JP2008518830A - 切迫する衝突を感知して安全装置の展開を調節するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の衝撃を感知して安全装置の展開を調節するためのシステムを提供する。
【解決手段】切迫する衝突ターゲットの検知に応答して、切迫する衝突を感知し、エアバッグのような安全装置（１３、１４、１６、１８、１９）を制御するためのシステム（１８）。安全装置（１３、１４、１６、１８、１９）の展開特性は、センサ出力に基づいて調節される。システムの一実施例は、車両に搭載したレーダーセンサ（１０）及び視覚センサ（１１）を含む。レーダーセンサ（１０）は、ターゲットの範囲と相対速度に関連するレーダー出力（２０）を提供する。視覚センサ（１１）は、ターゲットの方位と方位率に関連する視覚出力（２２）を提供する。電子制御モジュールは、レーダー出力（２０）と視覚出力（２２）を受信し、安全装置を制御して展開特性を調節するための制御信号を生成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動車の衝撃を感知して安全装置の展開を調節するためのシステムに関する。

自動車安全システムの強化は、車両乗員保護の面では過去数十年にわたり飛躍的に改善されてきた。現在入手可能な自動車は、正面の衝撃、側面の衝撃、及び転覆条件から乗員を保護する膨張式拘束システムを含む様々なそのようなシステムを含んでいる。拘束ベルト及び車室エネルギ吸収システムの進歩はまた、安全性の向上に貢献してきた。これらシステムの多くは、有益な効果をもたらすために、車両衝撃時に非可逆的な方法で展開又は作動すべきである。衝撃又は転覆条件の存在をそれが起きた時に検知するために、そのようなセンサに対する多くの設計が現在使用されている。

最近では、車両の外部に展開可能なシステムを設けることに注意が向けられている。例えば、歩行者又は自転車との衝突が切迫している時に、外部エアバッグを展開して車両と歩行者の衝突の激しさを緩和することができる。自転車及び歩行者との衝突は、年間の自動車死亡事故の大きな割合を占めている。外部エアバッグの別の機能は、衝撃が起きた時に２台の車両間でより大きな融和性を提供することであると考えられる。乗用車のバンパー高さを合わせる努力が払われたが、特に乗用車の種別間で、及び特に重量トラックとの衝突に伴うバンパー高さ間の不一致が残っている。衝撃前の外部エアバッグシステムの展開を通じて、バッグは、より大きなエネルギ吸収をもたらす方法で車両間の機械的相互作用の強化をもたらし、それによって車両乗員に対する損傷の程度を軽減することができる。

あらゆる外部エアバッグシステムが適正に作動するために、堅牢な感知システムが必要である。車両が押し潰されて減速している間に展開をトリガするクラッシュセンサと異なり、外部エアバッグの感知システムは、それが起きる前に衝撃を予知すべきである。この臨界「衝突前時間」は、アクチュエータを展開する時間（例えば、３０−２００ｍｓ）及び車両前方のクリアランス距離（例えば、１００−８００ｍｍ）と関連する。意図しない展開は、高価につくだけでなく、一時的に車両を使用不能にするであろう。更に、エアバッグの展開がエネルギの放出により行われるので、不適切な時間における展開は、望ましくない結果を招くことがある。本発明は、これらの設計上の問題に対処する外部エアバッグ安全システムのための感知システムに関する。

長年の間、自動車のためのレーダー検知システムが研究されて利用されてきた。自動車のためのレーダーシステムは、典型的にマイクロ波領域の無線周波数信号を車両に搭載したアンテナから放射して反射信号を解析し、反射しているターゲットに関する情報を明らかにするという点で航空機の同等物のように作動する。そのようなシステムは、自動車のための能動制動システム並びに車両運転者のための障害物検知システムに使用するために考察されていた。レーダー検知システムは、外部エアバッグの展開にも適用可能である。レーダーセンサは、最も近い物体までの距離を高精度で（例えば、５ｃｍ）検知する機能を含むいくつかの有用な入値を提供する。それらはまた、高精度でターゲットへの接近速度の測定を可能にする出力を提供することができる。ターゲットのレーダー断面と戻り信号の特性とは、ターゲットを特徴付ける手段としても使用することができる。

