JP2000509821A - マルチセンサ型対象物予測検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 衝突対象物の瞬時距離、相対速度、衝突角度、および、衝突点を検出するためのマルチセンサ型対象物予測検出システムであって、各々が変調キャリア信号を送信するとともに対象物からの反射変調キャリア信号を受信するためのものであって、互いに固定距離だけ離間して配置された、複数のトランスデューサデバイスと；各反射信号から、ドップラーシフトした複数の調和成分を検出するための検出デバイスと；調和成分の強度に基づいて、各トランスデューサデバイスからの対象物の瞬時距離を決定するための、距離決定デバイスと；調和成分の周波数に基づいて対象物の瞬時相対速度を決定するための速度計測デバイスと；距離決定デバイスと速度計測デバイスとによる結果に基づいて、対象物との衝突が起こるよりも前に、対象物との衝突が起こる場合には車両に対しての対象物の衝突点および衝突角度を決定するための衝突決定デバイスと；を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】 マルチセンサ型対象物予測検出システム 発明の属する技術分野 本発明は、対象物予測検出システムに関するものである。より詳細には、対象 物との衝突に先立って、瞬時距離、相対速度、衝突角度、および、衝突対象物の 衝突点を検出するためのマルチセンサ型対象物予測検出システムに関するもので ある。 発明の背景 前方エアバッグ膨張システムにおいて使用される加速度計は、対象物との衝突 によって引き起こされた正面方向のｇ力だけを測定するように構成されている。 しかしながら、衝突時に前方以外に引き起こされる力の直交成分は、衝突角度が 減少するにつれて消滅する。単一のアンテナを有した単一中央設置センサを備え てなる対象物検出システムは、アンテナのビーム幅内に存在する潜在的衝突対象 物の径方向距離および速度を測定することができる。しかしながら、レーダーが アンテナ部材と対象物との間の距離を測定することにより、システムは、正面衝 突と角度をもって起こる衝突とを区別することができない。よって、単一センサ システムでは、対象物の衝突角度も、衝突点も、決定することができない。これ を行うためには、衝突対象物の直交速度成分を決定する必要がある。典型的には 、そのような決定には、対象物の速度を決定するための精巧で高価な装置を必要 とする。単一の掃引アンテナは、直交速度成分を決定するために使用することが できる。しかしながら、このためには、アンテナの少なくとも２方向での掃引を 必要である。それには、アンテナがビーム旋回能力を有する必要があったり、あ るいは、固定されたビーム幅のアンテナを掃引するための付加的装置およびモー タを必要があるとともに掃引を完了するまでの付加的な時間を必要とする。最大 １２０ＭＰＨで移動する対象物を検出するするための自動車用対象物検出システ ムに応用する場合には、時間は重要であって、アンテナを２回や３回掃引する間 の時間を無駄に使うわけにはいかない。加えて、単一掃引アンテナは、掃引どう しの間において対象物の捕捉を一次的に失う。したがって、対象物の瞬時距離を 連続的に決定することができない。 衝突対象物の速度の直交成分は、また、２つの狭ビームアンテナシステムを使 用して決定することができる。しかしながら、狭ビームは、自動車用の対象物予 測検出システムに応用した場合には、十分な適用範囲をもたらさない。そのよう な十分な適用範囲をもたらすためには、高速旋回掃引型の大きな掃引アンテナが 必要である。そのようなシステムは、非常に高価である。 発明の概要 したがって、本発明の目的は、対象物との衝突が差し迫ったものであるかどう かを決定するマルチセンサ型（複数センサ型）対象物予測検出システムを提供す ることである。 本発明の他の目的は、対象物の直交速度成分を決定し得るような、マルチセン サ型対象物予測検出システムを提供することである。 本発明の他の目的は、対象物が自動車に対して衝突する角度を決定し得るよう な、マルチセンサ型対象物予測検出システムを提供することである。 本発明の他の目的は、衝突対象物が自動車に対して衝突する場所を決定し得る ような、マルチセンサ型対象物予測検出システムを提供することである。 本発明の他の目的は、製造および実施に関してコスト的に有利な、マルチセン サ型対象物予測検出システムを提供することである。 本発明は、真に有効な対象物予測検出システムが、変調キャリア信号を送信す るとともに対象物からの反射信号を受信して、各トランスデューサに関しての対 象物の瞬時距離を決定し、その後、他のトランスデューサの所定距離内に対象物 が到達したときに対象物の距離の追跡を可能とするよう、複数のトランスデュー サデバイスを使用することによって得られることに起因している。対象物が他方 のトランスデューサの所定距離内に入ったときには、システムは、対象物との衝 突が起こるよりも前に、衝突角度および衝突点を決定することができる。 本発明は、衝突対象物の瞬時距離、相対速度、衝突角度、および、衝突点を検 出するためのマルチセンサ型対象物予測検出システムであって、各々が変調キャ リア信号を送信するとともに対象物からの反射変調キャリア信号を受信するため のものであって、互いに固定距離だけ離間して配置された、複数のトランスデュ ーサデバイスを具備している。各反射変調キャリア信号から、ドップラーシフト した複数の調和成分を検出するための検出デバイスが設けられている。調和成分 の強度に基づいて、各トランスデューサデバイスからの対象物の瞬時距離を決定 するための、距離決定デバイスが設けられている。調和成分の周波数に基づいて 対象物の瞬時相対速度を決定するための速度計測デバイスが設けられている。距 離決定デバイスと速度計測デバイスとによる結果に基づいて、対象物との衝突が 起こるよりも前に、対象物との衝突が起こる場合には車両に対しての対象物の衝 突点および衝突角度を決定するための衝突決定デバイスが設けられている。 好ましい実施形態においては、複数のトランスデューサデバイスは、少なくと も、第１変調信号を有した第１反射変調キャリア信号を受信するための第１トラ ンスデューサデバイスと、第２変調信号を有した第２反射変調キャリア信号を受 信するための第２トランスデューサデバイスと、を備えている。速度計測デバイ スは、第１変調信号の周波数に基づいて対象物と第１トランスデューサデバイス との間の第１相対速度を決定するための第１速度計測回路と、第２変調信号の周 波数に基づいて対象物と第２トランスデューサデバイスとの間の第２相対速度を 決定するための第２速度計測回路と、を備えることができる。第１速度計測回路 は、対象物と第１トランスデューサデバイスとの間の第１相対速度を観測するた めに、第１変調信号の複数の調和成分のうちの１つに基づいて、この調和成分の 強度が所定レベルを超えるたびごとに、第１ドップラーパルスを生成するための 第１比較器デバイスを有することができる。第２速度計測回路は、対象物と第２ トランスデューサデバイスとの間の第２相対速度を観測するために、第２変調信 号の複数の調和成分のうちの１つに基づいて、この調和成分の強度が所定レベル を超えるたびごとに、第２ドップラーパルスを生成するための第２比較器デバイ スを有することができる。距離決定デバイスは、対象物と第１トランスデューサ デバイスとの間の瞬時距離を決定するために、第１変調信号の複数の調和成分の 強度に基づいて、調和成分どうしの間に第１所定関係が発生する瞬間を決定する ための第１検出手段を備えることができる。距離決定デバイスは、さらに、対象 物と第２トランスデューサデバイスとの間の第２距離を決定するために、第２変 調信号の複数の調和成分の強度に基づいて、調和成分どうしの間に第２所定関係 が発生する瞬間を決定するための第２検出手段を備えることができる。衝突決定 デバイスは、対象物と第１トランスデューサデバイスとの間の第３距離を求める ために、第２所定関係が発生するまでは、第１所定関係の発生に基づいて第１ド ップラーパルスをカウントするためのカウント手段を備えることができる。衝突 決定デバイスは、さらに、計算デバイスを備えることができ、計算デバイスは、 第２距離、第３距離、および、固定距離に基づいて、車両がなすラインと、対象 物から第１トランスデューサデバイスまでを結ぶラインと、の間の角度を決定す るための、第１計算手段を有することができる。計算デバイスは、さらに、第１ 計算手段の結果を受けて、対象物を頂点として第１トランスデューサデバイスと 第２トランスデューサデバイスとを結んだときに形成される角度を決定するため の、第２計算手段を有することができる。計算デバイスは、さらに、第１相対速 度、第２相対速度、第１計算手段、および、第２計算手段の結果を受けて、直交 成分と接線方向成分とを有した、車両（自動車）に対しての対象物の速度を決定 するための、第３計算手段を有することができる。計算デバイスは、さらに、第 ３計算手段の結果を受けて、衝突角度を決定するための、第４計算手段を有する ことができる。