JP3708650B2 - 障害物検知装置を用いた乗員保護装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は障害物検知装置を用いた乗員保護装置に係り、特に、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置の一例としては、特開平７−２２３５０５号公報に示される構造が知られている。
【０００３】
図２１に示される如く、この障害物検知装置を用いた乗員保護装置では、車両７０の周囲に存在する他車両等の障害物７２を、車両７０に設けた障害物検知センサー７４、７６で検知し、その信号に基づいて乗員保護装置８０を作動させる装置において、前方衝突を検知する場合には、実際の衝突を検知する衝突検知センサー８２の信号と、障害物検知センサー７４、７６からの信号とに基づいて乗員保護装置８０を作動させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この障害物検知装置を用いた乗員保護装置では、車両７０の障害物７２に対する相対速度を検知することはできるが、車両７０への障害物７２の衝突角度を検知することはできないため、自車両７０に障害物７２が、どの様な衝突形態、即ちどの様な衝突角度及び衝突角度方向の相対速度（衝突速度）で衝突してくるかを予測できない。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、車両への障害物の衝突形態を事前に予測できる障害物検知装置を用いた乗員保護装置を得ることが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報から三角測量により障害物の位置を算出し、該算出される障害物の位置の軌跡から自車両に対する障害物の衝突角度を演算する衝突角度演算手段と、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報を基に、前記衝突角度演算手段で算出された障害物の衝突角度方向の相対速度を演算する衝突速度演算手段と、
衝突センサーと、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報から前記障害物の位置を示す交点が存在しないと判定した場合は、実距離に２個の測距センサーの距離測定値の平均値を採用し、衝突角度を前記障害物が前記２個の測距センサから離れている領域において存在する位置を示す交点Ａと交点Ｂから求めた前記障害物の推定軌跡の１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂの傾きａから算出すると共に、衝突判定のための閾値を前記衝突角度と前記衝突角度方向の相対速度との関係から設定する閾値設定手段と、
前記衝突センサーで検出した衝突加速度が前記閾値設定手段で設定された閾値を越えた場合に作動する乗員保護手段と、からなることを特徴としている。
【００１１】
従って、閾値設定手段は、２個の測距センサーから得られた距離情報から障害物の位置を示す交点が存在しないと判定した場合に、実距離に２個の測距センサーの距離測定値の平均値を採用し、衝突角度を障害物が２個の測距センサから離れている領域において存在する位置を示す交点Ａと交点Ｂから求めた障害物の推定軌跡の１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂの傾きａから算出すると共に、衝突角度と衝突角度方向の相対速度との関係から衝突加速度の閾値を変更設定するため、衝突形態に応じた衝突加速度の閾値の設定が可能になり、乗員保護手段が最適なタイミングで作動する。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、前記衝突速度演算手段は、前記２個の測距センサーのうち、検出した相対速度から演算した衝突速度の演算誤差が少ない方の測距センサを選択し、選択した測距センサからの情報により障害物の衝突角度方向の相対速度を演算することを特徴としている。
【００１３】
