JP3236025B2 - マルチセンサ型対象物予測検出システム - Google Patents

マルチセンサ型対象物予測検出システム

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Description

【発明の詳細な説明】 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 前方エアバック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、レーザ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変調浸透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。衝突決定デバイスは、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ザー信号を送信
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と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は、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20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
早い時間で、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100MHz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29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である。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13
4b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、上記距離がメンバ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16
b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134
b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134
b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、確認距離を持ち、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、距離決定デバ
イスによってカウントされたドップラーパルス数の1/2
を差し引くことによって、決定される。各ドップラーパ
ルスは、ドップラーサイクルの1/2に等しい。すなわ
ち、5.8GHzにおいては1/2インチに等しい。よって、２
で割ることにより、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。
vs＝vxsin（β）−vycos（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。
vm＝vxsin（α＋β）−vycos（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vxおよびvy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1
34b′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ーパルス数の1/2を差し引くことに
よって、決定される。斜め三角形の３辺のすべての長さ
がわかると、下記の式（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、vx、vy、およ
び、θは、上述と同様にして求められる。
vx、vy、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できる。
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16a（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44
a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22a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48a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7
7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6D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なものである。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62a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、それぞれ信号経路84a,86a,88
a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、D
C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64a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96a
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、カウンタデバイス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有する。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16b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94a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110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K2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K
2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126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124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13
4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、ドップラーカウントを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16
2、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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タスキン，イスマイル アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02174 アーリングトン ガードナー ストリート 180 アパートメント ２ ―６ (56)参考文献 特開 昭48−100822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−100821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−42023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−39392（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−33790（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−43344（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−101361（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 B60R 21/00

Claims (41)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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間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。
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