レーダーシステムから得た情報は、価値のあるデータをもたらすが、外部エアバッグを展開するためにレーダーセンサ信号に専ら依存することには、ある一定の否定的な結果がある。上述のように、外部エアバッグの展開は重大なイベントであり、切迫する衝撃状況下で必要とされる時にのみ起こるべきである。しかし、レーダーセンサシステムは「偽陽性」指示の傾向がある。これらは、一般的に、地表反射、小さな物体の投影、ソフトウエアの誤解釈のような現象のためであり、それらの欠陥は、「フーリング」及び「ゴースティング」と呼ばれる。例えば、反射器型の幾何学的形状を備えた小さな金属物体は、小型車と同じ量のエネルギを戻すことができ、従って、物体が小さすぎて実質的な方法で車両を損傷させることができない時でさえもレーダーに衝突信号を生成する可能性がある。また、ターゲットが衝突を回避するほど十分に早く移動しているが、レーダーセンサシステムが、外部エアバッグに対してトリガ信号を供給すると考えられる「ニアミス」状況が存在する場合がある。

本発明によれば、レーダーセンサから受信したデータは、視覚センサから受信した視覚データと共に処理される。視覚センサは、車両に取り付けられたステレオ式又は３次元式視覚システムとすることができる。視覚センサは、ステレオ対として働くように設計した１対の２次元カメラとすることができる。ステレオ対を設計することにより、カメラの組は、場面の３次元画像を生成することができる。視覚サブシステムは、場面の３次元画像を生成するために調光と共に使用される単一のカメラを用いて設計することができる。この３次元画像は、物体が同じ区域内に感知されることになるように、レーダービームと部分的に重なるように設計される。レーダーと３次元視覚センサの両方は、感知した特徴の１つとして、感知した物体までの距離を測定する。これは共通の特徴なので、それは、各センサからの情報を相関するために使用される。この情報の相関は、特に多重ターゲット環境において独立に感知した情報の正しい融合のために重要である。レーダーと視覚感知システムのデータの融合は、切迫する衝突の信頼性の高い非接触感知を提供する。融合の機構は、レーダー距離及び視覚深度情報の部分的重なりである。本発明は、衝撃が切迫しているという信号を供給するように機能する。この切迫するクラッシュの信号は、センサシステムが取り付けられている車両にあらゆる方向から接近してくる物体から生成される。切迫するクラッシュの指示に加えて、センサシステムは、クラッシュの潜在的な強度も指示することになる。この融合センサシステムにより、衝撃の正確な時間及び衝撃の方向も指示される。クラッシュの強度は、衝突する物体の相対的な大きさと、ホスト車両に物体が接近する速度とによって判断される。衝撃の時間と方向は、物体の位置を繰返し測定することによって判断される。この一連の位置データ点は、物体の軌道計算に使用することができ、この軌道をホスト車両の軌道と比較することにより、衝撃の地点を判断することができる。接近速度はまた、位置データと軌道計算値を使用して判断することができる。

切迫するクラッシュを感知して安全システムに通知することにより、このセンサは、安全システムが衝撃前に衝撃に備えることを可能にする。安全システムは、電気プレテンショナを作動させてシートベルトを固く締めることができ、これは、物体と接触した後及びクラッシュの減速力が働いている間の乗員の拘束時のシートベルトシステムを一層有効にする。正面衝撃の先行警告を使用して、より大きなエアバッグを相当遅い速度で膨らませることができる。速度を遅くするとエアバッグが膨らむ時の怪我の可能性が低下し、大きさを大きくするとより小さなバッグに比較して乗員に対する潜在的なエネルギ吸収レベルがより高くなるであろう。このセンサの前向き用途の他の利点は、付加的な構造体を展開するか又は既存の構造体を修正して乗員の安全性を最大にする機能である。これらの構造体は、クラッシュ中に衝撃直前の安全性レベルを上げると考えられる膨張式バンパー又は付加的なフレームレール又は加圧式本体構成要素とすることができると考えられる。