従って、２個の測距センサの情報を比較し、２個の測距センサで検出した相対速度から演算した衝突速度のうち演算誤差が少ない方のセンサ情報を採用し、このセンサ情報に基づいて障害物の衝突角度方向の相対速度を演算できるため、センサ情報が安定しない極近距離においても障害物の衝突角度方向の相対速度の演算精度が向上する。
【００１４】
請求項３記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、衝突前に衝突角度方向の相対速度、衝突位置及び衝突角度を各々演算し、その演算結果と前記衝突センサーによる衝突加速度の立ち上がり時間とに基づいて前記乗員保護手段の作動速度を制御することを特徴としている。
【００１５】
従って、障害物の衝突角度方向の相対速度、衝突位置及び衝突角度に合った作動速度で乗員保護手段が作動するため、乗員保護手段による乗員の保護が効果的に行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の障害物検知装置を用いた乗員保護装置の第１実施形態を図１〜図１３に従って説明する。
【００１７】
なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向を示す。
図１に示される如く、本実施形態の車両１０には、前面１０Ａの車幅方向両端部近傍に２個の電波レーダーセンサからなる右側（Ｒ）の測距センサー１２と左側（Ｌ）の測距センサー１４とがそれぞれ搭載されており、これらの測距センサー１２、１４の検出値に基づいて前面衝突時に車両１０と障害物１６の距離及び相対速度を検出するようになっている。
【００１８】
図２に示される如く、測距センサー１２、１４はそれぞれ衝突情報検出部２０に接続されており、この衝突情報検出部２０は、障害物１６に関する詳細な情報として、衝突速度或は衝突角度等について演算するようになっている。
【００１９】
なお、測距センサー１２、１４は、衝突情報検出部２０内に設けられた衝突速度演算部２０Ａと現在位置演算部２０Ｂとに接続されており、現在位置演算部２０Ｂには、測距センサー１２、１４を搭載した車両上の位置を入力するためのセンサー搭載位置設定部２２と、車両サイズを入力するための車両サイズ設定部２４が接続されている。また、衝突情報検出部２０内には、障害物軌跡演算部２０Ｃが設けられており、この障害物軌跡演算部２０Ｃは、衝突速度演算部２０Ａと現在位置演算部２０Ｂとに接続されている。
【００２０】
測距センサー１２、１４及び衝突情報検出部２０は、衝突予知部２６に接続されており、この衝突予知部２６は、ある一定距離における衝突速度と衝突角度から衝突の危険度を推定し、乗員保護装置の作動閾値を設定する閾値設定手段を構成している。
【００２１】
衝突予知部２６は、衝突判定部２８に接続されている。この衝突判定部２８には、加速度センサーからなる衝突センサー３０が接続されており、実際の衝突時には衝突センサー３０から出力される衝突加速度Ｇと、衝突予知部２６で設定された閾値とを比較し、実際の衝突加速度が閾値を上回れば、衝突判定部２６から衝突判定信号が出力してエアバッグ装置等の乗員保護装置３２を作動させるようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
障害物の現在位置演算方法の説明。
【００２３】
一般的に、コーナリフレクタ（標準反射体）は電波を１点で反射する特性があるが、ある幅（大きさ）を持った障害物１６、例えば、他車両等ではレーダ反射強度に分布があるため、電波を強く反射するところを認識する。その結果、２個のレーダセンサーからなる測距センサー１２、１４で障害物１６を検知する場合に、それぞれの反射点が異なるため、２個の測距センサー１２、１４で検出した距離、相対速度が一致しないことにより、障害物１６が１つでも２つの障害物１６が存在するようなデータになることがある。しかしながら、現実的には１ｍ程度の近距離において複数の障害物１６を考慮する必要がほとんど無いので、１つの障害物１６とみなして三角測量によりある程度の精度で障害物１６の現在位置を推定しても問題ない。
【００２４】
従って、衝突予知部２６では、図３のフローチャートに示される如く、ステップ（以下Ｓという）１００において、図４に示される測距センサ（Ｒ）１２、（Ｌ）１４の距離測定値Ｒｒ、Ｒｌを読み込む。また、障害物軌跡演算部２０Ｃでの演算結果である図５に示される推定軌跡（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を読み込む。
