JP2007308110A - 歩行者保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両と歩行者との二次衝突時に、歩行者保護に必要な歩行者エアバッグのみを正確に判断して展開させる。
【解決手段】自車両との衝突可能性が閾値以上と判定した特定歩行者を検知した場合、撮像装置による撮像によって得られた画像から特定歩行者に相当する画像部を抽出し、特定歩行者の体の一部がフードパネル上方の空間内に入ったか(自車両との二次衝突が予測されるか)否かを監視する(78〜84)。二次衝突が予測される場合、撮像装置から取り込んだ画像から特定歩行者に相当する画像部を抽出し、頭部位置を判定・記憶することを所定回繰り返し(86〜92)、特定歩行者の頭部の移動方向等を判定し、特定歩行者の頭部の二次衝突位置を予測し、互いに異なる範囲に展開する複数の歩行者用エアバッグのうち、予測した二次衝突位置を含む範囲に展開する歩行者用エアバッグを展開対象として決定する(94〜100)。
【選択図】図３

Description

本発明は歩行者保護装置に係り、特に、自車両と歩行者との衝突時にエアバッグを展開させて歩行者の保護を図る歩行者保護装置に関する。

走行中の車両と歩行者との衝突においては、まず歩行者が車体前部のバンパ等と衝突し（一次衝突）、この一次衝突に伴って下半身が払われた歩行者が、車体前端部によって掬い上げられて車両のフードパネルやウインドシールドガラス、フロントピラー、ルーフ等の何れかに再衝突（二次衝突）する挙動を示すことが知られている。二次衝突時の歩行者への衝撃を緩和する技術は従来より提案されており、例えば特許文献１には、フロントバンパに取り付けた歩行者衝突検出センサによって歩行者との衝突が検出されると、フロントピラーの前面を覆うようにピラーエアバッグを展開・膨張させることで、二次衝突時に高剛性のフロントピラーと衝突することによる歩行者への衝撃を緩和する技術が開示されている。

また、特許文献２には、左右フロントピラー及びフードの後部のデッキの外面に展開する略Ｕ字状のピラーエアバッグと、ウインドシールドの外面に展開する裂傷防止膜が一体的に形成されたエアバッグを設け、フロントバンパに設けた歩行者衝突検出手段によって歩行者との衝突が検出されると、上記エアバッグを展開膨張させることで、フードの後部を所定量持ち上げフードで衝撃を吸収するための変形領域を形成し、かつフロントピラー上にエアバッグを、ウインドシールド上に裂傷防止膜を膨張展開させる技術が開示されている。

また、特許文献３には、歩行者衝突検出センサが歩行者との衝突を検出した際に展開するエアバッグを、車体のフード等の周縁部に連続壁状に展開するフードエアバッグを含む形状とすることで、フード上に二次衝突した歩行者が路面へ転落することを防止する技術が開示されており、特許文献４には、フードエアバッグによって緩衝されてフード上に位置している歩行者を、フードエアバッグの展開より遅れて作動させた落下防止ネットによって上方から覆ってフード上に保持することで、路面への歩行者の落下を防止する技術が開示されている。

更に、特許文献５には、歩行者との衝突が検出された際に、検出された車速が設定速度Ｖより速い場合には、検出された車速が設定速度より遅い場合よりもエアバッグの展開面積が広くなるように制御すること、及び、歩行者との衝突が検出された際に、検出された歩行者の身長が予め設定された身長Ｈより高い場合には、検出された身長が設定身長Ｈより低い場合よりも、エアバッグの展開位置を後方とするか、又は展開面積が広くなるように制御することが記載されている。
特開平７−１０８９０３号公報 特開２０００−２６４１４６号公報 特開平７−１５６７４９号公報 特開平８−２５８６６７号公報 特開平７−２４６９０８号公報

本願発明者等は事故調査データを詳細に分析し、車両との一次衝突後の歩行者の挙動を調査する作業を行った。その結果、車両との一次衝突した歩行者が同一車両と再衝突（二次衝突）する際の衝突位置は、歩行者の身長や衝突時の姿勢、衝突速度、衝突時の車両挙動等の多くの要因によって相違することが明らかになった。このため、例えば特許文献５のように歩行者の身長を検出したとしても二次衝突時の衝突位置を予測することは困難であり、車両と歩行者との二次衝突時に確実に歩行者を保護するためには広範囲に亘ってエアバッグを展開せざるを得ない。そして、車両と歩行者との二次衝突時に、実際には歩行者が衝突しない範囲を含む広範囲に亘ってエアバッグを展開させることは、非効率的かつ不経済であるという問題があった。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、車両と歩行者との二次衝突時に、歩行者保護に必要な歩行者エアバッグのみを正確に判断して展開させることが可能な歩行者保護装置を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る歩行者保護装置は、自車両と一次衝突した歩行者の特定部位の相対位置を推定し、前記特定部位の相対位置を推定した結果に基づいて前記特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識する認識手段と、前記認識手段によって認識された前記特定部位の相対移動方向及び相対移動速度に基づいて、前記歩行者が自車両との二次衝突する際の自車両への前記特定部位の衝突位置を予測する衝突位置予測手段と、自車両に設けられ自車両の周囲の互いに異なる範囲に展開する複数の歩行者用エアバッグのうち、前記衝突位置予測手段によって予測された前記特定部位の衝突位置を含む範囲に展開する歩行者用エアバッグを展開させる展開制御手段と、を含んで構成されている。

請求項１記載の発明では、認識手段により、自車両と一次衝突した歩行者の特定部位の相対位置が推定され、特定部位の相対位置を推定した結果に基づいて特定部位の相対移動方向及び相対移動速度が認識される。なお、特定部位は保護対象として重要な部位であることが望ましく、例えば請求項２に記載した歩行者の頭部（頭部は被害発生が比較的多いことが報告されている）等を適用することができる。また、衝突位置予測手段は、認識手段によって認識された特定部位の相対移動方向及び相対移動速度に基づいて、歩行者が自車両との二次衝突する際の自車両への特定部位の衝突位置を予測する。

