CN1555322A - 碰撞类型判别装置 - Google Patents

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Abstract

一种碰撞类型判别装置设置在一车辆本体中部，并包括第一减速度检测部(22)、峰值时间检测部(32)、要求时间检测部(34)以及类型判别部(36)。所述减速度检测部(22)检测一纵向上的车辆减速度。所述峰值时间检测部(32)检测从由所述减速度检测部(22)检测的车辆减速度(G)的波形超过一预定阈值(GTH)到第一峰值的时间作为第一峰值时间(tp)。所述要求时间检测部(34)检测通过所述车辆减速度(G)的时间积分得到的减速度积分值(VG)等于预先设定的一预定积分值时的时间作为要求时间(tn)。所述类型判别部(36；78)根据所述第一峰值时间(tp)和所述要求时间(tn)判别车辆碰撞类型。该碰撞类型判别装置能迅速判别作为多种碰撞类型中的一种的车辆碰撞。

Description

碰撞类型判别装置
技术领域
本发明涉及一种在车辆的乘员保护系统的触发(启动)中使用的碰撞类型判别装置。
背景技术
按照现有技术，安装在一车辆中的乘员保护系统如一气囊系统设计成根据由该车辆中的一减速度表等检测的减速度随时间的变动调节触发时间、一充气装置的展开输出等。
但是，应该注意到，存在图1A-1D所示各种车辆碰撞类型。在正面碰撞(A)的情况下，车辆1的正面与一物体2碰撞。在斜向碰撞(B)的情况下，车辆1以一角度与一物体3碰撞。在固定桩碰撞(C)情况下，车辆1的正面中央与一电线杆4等碰撞。在正面偏侧碰撞(offset collision)(D)情况下，车辆1正面一侧与一物体5碰撞。
所述正面碰撞(A)和固定桩碰撞(C)被归类为左右(侧向)对称式碰撞类型，而斜向碰撞(B)和正面偏侧碰撞(D)被归类为非左右对称式碰撞类型。车辆发生碰撞时乘员位移的方向、量和时间等随碰撞是对称还是非对称而不同。此外，正面偏侧碰撞(D)分成ORB(偏位刚性障碍物)和ODB(偏位可变形障碍物)。如为ORB，车辆1与一刚性物体碰撞。如为ODB，车辆1与一可变形物体碰撞。车辆发生碰撞时乘员位移的方向、数量和时间等还随正面偏侧碰撞(D)是ORB还是ODB而不同。
因此，只根据车辆中减速度随时间的变化来驱动乘员保护系统的适合性是有限的。即，尽管可靠检测车辆碰撞类型导致在合适时刻驱动乘员保护系统并由此保护乘员，但很难精确检测碰撞类型。
为克服这一困难，本申请人提出了各种车辆碰撞类型判别装置。在其中的一种车辆碰撞类型判别装置(日本专利申请公告2001-30873)中，除了一设置在一车辆本体中部的减速度传感器(地板传感器)，还在该车辆的多个位置上设置了减速度传感器(辅助传感器)。根据由这些传感器检测的减速度判别一碰撞类型后根据该碰撞类型判别控制合适的气囊系统点火时间和气囊的输出状态。从而可靠地保护乘员。如一车辆装有上述结构的装置，就可根据车辆碰撞类型保护乘员，从而比以往更可靠地保护乘员。
但是，在发生斜向碰撞或ODB碰撞时使乘员保护系统触发的车辆减速度常常与发生ORB碰撞时不使乘员保护系统触发的车辆减速度很接近。同样，在发生固定桩碰撞时使乘员保护系统触发的车辆减速度常常与发生正面碰撞时不使乘员保护系统触发的车辆减速度很接近。在许多情况下，只根据车辆减速度仍很难非常精确地判别车辆碰撞类型。
如图1A至1D所示，车辆碰撞类型分成对称碰撞和非对称碰撞。此外，车辆可与具有不同刚性的物体碰撞。因此，对碰撞类型的更精确判别必然需要进行多种判别处理。
发明内容
鉴于上述情况作出了本发明。本发明的一个目的是提供一种能迅速判别作为多种碰撞类型中的一种的车辆碰撞类型判别装置。
为实现上述目的，提供一种设置在一车辆本体中央部的碰撞类型判别装置，包括用于检测一纵向上的车辆减速度的第一减速度检测部(检测装置)、用于检测从由该减速度检测部检测到的车辆减速度波形超过一预定阈值GTH起到第一峰值的时间作为第一峰值时间tp的峰值时间检测部、用于检测通过该车辆减速度的时间积分得到的减速度积分值等于一预定积分值时的时间作为要求时间tn的要求时间检测部以及根据所述第一峰值时间tp和所述要求时间tn判别车辆碰撞类型的类型判别部(判别装置)。
上述碰撞类型判别装置可使用根据周期性地检测到的车辆减速度的波形计算出的所述第一峰值时间tp和所述要求时间tn迅速判别作为上述各种碰撞类型中的一种的车辆碰撞类型。
此外，可只根据由设置在车辆本体中部的所述第一减速度检测检部测到的唯一的车辆减速度判别车辆碰撞类型。因此，可简化总体结构。
如果车辆减速度尚未达到表明所述车辆碰撞的水平，通过设置所述阈值GTH对这种情况不予考虑。在此前提条件下确认车辆减速度波形第一峰值的出现。因此，可在早期即在车辆的初始碰撞阶段判别碰撞类型。
按照本发明另一方面，可把所述预定积分值预先设定为一个与一要求时间对应的预定减速度积分值，而该要求时间为一确定是否在车辆发生碰撞时触发乘员保护系统的临界值。