計算デバイスは、さらに、第３距離、第２計算手段、衝突角度、 および、固定距離に基づいて、衝突点を決定するための、第５計算手段を有する ことができる。衝突決定デバイスは、第１所定関係の発生および第２所定関係の 発生に基づいて、対象物の衝突点を決定するための計算デバイスを備えることが できる。計算デバイスは、第１相対速度および第２相対速度に基づいて、対象物 の相対瞬時速度の直交成分を決定するための手段を有することができる。計算デ バイスは、さらに、直交成分に基づいて、衝突角度を決定するための手段を有す ることができる。計算デバイスは、さらに、衝突角度に基づいて、対象物の衝突 点を決定するための、衝突手段を有することができる。衝突手段は、衝突角度に 基づいて衝突点の位置を出力するための参照表を有することができる。第１検出 手段は、第１変調信号の調和成分の１つの強度が所定しきい値を超えるかどうか を検出するための手段を備え、第２検出手段は、第２変調信号の調和成分の１つ の強度が所定しきい値を超えるかどうかを検出するための手段を備えることがで きる。第１検出手段は、さらに、第１変調信号の１つの調和成分の強度と第１変 調信号の調和成分の他のものの強度との差が第２しきい値を超える瞬間を検出す るための手段を備え、第２検出手段は、さらに、第２変調信号の１つの調和成分 の強度と第２変調信号の調和成分の他のものの強度との差が第２しきい値を超え る瞬間を検出するための手段を備えることができる。第１所定関係は、第１変調 信号の１つの調和成分と第１変調信号の他の調和成分とが等しくなったときに発 生し、第２所定関係は、第２変調信号の１つの調和成分と第２変調信号の他の調 和成分とが等しくなったときに発生するものとすることができる。第１検出手段 は、さらに、第１変調信号の１つの調和成分の強度と第１変調信号の調和成分の さらに他のものの強度との差を検出するための手段を備え、第２検出手段は、さ らに、第２変調信号の１つの調和成分の強度と第２変調信号の調和成分のさらに 他のものの強度との差を検出するための手段を備えることができる。第１検出手 段は、第１変調信号の調和成分の１つに基づいて、第１変調信号の調和成分のう ちの少なくとも２つのものの強度どうしが第３所定関係となる瞬間を決定するた めの手段を備えることができる。第２検出手段は、第２変調信号の調和成分の１ つに基づいて、第２変調信号の調和成分のうちの少なくとも２つのものの強度ど うしが第４所定関係となる瞬間を決定するための手段を備えることができる。衡 突決定デバイスは、さらに、第３所定関係および第４所定関係の発生を受けて、 対象物との衝突に先立って、対象物に対しての衝突が起こるかどうかを決定しま た衝突時間を決定するための手段を備えることができる。第１変調信号の１つの 調和成分は、第２次調和成分とすることができ、第２変調信号の１つの調和成分 は、第２次調和成分とすることができる。第１変調信号の他の調和成分は、第１ 次調和成分とすることができ、第２変調信号の他の調和成分は、第１次調和成分 とすることができる。第１変調信号のさらに他の調和成分は、ＤＣ成分とするこ とができ、第２変調信号のさらに他の調和成分は、ＤＣ成分とすることができる 。第１速度計測回路は、さらに、第１ドップラーパルスに基づいて、第１ドップ ラーパルスによって規定された期間にわたってのクロックパルス数を累積するた めの、第１カウント回路と、第１カウント回路による結果を受けて、対象物の第 １相対速度を決定するための、第１速度計算デバイスと、を備えることができる 。第２速度計測回路は、さらに、第２ドップラーパルスに基づいて、第２ドップ ラーパルスによって規定された期間にわたってのクロックパルス数を累積するた めの、第２カウント回路と、第２カウント回路による結果を受けて、対象物の第 ２相対速度を決定するための、第２速度計算デバイスと、を備えることができる 。距離決定デバイスは、さらに、第１トランスデューサデバイスと対象物との間 の瞬時距離を示すために、第１カウント回路による結果を受けて、第１所定関係 が起こった後の所定期間にわたって第１ドップラーパルスを累積するための、カ ウンタデバイスを備えることができる。距離決定デバイスは、さらに、第２トラ ンスデューサデバイスと対象物との間の瞬時距離を示すために、第２カウント回 路による結果を受けて、第２所定関係が起こった後の所定期間にわたって第２ド ップラーパルスを累積するための、カウンタデバイスを備えることができる。各 トランスデューサデバイスは、キャリア信号を生成するための電圧制御型発振器 と、変調信号を生成するための変調回路と、キャリア信号と変調信号とを混合し て変調キャリア信号を生成するための混合手段と、を備えることができる。キャ リア信号は、１００ＭＨｚのバンド幅を有することができる。検出デバイスは、 複数のチャネルを備えることができ、各チャネルは、各変調信号から複数の調和 成分のうちの１つのものを抽出することができる。複数のチャネルの各々は、パ ルス成形回路を有することができる。複数のチャネルの各々は、各変調信号に関 して調和成分の強度を変化させそれにより調和成分どうしの互いの関係を調節で きるようにするための増幅回路を備えることができる。パルス成形回路は、各調 和成分を整流するための手段を備えている。複数のチャネルのうちの少なくとも １つは、各変調信号のＤＣ成分のドップラーを抽出することができる。複数のチ ャネルのうちの少なくとも１つは、各変調信号の第１次調和成分のドップラーを 抽出することができる。複数のチャネルのうちの少なくとも１つは、各変調信号 の第２次調和成分のドップラーを抽出することができる。好ましい実施形態の説明 他の目的、特徴点、および、利点は、以下の好ましい実施形態の説明および添 付図面により、当業者には明瞭となるであろう。 図１は、本発明によるマルチセンサ型対象物予測検出システムを簡略化して示 すブロック図である。 図２は、ある反射変調信号の第１次および第２次調和成分の強度を示すグラフ である。 図３は、主センサおよび副センサを備えた自動車と、自動車に対しての衝突コ ース上に位置するとともに副センサによって最初に検出された対象物と、概略的 に示す平面図である。 図４は、図３と同様の図であって、この場合には、対象物が主センサによって 最初に検出されている。 図５は、本発明によるマルチセンサ型対象物予測検出システムを、より詳細に 示すブロック図である。 図６Ａは、衝突する可能性のある対象物から受け取った、ドップラー信号の変 調信号の第１次調和成分を示すグラフであって、包絡線がドップラーシフトを示 している。 図６Ｂは、衝突する可能性のある対象物から受け取った、ドップラー信号の変 調信号の第２次調和成分を示すグラフであって、包絡線がドップラーシフトを示 している。 図６Ｃは、ドップラー周波数の復調された第Ｋ次調和成分を示すグラフである 。 図６Ｄは、フィルタリングされた調和成分を示すグラフであって、その調和成 分のＤＣ電圧信号をもたらしている。 図６Ｅは、ドップラーと同じ周波数のドップラーパルスをもたらす比較器回路 からの出力を示すグラフである。 図７は、衝突が差し迫っていることを決定するために、ドップラー信号の変調 信号の第１次および第２次調和成分内におけるドップラー強度を観測するための 距離決定デバイスによって使用されるアルゴリズムを示すフローチャートである 。 図８は、第１次、第２次、および、ＤＣ調和成分における互いの典型的なドッ プラー強度の変化を示すグラフである。 図９は、本発明による速度計測デバイスによってなされる速度計測ステップを 示すフローチャートである。 図１０は、低速、中速、および、高速衝突に対してのｇ力センサ信号を示すグ ラフであって、対象物との実際の衝突に基づいた点火ポイントと比較しての、本 発明の対象物予測検出システムを使用した場合の様々な点火ポイントを示してい る。 本発明によるマルチセンサ型対象物予測検出システムの簡略化されたブロック 図が、図１に示されている。各々が変調されたキャリア信号例えばレーダー信号 を送信する、少なくとも、第１トランスデューサデバイス１８ａと、第２トラン スデューサデバイス１８ｂと、が設けられている。この実施形態においては、標 準的な自動車の幅に対して２つのセンサで十分であるけれども、必要に応じて、 例えば１８ｃ、１８ｄ、・・・といったように必要な数のセンサを使用することが できることに注意されたい。信号は、潜在的衝突対象物によって反射され、反射 信号は、第１トランスデューサデバイス１８ａおよび第２トランスデューサデバ イス１８ｂによって受け取られる。検出デバイス２２は、各トランスデューサに 対応して２つの検出回路を備えている。検出デバイス２２は、反射変調キャリア 信号と変調キャリア信号とを混合し、複合ドップラー信号を生成する。複合ドッ プ ラー信号は、各反射変調信号のドップラーシフトした調和成分を含有した多数の 様々な信号から構成されている。複数のトランスデューサデバイスが設けられて いることにより、各トランスデューサデバイスに関連した反射変調信号が存在す る。よって、検出デバイス２２は、各トランスデューサデバイスに関連した変調 信号のドップラーシフトした調和成分を検出する。各調和成分に関して、ドップ ラーが存在する。