このように、請求項１記載の発明では、歩行者の特定部位の相対位置を推定し、特定部位の相対位置を推定した結果に基づいて特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識するので、様々な要因に応じて変化する一次衝突後の歩行者の挙動（詳しくは特定部位の相対移動方向及び相対移動速度）を正確に認識することができる。また、認識した特定部位の相対移動方向及び相対移動速度に基づいて特定部位の衝突位置を予測するので、特定部位の衝突位置を精度良く予測することができる。なお衝突位置予測手段は、特定部位の相対移動における加速度も認識し、認識した加速度も考慮して特定部位の衝突位置を予測するようにしてもよい。

そして請求項１記載の発明では、自車両の周囲の互いに異なる範囲に展開する複数の歩行者用エアバッグが自車両に設けられており、展開制御手段は、複数の歩行者用エアバッグのうち、衝突位置予測手段によって予測された特定部位の衝突位置を含む範囲に展開する歩行者用エアバッグを展開させるので、車両と歩行者との二次衝突時に、歩行者保護に必要な歩行者エアバッグのみを正確に判断して展開させることができる。

なお、請求項１記載の発明において、認識手段による歩行者の特定部位の相対位置の推定は、具体的には、例えば請求項３に記載したように、自車両に設けられた撮像手段によって歩行者が撮像されることで得られた画像から歩行者に相当する画像領域を抽出して特定部位の相対位置を推定するか、電磁波（例えばレーザ光やミリ波等）又は超音波を走査又は放射させ歩行者で反射された電磁波又は超音波を検出する検出装置による検出結果に基づいて特定部位の相対位置を推定することで実現できる。

また、請求項１記載の発明において、歩行者の特定部位の相対位置を推定した結果に基づいて特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識することは、例えば請求項４に記載したように、特定部位の相対位置を繰り返し推定し、特定部位の相対位置を繰り返し推定した結果に基づいて特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識するように認識手段を構成することで実現できる。上記のように、歩行者の特定部位の相対位置を繰り返し推定することで、特定部位の相対位置の移動軌跡を把握することができ、特定部位の相対位置を繰り返し推定した結果（特定部位の相対位置の移動軌跡）に基づいて特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識することで、一次衝突後の歩行者の挙動（詳しくは特定部位の相対移動方向及び相対移動速度）を正確に把握することができる。

また、歩行者の特定部位の相対位置を推定した結果に基づいて特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識することは、例えば歩行者の特定部位の相対位置を一旦推定した後に、推定した相対位置に存在している物体の相対移動方向及び相対移動速度をレーダ装置等によって計測することによっても実現可能である。この場合、歩行者の特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識するための構成が複雑化するものの、歩行者の特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を短時間で認識することができるという利点を有している。

また、請求項１記載の発明において、衝突位置予測手段は、例えば請求項５に記載したように、認識手段によって認識された特定部位の相対移動方向及び相対移動速度に加え、自車両の加減速度及び操舵角の少なくとも一方も考慮して特定部位の衝突位置を予測するようにしてもよい。これにより、特定部位の衝突位置の予測精度が更に向上し、車両と歩行者との二次衝突時の歩行者保護に必要な歩行者エアバッグをより正確に判断することができる。

ところで、歩行者エアバッグによる歩行者保護は、流体としてのガスが噴入されて展開・膨張したエアバッグが歩行者と衝突して変形し、歩行者に加わる衝撃が緩和されることによって成されるが、このような流体による衝撃緩和を適正に行うには、衝撃緩和対象の物体の質量を考慮する必要がある。これを考慮すると、請求項１記載の発明において、例えば請求項６に記載したように、自車両との衝突が予測される歩行者の体重を予測する体重予測手段を設け、展開制御手段は、展開対象の歩行者用エアバッグを、体重予測手段によって予測された歩行者の体重を考慮して決定したエアバッグ展開条件で展開させることが好ましい。これにより、歩行者用エアバッグが、歩行者の体重に応じた最適な展開条件（予測された体重の歩行者に対して最適な衝撃緩和を実現できる展開条件）で展開されるので、車両と歩行者との二次衝突時に、歩行者の体重に拘わらず最適な衝撃緩和を実現することができる。

また、歩行者の体重は歩行者の身長と強い相関があり、歩行者の体幅とも相関があることを考慮すると、請求項６記載の発明において、例えば請求項７に記載したように、歩行者の身長及び体幅が各値のときの体重の予測値を記憶する記憶手段を設け、体重予測手段は、自車両との衝突が予測される歩行者の身長及び体幅を検出し、検出した歩行者の身長と体幅の組合わせに対応する体重を記憶手段から読み出すことで、歩行者の体重を予測するように構成することが好ましい。このように、歩行者の身長及び体幅の組合わせに基づいて歩行者の体重を予測することで、歩行者と接触することなく、その体重を精度良く予測することができる。

なお、請求項７記載の発明において、歩行者の身長及び体幅を検出することは、具体的には、例えば自車両に設けられた撮像手段によって歩行者が撮像されることで得られた画像から歩行者に相当する画像領域（当該画像領域のサイズは歩行者の身長や体幅に応じて変化する）を抽出して歩行者の身長及び体幅を検出するか、電磁波（例えばレーザ光やミリ波等）又は超音波を走査又は放射させ歩行者で反射された電磁波又は超音波を検出する検出装置による検出結果（歩行者で反射された電磁波又は超音波が検出される範囲は歩行者の身長や体幅に応じて変化する）に基づいて歩行者の身長及び体幅を検出することによって実現することができる。

流体による衝撃緩和を適正に行うためには流体によるばね力及び減衰力を適切に設定することが重要であり、歩行者用エアバッグ展開時のばね力は、例えば歩行者用エアバッグ展開時の歩行者用エアバッグへのガス供給速度に応じて変化し、歩行者用エアバッグ展開時の減衰力は、例えば歩行者用エアバッグ展開時の歩行者用エアバッグからのガス排出速度に応じて変化する。このため、請求項６記載の発明において、展開制御手段は、例えば請求項８に記載したように、体重予測手段によって予測された歩行者の体重に基づいて、歩行者用エアバッグの展開時のばね力及び減衰力を演算し、演算したばね力及び減衰力に基づき、エアバッグ展開条件として、展開対象の歩行者用エアバッグへのガス供給速度及び展開対象の歩行者用エアバッグからのガス排出速度を決定するように構成することが好ましい。これにより、自車両との歩行者との二次衝突時に、歩行者の体重に応じた最適な衝撃緩和が成される最適な展開条件で、展開対象の歩行者用エアバッグを展開させることができる。