按照本发明另一方面，所述要求时间检测部可具有通过所述车辆减速度的时间积分计算减速度积分值的功能，并可设置成在所述车辆减速度超过所述阈值时开始计算减速度积分值和当所述减速度积分值等于所述预定积分值时检测要求时间。
在判别碰撞类型时，这样构成的碰撞类型判别装置使用精确反映车辆碰撞状态的要求积分值。因此可以可靠地判别碰撞类型。
按照本发明另一方面，所述峰值时间检测部可根据这样一个事件确认第一峰值，在该事件中，对车辆减速度的波形进行小波变换处理得到的小波相位在其定义范围为2π到0的情况下首次从2π反转到0；并且所述峰值时间检测部可检测所述第一峰值时间tp。
由于这样构成的碰撞类型判别装置使用小波变换处理，因此可以高精度确认车辆减速度第一峰值的出现并检测第一峰值时间tp。因此提高碰撞类型的判别精度。
按照本发明另一方面，所述类型判别部可具有一由所述第一峰值时间tp和所述要求时间tn形成的其上设定有多个判别区的碰撞类型判别图，且通过确认在检测到所述第一峰值时间tp和要求时间tn的时可确定的一特定点属于所述判别区中的哪一判别区即可判别车辆碰撞类型。
通过确认在检测到所述第一峰值时间tp和所述要求时间tn时确定的一特定点属于该碰撞类型判别图上的哪一个判别区，这样构成的碰撞类型判别装置可以容易地判别碰撞类型。
按照本发明另一方面，该预定积分值最好为0.7-0.8m/s。
这样构成的碰撞类型判别装置能以较高的精度判别碰撞类型。例如，最好把车辆发生高速正面碰撞时与要求时间对应的所述减速度积分值作为预定积分值的标准。如果把该减速度积分值设为预定积分值的基准，借助所述要求时间tn和所述第一峰值(时间)tp就可精确地判别各种碰撞类型。上述预定积分值按照车辆类型设定为例如约0.7-0.8m/s。
按照本发明另一方面，上述目的还由一设置在车辆本体中部的碰撞类型判别装置来实现，该碰撞类型判别装置包括用于检测纵向上的车辆减速度的第一减速度检测部；设置在所述第一减速度检测部前方左侧和右侧的并检测车辆纵向上的车辆减速度作为左侧和右侧减速度的第二减速度检测部；用于检测从由所述减速度检测部检测到的车辆减速度G的波形超过一预定阈值GTH到第一峰值的时间作为第一峰值时间tp的峰值时间检测部；用于检测通过所述车辆减速度G的时间积分得到的减速度积分值VG等于一预定积分值时的时间作为要求时间tn的要求时间检测部；用于计算所述第一峰值时间tp与所述要求时间tn之间的时间比例tn/tp的时间比例计算部；用于根据所述左侧减速度和所述右侧减速度检测车辆发生碰撞时的左右(侧向)对称指数的对称指数检测部以及用于根据所述时间比例和所述对称指数判别车辆碰撞类型的类型判别部。
这样构成的碰撞类型判别装置把所述时间比例用作车辆与一物体之间发生的冲击的吸收状态的指标并使用由所述第二减速度检测部检测到的所述左右对称指数。因此，可以以较高的精度判别碰撞类型。
按照本发明另一方面，可把所述预定积分值预先设定为一与一要求时间对应的预定减速度积分值，所述要求时间为一用于确定是否在车辆发生碰撞时触发乘员保护系统的临界值。
按照本发明另一方面，所述预定时间检测部具有通过所述车辆减速度的时间积分计算减速度积分值的功能，并可设置成在所述车辆减速度超过所述阈值GTH时开始计算所述减速度积分值以及在所述减速度积分值等于所述预定积分值时检测要求时间。
在判别碰撞类型时，这样构成的所述碰撞类型判别装置使用精确反映车辆碰撞状态的所述预定积分值。因此可更可靠地判别碰撞状态。
按照本发明另一方面，最好是，所述对称指数检测部具有分别通过所述左侧减速度和所述右侧减速度的时间积分计算左侧减速度积分值和右侧减速度积分值的功能，并根据所述左侧减速度积分值和所述右侧减速度积分值检测所述车辆发生碰撞时的左右对称指数。
由于这样构成的碰撞类型判别装置使用所述左侧减速度积分值和所述右侧减速度积分值，因此可以以与直接使用所述左侧减速度和所述右侧减速度相比降低了的噪声影响检测所述左右对称指数。
按照本发明另一方面，所述对称指数检测部可根据所述左侧减速度积分值与所述右侧减速度积分值之间的左右比例检测左右对称指数，所述左侧减速度积分值和所述右侧减速度积分值通过在所述第一峰值时间或所述阈值GTH被超过后的一段预先设定的预定时间上的积分得出。
按照本发明另一方面，如关于所述第一峰值时间tp得到所述左侧减速度积分值和所述右侧减速度积分值，则可以高精度检测所述左右对称指数。可预先设定确保左右对称指数的可靠检测的所述预定时间。但在这种情况下希望把所述预定时间设定成允许在计算上述时间比例前检测所述左右对称指数。
按照本发明另一方面，所述峰值时间检测部可根据这样一个事件确认所述第一峰值，在该事件中，对所述车辆减速度的波形进行小波变换处理得到的小波相位首次从2π反转到0；并且所述峰值时间检测部可检测所述第一峰值时间tp。
由于这样构成的碰撞类型判别装置使用小波变换处理，因此可以以高精度确认在所述车辆减速度中所述第一峰值的出现并检测所述第一峰值时间tp。因此可以以进一步提高的精度判别碰撞类型。
按照本发明另一方面，所述类型判别部可具有一由所述时间比例和左右对称指数形成的其上设定有多个判别区的碰撞类型判别图，且通过确认在检测时间比例和左右对称指数时确定的一特定点属于哪一所述判别区即可容易地判别车辆碰撞类型。