ドップラー効果のために、反射変調信号は、ドップラー周波数 だけ変調信号から偏移している。ここの調和成分の包絡線をなすドップラーは、 ドップラー周波数に等しい周波数を有しているとともに、関連する個々の調和成 分の強度に等しい強度を有している。検出デバイス２２は、所定調和成分のドッ プラーを抽出する。この実施形態においては、興味のある調和成分は、各トラン スデューサデバイスに関連した変調信号のうちの、第１次調和成分と、第２次調 和成分と、ＤＣ調和成分と、である。 距離決定デバイス２４は、各調和成分のドップラーどうしの間の所定関係を検 出するよう各反射変調信号に関連した調和成分のドップラーの強度を観測するた めの、２つの距離決定回路を備えている。複数のトランスデューサがあることに より、対象物は、典型的には、一方のトランスデューサデバイスによって他方の トランスデューサデバイスよりも先に検出される。対象物を先に検出するトラン スデューサデバイスは、対象物の追跡のために使用するソフトウェアを決定する 。対象物がトランスデューサデバイス近辺の所定距離に到達したときに4よ、対 象物の瞬時距離を知ることができる。これについては、図３を参照して後述する 。この距離がわかると、速度決定デバイス２６が、トランスデューサデバイス近 辺における対象物の瞬時速度を決定する。速度計測デバイス２６は、各トランス デューサデバイスに対応して、２つの速度決定回路を備えている。相対速度は、 そのトランスデューサデバイスに関連した１つの調和成分の周波数から決定され る。速度計測デバイス２６は、各反射信号に関して、１つの調和成分からドップ ラーパルスを生成する。距離決定デバイス２４は、その後、対象物の瞬時距離を 追跡するために、ドップラーパルスを観測する。対象物が衝突コース上をなおも 移動し続けると、対象物は、他のセンサによって、所定距離内において検出され る 。近い側のセンサが対象物の瞬時距離を連続的に追跡していることにより、遠い 側のセンサが対象物を検出した時には、遠い側のセンサおよび近い側のセンサの 双方からの対象物の距離が、わかっている。そのため、対象物の位置を、三角測 量することができる。対象物の速度が決定されると、速度の直交成分に基づいて 、衝突角度を決定することができる。衝突角度が決定されると、実際の衝突点を 決定することができる。対象物が衝突する場所が決定されると、衝突が起こるよ りも前に、実在の拘束システムの一部をなす決定デバイス２０に対して点火信号 が伝達される。従来のｇ力センサ３０は、対象物との衝突時に、決定デバイス２ ０に対して点火信号を伝達する。本発明においては、決定デバイス２０は、衝突 が起こってしまってから「ｇ」センサが決定を下す瞬間よりも明らかに早い時点 で、エアバッグを点火するための信号を乗員拘束システム３２に対して出すこと ができる。 図２には、変調信号の第１次および第２次調和成分の実際の強度が、それぞれ 、波形２３，２５によって示されている。変調されたキャリア信号においては、 変調信号の調和成分は、キャリア信号の与えられたバンド幅に対しては、周波数 に独立に、固定された位置においてピーク値をとる。例えば、キャリア信号が１ ００ＭＨｚというバンド幅を有しているような変調キャリア信号においては、変 調信号の第１次調和成分２３は、５フィートのところにピーク２７を有している 。同様に、変調信号の第２次調和成分２５は、１０フィートのところにピーク２ ９を有している。これら２つの調和成分が交差するポイント１３４は、それぞれ のピークの間の中央において、すなわち７．５フィートのところにおいて、位置 している。これは、交差距離（range bin crossing）として知られている。した がって、変調信号の第１次および第２次調和成分の強度が互いに等しいようなす なわち交差しているような、対象物による反射信号に対しては、対象物の瞬時位 置を知ることができる。強度がピーク値をとる距離は、キャリア信号のバンド幅 によって、直接的に制御することができる。例えば、２００ＭＨｚというバンド 幅を有したキャリア信号は、２．５フィートのところにピークをとるような第１ 次調和成分と、５フィートのところにピークをとるような第２次調和成分と、を 有することとなる。よって、対象物の距離は、キャリア信号の周波数にも変調信 号の周波数にも関係なく、キャリア信号のバンド幅だけに基づいて検出すること ができる。対象物の瞬時位置が決定されると、対象物のこの瞬時位置は、その時 点からドップラーパルスをカウントすることにより、追跡することができる。５ ．８ＧＨｚにおいては、各ドップラーサイクルは、１インチ増分における対象物 の相対移動を示す。検出された距離は、センサからの径方向距離てある。システ ム内に遅延を導入することにより、あるいは、信号を増幅することにより、交差 位置を調節できることに注意されたい。 衝突対象物の位置の三角測量を行うための方法は、図３および図４を参照する ことによって明瞭に理解されるであろう。対象物の２つの既知の距離を検出する ことにより、単純な三角法を使用して、衝突するのであれば対象物が車両に対し て衝突する場所と時間とを決定することができる。第１交差距離と第２交差距離 とが検出されると、双方に関しての距離がわかる。第１交差距離は、一方のセン サに関しての対象物の距離をもたらす。第２交差距離は、他方のセンサに関して の対象物の距離をもたらす。第２センサに関しての対象物の距離が既知であると きには、第２交差距離に基づく距離から第１交差距離を差し引くことにより、そ の時の第１センサに対しての対象物の距離がもたらされる。よって、固定された 距離だけ隔離された２つのセンサに対しての対象物が既知となることにより、斜 めの三角形を形成することができる。単純な三角法を使用することにより、対象 物を頂点として各センサを結んだときに形成される角度と、対象物がなす頂点か ら第１センサまでを結ぶラインと車両がなすラインの間に形成される角度と、が 得られる。（各センサによって測定されたときの）各センサに関しての対象物の 相対速度を知ることにより、また、上記２つの角度を使用することにより、車両 に対しての対象物の直交速度成分が決定される。再度単純な三角法を使用するこ とにより、車両に対しての対象物の直交速度成分および接線方向速度成分を使用 することによって、対象物が車両に対して衝突する角度が求められる。最後に、 衝突角度がわかると、衝突点が決定される。典型的には、対象物は、一方のセン サによって、他方のセンサにより検出されるよりも前に、検出される。 図３に示す自動車１０には、副センサとして機能する第１センサ１６ａと、主 センサとして機能する第２センサ１６ｂと、が設けられている。対象物は、まず 最初に、副センサによって検出される。主センサは、副センサと同じ計算を行う 。加えて、主センサは、どちらのセンサが先に対象物を検出するかどうかにかか わらず、管理機能と制御機能とを行う。対象物を先に検出するセンサは、アクセ スすべきソフトウェアを決定する。円弧１３４ａおよび１３４ｂは、交差距離を 表している。交差距離をなしている点は、図２に関して上述したように、センサ １６ａ、１６ｂのそれぞれに関しての、反射信号の第１次調和成分と第２次調和 成分のドップラーどうしが交差している点である。上述のように、この距離は、 既知の距離であり、双方のセンサにとって同一である。この距離は、可変とする ことができるものの、典型的には、自動車の標準的な幅に基づいて、４．５フィ ートにセットされる。各センサの位置は、上記距離がバンパーの遠い方のエッジ をちょうど超えたところであるように選択されている。 経路１４２に沿って進む対象物４３は、まず最初に第１センサ１６ａによって 検出される。交差１３４ａが第１センサ１６ａによって検出されたときには、対 象物４３の瞬時距離を知ることができる。第１センサが交差距離を検出したとき には、第１センサは、８ビットワードを、第２センサ１６ｂに対して送信する。 これは、第２センサ１６ｂに対して、交差１３４ａが発生したことを伝える。第 １センサ１６ａは、その後、各ドップラーパルスを受け取るごとに、第２センサ に対して、１６ビットワードを送信する。１６ビットワードは、図５に関連して 詳細に後述するように、捕獲されたカウント値を備えている。対象物４３が経路 １４２に沿って移動し続けたときには、図１に示す距離決定デバイス２２は、第 １センサ１６ａが受信した反射変調信号に関連したドップラーパルスをカウント する。第２センサ１６ｂは、第１センサ１６ａから１６ビットワードを受けるご とに、可変カウンタを増分する。第２センサ１６ｂが交差１３４ｂを検出したと きには、第２センサ１６ｂがそれまでに受け取っているドップラーパルスの数が 既知であり、したがって、対象物が第１センサ１６ａに向けて移動した径方向距 離を決定することができる。第２センサ１６ｂが交差１３４ｂを検出したときに は、図１の速度計測デバイス２６は、第２センサ１６ｂに関しての対象物４３の 速度を計算する。図５のマイクロプロセッサ９４ａは、同時的に、センサ１６ａ から受け取った１６ビットの捕獲カウント値を使用して、センサ１６ａに関して の速度を計算する。