【００２５】
続いて、Ｓ１０２において、距離情報から障害物１６の位置を示す交点が存在するかをチェックし、交点が存在すると判定した場合はＳ１０４に分岐し、図４に示される障害物１６の実距離ｌの演算を次式１により行う。
【００２６】
【数１】
【００２７】
ここで、２個のセンサーの間隔（左右対称）をＷ（ｍ）とする。
続く、Ｓ１０６において、図４に示される障害物１６の方位角θの演算を次式２により行う。
【００２８】
【数２】
【００２９】
一方、Ｓ１０２において、交点が存在しないと判定した場合は、Ｓ１０８に進み実距離ｌに２個の測距センサー１２、１４の距離測定値（Ｒｒ，Ｒｌ）の平均値を採用する。続いて、Ｓ１１０において、方位角θを推定軌跡の１次方程式の傾きａから算出する。
【００３０】
従って、図５に示される如く、ある幅（大きさ）をもつ障害物１６（例えばガードレール、コンクリート壁等）の検知では、障害物１６とセンサ間の距離が、２個の測距センサー１２、１４の間隔（Ｗ）の約１／２以下になると（ｔ＝ｔ０＋１の地点）、障害物１６の位置を示す交点が存在しなくなるため、現在位置及び方位の演算ができなくなる。そこで、障害物１６がある程度センサから離れている領域において存在する障害物１６の位置を示す交点Ａ（ｔ＝ｔ０−１の地点）、交点Ｂ（ｔ＝ｔ０の地点）から求めた障害物軌跡（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）と現在の測距データ（Ｒｒ，Ｒｌ）を用いて現在位置を推定する。
【００３１】
今、直線Ｙ＝ａＸ＋ｂとＸ軸の交点（推定衝突位置）をＤとし、更にこの交点を中心とした半径（（Ｒｒ＋Ｒｌ）／２）の円Ｒ１と、直線Ｙ＝ａＸ＋ｂとの交点Ｃを時刻（ｔ＝ｔ０＋１）における障害物１６の位置と仮定する。つまり、極めて短い時間では方位が大きく変化することは少ないので障害物１６の軌跡は１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂから大きく外れることはない。また、２個の測距センサー１２、１４の測距データ（Ｒｒ，Ｒｌ）は障害物１６の最も近い部分までの距離を信号処理によって抽出し（ある程度一様な反射強度分布を持つ障害物１６）、２つの測距結果の平均値を採用すれば実際の障害物１６の位置と交点Ｃがよく一致する。
【００３２】
障害物軌跡演算方法の説明。
障害物軌跡演算部２０Ｃでは、図６のフローチャートに示される如く、Ｓ２００において、現在位置演算部２０Ｂで算出した現在位置データ（ｌ，θ）を読み込む。そして、Ｓ２０２において、極座標形式を直交座標形式に変換し、Ｓ２０４において、ノイズの影響を除去するために４点の移動平均値（Ｘ，Ｙ）ａｖｅｎを演算する。続く、Ｓ２０６では障害物１６の進入軌跡が大きく変化しない範囲（最大数１０ｃｍ以内）の移動平均値（（Ｘａｖｅｌ，Ｙａｖｅｌ）、（Ｘａｖｅｎ，Ｙａｖｅｎ））から、図７に示される軌跡の一次方程式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を算出し、Ｓ２０８において、一次方程式の傾きａから方位角θｔを計算する。
【００３３】
衝突速度の演算方法の説明。
電波を利用した電波レーダセンサではドップラ効果により、送信波と受信波の周波数差（ドップラ周波数）を測定することにより障害物１６のビーム照射部とセンサとの相対速度を計測できる。相対速度ベクトルがビーム放射方向と一致している場合は、相対速度と車両１０への接近速度は一致するが、相対速度ベクトルがビーム放射方向に一致しない場合は、測距センサー１２、１４の検出する相対速度は実際の接近速度のｃｏｓ成分となるので衝突角度によっては大きな誤差が生じる。
【００３４】
図８のフローチャートに示される如く、衝突情報検出部２０では、Ｓ３００において、２個の測距センサー１２、１４で検出した相対速度Ｖｒ、Ｖｌと衝突予知部２６での演算結果である方位角θｔを読み込む。Ｓ３０２において、センサ（Ｒ）１２側の相対速度Ｖｒから衝突速度Ｖ１を、更にセンサ（Ｌ）１４側の相対速度Ｖｌから衝突速度Ｖ２を演算する。
【００３５】