展開するための付加的な時間は、今日のエアバッグに比較して低速の安全装置を可能にする。先行クラッシュ情報に基づいて着座位置とヘッドレスト位置を修正し、様々なクラッシュシナリオにおけるその有効性を高めることができる。電気膝支持膨張装置を使用可能にして、クラッシュ中に乗員を所定位置に保持するのを助けることができる。先行警告はまた、ウインドウとサンルーフを閉じてクラッシュ安全性を更に高めることを可能にする。外部構造体は、切迫するクラッシュの先行予告によって修正することができる。膨張可能バンパー及び外部エアバッグのような構造体を展開して、車両の乗員に伝わるクラッシュ力を更に低減することができる。

システムを横向き用途として使用し、側面クラッシュシナリオにおいて乗員の安全に対して付加的な恩典を達成することができる。接触前に側面衝撃が起きることになるのを知ることは、側面エアバッグが、衝撃前の作動により正面エアバッグが達成したのと同様の恩典を達成することを可能にする。そのような先行作動は、より大きな側面バッグと側面カーテンのより遅く激しくない速度の展開を可能にするであろう。接触ベースの側面エアバッグ作動が、クラッシュにおいて遅れてトリガするかもしれない場合には、エアバッグがトリガされる前に乗員が横方向にずれる可能性がある。作動の前のそのようなずれは、側面エアバッグの効果を低減する。滑っている車両が、助手席側ドアのような構造体の少ない車の側面の区域の固いポール内にクラッシュするような場合には、加速度ベースの展開システムは、有意な貫入が起こるまでエアバッグを展開しないであろう。横向き用途でここに説明した事前クラッシュセンサは、ポールと接触する前にエアバッグをトリガする機能を安全システムに提供し、ポールの貫入から乗員を保護するのにエアバッグをより有効にすると考えられる。

後ろ向き用途では、システムは、ホスト車両の乗員に対して更に恩典があるように使用することができる。接触前に後部衝突を先行して知ることにより、ホスト車両の安全システムには、あらゆる倒れているシートをより安全な直立位置に移動させる時間が与えられる。安全システムは、電気プリテンショナを用いてシートベルトのたるみを巻き取り、シートベルトをより有効にする時間を有する。衝撃前の衝突警告によってホスト車両の構造体を修正することも可能である。膨張式後部バンパーを展開して、そうでなければホスト車両の乗員に伝達されたであろう付加的なクラッシュエネルギを吸収するのを助けることができると考えられる。

従って、切迫する衝突を感知して、切迫する衝突の物体の特性に対応するセンサ信号を生成するように構成されたセンサと、センサシステムと通信してセンサ信号を受信し、センサ信号に基づいて制御信号を生成するように構成された電子制御モジュールと、電子制御モジュールと通信し、制御信号に基づいて展開特性を調節するように構成された安全装置とを含むシステムを提供する。

本発明の別の態様では、展開特性は、物体の範囲に基づいて調節される。

本発明の別の態様では、展開特性は、物体の接近速度に基づいて調節される。

本発明の別の態様では、展開特性は、物体の大きさに基づいて調節される。

本発明の別の態様では、展開特性は、物体の方位に基づいて調節される。

本発明の別の態様では、安全装置は、エアバッグである。

本発明の別の態様では、エアバッグは、外部エアバッグである。

本発明の別の態様では、エアバッグの展開速度は、制御信号に基づいている。

本発明の別の態様では、エアバッグの展開力は、制御信号に基づいている。

本発明の別の態様では、安全装置は、シートベルトプリテンショナである。

本発明の別の態様では、シートベルトプリテンショナによって与えられるシートベルト張力の量は、制御信号に基づいている。

本発明の別の態様では、安全装置は、シートポジショナである。

本発明の別の態様では、シートポジショナによって与えられるシート位置は、制御信号に基づいている。

本発明の別の態様では、安全装置は、膨張可能な構造体である。

本発明の別の態様では、膨張可能な構造体を作動するために印加される力は、制御信号に基づいている。

本発明の付加的な恩典と利点は、本発明が関連する当業者には、添付図面と共に好ましい実施形態と特許請求の範囲の以下の説明から明らかになるであろう。

図１を参照すると、関連する車両９と共にシステム８を示している。システム８は、前向き用途として構成されている。しかし、システム８は、同一機能で後方又は横方向を見るように構成し、接近する物体を感知して車両９を衝撃に対して備えることができる。横向き又は後ろ向き用途でのセンサの視野は、図１の前向き用途に示すように部分的に重複するであろう。