第１センサ１６ａは、確認距離を待ち、衝突が差し迫ったも のであることを確認するために、第２センサ１６ａに対して「１」を送信する。 この時点において、径方向距離は、すなわち、対象物４３を頂点として第２セ ンサ１６ｂおよび第１センサ１６ａのそれぞれを結ぶ頂角は、角度αを形成して いる。第２センサ１６ｂから対象物４３への距離は、図２に関連して上述したよ うに、交差１３４ｂによって既知であり、２つのセンサ間の距離Ｄも既知である 。対象物４３から第１センサ１６ａまでの距離は、交差１３４ａまでの距離から ることにより、完全なドップラーサイクル、すなわち１インチが得られる。斜め 三角形の３辺のすべての長さがわかると、下記の式（１）（２）を使用すること によって、βおよびαを決定することができる。 ここで、 ｒｂｘ＝交差距離（典型的には、４．５フィートすなわち５３インチ すなわち約１３４ｃｍ） Ｄ ＝センサどうしの間の距離（単位：インチ） ｎｄ ＝ドップラーサイクルの数（単位：インチ） 第１センサすなわち副センサ１６ａに関しての対象物４３の速度は、次式（３ ）によって求めることができる。 ｖ_s＝ｖ_xｓｉｎ（β)−ｖ_yｃｏｓ（β） （３） 同様に、第２センサすなわち主センサ１６ｂに関しての対象物４３の速度は、 次式（４）によって求めることができる。 ｖ_m＝ｖ_xｓｉｎ（α＋β）−ｖ_yｃｏｓ（α＋β） （４） しかしながら、図３に関して上述したように、これら速度が各センサによって 測定されていることのために、これら速度は、既知である。ｖｘおよびｖｙに関 して解くことにより次式（５）（６）が得られる。 速度の直交成分をなすｖ_xおよびｖ_yがわかったことにより、衝突角度θを、次 式（７）によって求めることができる。 最後に、衝突点ｄは、次式（８）によって求めることができる。 ここで、 ｒｂｘ＝交差距離（単位：インチ） ｎｄ ＝完全なドップラーサイクルの数（単位：インチ） Ｄ ＝センサどうしの間の距離 衝突が車両のちょうど中央である場合には、衝突点（ｄ）は、ゼロである。衝 突が第２センサ寄りである場合には、オフセット距離（ゼロからずれた距離）は 正であり、衝突が第１センサ寄りである場合には、ｄは負である。上記のすべて に関し、計算は、マイクロプロセッサによって行うことができる。しかしながら 、マイクロプロセッサの使用は、マイクロプロセッサのコストおよび複雑さを追 加するだけでなく、計算を行うための時間をも追加する。この時間の短縮は、行 うことができる。しかしながら、マイクロプロセッサのコストが追加されること となる。自動車の標準幅が典型的には４．５〜５．０フィートであることにより 、対象物がフロントバンパーに対して衝突する場所は、有限数のポイントでしか ない。固定された数のポイントを選択することにより、与えられた直交速度成分 ｖｙおよび与えられた衝突角度θに対して、フロントバンパーに沿った衝突点を すぐに決定できるように、参照表を作ることができる。好ましい実施形態におい ては、表の作成のために、４４個のポイントだけが使用される。しかしながら、 この数は、重要な数ではない。参照表を使用することにより、複雑なコンピュー タを使用して上記のような計算を行うことを不要とすることができる。よって、 対象物が検出されたときには、衝突情報は、精巧なまた高価なマイクロプロセッ サを使用することなく、容易に得ることができる。第１センサ１６ａが衝突を確 認しなかったときには、第１センサ１６ａは、第２センサ１６ｂに対して、衝突 が差し迫ったものではないことを示す「２」を送信する。衝突可能性を双方のセ ンサが確認しなかったときには、システムがリセットされ、潜在的衝突対象物の 観測を計測し、潜在的衝突対象物が交差１３４ａまたは１３４ｂにおいて検出さ れるのを待つ。両センサが確認したときには、衝突は、差し迫ったものである。 他の動作モードにおいては、第２センサ１６ｂが、先に対象物を検出する。図 ４には、副センサとして機能する第１センサ１６ａと、この場合にも主センサと して機能する第２センサ１６ｂと、が設けられている自動車１０が示されている 。円弧１３４ａ’および１３４ｂ’は、図３において説明したように、交差距離 を表している。経路１４２’に沿って進む対象物４３’は、まず最初に第２セン サ１６ｂによって検出される。交差１３４ｂ’が第２センサ１６ｂによって検出 されたときには、対象物４３’の瞬時距離を知ることができる。対象物４３’が 経路１４２’に沿って移動し続けたときには、図１に示す距離決定デバイス２２ は、第２センサ１６ｂが受信した反射変調信号に関連したドップラーパルスをカ ウントする。第１センサ１６ａが交差１３４ａ’を検出したときには、図１の速 度計測デバイス２６は、第１センサ１６ａに関しての対象物４３’の速度を計算 する。図５のマイクロプロセッサ９４ａは、同時的に、センサ１６ｂから受け取 った１６ビットの捕獲カウント値を使用して、センサ１６ｂに関しての速度を計 算する。この時点において、対象物４３に対しての、第１センサ１６ａおよび第 ２センサ１６ｂからの径方向距離は、角度αを形成する。第１センサ１６ａから 対象物４３’への距離は、交差１３４ａ’によって既知であり、２つのセンサ間 の距離Ｄも既知である。対象物４３’から第２センサ１６ｂまでの距離は、交差 １３４ｂ’までの距離から、距離決定デバイスによってカウントされたドップラ ての長さがわかると、下記の式（９）（１０）を使用することによって、βおよ びαを決定することができる。 各センサに関しての対象物の相対速度、ｖ_X、ｖ_y、および、θは、上述と同様 にして求められる。 ｖ_X、ｖ_y、および、衝突角度θが得られると、衝突点ｄは、次式によって求め ることがてきる。 図３に関して説明したように、参照表を作成して、衝突点を決定することがで きる。 個々のセンサのより詳細な例示が、図５に示されている。各センサが同一であ ることにより、図５の説明は、センサ１６ａに対して行うこととする。好ましい 実施形態においては、センサどうしの間のコミュニケーションのための手段は、 一方向性のシリアルコミュニケーションである。副センサ１６ａは、主センサ１ ６ａ（図示せず）に対してコミュニケーションを行い、主センサ１６ｂは、乗員 拘束システム３２に対してコミュニケーションを行い、乗員拘束システム３２は 、副センサ１６ａに対してコミュニケーションを行う。このようにして、閉ルー プが形成されている。トランスデューサデバイス１８ａは、５．８ＧＨｚの中心 周波数を有したキャリア信号を生成するための電圧制御発振器４０ａを備えてい る。無免許のセンサ動作に対してのＦＣＣガイドライン内に留まるために、信号 のバンド幅は、キャリア信号が５．７２５ＧＨｚ〜５．８７５ＧＨｚの範囲内に 留まるようなものとしなければならない。この実施形態においては、キャリア信 号は、１５６．２５ＫＨｚの周波数で変調される。電圧制御発振器４０ａの周波 数範囲すなわちバンド幅は、変調信号の強度の変化に依存して決められる。変調 信号は、典型的には、ドップラー周波数よりも少なくとも１０倍以上大きなもの であるように選択されている。システム全体を通してのリークがドップラー周波 数に影響を与えないような周波数とすることが必要である。循環器３６ａは、ア ンテナ４２ａに対して変調キャリア信号を伝達する。 アンテナ４２ａは、変調された５．８ＧＨｚのキャリア信号を送信する。キャ リア信号は、所定距離内の対象物によって反射される。典型的には、バンパーか ら２〜１０フィート以内に位置した対象物によって反射される。反射されて戻っ てきた信号は、アンテナ４２ａによって受け取られる。好ましい実施形態におけ るトランスデューサデバイスは、マサチューセッツ州のHittite社によって製造 された単一のＭＭＩＣレーダーチップ内に設けられており、単一の送信／受信ア ンテナを備えている。しかしながら、互いに個別なものとされた送信アンテナと 受信アンテナとを使用することができる。しかしながら、システムの視野を十分 に広いものとするために、広域ビームアンテナが使用されることは、重要なこと である。 検出デバイス２２ａは、ミキサー４４ａを使用して、受信信号と変調キャリア 信号との間でうねりを生じさせる。ミキサー４４ａのための局所発振は、循環器 ３６ａからの変調キャリア信号のリークによってもたらされる。ミキサー４４ａ は、うねり周波数、あるいは、複合ドップラー信号を生成する。うねり周波数、 あるいは、複合ドップラー信号は、変調キャリア信号とセンサ１６ａに関しての 反射受信信号との間の周波数差を有している。複合ドップラー信号は、反射変調 周波数の調和成分を備えるよう、複数の信号から構成されている。複合ドップラ ー信号内に存在する変調周波数の調和成分の周波数は、ドップラー周波数の分だ け、変調周波数からずれている。 この実施形態の目的に関し、興味のある調和成分は、変調信号のうちの、第１ 次調和成分と、第２次調和成分と、ＤＣ調和成分と、である。検出デバイス２２ ａは、複数の信号経路５２ａ，５４ａ，５６ａを備えている。これら信号経路５ ２ａ，５４ａ，５６ａは、ドップラーシフトを受けた調和成分を、調和成分から ドップラーを抽出するための複数のチャネル７０ａ，７２ａ，７４ａのそれぞれ へと伝達する。好ましい実施形態においては、チャネル７０ａは、ミキサー４８ ａを備えている。