这样构成的碰撞类型判别装置通过确认由检测所述时间比例和所述左右对称指数的结果确定的一特定点属于该碰撞类型判别图上哪一识别区即可判别车辆碰撞类型。
按照本发明另一方面，所述预定积分值最好为0.7-0.8m/s。
这样构成的碰撞类型判别装置可以以较高的精度判别碰撞类型。
附图的简要说明
通过阅读以下结合附图对本发明例示性实施例的详细说明可以更好地理解本发明的上述和其它目的、特征、优点以及技术和工业意义，附图中：
图1A至1D示出车辆碰撞类型的示例；
图2示出本发明第一实施例的碰撞类型判别装置的硬件结构；
图3示出图2所示碰撞类型判别装置如何安装在一车辆中的示例图；
图4为图2所示碰撞类型判别装置的总体结构的功能方框图；
图5例示出由一地板传感器周期性检测的示例地板G波形；
图6示出根据车辆碰撞试验得出的数据第一峰值时间tp如何与要求时间tn相关；
图7示出一Gabor函数在时间轴上的表示的示例性说明图；
图8示出小波变换X(a，b)的实部R、虚部I、模P和相位θ之间的关系的说明图；
图9示出本发明第一实施例的一在类型判别部中使用的类型判别图的示例图；
图10示出由本发明第一实施例的碰撞类型判别装置的类型判别部的示例判别程序；
图11示出本发明第二实施例的碰撞类型判别装置的硬件结构；
图12示出图11所示碰撞类型判别装置如何装在一车辆中的示例图；
图13为图11所示碰撞类型判别装置的总体结构的功能方框图；
图14示出前方LG和前方RG波形以及由一地板传感器周期性地检测的地板(前部)G波形的示例；
图15示出本发明第二实施例的一使用在类型判别部中的类型判别图的示例图；以及
图16示出由本发明第二实施例的碰撞类型判别装置的类型判别部执行的示例判别程序。
具体实施方式
实施例的说明
在以下说明和附图中，结合例示性实施例详述本发明。
下面结合附图说明本发明两实施例。
第一实施例说明一根据从设置在车辆本体中部一地板通道等中的地板传感器获得的车辆减速度(下文称为地板G)判别车辆碰撞类型的碰撞类型判别装置。
第二实施例说明一使用第一和第二车辆减速度判别车辆碰撞类型的碰撞类型判别装置。第一车辆减速度为从上述地板传感器获得的车辆减速度(地板G)。第二车辆减速度为从一设置在地板传感器左前方的左前方传感器获得的左侧车辆减速度(下文称为前方LG)和从一设置在地板传感器右前方的右前方传感器获得的右侧车辆减速度(下文称为前方RG)。
下面依次说明第一和第二实施例。
第一实施例
图2示出根据第一实施例的碰撞类型判别装置20的硬件结构。图3为一示出该碰撞类型判别装置20如何安装在一车辆10中的示例图。图4为碰撞类型判别装置20的总体结构的功能方框图。其中应该指出，图2示出一根据从碰撞类型判别装置20获得的结果驱动的气囊系统50作为一个示例。
如图2和3所示，该实施例的碰撞类型判别装置20的主体设置在车辆10中部靠近操纵台的地板通道中，并包括一用于检测所述车辆纵向上的地板G的地板传感器22作为其组成部分。
该碰撞类型判别装置20包括一根据由地板传感器22周期性地检测的地板G的波形判别车辆10的碰撞类型的微型计算机40。该微型计算机40主要由一CPU 42构成，包括一用于存储预定处理程序的ROM 44、一用于临时存储数据的RAM 46、一I/O电路48等。
CPU 42设置成在紧随车辆点火开关(IG)通电、踩下加速踏板等的起动时间后以预定的周期(例如2KHz)连续地随时监控地板G。此外，CPU 42实现所述碰撞类型判别部30。车辆10发生碰撞时，碰撞类型判别部30利用地板G判别该碰撞是正面碰撞、斜向碰撞、ORB、ODB还是固定桩碰撞。图4所示碰撞类型判别装置20的功能方框图说明了CPU 42的结构。
在图4中，由地板传感器22周期性地检测的地板G经一信号输入部28传给碰撞类型判别部30。所述碰撞类型判别部30包括一峰值时间检测部32、一要求时间检测部34和一类型判别部36。峰值时间检测部32确认地板G的减速度波形中第一峰值的出现并检测第一峰值时间tp。要求时间检测部34检测当由地板G的时间积分(或称为时间上的积分)得出的减速度积分值VG等于预先设定的要求积分值时的时间作为要求时间tn。
峰值时间检测部32借助小波变换处理确认地板G波形中第一峰值的出现并检测第一峰值出现的时间作为第一峰值时间tp。在该实施例中，第一峰值时间tp定义为从地板G超过预定阈值GTH到第一峰值出现的时间。
如上述地板G波形中出现第一峰值，则基本可以确定车辆发生碰撞。在判别车辆碰撞类型时，确认所述第一峰值并根据所述第一峰值判别碰撞类型是有效的。峰值时间检测部32检测所述第一峰值时间tp，从峰值时间检测部32输出的一检测信号传送给类型判别部36。
如果车辆减速度尚未达到指示车辆发生碰撞的水平，则通过设定所述阈值GTH对这种情况不予考虑。在此前提条件下确认车辆减速度波形中所述第一峰值的出现。因此，可在早期即在车辆的初始碰撞阶段判别碰撞类型。