Ｓ３０４において、Ｖ１とＶ２の差の絶対値がある速度範囲ΔＶ内にあればＳ３０６に進み、衝突速度ＶはＶ１とＶ２の平均値を採用する。一方、Ｓ３０４において、Ｖ１とＶ２の差の絶対値が速度範囲より大きければＳ３０８に進み、測距センサー１２、１４と障害物１６との角度θｒ、角度θｌから算出した衝突速度Ｖ１、Ｖ２の算出式のｃｏｓ項の角度（９０−θｔ−θｒ）と（９０＋θｔ−θｌ）の大きさを比較し、角度（９０＋θｔ−θｌ）が大きければＳ３１０に進み衝突速度にＶ１を採用する。一方、角度（９０−θｔ−θｒ）が大きいときにはＳ３１２に進み衝突速度にＶ２を採用する。
【００３６】
これは、図９に示される如く、衝突速度Ｖ１、Ｖ２の算出式のｃｏｓ項の角度（９０−θｔ−θｒ）及び（９０＋θｔ−θｌ）が０°に近い領域では角度θｒ、θｌ、θｔの誤差による影響が小さいのに対し、９０°に近い領域では影響が大きくなるので、角度の小さい方の衝突速度を採用すれば、より精度の高い衝突速度を知ることができる。
【００３７】
さらに、Ｓ３１４において、障害物１６の軌跡から得られた方位角θｔを衝突角度θｖとする。
【００３８】
衝突予知方法の説明。
衝突予知部２６では、図１０に示されるフローチャートによって、衝突速度Ｖ、衝突角度θｖ、障害物１６との実距離ｌ及び、２個の測距センサー１２、１４の検出距離Ｒｒ、Ｒｌにより、乗員保護装置３２としてのエアバッグの展開タイミングを決める衝突加速度の閾値を演算する。
【００３９】
即ち、Ｓ４００において、衝突速度Ｖ、衝突角度θｖ、実距離ｌ及びセンサ検出距離Ｒｒ、Ｒｌを読み込み、Ｓ４０２において、至近距離（センサ間隔の１／２以下の距離）で２個の測距センサー１２、１４の検出距離Ｒｒ、Ｒｌに交点がある場合と交点が無い場合（ある大きさを持った障害物１６）を判断する。交点がある場合は、Ｓ４１０に移行し、交点が無い、つまり障害物１６にある大きさがあるときは、Ｓ４０４において、センサ検出距離Ｒｒとセンサ検出距離Ｒｌを比較する。センサ検出距離Ｒｌがセンサ検出距離Ｒｒより小さい場合には、Ｓ４０６において、実距離ｌとして２個の測距センサー１２、１４の測距データの小さい方のセンサ検出距離Ｒｌを採取し、センサ検出距離Ｒｌがセンサ検出距離Ｒｒより小さくない場合には、Ｓ４０８において、実距離ｌとして２個の測距センサー１２、１４の測距データの小さい方のセンサ検出距離Ｒｒを採取する。
【００４０】
続く、Ｓ４１０において、実距離ｌがある一定距離ｌｔｈより小さくなるまでＳ４００〜Ｓ４０８をくり返し実行する。実距離ｌがある一定距離ｌｔｈより小さくなると、Ｓ４１２において、衝突速度ＶがＶｔｈ１とＶｔｈ３の範囲にあるかを判断し、衝突速度ＶがＶｔｈ１とＶｔｈ３の範囲にあると判断した場合はＳ４１４に分岐して、衝突角度θｖがθｔｈ１とθｔｈ４の範囲内にあるかどうかを判断する。衝突角度θｖがθｔｈ１とθｔｈ４の範囲内にある場合には、Ｓ４１６において、図１１に示される領域１にあるか否かを判定し、あると判定したならば、Ｓ４１８において、閾値ＧｔｈにＧｔｈ２をセットする。
【００４１】
Ｓ４１６において、図１１に示される領域１にないと判定したならば、Ｓ４２０において、図１１に示される領域２にあるか否かを判定し、あると判定したならば、Ｓ４２２において、閾値ＧｔｈにＧｔｈ１をセットする。
【００４２】
Ｓ４２０において、図１１に示される領域２にないと判定したならば、Ｓ４２４において、閾値ＧｔｈにＧｔｈ３をセットする。
【００４３】
即ち、障害物１６が衝突が避けられない距離ｌｔｈにある場合には、衝突角度θｖが０°に近い範囲は大きな衝突加速度が発生するので通常の閾値ＧｔｈにＧｔｈ３を使用するのに対して、衝突角度θｖが大きくなると（正突時には左右３０°以上）衝突加速度の大きさ及び立ち上がり時間が遅くなる傾向にあるため、図１１に示すように衝突角度θｖが（θｔｈ１〜θｔｈ２、θｔｈ３〜θｔｈ４）で衝突速度Ｖが比較的小さい領域（Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ２）では閾値ＧｔｈにＧｔｈ１を使用する。これと同じ衝突角度θｖの範囲で衝突速度Ｖが（Ｖｔｈ２〜Ｖｔｈ３）の範囲では閾値ＧｔｈにＧｔｈ２を使用する。なお、３つの閾値Ｇｔｈは、Ｇｔｈ３＞Ｇｔｈ２＞Ｇｔｈ１なる大小関係にある。
【００４４】
衝突判定方法の説明。