センサシステム８は、好ましくはアンテナ（図示せず）が発するマイクロ波領域の無線周波数信号を受信するレーダーセンサ１０を含む。レーダーセンサ１０は、電子制御モジュール（ＥＣＭ）１２にレーダー出力２０を提供する。視覚センサ１１は、好ましくは、視覚情報を提供するために前方を向いたフロントガラスヘッダに沿うように車両９の上部に取り付けられる。視覚センサ１１は、ＥＣＭ１２に視覚出力２２を供給する。ＥＣＭ１２は、レーダー出力２０と視覚出力２２とを組み合わせ、衝突が切迫しているかを判断して安全装置を展開する。

安全装置の展開に加えて、ＥＣＭ１２は、視覚出力、レーダー出力、又はその両方に基づいて展開特性を調節することができる。例えば、ＥＣＭ１２は、外部エアバッグ１３と電気通信しており、レーダー及び視覚出力に基づいて外部エアバッグ１３の展開速度及び展開力を調節する制御信号を供給することができる。システム９が物体の範囲と接近速度とを感知すると、システム９は、感知情報を使用して衝撃までの時間を計算する。衝撃までの時間が長ければ長いほど、外部エアバッグ１３がよりゆっくりとより少ない力で展開され、それによって感知物体に対する潜在的な衝撃を低減する。更に、より長い時間を用いると、外部エアバッグをより大きなサイズまで充填し、より高いレベルのエネルギ吸収を提供することができる。

同様に、内部エアバッグ１４によってＥＣＭ１２から制御信号も受信される。内部エアバッグ１４の展開速度と展開力は、衝撃までの時間に基づいて調節され、それによって乗員に対する潜在的な衝撃が減少する。

レーダー又は視覚出力に基づいて膨張可能な構造体１６の展開力を調節する制御信号を供給するために、ＥＣＭ１２は、膨張可能な構造体１６と電気通信している。膨張可能な構造体は、膨張式バンパー又は加圧式本体パネルのような装置を含む。膨張可能な構造体１６の展開力は、物体の方位又は大きさに基づいて調節され、車両９の構造的一体性に対する膨張可能な構造体１６の影響をより良く管理することができる。

ＥＣＭ１２は、シートベルトプリテンショナ１８と電気通信しており、レーダー又は視覚出力に基づいてシートベルトの張力を調節する制御信号を供給する。物体の方位又は接近速度に基づいて、シートベルトの張力を調節し、乗員をより良く固定することができる。

レーダー又は視覚出力に基づいてシートポジショナ１９によって提供されるシート角度と位置を調節する制御信号を供給するために、ＥＣＭ１２は、シートポジショナ１９と電気通信している。位置と角度は、方位又は接近速度に基づいて調節され、衝撃に対して乗員をより良く位置決めすることができる。

特定の例を上に提供したが、本発明によれば、各センサによって供給された測定値の１つ又は全ては、必要に応じて安全装置の様々な展開特性の調節に使用することができることが容易に考えられる。

ここで図２を参照すると、レーダーセンサ１０に関連する信号及び判断流れ図が提供されている。レーダーセンサ１０は、物体から反射する無線周波数信号を解析して測距値２８、接近速度３０、及びレーダー断面３６を取得する。

測距値２８と接近速度３０に基づいて衝撃時間の推定値２６が計算される。測距値２８は、物体と車両９の間の距離である。レーダーセンサ１０は、一般的に５ｃｍ以内の高精度の距離情報を提供する。接近速度３０は、物体と車両９の間の相対速度の測定値である。衝撃時間の推定値２６は、入力２４に沿ってブロック３２に提供される。衝撃時間の推定値２６は、外部エアバッグのような安全装置の展開に必要な時間と比較される。一般的に、外部エアバッグの展開時間は、２００ｍｓと３０ｍｓの間である。更に、測距値２８は、安全装置を展開するために車両９からの必要なクリアランス距離と比較される。一般的に、外部エアバッグのクリアランス距離は、１００ｍｍと８００ｍｍの間である。