ミキサー４８ａは、図６Ａにおいて波形７６によって示されて いるようなドップラーシフトを受けた第１次調和成分と、１５６．２５ＫＨｚの 変調信号と、を混合する。包絡線７７は、第１次調和成分が波形７９によって示 されている場合に、ドップラー周波数を示す。この復調によって、ドップラーシ フトを受けた調和成分の包絡線としての、センサ１６ａに関する変調信号の第１ 次調和成分のドップラー、すなわち、第１次ドップラーが抽出される。チャネル ７０ａは、また、第１次ドップラーを増幅して整流するパルス成形回路を有した ドップラー増幅器５８ａを備えている。この信号は、図６Ｃにおいて波形８１と して示されている。よって、この信号は、ドップラー周波数に等しい周波数を有 しており、この信号の強度は、反射信号の変調信号の第１次調和成分の変化を示 している。ドップラー増幅器５８ａは、距離決定デバイス２４ａに対して、増幅 され整流された第１次ドップラーを供給する。距離決定デバイス２４ａは、図６ Ｄにおいて波形８０によって示されているようなＤＣ電圧を生成するＲＣネット ワークを有したピーク検出器６８ａを備えている。 チャネル７０ａと同様に、チャネル７２ａは、ミキサー５０ａを備えている。 ミキサー５０ａは、図６Ｂにおいて波形７８によって示されているようなドップ ラーシフトを受けた第２次調和成分と、３１２．５ＫＨｚという、変調信号の２ 倍高調波と、を混合する。この復調によって、変調信号の第２次調和成分のドッ プラー、すなわち、第２次ドップラーが抽出される。チャネル７２ａは、また、 第２次ドップラーを増幅して整流するパルス成形回路を有したドップラー増幅器 ６０ａを備えている。この信号は、図６Ｃにおいて波形８１として示されている ものと同様のものである。この場合、増幅され整流された第２次ドップラーは、 距離決定デバイス２４ａへと伝達される。距離決定デバイス２４ａは、図６Ｄに おいて波形８０によって示されているようなＤＣ電圧出力と同様のＤＣ電圧出力 を生成する、ピーク検出器６８ａと同様のピーク検出器６６ａを備えている。 チャネル７４ａは、ドップラー信号を増幅して整流するドップラー増幅器６２ ａを備えている。これにより、反射変調信号の直流（ＤＣ）調和成分または基本 的調和成分のドップラー、すなわち、ＤＣドップラーが生成される。このＤＣド ップラーは、図６Ｄにおいて波形８０によって示されているようなＤＣ電圧と同 様のＤＣ電圧を生成するために、ピーク検出器６６ａ，６８ａと同様のピーク検 出器６４ａへと伝達される。 第１次ドップラー、第２次ドップラー、および、ＤＣドップラーのＤＣ電圧信 号は、それそれ信号経路８４ａ，８６ａ，８８ａを介して、アナログからデジタ ルへのコンバータ９０ａへと、伝達される。アナログデジタルコンバータ９０ａ は、ＤＣ電圧をデジタル信号へと変換する。生成されたデジタル信号は、信号バ ス９２ａを介してマイクロプロセッサ９４ａへと供給される。マイクロプロセッ サ９４ａは、後述のソフトウェアの実行を通して、各調和成分のドップラー強度 を観測し、他の調和成分のドップラー強度との関係を観測し、対象物の瞬時位置 を決定する。瞬時位置は、第１次ドップラー強度と第２次ドップラー強度との交 差を使用して決定される。各調和成分の、強度、位相、および、相対ドップラー サイドバンド特性は、対象物距離、相対速度の大きさおよび向き、および、ピー クどうしの間の周波数差、の関数である。調和成分どうしの間の所定関係が検出 されると、マイクロプロセッサ９４ａは、センサ１６ｂへと信号を送信し、速度 計測デバイス２６ａを使用して、対象物の瞬時速度を決定する。 速度計測デバイス２６ａは、比較器デバイス９６ａを備えている。ある実施形 態においては、比較器９６ａは、第１調和成分が最大の強度を有していることに より、検出デバイス２２ａのチャネル７０ａの出力に対して接続されている。し かしながら、比較器９６ａは、チャネル７２ａまたは７４ａの出力に対して接続 することもできる。比較器９６ａは、増幅され整流された第１次ドップラーを受 け取って、その出力レベルを所定値と比較する。入力レベルが所定値を超えてい る場合には、比較器９６ａは、ハイ信号を出力する。入力レベルが所定値を超え ていない場合には、比較器９６ａは、ロー値を出力する。その結果としての出力 、すなわち、図６Ｅにおいて波形８２によって示すような一連のドップラーパル スが、信号経路９８ａを介して、速度計測デバイス２６ａへと伝達される。速度 計測デバイス２６ａは、アキュムレータデバイス１００ａを有した速度計測回路 を備えている。アキュムレータデバイス１００ａは、信号経路９８ａを介して供 給されるドップラーパルスによって駆動される捕獲レジスタのようなものである 。速度計測デバイス２６ａは、また、信号バス９７ａを介してアキュムレータデ バイス１００ａに対して相互連結されたカウンタデバイス１０２ａを備えている 。カウンタデバイス１０２ａは、５ＭＨｚの内部クロックによって駆動されるも のであって、５ＭＨｚクロックのサイクルを連続的にカウントする。比較器９６ ａからのドップラーパルスの立ち上がりエッジのたびごとに、アキュムレータデ バイス１００ａは、マイクロプロセッサ９４ａに対して割込をかける。マイクロ プロセッサ９４ａの一部は、距離決定デバイス２４ａと共有されている。アキュ ムレータデバイス１００ａは、カウンタデバイス１０２ａから同時的に読込を行 い、カウントされたサイクル数を貯蔵する。アキュムレータデバイス１００ａか らマイクロプロセッサ９４ａへの割込のたびごとに、マイクロプロセッサ９４ａ は、アキュムレータデバイス１００ａ内に貯蔵されたサイクルカウントを読み込 み、カウントデバイス１０２ａをリセットし、そして、ドップラーカウントを１ だけ増分する。ドップラーカウントとは、受け取られたドップラーパルスの数を 示している。よって、速度計測デバイス２６ａは、各ドップラーパルスに対して 発生した５ＭＨｚのパルス数をカウントする。ドップラーパルスが、整流された ドップラー成分から決定されていることにより、各パルスは、ドップラーサイク ルの半分を示している。このプロセスは、ドップラーカウンタが４に等しくなる まで、ドップラーパルスの立ち上がりエッジのたびごとに、マイクロプロセッサ ９４ａ内に貯蔵された以前のサイクルカウントに各５ＭＨｚサイクルカウントを 加えつつ、繰り返される。ドップラーカウントが４になると、マイクロプロセッ サ９４ａは、アキュムレータデバイス１００ａの読取を中止し、貯蔵された合計 カウントを４で割り、５ＭＨｚサイクルカウントの平均値を計算する。それから 、マイクロプロセッサ９４ａは、参照表を参照して、平均カウントとの関連とし て速度を決定する。速度の計算方法として多数のものがあるけれども、参照表は 、マイクロプロセッサと関連することなく、高速かつ正確な方法をもたらす。ア キュムレータデバイス１００ａは、ドップラーパルスの立ち上がりエッジのたび ごとに、マイクロプロセッサ９４ａに対して割込をかけ続ける。マイクロプロセ ッサは、もはや、アキュムレータデバイス１００ａからの読取を行わないけれど も、アキュムレータデバイス１００ａからの割込を受けるたびごとに、マイクロ プロセッサ９４ａは、ドップラーカウントを増分し続けるとともに、センサ１６ ｂに対して信号を送信する。ドップラーカウントは、受け取ったドップラーパル スの数を示しており、各パルスは、対象物による相対移動の０．５インチに等し い。各ドップラーサイクルは、５．８ＧＨｚキャリア信号の波長の半分である。 よって、第１次および第２次ドップラーの交差が検出されると、対象物の瞬時位 置が求められて、その後の対象物位置を、対象物によって反射されたドップラー パルスをカウントすることによって追跡することができる。 速度が決定されると、衝突決定デバイス２８ａの一部をなしているマイクロプ ロセッサ９４ａは、ドップラー強度を観測し続ける。衝突が差し迫ったものであ ることを衝突決定デバイス２８ａが決定すると、センサ１６ａ（図示せず）に対 して信号が送信される。好ましい実施形態においては、マイクロプロセッサ９４ ａと、アナログデジタルコンバータ９０ａと、カウンタデバイス１０２ａと、ア キュムレータデバイス１００ａとは、アリゾナ州のMicro-chip of Chandlerから 市販されているModel PIC16C74という単一チップ内に収容されている。 調和成分のドップラー強度を観測するために副センサ１６ａによって実行され るソフトウェアが、図７のフローチャートによって示されている。ブロック１１ ０においては、図５のマイクロプロセッサ９４ａは、第２次ドップラーの強度Ｋ ２を観測し、この値Ｋ２が所定しきい値を超えるまで待つ。しきい値を超えたと きには、ブロック１１２において、マイクロプロセッサは、Ｋ２と第１次ドップ ラーの強度Ｋ１との間の差を観測し、その差が第２しきい値を超えているかどう かを決定する。第２しきい値を超えていない場合には、ソフトウェアは、ブロッ ク１１０へと戻り、Ｋ２の観測を継続する。しかしながら、２つの調和成分の差 が第２しきい値を超えた場合には、図５のマイクロプロセッサ９４ａは、ブロッ ク１１４において、Ｋ２およびＫ１を観測して、対象物の瞬時位置が求められる Ｋ１とＫ２とが等しくなる瞬間を検出する。