以上説明したように本発明は、車両と一次衝突した歩行者の特定部位の相対位置を推定して特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識し、認識した相対移動方向及び相対移動速度に基づいて、歩行者が自車両との二次衝突する際の特定部位の衝突位置を予測し、予測した特定部位の衝突位置を含む範囲に展開する歩行者用エアバッグを展開させるようにしたので、車両と歩行者との二次衝突時に、歩行者保護に必要な歩行者エアバッグのみを正確に判断して展開させることができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には、車両に搭載され、本発明に係る歩行者保護装置としての機能を兼ね備えたエアバッグシステム１０が示されている。

エアバッグシステム１０が搭載された車両には、車室内のうち運転席の前方や助手席の前方等の所定位置に乗員用エアバッグ１２が折り畳まれた状態で配設されている。乗員用エアバッグ１２は、ガス供給管路１６を介してインフレータ１４と連結されており、インフレータ１４から膨張用ガスが噴出されると、噴出された膨張用ガスがガス供給管路１６を介して乗員用エアバッグ１２内に噴入されることで、展開・膨張される。また、乗員用エアバッグ１２にはガス排気管路１８も連結されており、乗員用エアバッグ１２内に噴入された膨張用ガスは、ガス排気管路１８を経由して所定の流量で外部へ排出される。

インフレータ１４は、ＣＰＵやＲＡＭ等のメモリ、ＲＯＭ等の不揮発性メモリを含んで構成されたエアバッグ作動制御部２０に接続されている。エアバッグ作動制御部２０はバス３８に接続されており、このバス３８には、自車両の車速を検出する車速センサ４０、自車両の加速度（及び減速度）を検出する加速度センサ４２、自車両の操舵角を検出する操舵角センサ４４が各々接続されている。エアバッグ作動制御部２０は、加速度センサ４２によって検出される自車両の加速度を常時監視し、自車両が閾値以上の減速度で減速している状態を検知すると、インフレータ１４を作動させて膨張用ガスを発生させることで乗員用エアバッグ１２を展開・膨張させる。これにより、自車両の急減速時に乗員を保護することができる。

また、エアバッグシステム１０が配設された車両には、車両と歩行者との二次衝突時の歩行者への衝撃を緩和するための歩行者用エアバッグ２４が、図２に示すように車両の互いに異なる複数箇所に各々配設されている。なお、図２に示す想像線は個々の歩行者用エアバッグ２４の展開範囲を表しており、個々の歩行者用エアバッグ２４は、通常時は車両に設けられた互いに異なる収納部内に収納されている。

図２では、例として、車両のフードパネル５０上でかつ車両左側の範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４Ａ、フードパネル５０上でかつ車両右側の範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４Ｂ、車両のウインドシールドガラス５２の下端部付近でかつ車両左側の範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４Ｃ、ウインドシールドガラス５２の下端部付近でかつ車両右側の範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４Ｄ、車両の左側のフロントピラー５４に沿って展開する歩行者用エアバッグ２４Ｅ、車両の右側のフロントピラー５６に沿って展開する歩行者用エアバッグ（図示省略）、ウインドシールドガラス５２の上端部付近の車両のルーフ５８上でかつ車両左側の範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４Ｆ、ウインドシールドガラス５２の上端部付近のルーフ５８上でかつ車両右側の範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４Ｇが各々配設された例を示しているが、歩行者用エアバッグの数及び配設位置は図２に示す例に限定されるものではない。

図１に示すように、エアバッグシステム１０は歩行者用エアバッグ２４と同数のインフレータ２６を備え、個々の歩行者用エアバッグ２４はガス供給管路２８を介して互いに異なるインフレータ２６と連結されており、連結されているインフレータ２６から膨張用ガスが噴出されると、噴出された膨張用ガスがガス供給管路２８を介して歩行者用エアバッグ２４内に噴入されることで、図２に示す展開範囲に展開・膨張される。また、個々の歩行者用エアバッグ２４にはガス排気管路３２も連結されており、歩行者用エアバッグ２４内に噴入された膨張用ガスはガス排気管路３２を経由して外部へ排出される。インフレータ２６はエアバッグ作動制御部２０に接続されており、エアバッグ作動制御部２０によって作動が制御される。

また、個々の歩行者用エアバッグ２４のガス供給管路２８及びガス排気管路３２の途中には電磁バルブ３０，３４が各々配設されている。個々の電磁バルブ３０，３４もエアバッグ作動制御部２０に各々接続されており、個々の電磁バルブ３０，３４の開度はエアバッグ作動制御部２０によって調整される。バス３８には衝突監視部４６が接続されており、エアバッグ作動制御部２０は、衝突監視部４６からの指示に応じて個々の歩行者用エアバッグ２４に対応するインフレータ２６の作動及び電磁バルブ３０，３４の開度調整を行う（詳細は後述）。

衝突監視部４６はＣＰＵやＲＡＭ等のメモリ、ＲＯＭ等の不揮発性メモリを含んで構成されており、２台の撮像装置４８が各々接続されている。撮像装置４８としては撮像素子としてＣＣＤセンサを備えたＣＣＤカメラが好適であるが、夜間に撮像を行うことも考慮して赤外線カメラを用いてもよい。なお、衝突監視部４６の不揮発性メモリには体重ＤＢ（データベース）が記憶されている（詳細は後述）。撮像装置４８は、車幅方向に間隔を空けて、各々自車両の前方を撮像可能に車室内に配置されており、自車両の前方を一定周期（例えば数十ミリ秒周期）で撮像する。これにより、衝突監視部４６には、２台の撮像装置４８が自車両の前方を撮像することで得られた画像（監視対象画像）が一定周期で各々入力される。なお、２台の撮像装置４８は自車両の前方を撮像可能で車幅方向に離間した位置に配置されていればよく、例えば一方の撮像装置４８をウインドシールドガラス５２の上端部付近（図５に示す「ＳＲ」の位置）に、他方の撮像装置４８をウインドシールドガラス５２の下端部付近（図５に示す「ＳＬ」の位置）に配置してもよいし、ドアミラーの付近等に配置することも可能である。