图5示出由地板传感器22周期性地检测的示例地板G波形。图5的上图示出地板G的波形，下图示出地板G的波形经小波变换得出的小波相位。
参见图5的上图，假定地板G在一基准时间t0(＝0)超过所述预定阈值GTH，峰值时间检测部32响应第一峰值的出现检测第一峰值时间tp。应该指出，在该实施例中，地板G在时刻t0超过阈值GTH，且第一峰值出现在时刻tp上。但是，由于t0＝0，因此第一峰值时间＝(tp-0)。因此，第一峰值时间表示为tp。图5的下图中的小波相位用来检测上述第一峰值。该小波处理在下文详述。
要求时间检测部34检测当通过地板G的时间积分得出的减速度积分值VG(∫Gdt)等于预先设定的要求积分值时的时间作为要求时间tn。该要求积分值预先设定成与一要求时间对应的预定减速度积分值VG，该要求时间为一用于确定在车辆发生碰撞时是否触发乘员保护系统的临界值。
所述要求时间检测部34具有通过积分对地板G进行处理的功能。与峰值时间检测部32的情况相同，要求时间检测部34在地板G超过所述阈值GTH(地板G超过阈值的时刻为基准时间t0)以后连续计算减速度积分值VG。要求时间检测部34检测减速度积分值VG等于上述要求积分值时的的时间作为要求时间tn。
下面说明上述要求积分值。车辆发生碰撞时，存在一确定是否触发乘员保护系统如气囊的临界时间。为了在车辆发生碰撞时恰当地保护乘员，必须在临界时间以前判断是否触发乘员保护系统。在本说明书中，该判断的临界时间称为要求时间。这一要求时间以及上述第一峰值反映出车辆发生碰撞时的状态。因此，根据要求时间判别碰撞类型是有效的。
即，上述要求时间在发生高速正面碰撞等时倾向于很短，在发生固定桩碰撞时倾向于较长。其它碰撞类型如ORB、ODB和斜向碰撞的要求时间倾向于介于正面碰撞的要求时间和固定桩碰撞的要求时间之间。此外，要求时间在这些碰撞类型中间也有所不同。由于ORB为与一刚性物体发生碰撞，因此ORB的要求时间接近正面碰撞的要求时间。由于ODB为与一可变形物体发生碰撞，因此ODB的要求时间接近固定桩碰撞的要求时间。即，尽管有决定着地板G波形的多种碰撞类型，但要求时间仍用作判别碰撞类型的指标。
如从上述观点出发，把注意力放在图5上图中由地板G的时间积分得出的减速度积分值VG上，减速度积分值VG表示为地板G波形下方的面积。在正面碰撞的情况下，该面积在其初始阶段中大。相反，在固定桩碰撞的情况下，该面积在其后期阶段中大。该实施例基于下述研究结果，使用当该面积等于与构成用于确定是否触发乘员保护系统的临界时间的要求时间对应的预定减速度积分值VG时的时间(要求时间)可有效判别车辆碰撞类型。
例如，预先把发生高速正面碰撞时在要求时间上的减速度积分值VG定义为要求积分值并将其用作标准。用从发生碰撞的车辆中周期性地检测的地板G的减速度积分值VG等于要求积分值的时间即要求时间tn来判别碰撞类型。在正面碰撞的情况下在较早达到这一恒定的要求积分值，在固定桩碰撞的情况下在最晚达到。在ORB、ODB或斜向碰撞的情况下，以一中等长度的时间段达到要求积分值。
例如通过进行高速正面碰撞试验并计算与要求时间对应的减速度积分值VG得出上述要求积分值。把该减速度积分值VG预先设为车辆的要求积分值。最好通过按照车辆类型进行碰撞试验和模拟来设定要求积分值。例如，该要求积分值为0.7-0.8m/s。在该实施例中，要求积分值＝0.75m/s。
由要求时间检测部34检测的要求时间tn作为一检测信号传送给类型判别部36。
所述类型判别部30使用要求时间tn和从峰值时间检测部32获得的第一峰值时间tp判别车辆碰撞为正面碰撞、斜向碰撞、ORB、ODB还是固定桩碰撞。
此外，下面说明第一实施例中类型判别部36采取的一种判别作为多个碰撞类型中的一种碰撞类型的方法。
图6示出根据由车辆碰撞试验获得的数据第一峰值时间tp与要求时间tn如何互相相关。横轴表示要求时间tn，纵轴表示第一峰值时间tp。在该碰撞试验中，要求积分值为0.75m/s。即，要求时间tn为地板G(m/s2)的时间积分为0.75m/s时的时间。
在图6中，与正面碰撞有关的数据倾向于集中在左上区，与固定桩碰撞有关的数据倾向于集中在右下区。与其它碰撞有关的数据倾向于位于与正面碰撞有关的数据和与固定桩碰撞有关的数据之间。ODB的第一峰值时间tp比斜向碰撞的第一峰值时间tp短，而斜向碰撞的第一峰值时间又比ORB的第一峰值时间tp短。
对于第一峰值时间tp，与正面碰撞或ORB有关的数据要求的第一峰值时间比与斜向碰撞或ODB有关的数据要求的第一峰值时间长。这是因为超过阈值GTH以后立即测量第一峰值时间tp。即，在正面碰撞或ORB的情况下，地板G波形在碰撞初始阶段超过阈值GTH并随后达到第一峰值。但是，在斜向碰撞或ODB的情况下，地板G波形不是在碰撞初始阶段立即超过阈值GTH，而是在碰撞中到后期阶段超过阈值GTH并在此后突然达到第一峰值。因此，图6中纵轴表明正面碰撞或ORB的第一峰值时间tp较长。
如图6所示可以理解，如果使用地板G波形的要求时间tn与第一峰值时间tp之间的关系，可迅速判别作为多种碰撞类型中的一种的车辆碰撞。