衝突判定部２８では、図１２のフローチャートに示される如く、Ｓ５００において、衝突センサ３０の検出値Ｇｓｅｎｓと閾値Ｇｔｈを読み込み、Ｓ５０２において、検出値Ｇｓｅｎｓを時間ｔ０〜ｔ１の区間積分した値Ｖｓｅｎｓを演算する。続く、Ｓ５０４において、衝突予知部２６で決定した閾値Ｇｔｈの積分値Ｖｔｈを演算しＳ５０６に移る。
【００４５】
Ｓ５０６において、ＶｓｅｎｓがＶｔｈを上回ったか否かを判定し、図１３に点Ｐ１で示される如く、ＶｓｅｎｓがＶｔｈを上回った場合には、Ｓ５０８において、衝突と判断し、乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置に衝突判定信号（エアバッグ装置作動許可信号）を出力し、エアバッグ装置の作動を許可（又は作動）する。一方、Ｓ５０６において、ＶｓｅｎｓがＶｔｈを上回らなかったと判定した場合には、Ｓ５１０において、非衝突と判断し、乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置に衝突判定信号（エアバッグ装置作動禁止信号）を出力し、エアバッグ装置の作動を禁止する。
【００４６】
従って、本実施形態では、複数の相対速度と距離を同時に検知可能な２個の測距センサー１２、１４を用いて、衝突情報演算部２０で衝突情報（相対速度、距離、方位）を正確に演算し、更に衝突予知部２６で、衝突形態に応じた乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置の作動閾値Ｇｔｈの最適値を衝突角度と衝突速度から決定している。このため、衝突センサ３０の検出加速度が小さい時でも最適なタイミングで乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置を展開することができる。
【００４７】
なお、図１４に示される如く、車両１０の側面１０Ｂの車両前後方向両端部近傍に２個の測距センサー１２、１４をそれぞれ搭載した構成とし、これらの測距センサー１２、１４によって、側面衝突時に車両１０と障害物１６の距離及び相対速度を検出する構成としても良い。
［第２実施形態］
本発明の障害物検知装置を用いた乗員保護装置の第２実施形態を図１５〜図２０に従って説明する。
【００４８】
なお、本実施形態の構成は第１実施形態と同一となっているため説明を省略し、作用を説明する。
【００４９】
図１５に示される如く、右斜め３０°方向から障害物１６が車両に衝突する場合において、２つの測距センサー１２、１４で検出した相対速度から演算した衝突速度と時間との関係は、縦軸を衝突速度、横軸を時間とし、時間０sec が衝突の瞬間とすると図１６に示されるようになる。
【００５０】
このグラフにおいて、実線は右側（Ｒ）の測距センサー１２で検出した相対速度から演算した衝突速度を示しており、破線は左側（Ｌ）の測距センサー１４で検出した相対速度から演算した衝突速度を示している。また、衝突速度が各センサに対して２本づつあるのは、各センサの距離検出精度を±１５cmに振ったときの各衝突速度の計算値であり、検出される距離の変動によって、速度の計算値が２本の曲線の間の範囲内で変動することを示している。
【００５１】
図１６に示される如く、右側（Ｒ）の測距センサー１２で検出した相対速度から演算した衝突速度では、衝突前０．０４sec （車両から約数１０cm手前）の近距離付近において演算誤差が大きくなっている。特に、右側（Ｒ）の測距センサー１２が検出する相対速度（衝突速度のｃｏｓ成分）は、障害物１６が車両に接近するにしたがって減少し、さらに接近すると極性が反転する状況が発生する。これは、衝突速度Ｖが、Ｖ＝Ｖｒ／ｃｏｓθｒにより求まるが、θｒが９０°付近ではｃｏｓθｒの値が極めて小さいため、衝突速度Ｖはθｒの演算誤差に大きな影響を受けるためである。
【００５２】
なお、一般的な衝突形態では、数１０msecの極短時間（この間の移動は数１０cm）での速度変化は極めて少ないため、衝突の瞬間の衝突速度は、衝突前数１０msecの衝突速度を検出することである程度予測が可能である。しかし、実際の車両衝突では、自車両または相手車両が、衝突の直前に他の障害物に衝突する多重衝突もあり得る。この多重衝突においては、例えば、自車両が、相手車両との衝突速度を判定した直後に、相手車両が他の物体に衝突すると、実際の衝突速度は大きく変化してしまう。この理由から衝突速度を正確に予測するには、可能な限り衝突の直前ぎりぎりまで測定をする必要がある。
