制单元连接，以中转电子控制单元作为中介传递车载信号，判断是否激活预收紧功能。具体地，请参考图5，其示出了另一个实施方式中主动式预紧安全带的通讯示意图。在图5中，左主动式预紧安全带的电子控制单元101(Left Pre2ECU)和右主动式预紧安全带的电子控制单元101(Right Pre2ECU)均与中转电子控制单元连接，所述中转电子控制单元为用于控制车辆固有部件的电子控制单元，图5中为气囊的电子控制单元(Airbag ECU)。所述超声波雷达探测系统103探测到的障碍物的距离数据通过气囊的电子控制单元输入所述左主动式预紧安全带和/或右主动式预紧安全带的电子控制单元101中，由电子控制单元101将接收到的距离数据与设定的激活阈值进行对比，当所述距离数据低于所述激活阈值时，所述电子控制单元101向所述电机回收装置102输出安全带预收紧指令，由所述电机回收装置102回收安全带104。
请参考图6，其示出了本发明实施例的工作原理图，超声波雷达探测系统103中的雷达探测器将超声波发射与接收的时间差传输至超声波雷达探测系统103内部的电子控制单元(ECU)中以得到障碍物的距离数据，并将所述距离数据传输至电子控制单元101(主动式预紧安全带的ECU)，由电子控制单元101输出控制指令控制所述电机回收装置102以实现安全带104的主动预紧。
请参考图7，其示出了本发明实施例的逻辑流程图，超声波雷达探测系统103中的雷达探测器将信号传递给超声波雷达探测系统103，所述超声波雷达探测系统103使用其内部处理算法算出障碍物的距离信息，并将所述距离信息传输至电子控制单元101，由电子控制单元101中的预碰撞判断算法判断当前的行驶信息，并由电子控制单元 101中的预收紧动作算法控制电机回收装置102以实现安全带104的主动预紧。
本发明实施例能够在普通预紧安全带的基础上增加电机回收装置102和电子控制单元101，当电子控制单元101判断达到安全带预收紧条件时，控制电机回收装置102收紧安全带，从而达到改善乘员约束、限制向前的位移，降低碰撞的严重性或避免碰撞的目的。
本发明实施例中提供的主动式预紧安全带的功能分为舒适性功能和动态功能。
舒适性功能体现在乘员的佩戴舒适性，当设定的激活条件被触发时，电子控制单元101控制电机回收装置102收紧安全带，实现安全带松弛量的减少或者安全带的回收。舒适性功能的输入信号可以为插锁开关信号、车门开关信号等。
动态功能是指电子控制单元101计算得到的距离数据与激活阈值的关系时,判定达到安全带预回收激活条件时，输出安全带预收紧指令控制电机回收装置102提前收紧安全带，从而减少碰撞前的安全带自由行程量，既能约束乘员到较好的保护坐姿，又能增加安全带对碰撞能力的吸收，提升安全带的碰撞保护效果。
本发明提供的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，与单一依靠紧急反应激活主动式预紧安全带动态功能的现有技术方案相比，与超声波雷达系统融合的技术方案的优点在于可以利用雷达的精准距离探测优势，实时探测周边环境中的障碍物信息，提供一种新的、更全面的主动式预紧安全带动态功能激活策略，能在更多工况中实现本装置的动态功能。
本发明另一个实施例提供一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，所述主动式预紧安全带包括电子控制单元201、电机回收装置202、超声波雷达探测系统203和安全带204，所述电机回收装置202受控于所述电子控制单元201，并与所述安全带204连接，所述超声波雷达探测系统203与所述电子控制单元201通讯连接，所述电子控制单元201接收所述超声波雷达探测系统203探测到的障碍物的距离数据，根据所述距离数据控制所述电机回收装置202以实现安全带204的主动预紧。
具体地，所述超声波雷达探测系统203探测到的障碍物的距离数据通过CAN总线输入所述电子控制单元201中，所述电子控制单元 201将接收到的距离数据与设定的激活阈值进行对比，当所述距离数据低于所述激活阈值时，所述电子控制单元201向所述电机回收装置202输出安全带预收紧指令，由所述电机回收装置202回收安全带204。
具体地，所述超声波雷达探测系统包括布设于车辆首尾两端的探测子系统，每个所述探测子系统均包括一个或多个超声波探测头。请参考图8，其示出了本发明实施例提供的超声波雷达探测系统中超声波探头的布设示意图。所述探测子系统中包括多个超声波探测头，所述多个超声波探测头沿车辆外部轮廓弧线均匀排列，设置于所述车辆首部的第一探测子系统探测汽车前面的范围，设置于所述车辆尾部的第二探测子系统探测汽车后面的范围。