地板传感器22设置在车辆本体中部，并因此到发生扩展到车辆中部的破坏之前可稳定检测地板G。但是，按照现有技术，由于只靠地板G无法判别作为多种碰撞类型中的一中的一特定碰撞，因而考虑辅助地使用其它传感器的可能性。但是，该实施例允许使用地板G波形的要求时间tn和第一峰值时间tp迅速判别作为多种碰撞类型中的一种的一特定碰撞。
下面结合图7和8说明峰值时间检测部32检测地板G波形的第一峰值时间的一种方法。
在该实施例中，峰值时间检测部32对经信号输入部28输入的地板G的波形进行小波变换处理，确认地板G波形中第一峰值(第一最大值)的出现并检测第一峰值时间tp。
傅立叶变换把一时间序列信号表示为各不变正弦波的叠加，而小波变换是一种把一时间序列信号表示为瞬时局部化的波(小波)的叠加的方法。小波变换是一种目前广泛用于包括非恒定信号的频谱分析、语音判别/合成、图象信息的压缩、除噪和检测故障的各种领域的数据转换方法。
峰值时间检测部32通过使用一预定复变函数作为积分基为一输入信号进行乘积-求和(product-sum)运算并根据一小波变换值的实部P和虚部I计算该小波变换值的模的相位θ。根据计算出的相位θ检测与该第一最大值对应的时间。下面简述峰值时间检测部32使用小波变换法检测第一峰值的原理。
等式(2)例示出一时间序列信号X(t)的小波变换系数(a，b)的展开，该等式有一对相似函数ψa，b(t)作为基函数。该对相似函数ψa，b(t)由一同时瞬时地和频率方式地局部化的小波基函数ψ(t)经如等式(1)所示“a”-时间标度变换、然后经对原点“b”的移位变换(平移)得出。应该指出，标度变换参数“a”与变换频率“f”成反比。
ψa，b(t)＝a-1/2ψ((t-b)/a)     (1)
X(a，b)＝∫X(t)ψa，b(t)        (2)
在该实施例中，把由等式(3)表达的Gabor函数用作小波基函数ψ(t)。Gabor函数为虚部I与实部R的相位相差π/2的复变函数。应该指出，等式(3)中的ω0为一由“f”决定的常数(ω0＝2πf)，α也为常数。
ψ(t)＝exp(-αt2+iω0t)
＝{exp(-αt2)}×{cos(ω0t)+isin(ω0t)}     (3)
图7示出在等式(3)中α＝π的情况下Gabor函数在时间轴上的表示。如图7所示，Gabor函数在时间轴上-T到T的区间中被局部化，实部波形与虚部波形的在相位上相差π/2。确切说，时间序列信号X(t)的小波变换为对时间序列信号X(t)和一有恰当选择的标度变换参数“a″(等式(3)中的ω0)的函数进行的乘积-求和运算。该运算限定在一具有局部化波形的区间(图7中-T到T的区间)内进行。这一区间称为窗口。
由于Gabor函数为复变函数，因此基于Gabor函数的时间序列信号X(t)的小波变换X(a，b)表示为复数。图8示出小波变换X(a，b)的实部R、虚部I、模P和相位θ之间的关系。模P按照等式(4)计算，从等式(5)得出相位θ。应该指出，模P为小波变换X(a，b)的逻辑模，是一无量纲量。相位θ随模和实部R和虚部I的正负在0-2π的范围内变动。
 P＝(R2+I2)1/2      (4)
θ＝tan-1(I/R)     (5)
接近时间序列信号X(t)的频率的变换频率“f”的相位θ(t)在时间序列信号X(t)具有最大幅值(峰值)时从2π变为0。相位θ(t)在时间序列信号X(t)具有最小幅值(波谷)时变为π。
该实施例的峰值时间检测部32检测对应于第一峰值(第一最大值)第一次出现的时间tp。如进一步等待，直到检测到对应于第一波谷(第一最小值)出现的时间tb，则可更可靠地确认第一峰值的出现。
即，如确认相位θ先超过π、然后下降到π以下，则可断定相位θ从2π变为0。因此，间接检测与第一峰值对应的时间tp。第一波谷出现在相位θ此后变为π的时间。
上述图5下图示出图5上图所示的由地板G传感器22检测的地板G波形经小波变换处理得到的小波相位波形。使用上述小波变换方法，在相位θ从2π反转到0的时刻tp检测第一峰值，第一波谷出现在相位θ超过π的时刻tb。
再次参考图4，如前所述，所述峰值检测部32检测地板G波形的第一峰值时间tp并将其传送给类型判别部36，要求时间检测部34检测要求时间tn并将其传送给类型判别部36。类型判别部36借助图9所示类型判别图判别碰撞类型。如图9所示，该判别图上设有用于预测各碰撞类型的判别区。通过确认特别是当检测第一峰值时间tp和要求时间tn时确定的一点属于哪一所述判别区，可以容易地判别碰撞类型。应该指出，在该实施例中，所述要求积分值为0.75m/s，要求时间tn在图9中表示为t0.75。考虑到图6所示上述关系，参考根据车辆类型的碰撞数据等恰当地设定图9所示的类型判别图。该类型判别图预先存储在微型计算机40的ROM 44等中。
图10示出一个由碰撞类型判别装置20的CPU 42实现的类型判别部36执行的示例判别程序。
参考图10，如检测到第一峰值时间tp和要求时间tn中的一个，类型判别部36准备判别一碰撞类型(S100)。此外，如又检测到第一峰值时间tp和要求时间tn中剩下的一个(S102)，用类型判别图进行类型判别处理。