【００５３】
そこで、本実施形態の衝突予知部２６では、図１７のフローチャートに示される如く、Ｓ６００において、直線Ｙ＝ａＸ＋ｂとＸ軸の交点、即ち推定衝突位置Ｄが、２個のセンサーの間隔（左右対称）Ｗの１／２より大きいか否か、即ち、推定衝突位置Ｄが車両前部中央のＷ／２の範囲外にあるか否かの判定を行う。
【００５４】
Ｓ６００において、推定衝突位置Ｄが、車両のセンターに対して２個の測距センサー１２、１４の間隔（左右対称）Ｗの１／２より大きい位置にあると判定された場合には、Ｓ６０２に移る。これは、推定衝突位置Ｄが車両のセンターに対してＷ／２より大きい領域にあると、測距センサーと障害物１６との相対速度が発生し難く、且つ測距センサーの感度が低い方向からの衝突となるため、２個の測距センサー１２、１４による安定した検出が困難な状況となると考えられるためであり、この場合には、左右の測距センサー１２、１４の情報を比較し、安定的に検知している方のセンサの情報のみを採用する。即ち、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆに測距センサー１２、１４で検出した相対速度ＶｒとＶｌとのうちの安定的に検知している方の情報をセットし、同時に角度θに測距センサーと障害物１６との角度θｒと角度θｌとのうちの安定的に検知している方の情報をセットする。
【００５５】
一方、Ｓ６００において、推定衝突位置Ｄが、車両のセンターに対して２個の測距センサー１２、１４の間隔（左右対称）Ｗの１／２より大きくない位置と判定された場合には、Ｓ６０４に移る。Ｓ６０４では、衝突角度θｉがθ１（５°）とθ２（３０°）の範囲内にあるかどうかを判断し、範囲内にあると判断した場合（左側斜突）には、Ｓ６０６へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、右側の測距センサー１２の情報Ｖｒ、θｒをセットする。
【００５６】
一方、Ｓ６０４において、衝突角度θｉがθ１（５°）とθ２（３０°）の範囲内にないと判断された場合には、Ｓ６０８において、衝突角度θｉが−θ１（−５°）と−θ２（−３０°）の範囲内にあるかどうかを判断し、範囲内にあると判断した場合（右側斜突）には、Ｓ６１０へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、左側の測距センサー１４の情報Ｖｌ、θｌをセットする。
【００５７】
Ｓ６０８において、衝突角度θｉが−θ１（−５°）と−θ２（−３０°）の範囲内にないと判断した場合には、Ｓ６１２において、衝突角度θｉがθｉ＜｜θ１｜（θ１＝±５°）の範囲内にあるかどうかを判断し、この範囲内にあると判断し場合には、Ｓ６１４に移り、推定衝突位置Ｄが車両前部の左側か否かの判断を行う。
【００５８】
Ｓ６１４において、推定衝突位置Ｄが車両前部の左側であると判断された場合には、衝突角度θｉが小さく、且つ車両前部の左側に衝突するオフセット衝突であるため、Ｓ６０６へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、右側の測距センサー１２の情報Ｖｒ、θｒをセットする。
【００５９】
一方、Ｓ６１４において、推定衝突位置Ｄが車両前部の左側でないと判断された場合には、Ｓ６１６に移り、推定衝突位置Ｄが車両前部の右側か否かの判断を行う。
【００６０】
Ｓ６１６において、推定衝突位置Ｄが車両前部の右側であると判断された場合には、衝突角度θｉが小さく、且つ車両前部の右側に衝突するオフセット衝突であるため、Ｓ６１０へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、左側の測距センサー１２の情報Ｖｌ、θｌをセットする。
【００６１】
一方、Ｓ６１６において、推定衝突位置Ｄが車両前部の右側でないと判断された場合には、Ｓ６１８に移り、推定衝突位置Ｄが車両前部の中央か否かの判断を行う。
【００６２】