接近速度３０はまた、ブロック３４によって示すように衝撃の強度を判断するのに使用される。高い接近速度は、より激しい衝撃に関連するのに対して、低い接近速度は、激しさの低い衝撃に関連する。衝撃の激しさの計算は、入力３５としてブロック３２に提供される。

レーダー断面３６は、反射無線周波数信号の強さの尺度である。反射信号の強さは、一般的に、物体の大きさと形状に関連する。大きさと形状は、ブロック３８で示したように物体の脅威を評価するのに使用される。ブロック３８からの脅威の評価は、入力３９としてブロック３２に提供される。ＥＣＭ１２のブロック３２は、衝撃の時間、衝撃の激しさ、及び脅威の評価を処理してレーダー出力４０を提供する。

図３は、視覚センサ１１からの情報の処理に関連する信号及び判断流れ図を提供している。視覚センサ１１は、物体の視覚測距値４２、方位値４４、方位率４６、及び物理的大きさ５４を提供する。

ステレオ対のカメラ又は光変調３次元撮像センサを使用することにより、視覚センサ１１は、視覚測距値４２を判断して車両９から物体までの距離を指示することができる。方位値４４は、車両９のデータに対する物体の角度測定値（例えば、車両９の中心を通る縦軸からの角度のずれ）に関連する。時間に対する方位値４４の変化率が方位率４６である。視覚測距値４２、方位値４４、及び方位率４６は、４８で示すように衝突判断を生成するのに使用される。ブロック４８からの衝突判断は、入力５０としてブロック５２に提供される。

視覚センサ１１はまた、物体の物理的大きさ５４を測定する。物理的大きさ５４は、ブロック５６によって示すように物体の脅威を評価するのに使用される。脅威の評価は、入力５８としてブロック５２に提供される。ブロック４８からの衝突判断とブロック５６からの脅威の評価とは、ブロック５２で使用されて視覚出力６０を生成する。

図４は、安全装置６６に対する制御信号を生成するためのレーダー出力４０と視覚出力６０の統合を示している。レーダーセンサ１０と視覚センサ１１は、両方ともＥＣＭ１２に対して測定値を独立に提供する。しかし、ＥＣＭ１２は、車両速度、ヨー・レート、ステアリング角度、及びステアリング率のような車両パラメータ６２と共に、ブロック６４でレーダー出力４０と視覚出力６０からの測定値を考慮する。車両パラメータ６２は、レーダー出力４０と視覚出力６０と共に評価され、展開判断の信頼性を強化し、安全装置６６の展開特性を更に調節する。

ここで図５を参照すると、各センサが一部の非常に正確な特徴と一部のそれほど正確でない特徴とを有するので、センサシステム１０はまた、レーダーセンサ１０と視覚センサ１１の両方の属性を組み合わせて安全装置８２に制御信号を供給するように構成することができる。レーダー出力は、測距値２８、レーダー接近速度３０、及びレーダー位置７４を含む一方、視覚出力は、視覚測距値４２、視覚接近速度７０、視覚方位率４６、及び視覚方位値４４を含む。制御信号８０は、各センサからのレーダー及び視覚の測定値の組合せに基づいている。測定値の信頼性を改善するための別々のセンサからの個別の測定値の結合は、特徴融合と呼ばれる。

例えば、レーダーセンサ１０によって測定された接近速度３０は、視覚センサ１１によって測定された接近速度７０と組み合わされてブロック７２で示す融合接近速度を判断する。同様に、レーダーセンサ１０からの測距値２８は、視覚センサ１６によって測定された視覚測距値４２と融合されるか又は組み合わされて、ブロック７２によっても示した融合測距値を判断する。融合測距値は、主としてレーダーセンサ１４によって達成される。視覚測距値４２は、レーダー測距値２８ほど正確ではないが、レーダー測距値２８と視覚測距値４２の間の比較は、信頼性を改善する。更に、視覚測距値４２は、特徴及び融合とレーダーセンサ１４との相関を可能にするほど十分に正確である。