然后在步骤S104把由所检测到的第一峰值时间tp和要求时间tn确定的一特定点定位到碰撞类型判别图上。然后确认该特定点属于根据碰撞类型预先设定的判别区中的哪一判别区，并判别碰撞类型(S106)。然后终止该当前程序的处理过程。
从根据当前程序的类型判别得到的结果用来对图2所示乘员保护系统50进行触发控制。下面简述图2所示气囊系统50。气囊系统50包括一气囊52，两向该气囊供气的充气器54、54、对一气体发生剂(未示出)进行点火的点火装置56、56和根据从微型计算机40输出的触发信号对点火装置56、56进行通电和点火的驱动电路58、58。因为考虑到了两种情况，所以设置了两个充气器54。在一种情况即高输出情况下，两充气器54同时工作，从而高速展开气囊52。在另一种情况即在低输出情况下，两充气器54以相隔一时间差工作。根据车辆碰撞类型决定选用高输出还是低输出。
如上所述，第一实施例的碰撞类型判别装置20通过使用要求时间tn和峰值时间检测部32检测的地板G波形的第一峰值时间tp可迅速判别为作为多种碰撞类型中的一种的车辆10的碰撞。特别是，根据现有技术认为由地板G是很难判别车辆碰撞类型的。但是，该实施例使得由地板G判别车辆牵涉其中的碰撞类型成为可能。如把上述结构的碰撞类型判别装置20用于乘员保护系统如气囊系统，乘员可以得到可靠的保护。
第二实施例
下面参考图11-16说明本发明第二实施例。图11示出本发明第二实施例的碰撞类型判别装置60的硬件结构。图12示出碰撞类型判别装置60如何安装在该车辆中的示例图。图13为碰撞类型判别装置60的总体结构的功能方框图。这些附图分别与示出本发明第一实施例的图2-4相似。
第二实施例的碰撞类型判别装置除了使用由地板传感器22检测的地板G还使用第二车辆减速度判别车辆碰撞类型。第二车辆减速度为在地板G前方左侧检测的左侧车辆减速度(前方LG)和在地板G前方右侧检测的右侧车辆减速度(前方RG)。
其中应该指出，与上述第一实施例结构中相同的组成部分用同一标号表示，下面说明只着重于第二实施例的特征性部分。
第二实施例的碰撞类型判别装置60也设置在车辆10中部靠近操纵台位置上。除了用于检测车辆10纵向上车辆减速度地板G的地板传感器22，还设置有一用于检测车辆纵向上的减速度前方LG的左前方传感器24和一用于检测车辆纵向上的减速度前方RG的右前方传感器26。左前方传感器24和右前方传感器26分别装在左右侧元件的前方(在一碰撞区中)。即，该实施例的微型计算机40除了地板G还使用前方LG和前方RG判别碰撞类型。
在第二实施例中，从左前方传感器和右前方传感器24、26输出的减速度信号分别经导线25、27输入微型计算机40中。因此，微型计算机40综合处理与左前方和右前方传感器24、26检测的减速度有关的原始数据和与地板传感器22检测的车辆减速度有关的原始数据。最好在微型计算机40处进行综合处理，因为较之传送在左前方和右前方传感器24、26处预先处理的数据的情况可以以更高的质量处理数据。
CPU 42设置成监控前方LG和前方RG以及由地板传感器22检测的地板G。CPU 42实现碰撞类型判别部70，该判别部70借助由地板传感器22和左前方和右前方传感器24、26检测的三个车辆减速度，即地板G、前方LG和前方RG判别一碰撞是正面碰撞、斜向碰撞、ORB、ODB还是固定桩碰撞。图13所示碰撞类型判别装置60的功能方框图详细示出CPU42的结构。
参见图13，周期性地检测到的地板G、前方LG和前方RG经信号输入部28传送给碰撞类型判别部70。碰撞类型判别部70包括峰值时间检测部32和要求时间检测部34。峰值时间检测部32检测地板G波形中的第一峰值时间tp。要求时间检测部34检测由地板G的时间积分得到的减速度积分值VG等于一要求积分值时的时间作为要求时间tn。
在同样在图13中示出的碰撞类型判别装置70中，对由地板传感器22检测的地板G的波形的基本处理与第一实施例的情况相同。峰值时间检测部32和要求时间检测部34分别检测第一峰值时间tp和要求时间tn。
在该实施例中，第一峰值时间tp和要求时间tn传送给一计算时间比例(tn/tp)的时间比例计算部76。一类型判别部78使用算出的时间比例(tn/tp)进行判别。该时间比例(tn/tp)可以看作是指示发生达到吸收车辆10发生碰撞时产生的冲击的程度的变形的碰撞状态的指标。
即，在车辆10与一刚性物体发生碰撞即在正面碰撞或ORB的情况下不出现吸收冲击的变形。此时，第一嶂值时间tp与要求时间tn之间的差别很小。因此，时间比例(tn/tp)很小。相反，在固定桩碰撞的情况下，车辆前部中央吸收冲击的同时变形，直到碰撞扩展到一刚性件如发动机。此外，在ODB的情况下，碰撞物体变形。因此，较之正面碰撞等要求时间tn变大。因此，时间比例(tn/tp)较大。因此，把上述时间比例(tn/tp)用作判别碰撞类型的指标是有效的。
此外，该实施例的碰撞类型判别部70具有一左右对称指数检测部72作为借助前方LG和前方RG计算一碰撞的左右对称指数SY的处理部。