衝突監視部４６は、２台の撮像装置４８から入力される監視対象画像に基づいて、自車両が他の車両や歩行者と衝突するか否かを予測・監視する衝突監視処理を行う（後述）。そして、自車両が歩行者と衝突すると予測した場合には、当該歩行者と自車両との二次衝突時に歩行者に加わる衝撃を緩和するための二次衝突緩和処理（後述）を行う。

次に本実施形態の作用として、衝突監視部４６で行われる処理について説明する。衝突監視部４６では、２台の撮像装置４８から監視対象画像が各々入力されたことを契機として、以下で説明する衝突監視処理を所定周期（例えば数十ミリ秒周期）で繰り返し行っている。

すなわち衝突監視部４６は、入力された２つの監視対象画像に対してパターンマッチング等を各々適用することで、自車両の前方に存在している車両や歩行者等の監視対象物に相当する画像部を２つの監視対象画像から各々抽出すると共に、抽出した個々の画像部に対応する監視対象物の種別（車両か歩行者か等）を認識する。また、抽出した各画像部の個々の監視対象画像上での位置に基づき、三角測量の原理により各画像部に対応する監視対象物の相対位置（自車両を基準として設定した座標系上での位置）及び自車両との距離を演算すると共に、演算した各監視対象物との距離を前回の処理で演算した各監視対象物との距離と比較することで、各監視対象物との相対速度を演算する。なお、左右の撮像装置４８が非対称の位置に配置されている（例えば図５に示すように異なる高さ位置に配置されている）場合にも、個々の撮像装置４８の配置位置が既知（例えば図５に示す高低差ＬＨや幅方向に沿った車両中心からの距離ＬＷ等のパラメータが既知）であれば、三角測量の原理によって相対位置（及び距離）は演算可能である。

そして衝突監視部４６は、各回の衝突監視処理で得られた各監視対象物との相対位置、距離、相対速度と、車速センサ４０によって検出された自車両の車速、加速度センサ４２によって検出された自車両の加速度、操舵角センサ４４によって検出された自車両の操舵角に基づいて、個々の監視対象物との衝突可能性を予測し、予測した衝突可能性が閾値以上の監視対象物の種別が歩行者であった場合に、図３に示す二次衝突緩和処理を行う。

なお、衝突可能性が閾値以上の監視対象物が存在していることを検知した場合に、当該監視対象物の種別が歩行者か否かに拘わらず、例えば、ワーニングランプの点灯又は点滅、ブザーの鳴動、案内音声の出力等による運転者へ警告する処理、運転者によるブレーキ操作が行われていなければ介入ブレーキ装置を制御して車両を制動・減速させる処理（自車両に介入ブレーキ装置が設けられている場合）、ウェビングを巻き取ることで乗員保護力を強化する処理、エアバッグ作動制御部２０が乗員用エアバッグ１２を展開させるか否かの判定に用いている閾値をより小さい値へ変更することで、衝突時に乗員用エアバッグ１２をより早期に展開させる処理の少なくとも１つ（プリクラッシュ制御処理）を行うように構成してもよい。

二次衝突緩和処理は特定歩行者との衝突可能性が閾値以上の場合に行われるので、二次衝突緩和処理の実行を開始する時点では、例として図４(Ａ)に示すように、自車両の前方の比較的近い距離に特定歩行者（衝突可能性が閾値以上と判定された歩行者）が存在しており、撮像装置４８によって撮像される画像上においても、例として図４(Ｂ)にも示すように、特定歩行者に相当する画像部が明瞭に存在している。二次衝突緩和処理では、まずステップ７０で２台の撮像装置４８から各々入力された最新の画像を取り込み、次のステップ７２において、ステップ７０で取り込んだ２つの画像から特定歩行者に相当する画像部を各々抽出する。なお、ステップ７０，７２の処理を行うことに代えて、特定歩行者との衝突可能性が閾値以上と判定した時点で監視対象画像から抽出していた特定歩行者に相当する画像部の情報を取り込むようにしてもよい。

次のステップ７４では、ステップ７２で抽出した特定歩行者に相当する画像部の上下方向サイズ及び左右方向サイズを演算し、前記画像部の上下方向サイズと、前述した監視処理で演算した特定歩行者との距離に基づいて特定歩行者の身長Ｈを判定すると共に、前記画像部の左右方向サイズ及び特定歩行者との距離に基づいて特定歩行者の体幅Ｗを判定する（図４(Ｂ)も参照）。なお、体幅Ｗの判定については、特定歩行者に相当する画像部の左右方向サイズ（及び特定歩行者との距離）に加えて、特定歩行者の体の向きも考慮して判定するようにしてもよい。特定歩行者の体の向きは、例えば人間の顔の向きを検知する技術を適用し、特定歩行者の体の向きとして特定歩行者の顔の向きを検知することで判定できる。また、撮像装置４８から時系列に入力される複数の画像における特定歩行者に相当する画像部の位置を比較し、当該画像部の位置が人間の歩行速度に相当する移動速度で左右方向へ移動している場合に、自車両の進行方向に対して特定歩行者が横を向いている（特定歩行者が自車両の進行方向と交差する方向に歩行している）と判定することも可能である。

また、特定歩行者の体の向きを考慮した体幅Ｗの判定は、自車両の進行方向に対して特定歩行者の体が正面を向いていないと判定した場合に、特定歩行者に相当する画像部の左右方向サイズ及び特定歩行者との距離に基づいて求めた体幅Ｗに、特定歩行者の体の向きに拘わらず一定の係数(＞１)を乗じ、体幅Ｗを簡易的に補正することで行うようにしてもよいし、判定した特定歩行者の体の向きが、自車両の進行方向に対する角度差がより大きくなる向きになるに従って上記係数の値を大きくしてもよく、この場合、体幅Ｗの判定精度を向上させることができる。