異なるセンサからの特徴を相関させるために、基準値を使用して、各独立センサによって感知した各類似測定値を関連付けなければならない。基準値の使用は、測定値を間違ったターゲットに帰する可能性を低下させるために多重ターゲットシナリオでは益々重要になる。両方のセンサは距離を判断するので、それは、特徴融合処理で全ての特徴を組み合わせるための根拠として使用される基準値である。

ブロック７８によって示すように、レーダー位置７４、視覚方位４４、及び視覚方位率４６が組み合わされて、融合位置と方位率を判断する。同様に、視覚センサ１１からのレーダー断面３６と物理的大きさの測定値５４は、ブロック７６によって示すように、融合サイズ測定値に組み合わせることができる。ブロック７２の融合距離と接近距離、ブロック７８の融合位置と方位率、及びブロック７６の融合サイズ測定値は、ブロック８０で他の車両パラメータ６２と組み合わされる。融合特徴測定値の形式のブロック８０におけるレーダーセンサ１０及び視覚センサ１１の両方からの属性の解析は、信頼性の高い制御信号を提供する。

以上の説明は、本発明の好ましい実施形態を構成するが、本発明は、特許請求の範囲の適正な範囲と公正な意味から逸脱することなく修正と変更を受けることが認められるであろう。

本発明により衝突を感知して安全システムの展開を制御するためのシステムを組み込んだ代表的な自動車の俯瞰図である。 本発明のセンサシステムのレーダーセンサに関する信号と判断流れ図を示す図である。 本発明のセンサシステムの視覚システムに関する信号と判断流れ図を示す図である。 安全装置を制御するためのレーダー出力と視覚出力の統合を示す流れ図である。 各センサからの類似の特徴を組み合わせて、結合された多重センサ融合特徴に基づいて安全装置を制御する特徴レベル融合論理を示す流れ図である。

Claims (16)

1. 切迫する衝突を感知して該切迫する衝突の物体の特性に対応するセンサ信号を生成するように構成されたセンサ（１０、１１）と、
   前記センサシステムと通信して前記センサ信号を受信し、該センサ信号に基づいた制御信号を生成するように構成された電子制御モジュール（１２）と、
   前記電子制御モジュール（１２）と通信し、前記制御信号に基づいた展開特性を調節するように構成された安全装置（１３、１４、１６、１８、１９）と、
   を含むことを特徴とする自動車のためのシステム。
2. 前記展開特性が前記物体の範囲（２８、４２）に基づいて調節される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記展開特性が前記物体の接近速度（３０、７０）に基づいて調節される、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
4. 前記展開特性が前記物体の大きさ（３６、５４）に基づいて調節される、請求項１から請求項３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記展開特性が前記物体の方位（４４、４６）に基づいて調節される、請求項１から請求項４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記安全装置（１３、１４、１６、１８、１９）がエアバッグ（１３、１４）である、請求項１から請求項５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記エアバッグ（１３、１４）が外部エアバッグ（１３）である、請求項６に記載のシステム。
8. 前記エアバッグ（１３、１４）の展開速度が前記制御信号に基づいている、請求項６に記載のシステム。
9. 前記エアバッグ（１３、１４）の展開力が前記制御信号に基づいている、請求項６に記載のシステム。
10. 前記安全装置がシートベルトプリテンショナ（１８）である、請求項１から請求項９のいずれかに記載のシステム。
11. シートベルトプリテンショナ（１８）によって与えられるシートベルト張力の量が前記制御信号に基づいている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記安全装置がシートポジショナ（１９）である、請求項１から請求項１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記シートポジショナ（１９）によって与えられるシート位置が前記制御信号に基づいている、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記安全装置が膨張可能な構造体（１６）である、請求項１から請求項１３のいずれかに記載のシステム。
15. 前記膨張可能な構造体（１６）を作動させるために印加される力が前記制御信号に基づいている、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記電子制御モジュール（１２）が前記視覚出力（２２）と前記レーダー出力（２０）とに基づいて制御信号を生成するように構成されている、請求項１から請求項１５のいずれかに記載のシステム。

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