ブロック１１４においてＫ１とＫ２ とが等しければ、マイクロプロセッサ９４ａは、ブロック１１６において、アキ ュムレータデバイスによってカウンタデバイスから捕獲された１６ビットのカウ ンタ値を、主センサに対して送信する。副センサのマイクロプロセッサは、ブロ ック１１８において、確認距離となるのを待つ。この確認距離は、各パルスを０ ．５インチの相対移動として、位置が既知となったＫ１とＫ２との交差時点から 、ドップラーパルスをカウントすることにより、決定される。確認距離に到達す ると、ブロック１２０において、Ｋ１成分とＫ２成分とが比較され、Ｋ１成分が Ｋ２を所定差だけ超えているかどうかが決定される。この所定差は、その速度に おいて実際に衝突が起こるような差を表している。超えている場合には、信号が 、センサ１６ｂに対して送出される。ブロック１２０において、Ｋ１がＫ２を所 定差だけ超えていない場合には、つまり衝突が起こらないことがわかった場合に は、ブロック１２２へと進み、確認信号は送出されず、副マイクロプロセッサは 、ブロック１１０におけるＫ２の観測へと戻る。主センサは、交差距離が検出さ れたときには、同様にして調和成分を観測するものの、主センサが乗員拘束シス テムに対して直接的に接続されている点が相違していることに注意されたい。例 えば、主センサは、確認信号を送出したりしなかったりするのではなく、点火信 号を送出したりしなかったりする。 各マイクロプロセッサが探求するドップラー強度の例が、図８に示されている 。第２次ドップラー１２４の強度が所定しきい値１３０を超えると、マイクロプ ロセッサは、第２次ドップラー１２４の強度と第１次ドップラー１２８の強度と の間の差を観測し、所定差を表す第２しきい値１３２を超えるかどうかを検出す る。この第２しきい値１３２を超えたことが検出されると、マイクロプロセッサ は、第２次ドップラー１２４の強度と第１次ドップラー１２６の強度とを観測し 、これら強度どうしが一致する瞬間を検出する。この一致は、交差１３４によっ て図示されている。交差１３４が検出されると、マイクロプロセッサは、確認距 離１３８のために、第２次ドップラー１２４の強度と第１次ドップラー強度１２ ６の強度とを観測する。この確認距離は、一般的には、センサシステムから自動 車のエッジを超えた位置までの間の距離に等しいものとされる。マイクロプロセ ッサが確認距離１３８を待った後、マイクロプロセッサは、第２次ドップラー１ ２４の強度と第１次ドップラー１２６の強度とを比較し、実際に衝突が起こるで あろう差を表している所定差１３６となることを検出する。確認距離１３８にお いて所定差１３６が検出されると、図５のマイクロプロセッサ９４ａは、衝突が 差し迫っていることを決定し、確認信号を送出する。 ドップラー成分どうしの間の互いの差を変化させるために、ドップラー成分を 増幅でき、これにより、交差１３４および確認距離１３８を所望距離だけシフト させることができることに注意されたい。増幅器５８ａ〜６２ａを使用したこの ような単純なゲイン調整は、自動車のバンパーの中央に単一のセンサを取り付け たような様々な衝突前検出応用に対して、自由度をもたらす。自動車の典型的な 幅が４〜５フィートであることにより、誤りアラームを誘起しないためには、自 動車のエッジをちょうど超えたところで、決定を行わなければならない。よって 、システムは、どんなサイズの自動車に対しても容易に適用することができる。 Ｋ１，Ｋ２間の交差１３４が主センサと副センサとの双方によって検出される と、図９においてブロック１４６に示すように、速度計算が開始される。主セン サのマイクロプロセッサは、ブロック１４８において、アキュムレータデバイス からの割込を待つ。そして、ブロック１５０において、カウンタデバイスをリセ ットし、アキュムレータデバイス内に貯蔵されているクロックサイクルカウント を読み込んで貯蔵する。マイクロプロセッサは、ブロック１５２において、ドッ プラ一カウントを１だけ増分させ、ブロック１５４において、ドップラーカウン トが４よりも大であるかどうかを決定する。ドップラーカウントが４を超えない 場合には、ルーチンは、ブロック１４８へと戻り、次なる割込を待つ。しかしな がら、ドップラーカウントが４よりも大きければ、マイクロプロセッサは、ブロ ック１５６において、５ＭＨｚの合計サイクル数を４で割り、５ＭＨｚクロック の４回の読込にわたっての平均クロックサイクルカウントを得る。マイクロプロ セッサは、同時的に、副センサから受け取った最後の４つの１６ビットワードを 平均化し、副センサに関しての平均カウントを得る。マイクロプロセッサは、ブ ロック１５８において、クロックサイクルの平均値と参照表とを比較し、各セン サに関しての対象物の相対速度を決定する。マイクロプロセッサは、アキュムレ ータデバイスからの読込を中止する。しかしながら、確認距離に到達するまでは 、ブロック１６０のように、アキュムレータデバイスからの割込のたびごとにド ップラーカウントを増分し、ドップラーパルスをカウントする。 実際の衝突の経験的データに基づいた、低速衝突１６２、中速衝突１６６、高 速衝突１６８に対しての、ｇ力センサ信号のグラフ的表示が、図１０に示されて いる。点火ポイント１７０，１７２，１７４は、衝突事故の際に、自動車が実際 に受けるｇ力に基づいて低速衝突１６２、中速衝突１６６、高速衝突１６８のそ れぞれの場合に乗員拘束システムに対してｇセンサが信号を送出する典型的なポ イントに対応している。これに対して、点火ポイント１７６，１７８，１８０は 、低速衝突１６２、中速衝突１６６、高速衝突１６８に対して、本発明による衝 突予測センサシステムによって決定された点火ポイントを表している。例えば、 衝突が差し迫ったものであるというように予測され決定されたことにより、乗員 拘束システムは、ポイント１７６において点火することができる。このポイント １７６は、ｇ力センサによって決定される典型的な点火ポイント１７０よりも、 衝突事故のずっと早期のものである。言い換えれば、ｇ力センサであれば、衝突 が起こってからのポイント１７０の時点においてしか衝突の不可避性を決定でき ないのに対し、衝突予測センサシステムであれば、衝突が実際に起こる前のポイ ント１７６の時点で、対象物の相対速度に基づいて、衝突の不可避性を決定する ことができる。このことは、エアバッグの完全な膨張までの時間を低減し、これ により、衝突によって乗員が移動してしまう前に、エアバッグを完全に膨張させ ることができる。このことは、エアバッグが膨張する際に、乗員がエアバッグか ら安全な距離にいることを可能とする。また、エアバッグの膨張時間を様々なも のとすることができ、エアバッグは、時間内に十分に膨張することができて、乗 員の拘束を行うことができる。点火ポイント１７６，１７８，１８０は、対象物 の相対速度と対象物の距離とに基づいたものであって、当て推量の点火ポイント ではないことに注意されたい。 本発明のいくつかの特定の特徴点がいくつかの図面において図示され他の図面 には図示されていないけれども、これは単に便宜的なものであって、本発明にお いては、各特徴点は、他の任意の特徴点に対してまた他のすべての特徴点に対し て、組み合わせることができる。 当業者であれば、添付の請求範囲内において、本発明の変形として他の実施形 態を発想するかもしれない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．衝突対象物の瞬時距離、相対速度、衝突角度、および、衝突点を検出するた めのマルチセンサ型対象物予測検出システムであって、 各々が変調キャリア信号を送信するとともに対象物からの反射変調キャリア信 号を受信するためのものであって、互いに固定距離だけ離間して配置された、複 数のトランスデューサデバイスと； 前記各反射変調キャリア信号から、ドップラーシフトした複数の調和成分を検 出するための検出デバイスと； 前記調和成分の強度に基づいて、前記各トランスデューサデバイスからの前記 対象物の瞬時距離を決定するための、距離決定デバイスと； 前記調和成分の周波数に基づいて前記対象物の瞬時相対速度を決定するための 速度計測デバイスと； 前記距離決定デバイスと前記速度計測デバイスとによる結果に基づいて、前記 対象物との衝突が起こるよりも前に、前記対象物との衝突が起こる場合には車両 に対しての前記対象物の衝突点および衝突角度を決定するための衝突決定デバイ スと； を具備することを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ２．請求項１記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記複数のトランスデューサデバイスが、少なくとも、第１変調信号を有した 第１反射変調キャリア信号を受信するための第１トランスデューサデバイスと、 第２変調信号を有した第２反射変調キャリア信号を受信するための第２トランス デューサデバイスと、を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測 検出システム。 ３．請求項２記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記速度計測デバイスが、 前記第１変調信号の周波数に基づいて前記対象物と前記第１トランスデューサ デバイスとの間の第１相対速度を決定するための第１速度計測回路と、 前記第２変調信号の周波数に基づいて前記対象物と前記第２トランスデューサ デバイスとの間の第２相対速度を決定するための第２速度計測回路と、 を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ４．請求項３記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１速度計測回路が、前記対象物と前記第１トランスデューサデバイスと の間の前記第１相対速度を観測するために、前記第１変調信号の前記複数の調和 成分のうちの１つに基づいて、該調和成分の強度が所定レベルを超えるたびごと に、第１ドップラーパルスを生成するための第１比較器デバイスを有しているこ とを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ５．請求項４記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第２速度計測回路が、前記対象物と前記第２トランスデューサデバイスと の間の前記第２相対速度を観測するために、前記第２変調信号の前記複数の調和 成分のうちの１つに基づいて、該調和成分の強度が所定レベルを超えるたびごと に、第２ドップラーパルスを生成するための第２比較器デバイスを有しているこ とを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ６．請求項５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記距離決定デバイスが、前記対象物と前記第１トランスデューサデバイスと の間の第１距離を決定するために、前記第１変調信号の前記複数の調和成分の強 度に基づいて、これら調和成分どうしの間に第１所定関係が発生する瞬間を決定 するための第１検出手段を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予 測検出システム。 ７．請求項６記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記距離決定デバイスが、さらに、前記対象物と前記第２トランスデューサデ バイスとの間の第２距離を決定するために、前記第２変調信号の前記複数の調和 成分の強度に基づいて、これら調和成分どうしの間に第２所定関係が発生する瞬 間を決定するための第２検出手段を備えていることを特徴とするマルチセンサ型 対象物予測検出システム。 ８．請求項７記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記衝突決定デバイスが、前記対象物と前記第１トランスデューサデバイスと の間の第３距離を求めるために、前記第２所定関係が発生するまでは、前記第１ 所定関係の発生に基づいて前記第１ドップラーパルスをカウントするためのカウ ント手段を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム 。 ９．請求項８記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記衝突決定デバイスが、さらに、計算デバイスを備え、 該計算デバイスが、前記第２距離、前記第３距離、および、前記固定距離に基 づいて、前記車両と、前記対象物から前記第１トランスデューサデバイスまでを 結ぶラインと、の間の角度を決定するための、第１計算手段を有していることを 特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 １０．請求項９記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記計算デバイスが、さらに、前記第１計算手段の結果を受けて、前記対象物 を頂点として前記第１トランスデューサデバイスと前記第２トランスデューサデ バイスとを結んだときに形成される角度を決定するための、第２計算手段を有し ていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 １１．請求項１０記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記計算デバイスが、さらに、前記第１相対速度、前記第２相対速度、前記第 １計算手段、および、前記第２計算手段の結果を受けて、直交成分と接線方向成 分とを有した、前記車両に対しての前記対象物の速度を決定するための、第３計 算手段を有していることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 １２．請求項１１記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記計算デバイスが、さらに、前記第３計算手段の結果を受けて、前記衝突角 度を決定するための、第４計算手段を有していることを特徴とするマルチセンサ 型対象物予測検出システム。 １３．請求項１２記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記計算デバイスが、さらに、前記第３距離、前記第２計算手段、前記衝突角 度、および、前記固定距離に基づいて、前記衝突点を決定するための、第５計算 手段を有していることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 １４．請求項７記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記衝突決定デバイスが、前記第１所定関係の発生および前記第２所定関係の 発生に基づいて、前記対象物の衝突点を決定するための計算デバイスを備えてい ることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 １５．請求項１４記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記計算デバイスが、前記第１相対速度および前記第２相対速度に基づいて、 前記対象物の前記相対瞬時速度の直交成分を決定するための手段を有しているこ とを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 １６．請求項１５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記計算デバイスが、さらに、前記直交成分に基づいて、前記衝突角度を決定 するための手段を有していることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出シ ステム。 １７．請求項１６記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記計算デバイスが、さらに、前記衝突角度に基づいて、前記対象物の衝突点 を決定するための、衝突手段を有していることを特徴とするマルチセンサ型対象 物予測検出システム。 １８．請求項１７記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記衝突手段が、前記衝突角度に基づいて前記衝突点の位置を出力するための 参照表を有していることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 １９．請求項１８記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１検出手段が、前記第１変調信号の前記調和成分の１つの強度が所定し きい値を超えるかどうかを検出するための手段を備え、 前記第２検出手段が、前記第２変調信号の前記調和成分の１つの強度が前記所 定しきい値を超えるかどうかを検出するための手段を備えていることを特徴とす るマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ２０．請求項１９記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１検出手段が、さらに、前記第１変調信号の前記１つの調和成分の強度 と前記第１変調信号の前記調和成分の他のものの強度との差が第２しきい値を超 える瞬間を検出するための手段を備え、 前記第２検出手段が、さらに、前記第２変調信号の前記１つの調和成分の強度 と前記第２変調信号の前記調和成分の他のものの強度との差が前記第２しきい値 を超える瞬間を検出するための手段を備えていることを特徴とするマルチセンサ 型対象物予測検出システム。 ２１．