ところで、衝突監視部４６の不揮発性メモリに記憶されている体重ＤＢには、例として次の表１に示すように、歩行者の身長Ｈ及び体幅Ｗが各値のときの体重の予測値ＷＴが予め登録されている。なお、上記の体重ＤＢを記憶する衝突監視部４６の不揮発性メモリは請求項７に記載の記憶手段に対応している。

次のステップ７６では、ステップ７４で判定した特定歩行者の身長Ｈ及び体幅Ｗをキーにして体重ＤＢを検索することで、特定歩行者の身長Ｈ及び体幅Ｗの組合わせに対応する特定歩行者の予測体重ＷＴを取り込み、メモリ等に記憶させる。このように、歩行者の身長Ｈ及び体幅Ｗをキーにして体重ＤＢを検索し、対応する歩行者の予測体重ＷＴを取得することで、歩行者の体重ＷＴを簡易な処理によって高精度に推定することができる。なお、上述したステップ７０〜ステップ７６は、請求項６（より詳しくは請求項７）に記載の体重予測手段に対応している。

ステップ７８では、先のステップ７０と同様に、２台の撮像装置４８から各々入力された最新の画像を取り込み、次のステップ８０では、先のステップ７２と同様に、ステップ７８で取り込んだ２つの画像から特定歩行者に相当する画像部を各々抽出する。そしてステップ８２では、ステップ８０で抽出した特定歩行者に相当する画像部の各画像上での位置に基づき、フードパネル５０上方の空間内に特定歩行者の体の一部が入ったか否か判定する。

この判定は、例えばステップ８０で抽出した特定歩行者に相当する画像部のうち、特定歩行者の体の各部位（例えば頭部や腕、胴体等の上半身の各部位）に対応する部分を各々判定し、判定した各部分の相対位置（３次元座標）を三角測量の原理によって各々演算し、相対位置を演算した各部分の中に、演算した相対位置がフードパネル５０上方の空間内に入っている部分が存在しているか否かを判定することで実現できる。また、特定歩行者の体の各部位のうち、車両との一次衝突後にフードパネル５０上方の空間内へ最初に入ってくる部位は頭部であることが多いので、上述した対応する部分の判定、相対位置の演算を特定歩行者の頭部に対してのみ行うことで、演算処理を簡略化して衝突監視部４６の負荷を軽減することも可能である。

ステップ８２の判定が否定された場合はステップ８４へ移行し、自車両と特定歩行者との二次衝突の可能性が無くなったか否か判定する。二次衝突の可能性が無くなる場合としては、運転者の運転操作等によって自車両と特定歩行者との一次衝突が回避された場合や、自車両と特定歩行者との一次衝突が発生したものの、一次衝突後の歩行者が自車両の側方へ倒れ込む等の挙動を示した場合などが挙げられる。このような場合は特定歩行者が撮像装置４８による撮像範囲から外れるので、ステップ８４の判定は、例えば先のステップ８０で特定歩行者に相当する画像部が画像から抽出されなくなったか否か等を判断することで実現することができる。ステップ８４の判定も否定された場合はステップ７８に戻り、ステップ８２又はステップ８４の判定が否定される迄ステップ７８〜ステップ８４を繰り返す。

前述のように、自車両と特定歩行者との一次衝突が回避された、或いは、自車両との一次衝突後の歩行者が自車両の側方へ倒れ込む等の挙動を示した場合には、ステップ８４の判定が肯定され、何ら処理を行うことなく二次衝突緩和処理を終了する。一方、自車両と特定歩行者との一次衝突が発生し、この一次衝突に伴って下半身が払われた特定歩行者が、車体前部によって掬い上げられてフードパネル５０上へ乗り上げる挙動を示した場合には、図５にも示すように、特定歩行者の体の一部がフードパネル５０上方の空間内に入った時点でステップ８２の判定が肯定され、ステップ８６へ移行する。

ステップ８６では、先のステップ７０，７８と同様に、２台の撮像装置４８から各々入力された最新の画像を取り込み、次のステップ８８では、先のステップ７２，８０と同様に、ステップ８６で取り込んだ２つの画像から特定歩行者に相当する画像部を各々抽出する。そしてステップ９０では、ステップ８６で抽出した特定歩行者に相当する画像部のうち、特定歩行者の頭部に対応する部分を判定し、判定した部分の相対位置（３次元座標）を三角測量の原理によって演算し、演算した特定歩行者の頭部の相対位置をメモリ等に記憶させる。なお、三角測量に代えてオプティカルフローを適用してもよい。次のステップ９２では、特定歩行者の頭部の判定・相対位置の演算を所定の複数回行ったか否か判定する。判定が否定された場合はステップ８６に戻り、ステップ９２の判定が肯定される迄ステップ８６〜ステップ９２を繰り返す。

自車両と特定歩行者との一次衝突が発生した後、特定歩行者の体は自車両の後方へ相対移動し、これに伴い、車両の左側に配置された撮像装置４８によって撮像される画像は図６(Ａ)に示すように推移し、車両の右側に配置された撮像装置４８によって撮像される画像は図６(Ｂ)に示すように推移する。この間、ステップ８６〜ステップ９２が所定回繰り返されることで、特定歩行者の頭部の相対位置の推移（履歴）を表す情報がメモリ等に蓄積される。なお、後述する頭部の二次衝突位置判定の精度は、ステップ８６〜ステップ９２の繰り返し回数が多くなるに従って高くなるが、二次衝突位置の判定や展開対象の歩行者用エアバッグ２４の決定、歩行者用エアバッグ２４の展開条件の決定等の処理、及び、歩行者用エアバッグ２４の展開には或る程度の時間を要するので、本実施形態では、図６(Ａ),(Ｂ)に時刻Ｔ_２として示すように、特定歩行者の頭部が自車両の任意の部位と再衝突（二次衝突）する直前の状況となるよりも所定時間前にステップ９２の判定が肯定されるように、ステップ８６〜ステップ９２の繰り返し回数が設定されている。