图14与示出第一实施例的图5对应。图14例示出前方LG和前方RG以及由地板传感器22周期性地检测的地板G的示例波形。图14的最上方图(第一图)示出前方LG波形。图14的第二图示出前方RG波形。与图5相同，图14的下方两图示出地板G波形和地板G波形经小波变换得到的小波相位。
在该实施例中，注意如下事实，即如图14所示，前方LG(第一图)的左侧减速度积分值LV与前方RG(第二图)的右侧减速度积分值RV之间的比例精确地反映一碰撞的左右对称指数。该实施例增加这一事实作为判别碰撞类型的一先决条件。在此应该指出，这些积分值用来抑制噪声影响。
例如，如图14所示，前方LG的左侧减速度积分值LV比前方RG的右侧减速度积分值RV大得多。这样就可以预测发生非对称碰撞且车辆的左侧发生碰撞。
所述左右对称指数检测部72从对应于地板G超过上述预定阈值GTH的时间到对应于检测到地板G波形的第一峰值的时间，即到第一峰值时间tp，对前方LG和前方RG进行积分，或在从对应于地板G超过上述预定阈值GTH的时间起的一段预先设定的预定时间上对前方LG和前方RG进行积分。因此，左右对称指数检测部72计算左侧减速度积分值LV和右侧减速度积分值RV。左右对称指数检测部72然后检测左侧减速度积分值LV与右侧减速度积分值RV之间的比例作为左右对称指数SY并将其传送给类型判别部78。在计算左右对称指数SY(0-1.0)时，左右对称指数检测部72把左侧减速度积分值LV和右侧减速度积分值RV中较大的一个定义为分母。在对称指数很高的碰撞即正面碰撞或固定桩碰撞中，左右对称指数SY接近1.0。相反，在非对称指数很高的碰撞即斜向碰撞中，左右对称指数SY接近0。ORB或ODB的对称指数介于正面碰撞的对称指数和斜向碰撞的对称指数之间。因此可以理解，左右对称指数SY也是判别车辆碰撞类型的一个有效指标。
即，由于通过使用时间比例(tn/tp)考虑到两个因素即碰撞过程中造成的冲击的吸收情况和基于减速度积分值LV、RV的左右对称指数SY，因此第二实施例设计成更可靠、更方便地判别车辆碰撞类型。
图15示出一使用在第二实施例的类型判别部78中的类型判别图的示例图。该类型判别图由上述时间比例(tn/tp)和上述左右对称指数SY形成。在该碰撞类型判别图中也设定有预测各碰撞类型的判别区。通过确认由时间比例(tn/tp)和左右对称指数SY的确定而确定的一点属于哪一判别区，可以容易地判别碰撞类型。应该指出，第二实施例的类型判别图也预先存储在微型计算机40的ROM 44等中。
应该指出，上述时间比例(tn/tp)可视为表示可塌陷性(crushability)。相反，时间比例(tp/tn)可视为表示刚性。因此，也可使用时间比例(tp/tn)以同样的方式进行碰撞类型的判别。
图16示出由碰撞类型判别装置60的CPU 42实现的类型判别部78执行的示例判别程序。
在图16中，如果检测到第一峰值时间tp和要求时间tn中的一个，类型判别部78准备判别一碰撞类型(S200)。此外，如又检测到第一峰值时间tp和要求时间tn中剩下的一个(S202)，则用类型判别图进行碰撞类型判别处理。
在步骤S204中，时间比例计算部76由所检测的要求时间tn和第一峰值时间tp计算出时间比例(tn/tp)。此外，在步骤S204中，左右对称指数检测部72根据左侧减速度积分值LV和右侧减速度积分值RV检测左右对称指数SY。在步骤S206中，把由时间比例(tn/tp)和左右对称指数SY确定的一特定点定位到类型判别图上。然后根据该点属于按照碰撞类型预先设定的判别区中哪一判别区来判别碰撞类型(S208)。然后终止该当前程序的处理过程。
从当前程序得出的类型判别结果同样用来对图2所示乘员保护系统50进行触发控制。
如上所述，通过使用由地板G波形确定的第一峰值时间tp与要求时间tn之间的时间比例(tn/tp)和根据前方LG和前方RG确定的左右对称指数SY，第二实施例的碰撞类型判别装置60可迅速判别作为多种碰撞类型中的一种的车辆10的碰撞。特别是，由于该实施例设计成还考虑到由左前方和右前方传感器检测的前方LG和前方RG确定的左右对称指数而进行判别，因此可以以较高的精度判别碰撞类型。如该实施例的碰撞类型判别装置60用于乘员保护系统如气囊系统，可有效地保护乘员。
一种碰撞类型判别装置设置在一车辆本体的中部内，并包括第一减速度检测部(22)、峰值时间检测部(32)、要求时间检测部(34)和类型判别部(36)。该减速度检测部(22)检测纵向上的车辆减速度。所述峰值时间检测部(32)检测从由该减速度检测部(22)检测的车辆减速度(G)的波形超过一预定阈值(GTH)到第一峰值的时间作为第一峰值时间(tp)。所述要求时间检测部(34)检测通过车辆减速度(G)的时间积分得到的减速度积分值(VG)等于一预先设定的预定积分值时的时间作为要求时间(tn)。类型判别部(36；78)根据第一峰值时间(tp)和要求时间(tn)判别车辆碰撞类型。该碰撞类型判别装置可迅速判别作为多种碰撞类型中的一种的车辆碰撞。