請求項２０記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１所定関係は、前記第１変調信号の前記１つの調和成分と前記第１変調 信号の前記他の調和成分とが等しくなったときに発生し、 前記第２所定関係は、前記第２変調信号の前記１つの調和成分と前記第２変調 信号の前記他の調和成分とが等しくなったときに発生することを特徴とするマル チセンサ型対象物予測検出システム。 ２２．請求項２１記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１検出手段が、さらに、前記第１変調信号の前記１つの調和成分の強度 と前記第１変調信号の前記調和成分のさらに他のものの強度との差を検出するた めの手段を備え、 前記第２検出手段が、さらに、前記第２変調信号の前記１つの調和成分の強度 と前記第２変調信号の前記調和成分のさらに他のものの強度との差を検出するた めの手段を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム 。 ２３．請求項２２記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１検出手段が、前記第１変調信号の前記調和成分の１つに基づいて、前 記第１変調信号の前記調和成分のうちの少なくとも２つのものの強度どうしが第 ３所定関係となる瞬間を決定するための手段を備えていることを特徴とするマル チセンサ型対象物予測検出システム。 ２４．請求項２３記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第２検出手段が、前記第２変調信号の前記調和成分の１つに基づいて、前 記第２変調信号の前記調和成分のうちの少なくとも２つのものの強度どうしが第 ４所定関係となる瞬間を決定するための手段を備えていることを特徴とするマル チセンサ型対象物予測検出システム。 ２５．請求項２４記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記衝突決定デバイスが、さらに、前記第３所定関係および前記第４所定関係 の発生を受けて、前記対象物との衝突に先立って、前記対象物に対しての衝突が 起こるかどうかを決定しまた衝突時間を決定するための手段を備えていることを 特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ２６．請求項２５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１変調信号の前記１つの調和成分が、第２次調和成分であり、 前記第２変調信号の前記１つの調和成分が、第２次調和成分であることを特徴 とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ２７．請求項２６記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１変調信号の前記他の調和成分が、第１次調和成分であり、 前記第２変調信号の前記他の調和成分が、第１次調和成分であることを特徴と するマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ２８．請求項２７記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１変調信号の前記さらに他の調和成分が、ＤＣ成分であり、 前記第２変調信号の前記さらに他の調和成分が、ＤＣ成分であることを特徴と するマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ２９．請求項５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第１速度計測回路が、さらに、 前記第１ドップラーパルスに基づいて、該第１ドップラーパルスによって規定 された期間にわたってのクロックパルス数を累積するための、第１カウント回路 と、 該第１カウント回路による結果を受けて、前記対象物の前記第１相対速度を決 定するための、第１速度計算デバイスと、 を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３０．請求項２９記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記第２速度計測回路が、さらに、 前記第２ドップラーパルスに基づいて、該第２ドップラーパルスによって規定 された期間にわたってのクロックパルス数を累積するための、第２カウント回路 と、 該第２カウント回路による結果を受けて、前記対象物の前記第２相対速度を決 定するための、第２速度計算デバイスと、 を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３１．請求項３０記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記距離決定デバイスが、さらに、前記第１トランスデューサデバイスと前記 対象物との間の瞬時距離を示すために、前記第１カウント回路による結果を受け て、前記第１所定関係が起こった後の所定期間にわたって前記第１ドップラーパ ルスを累積するための、カウンタデバイスを備えていることを特徴とするマルチ センサ型対象物予測検出システム。 ３２．請求項３１記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記距離決定デバイスが、さらに、前記第２トランスデューサデバイスと前記 対象物との問の瞬時距離を示すために、前記第２カウント回路による結果を受け て、前記第２所定関係が起こった後の所定期間にわたって前記第２ドップラーパ ルスを累積するための、カウンタデバイスを備えていることを特徴とするマルチ センサ型対象物予測検出システム。 ３３．請求項１記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記各トランスデューサデバイスが、キャリア信号を生成するための電圧制御 型発振器と、変調信号を生成するための変調回路と、前記キャリア信号と前記変 調信号とを混合して変調キャリア信号を生成するための混合手段と、を備えてい ることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３４．請求項３３記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記キャリア信号が、１００ＭＨｚのバンド幅を有していることを特徴とする マルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３５．請求項３４記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記検出デバイスが、複数のチャネルを備え、 各チャネルは、前記各変調信号から前記複数の調和成分のうちの１つのものを 抽出することを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３６．請求項３５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記複数のチャネルの各々は、パルス成形回路を有していることを特徴とする マルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３７．請求項３６記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記複数のチャネルの各々は、各変調信号に関して前記調和成分の強度を変化 させそれにより調和成分どうしの互いの関係を調節できるようにするための増幅 回路を備えていることを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３８．請求項３７記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記パルス成形回路が、前記各調和成分を整流するための手段を備えているこ とを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出システム。 ３９．請求項３５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つが、前記各変調信号の前記ＤＣ成 分のドップラーを抽出することを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検出シス テム。 ４０．請求項３５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つが、前記各変調信号の前記第１次 調和成分のドップラーを抽出することを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検 出システム。 ４１．請求項３５記載のマルチセンサ型対象物予測検出システムにおいて、 前記複数のチャネルのうちの少なくとも１つが、前記各変調信号の前記第２次 調和成分のドップラーを抽出することを特徴とするマルチセンサ型対象物予測検 出システム。