ステップ９２の判定が肯定されるとステップ９４へ移行し、メモリ等に蓄積した情報が表す特定歩行者の頭部の相対位置の推移（相対位置の移動軌跡）に基づいて、ステップ８６〜ステップ９２を繰り返している間の特定歩行者の頭部の相対移動方向（相対位置の変化方向）、相対移動速度及び加速度を判定する。次のステップ９６では、車速センサ４０によって検出された自車両の車速、加速度センサ４２によって検出された自車両の加速度、及び、操舵角センサ４４によって検出された自車両の操舵角を、バス３８を介して各々取り込む。

そしてステップ９８では、ステップ９４で判定した特定歩行者の頭部の相対移動方向、相対移動速度及び加速度に基づき、ステップ８６〜ステップ９２を繰り返している間の特定歩行者の頭部の移動軌跡の延長線に沿って特定歩行者の頭部が移動するものと仮定して、特定歩行者が自車両との二次衝突する際の自車両への特定歩行者の頭部の衝突位置（二次衝突位置）及び衝突時刻を推定した後に、予測した二次衝突位置及び衝突時刻を自車両の加速度及び操舵角に基づいて補正することで、特定歩行者の頭部の二次衝突位置及び衝突時刻を予測する。上記のように、本実施形態では特定歩行者の頭部の相対位置の推移に基づいて、特定歩行者の頭部の相対移動方向、相対移動速度及び加速度を判定して、特定歩行者の頭部の二次衝突位置を予測するので、特定歩行者の頭部の二次衝突位置を高精度に予測することができる。

次のステップ１００では、ステップ９８で予測した特定歩行者の頭部の二次衝突位置に基づいて、自車両に設けられた複数の歩行者用エアバッグ２４のうち、予測した二次衝突位置を含む範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４を、展開対象の歩行者用エアバッグ２４として決定する。例えば特定歩行者が自車両と一次衝突した後、図６に示すように、特定歩行者の頭部が車両の左側のフロントピラー５４へ向かって移動するような挙動を示していた場合には、左側のフロントピラー５４周辺の位置が特定歩行者の頭部の二次衝突位置として予測され、展開対象の歩行者用エアバッグ２４として、予測した特定歩行者の頭部の二次衝突位置を含む範囲に展開する歩行者用エアバッグ２４、すなわち左側のフロントピラー５４に沿って展開する歩行者用エアバッグ２４Ｅが選択されることになる。

ステップ１０２では、先のステップ７６で推定してメモリ等に記憶させた特定歩行者の予測体重ＷＴ、先のステップ９６で取り込んだ車速、先のステップ９４で判定した特定歩行者の頭部の相対移動方向に基づいて、展開対象の歩行者用エアバッグ２４が展開・膨張した状態で特定歩行者の頭部と衝突したときに最適なエネルギー吸収（衝撃緩和）が成されるように、展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開・膨張時のばね力及び減衰力を演算し、展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開条件として、演算したばね力に基づいて電磁バルブ３０の開度を決定すると共に、演算した減衰力に基づいて電磁バルブ３４の開度を決定する。なお、上記のばね力及び減衰力の演算は、歩行者用エアバッグ２４を模した振動モデルに、衝撃緩和対象の物体の質量として特定歩行者の予測体重ＷＴを設定した上で、公知の演算を行うことによって実現できる。

これにより、例えば特定歩行者が子供である等のように特定歩行者の予測体重ＷＴが小さい場合には、特定歩行者の予測体重ＷＴが大人に相当する値である場合と比較して、歩行者用エアバッグ２４の展開・膨張時のばね力が小さくなるように展開条件が決定されることになり、展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開・膨張時のばね力及び減衰力が、特定歩行者の予測体重ＷＴに応じた最適な大きさになるエアバッグ展開条件が得られる。なお、上記のステップ１０２は請求項８に記載の展開制御手段に対応している。

ステップ１０４では、展開対象の歩行者用エアバッグ２４が特定歩行者の頭部と衝突する時点（衝突推定時刻）で、展開対象の歩行者用エアバッグ２４が十分に展開・膨張し、最適なエネルギー吸収（衝撃緩和）が成される状態となるように、展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開開始時刻として、先のステップ９８で演算した衝突推定時刻よりも展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開所要時間だけ前の時刻を設定する。なお、エアバッグ作動制御部２０による電磁バルブ３０，３４の開度調節（後述）に無視できない時間が掛かる場合には、この開度調節所要時間も展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開所要時間に加えて歩行者用エアバッグ２４の展開所要時間を演算することが望ましい。

なお、歩行者用エアバッグ２４の展開所要時間は、厳密には歩行者用エアバッグ２４の展開条件（電磁バルブ３０，３４の開度）にも左右される。このため、ステップ１０４では、先のステップ１０２で決定した展開条件に基づいて展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開所要時間を演算し、演算した展開所要時間を用いて展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開開始時刻を演算する。これにより、展開対象の歩行者用エアバッグ２４を、特定歩行者の頭部と衝突する時点で十分に展開・膨張している状態とするための展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開開始時刻を高精度に求めることができる。

そしてステップ１０６では、ステップ１００で決定した展開対象の歩行者用エアバッグ２４と、ステップ１０２で決定した展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開条件と、ステップ１０４で決定した歩行者用エアバッグ２４の展開開始時刻をエアバッグ作動制御部２０へ通知すると共に、エアバッグ作動制御部２０に対して展開対象の歩行者用エアバッグ２４の展開を指示し、二次衝突緩和処理を終了する。

これにより、エアバッグ作動制御部２０は、衝突監視部４６から展開対象として通知された歩行者用エアバッグ２４を認識し、展開対象の歩行者用エアバッグ２４に対応する電磁バルブ３０，３４の開度が、衝突監視部４６からエアバッグ展開条件として通知された開度に一致するように調整すると共に、衝突監視部４６から通知された展開開始時刻に、展開対象の歩行者用エアバッグ２４に対応するインフレータ２６を作動させる。これにより、展開対象の歩行者用エアバッグ２４に対応するインフレータ２６からの膨張用ガスの噴出が通知された展開開始時刻より開始され、インフレータ２６から噴出された膨張用ガスが、ガス供給管路２８及び電磁バルブ３０を経由し、電磁バルブ３０の開度に応じた噴入速度（噴入量）で展開対象の歩行者用エアバッグ２４内に噴入されることで、展開対象の歩行者用エアバッグ２４が特定歩行者の頭部の二次衝突位置を含む範囲に展開されて膨張される。また、展開対象の歩行者用エアバッグ２４内に噴入された膨張用ガスはガス排気管路３２及び電磁バルブ３４を経由し、電磁バルブ３４の開度に応じた排出速度（排出量）で外部へ排出される。