进一步地，本发明实施例中每个探测子系统中的超声波探测头的数量可以相等或者不相等；每个探测子系统中的超声波探测头的数量优选为4个、6个或8个。
进一步地，为提升本发明实施例提供的主动式预紧安全带对于障碍物出现时的主动预紧能力，可以为每个探测子系统中设置一个障碍物预判单元，所述障碍物预判单元能够判断并锁定障碍物，从而能够控制超声波探测头及时测量所述障碍物的距离，并将测得的数据传输至电子控制单元201。
所述障碍物预判单元的障碍物预判方法为：若相邻超声波探测头探测物体距离的差值大于相邻超声波探测头之间距离的一半，同时，所述超声波探测头至少两次探测物体距离的差值大于所述超声波探测头探测物体距离均值5至8厘米，则所述探测子系统判断该物体为障碍物。
具体地，所述探测子系统还用于得到各个超声波探测头测量出的与障碍物的距离数据，并将所述距离数据均传输至电子控制单元201。其中只要有一个距离数据达到激活阈值，则电子控制单元201控制所述电机回收装置202以实现安全带204的主动预紧。
本发明提供的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，并进一步提供了障碍物的预判方法以及具体的触发主动预紧的方法。本发明实施例能够显著提升主动预紧的灵敏度，从而进一步改善用户体验。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，包括电子控制单元、电机回收装置和安全带，所述电机回收装置受控于所述电子控制单元，并与所述安全带连接，其特征在于：还包括超声波雷达探测系统，所述超声波雷达探测系统与所述电子控制单元通讯连接，所述电子控制单元接收所述超声波雷达探测系统探测到的障碍物的距离数据，根据所述距离数据控制所述电机回收装置以实现安全带的主动预紧。
2.根据权利要求1所述的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，其特征在于：
所述超声波雷达探测系统探测到的障碍物的距离数据通过CAN总线输入所述电子控制单元中，所述电子控制单元将接收到的距离数据与设定的激活阈值进行对比，当所述距离数据低于所述激活阈值时，所述电子控制单元向所述电机回收装置输出安全带预收紧指令，由所述电机回收装置回收安全带。
3.根据权利要求1所述的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，其特征在于：
所述超声波雷达探测系统探测到的障碍物的距离数据通过中转电子控制单元输入所述电子控制单元中；所述中转电子控制单元为用于控制车辆固有部件的电子控制单元；
所述电子控制单元将接收到的距离数据与设定的激活阈值进行对比，当所述距离数据低于所述激活阈值时，所述电子控制单元向所述电机回收装置输出安全带预收紧指令，由所述电机回收装置回收安全带。
4.根据权利要求1所述的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，其特征在于：所述超声波雷达探测系统包括布设于车辆首尾两端的探测子系统，每个所述探测子系统均包括一个或多个超声波探测头。
5.根据权利要求4所述的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，其特征在于：所述探测子系统中包括多个超声波探测头，所述多个超声波探测头沿车辆外部轮廓弧线均匀排列，设置于所述车辆首部的第一探测子系统探测汽车前面的范围，设置于所述车辆尾部的第二探测子系统探测汽车后面的范围。
6.根据权利要求5所述的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，其特征在于：
在所述探测子系统中，若相邻超声波探测头探测物体距离的差值大于相邻超声波探测头之间距离的一半，同时，所述超声波探测头至少两次探测物体距离的差值大于所述超声波探测头探测物体距离均值5至8厘米，则所述探测子系统判断该物体为障碍物。
7.根据权利要求5或6所述的一种与超声波雷达探测系统融合的主动式预紧安全带，其特征在于：
所述探测子系统还用于得到各个超声波探测头测量出的与障碍物的距离数据，并将所述距离数据均传输至电子控制单元。
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