尽管以上结合本发明例示性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于这些例示性实施例或结构。相反，本发明可包括各种改变和等效结构。此外，尽管以上以各种例示性的组合和构形示出这些例示性实施例的各元件，但包括更多、更少部件甚至只包括一个部件的其它组合或构型也落在本发明的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种碰撞类型判别装置(20)，它设置在一车辆本体中部并具有用来检测纵向上的车辆减速度的第一减速度检测部(22)，其特征在于，包括：
用于检测从由所述第一减速度检测部(22)检测的车辆减速度(G)的波形超过一预定阈值(GTH)到第一峰值的时间作为第一峰值时间(tp)的峰值时间检测部(32)；
用于检测在通过所述车辆减速度(G)的时间积分得到的减速度积分值(VG)等于一预定积分值时的时间作为要求时间(tn)的要求时间检测部(34)；以及
用于根据所述第一峰值时间(tp)和所述要求时间(tn)判别车辆碰撞类型的类型判别部(36；78)。
2.按权利要求1所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，还包括：
设置在所述第一减速度检测部(22)前方左侧和前方右侧并检测车辆纵向上的车辆减速度作为左侧和右侧减速度的第二减速度检测部(24、26)；
用于计算所述第一峰值时间(tp)与所述要求时间(tn)之间的时间比例(tn/tp)的时间比例计算部(76)；
用于根据所述左侧减速度(LG)和所述右侧减速度(RG)检测车辆发生碰撞时的左右对称指数(SY)的对称指数检测部(72)；其中，所述类型判别部(78)根据所述时间比例(tn/tp)和所述左右对称指数(SY)判别车辆碰撞类型。
3.按权利要求1或2所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，所述预定积分值预先设定为一个与一要求时间相对应的预定减速度积分值(VG)，所述要求时间为一用于判断在车辆发生碰撞时是否触发乘员保护系统的临界值。
4.按权利要求1-3所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，所述要求时间检测部(34)具有通过所述车辆减速度(G)的时间积分计算所述减速度积分值(VG)的功能，并设置成当所述车辆减速度(G)超过所述阈值(GTH)时开始计算所述减速度积分值(VG)以及当所述减速度积分值(VG)等于所述预定积分值时检测要求时间(tn)。
5.按权利要求1-4中任一项所述的碰撞类型判别装置，其特征在于：所述峰值时间检测部(32)根据这样一个事件确认所述第一峰值，在该事件中，由所述车辆减速度(G)的波形经小波变换处理而得到的小波相位首次从2π反转到0；并且所述峰值时间检测部(32)检测第一峰值时间(tp)。
6.按权利要求1和3-5中任一项所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，所述类型判别部(36)具有一由所述第一峰值时间(tp)和所述要求时间(tn)形成的在其上设定有多个判别区的碰撞类型判别图，且所述类型判别部(36)通过确认在检测到所述第一峰值时间(tp)和所述要求时间(tn)时确定的一特定点属于哪一个所述判别区来判别车辆碰撞类型。
7.按权利要求1-6中任一项所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，所述预定积分值为0.7-0.8m/s。
8.按权利要求2-5或7中任一项所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，所述对称指数检测部(72)具有分别通过所述左侧减速度(LG)和所述右侧减速度(RG)的时间积分计算左侧减速度积分值(LV)和右侧减速度积分值(RV)的功能，并根据所述左侧减速度积分值(LV)和所述右侧减速度积分值(RV)检测车辆发生碰撞时的左右对称指数。
9.按权利要求8所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，所述对称指数检测部(72)根据所述左侧减速度积分值(LV)与所述右侧减速度积分值(RV)之间的左右比例检测所述左右对称指数，所述左侧减速度积分值和右侧减速度积分值通过在所述第一峰值时间(tp)或所述阈值(GTH)被超过后的一段预先设定的预定时间上的积分得到。
10.按权利要求2-5或7-9中任一项所述的碰撞类型判别装置，其特征在于，所述类型判别部(78)具有一由所述时间比例(tn/tp)和所述左右对称指数(SY)形成的在其上设定多个判别区的碰撞类型判别图，并且所述类型判别部(78)通过确认在检测到所述时间比例(tn/tp)和所述左右对称指数(SY)时确定的一特定点属于哪一个所述判别区来判别车辆碰撞类型。
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