そして、歩行者用エアバッグ２４は、特定歩行者の頭部と衝突（二次衝突）する時点で十分に展開・膨張していると共に、そのときのばね力及び減衰力が特定歩行者の予測体重ＷＴに応じて最適化されているので、特定歩行者の予測体重ＷＴに応じた最適なエネルギー吸収（衝撃緩和）が成され、自車両との二次衝突時に特定歩行者の頭部に加わる衝撃を最小限に抑制することができ、特定歩行者の被害が軽減されるように保護することができる。また、自車両に設けられた複数の歩行者用エアバッグ２４のうち、上記のステップ１００で展開対象として決定した歩行者用エアバッグ２４、すなわち二次衝突時の歩行者の頭部の保護に寄与する歩行者用エアバッグ２４のみを展開・膨張させるので、二次衝突時の歩行者の頭部の保護に寄与しない他の歩行者用エアバッグ２４も展開・膨張させることで、衝突後のメインテナンス費用が必要以上に嵩む等の経済性の低下を回避することができる。

なお、上記では衝突可能性が閾値以上と判定された特定歩行者の体の一部がフードパネル５０上方の空間内に入ったことを契機として、特定歩行者の頭部の相対位置を繰り返し推定して展開対象の歩行者用エアバッグ２４を決定する処理（図３のステップ８６以降の処理）を行うようにしていたが、これに限定されるものではなく、車両の前端部のバンパに歩行者との衝突（一次衝突）を検出する衝突センサを設け、この衝突センサによって歩行者との衝突が検出されたことを契機として上記処理を行うようにしてもよい。

また、上記では撮像装置４８による撮像によって得られた画像から歩行者に相当する画像部を抽出し、抽出した画像部のうち歩行者の頭部に対応する部分を判定することで、歩行者の頭部の相対位置を推定する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すように、車両のフードパネル５０上の多数箇所に、ＬＥＤ等から成りフードパネル５０の上方へ光を射出する発光素子と、発光素子から射出され物体で反射された光を受光する受光素子を備えた検出ユニットを各々配設し、各検出ユニットのうち、発光素子から射出された光の反射光を受光素子が受光した検出ユニットの位置に基づいて、車両のフードパネル５０の上方の空間のうち歩行者の体が分布している範囲を判断し、判断結果に基づいて歩行者の頭部の相対位置を推定する（歩行者の体が分布している範囲のうちの先頭部分（車両後方側の端部付近）を歩行者の頭部の位置と推定する）ようにしてもよい。上記構成では、歩行者の頭部の高さ位置の推定が困難であり、頭部の相対位置の推定精度は低下するものの、衝突時刻は比較的正確に予測可能であると共に、図７に示すように、車両のフードパネル５０上の左右端及び中央部に検出ユニットを各々複数配設することで、歩行者の体（及び頭部）が車両のフードパネル５０の上方の空間のうち車両幅方向の左側、右側、中央部の何れに位置しているか判断可能であるので、判断結果に対応する歩行者用エアバッグ２４を展開させる（例えば歩行者の体（及び頭部）が車両のフードパネル５０の上方の空間のうち車両幅方向の左側に位置していると判断した場合は、歩行者用エアバッグ２４Ａ，２４Ｃ，２４Ｅ，２４Ｆのみを展開させる）ことで、二次衝突時の歩行者の保護と経済性を両立させることができる。

また、例えば図８に示すように、レーザ光源と、レーザ光源から射出されたレーザ光を車両のフードパネル５０上で２次元に走査させる走査装置と、レーザ光源から射出され物体で反射されたレーザ光を受光する受光器を備えた検出ユニットを、車室内のうちウインドシールドガラスの上端部付近かつ車両幅方向中央部付近に配設し、受光器がレーザ光を受光したときのレーザ光の偏向方向に基づいて、車両のフードパネル５０の上方の空間のうち歩行者の体が分布している範囲を判断し、判断結果に基づいて歩行者の頭部の相対位置を推定するようにしてもよい。上記構成でも歩行者の頭部の高さ位置の推定が困難であるものの、歩行者の体が分布している範囲を全体的に検出できるので、図７に示す構成よりは歩行者の頭部の相対位置推定の精度は高く、推定した歩行者の頭部の相対位置に対応する歩行者用エアバッグ２４を展開させることで、二次衝突時の歩行者の保護と経済性を両立させることができる。また、上記検出ユニットの走査装置として、レーザ光を３次元に走査させる（高さ方向にも走査させる）走査装置を用いれば、撮像装置４８による撮像によって得られた画像から歩行者の頭部の相対位置を推定する場合と同様に、歩行者の頭部の高さ位置も推定可能である。

更に、本実施形態では、衝突監視部４６において、衝突可能性が閾値以上の歩行者の有無を監視する処理、当該歩行者の存在を検知した場合に歩行者の予測体重ＷＴを判定する処理、歩行者の頭部の相対位置を推定して展開対象の歩行者用エアバッグ２４を決定する処理、歩行者の予測体重ＷＴに基づいて歩行者用エアバッグ２４の展開条件を決定する処理を各々行う態様を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば衝突監視部４６に加わる負荷を軽減するために、上記各処理を別々の処理部（コンピュータ）で行うようにしてもよい。また、公知のプリクラッシュ制御システムでは、自車両との衝突可能性が閾値以上の他車両や歩行者等の存在を常時監視しているので、本発明に係るシステムを搭載する車両に、上記のプリクラッシュ制御システムが搭載されている場合には、衝突可能性が閾値以上の歩行者の有無を監視する処理を行うことに代えて、プリクラッシュ制御システムによって判定された衝突可能性が閾値以上の歩行者の有無の判定結果を、プリクラッシュ制御システムから取得するようにしてもよい。

また、上記では歩行者用エアバッグ２４として、車両と歩行者との二次衝突時に歩行者に加わる衝撃を緩和するためのエアバッグのみを設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、車両と歩行者との一次衝突時に歩行者に加わる衝撃を緩和するためのエアバッグも車両の前端部のバンパ内等に設け、車両と歩行者との一次衝突時に当該エアバッグを展開させるようにしてもよい。

また、上記では本発明に係る歩行者の特定部位として歩行者の頭部を適用した態様を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば歩行者の脊髄やその周囲等、歩行者の任意の部位を本発明に係る特定部位として適用可能である。また、相対位置の推定対象の特定部位は１箇所に限られるものではなく、歩行者の複数の特定部位の相対位置を繰り返し推定して各部位の二次衝突位置を予測し、各部位の二次衝突位置を含む範囲に展開する複数の歩行者用エアバッグ２４を各々展開させるようにしてもよい。

更に、上記では歩行者用エアバッグ２４内へ噴入する膨張用ガスが通過するガス供給管路２８の途中に配設された電磁バルブ３０の開度を調整することで、歩行者用エアバッグ２４内への膨張用ガスの噴入速度（噴入量）、すなわち歩行者用エアバッグ２４の展開・膨張時のばね力を調整すると共に、歩行者用エアバッグ２４内から排出される膨張用ガスが通過するガス排気管路３２の途中に配設された電磁バルブ３４の開度を調整することで、歩行者用エアバッグ２４内からの膨張用ガスの排出速度（排出量）、すなわち歩行者用エアバッグ２４の展開・膨張時の減衰力を調整する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エアバッグの展開・膨張時のばね力及び減衰力は、より詳しくは、歩行者用エアバッグ２４内への膨張用ガスの噴入速度（噴入量）や歩行者用エアバッグ２４内からの膨張用ガスの排出速度（排出量）と、歩行者用エアバッグ２４の内容積との比率に応じて定まるので、展開・膨張させるエアバッグの内容積の切り替え及びインフレータから発生される膨張用ガスの噴出速度の切り替えの少なくとも一方を行うことで、エアバッグの展開・膨張時のばね力及び減衰力を切り替えることも可能である。

本実施形態に係るエアバッグシステムの概略構成を示すブロック図である。 歩行者用エアバッグの配設位置の一例を示す斜視図である。 衝突監視部によって実行される二次衝突緩和処理の内容を示すフローチャートである。 (Ａ)は歩行者との衝突が予測される状況を示す斜視図、(Ｂ)は歩行者の身長Ｈ及び体幅Ｗの検出を説明するための説明図である。 撮像装置の配置位置及び歩行者追跡制御を開始する状況を示す斜視図である。 各撮像装置から撮像される画像の一例を各々示すイメージ図である。 歩行者の頭部位置推定の他の構成を示す斜視図である。 歩行者の頭部位置推定の他の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ エアバッグシステム
２０ エアバッグ作動制御部
２４ 歩行者用エアバッグ
２６ インフレータ
２８ ガス供給管路
３０ 電磁バルブ
３２ ガス排気管路
３４ 電磁バルブ
４６ 衝突監視部
４８ 撮像装置
５０ フードパネル
５２ ウインドシールドガラス
５４ フロントピラー
５６ フロントピラー
５８ ルーフ

Claims (8)

1. 自車両と一次衝突した歩行者の特定部位の相対位置を推定し、前記特定部位の相対位置を推定した結果に基づいて前記特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識する認識手段と、
   前記認識手段によって認識された前記特定部位の相対移動方向及び相対移動速度に基づいて、前記歩行者が自車両との二次衝突する際の自車両への前記特定部位の衝突位置を予測する衝突位置予測手段と、
   自車両に設けられ自車両の周囲の互いに異なる範囲に展開する複数の歩行者用エアバッグのうち、前記衝突位置予測手段によって予測された前記特定部位の衝突位置を含む範囲に展開する歩行者用エアバッグを展開させる展開制御手段と、
   を含む歩行者保護装置。
2. 前記特定部位は前記歩行者の頭部であることを特徴とする請求項１記載の歩行者保護装置。
3. 前記認識手段は、自車両に設けられた撮像手段によって前記歩行者が撮像されることで得られた画像から前記歩行者に相当する画像領域を抽出して前記特定部位の相対位置を推定するか、電磁波又は超音波を走査又は放射させ前記歩行者で反射された電磁波又は超音波を検出する検出装置による検出結果に基づいて前記特定部位の相対位置を推定することを特徴とする請求項１記載の歩行者保護装置。
4. 前記認識手段は、前記特定部位の相対位置を繰り返し推定し、前記特定部位の相対位置を繰り返し推定した結果に基づいて前記特定部位の相対移動方向及び相対移動速度を認識することを特徴とする請求項１記載の歩行者保護装置。
5. 前記衝突位置予測手段は、前記認識手段によって認識された前記特定部位の相対移動方向及び相対移動速度に加え、自車両の加減速度及び操舵角の少なくとも一方も考慮して前記特定部位の衝突位置を予測することを特徴とする請求項１記載の歩行者保護装置。
6. 自車両との衝突が予測される歩行者の体重を予測する体重予測手段を更に備え、
   前記展開制御手段は、展開対象の歩行者用エアバッグを、前記体重予測手段によって予測された歩行者の体重を考慮して決定したエアバッグ展開条件で展開させることを特徴とする請求項１記載の歩行者保護装置。
7. 歩行者の身長及び体幅が各値のときの体重の予測値を記憶する記憶手段を更に備え、
   前記体重予測手段は、自車両との衝突が予測される歩行者の身長及び体幅を検出し、検出した前記歩行者の身長と体幅の組合わせに対応する体重を前記記憶手段から読み出すことで、前記歩行者の体重を予測することを特徴とする請求項６記載の歩行者保護装置。
8. 前記展開制御手段は、前記体重予測手段によって予測された歩行者の体重に基づいて、歩行者用エアバッグの展開時のばね力及び減衰力を演算し、演算したばね力及び減衰力に基づき、前記エアバッグ展開条件として、展開対象の歩行者用エアバッグへのガス供給速度及び前記展開対象の歩行者用エアバッグからのガス排出速度を決定することを特徴とする請求項５記載の歩行者保護装置。

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