Ｓ６１８において、推定衝突位置Ｄが車両前部の中央であると判断された場合には、衝突角度θｉが小さく、且つ車両前部の中央に衝突する正面衝突では、左右の測距センサー１２、１４の検出誤差は殆ど同レベルであるため、Ｓ６０２に移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆに測距センサーで検出した相対速度Ｖｒ又はＶｌをセットし、同時に角度θに測距センサーと障害物１６との角度θｒ又は角度θｌをセットする。
【００６３】
また、Ｓ６０２、Ｓ６０６及びＳ６１０の後には、Ｓ６２０において、衝突角度及び衝突位置に基づいて設定された相対速度Ｖｒｅｆと角度θとから、衝突速度Ｖを演算する。
【００６４】
従って、本実施形態では、図１８にマップで示される如く、衝突条件（衝突角度、衝突位置）に応じて、左右どちらのセンサ情報を使用するかを設定し、これに基づいて衝突速度Ｖを演算するため、障害物１６が近距離まで接近した場合でも、衝突速度Ｖを精度良く演算できる。
【００６５】
次に、本実施形態の衝突速度を用いた乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置の展開制御に付いて説明する。
【００６６】
このエアバッグ装置の展開制御は、衝突前に障害物１６の衝突速度、位置及び角度を検出し、車両１０に搭載した衝突センサー３０で検出した衝突加速度を用いて、衝突直後数ｍsec 以内に、衝突によるダメージの大きさを予測し、エアバッグ袋体の展開速度或いはエアバッグ袋体の内圧を最適に制御するようになっている。しかしながら、衝突のダメージを直接検出するためには、障害物１６の質量と衝突速度を検出しなければならないが、左右の測距センサー１２、１４では質量の検出は不可能である。
【００６７】
このため、次表１〜表４に示される如く、得られた４つの情報、即ち、図１９に示される如く、衝突センサー３０から出力される衝突加速度Ｇの積分値Ｖが、Ｖ１からＶ２に変化する時間、即ち、衝突センサーの立ち上がり時間＝ｔ２−ｔ１（重み付け係数Ｃｔ）、衝突速度（重み付け係数Ｃｖ）、衝突角度（重み付け係数Ｃａ）及び衝突位置（重み付け係数Ｃｐ）の各水準毎に衝突ダメージに対いする影響度に応じて異なるポイント数ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉを与える。
【００６８】
【表１】
【００６９】
【表２】
【００７０】
【表３】
【００７１】
【表４】
例えば、車両１０がバリヤへ速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）で正面衝突した場合の評価指標Ｓｂは、次式３により算出する。
【００７２】
【数３】
Ｓｂ＝Ｃｔ・ａｉ＋Ｃｖ・ｂｉ＋Ｃａ・ｃｉ＋Ｃｐ・ｄｉ
実際の衝突時には、同一の方法で評価指標Ｓｉを求め、次式４により、先に求めた評価指標Ｓｂとの比αを求める。
【００７３】
【数４】
α＝Ｓｉ／Ｓｂ
この結果、図２０に示される如く、この評価指標の比αに対応して、例えば、エアバッグ袋体の展開速度を予め設定記憶した展開速度Ｖｂに制御する。即ち、評価指標の比αが１より大きい領域、つまり衝突のダメージがかなり大きくなる領域では、展開速度Ｖｂを最大にするが、評価指標の比αが１より小さい領域、つまり衝突のダメージが小さくなる領域では、評価指標の比αに反比例させて展開速度Ｖｂを小さくし、エアバッグ袋体による保護効果が確保できる範囲でエアバッグ袋体の展開速度を下限にする。このため、エアバッグ袋体の最適な制御が可能になる。
【００７４】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、乗員保護装置はエアバッグ装置に限定されず、シートベルトプリテンショナー等の他の乗員保護装置であっても良い。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明は、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、２個の測距センサーから得られた距離情報から三角測量により障害物の位置を算出し、算出される障害物の位置の軌跡から自車両に対する障害物の衝突角度を演算する衝突角度演算手段と、２個の測距センサーから得られた距離情報を基に、衝突角度演算手段で算出された障害物の衝突角度方向の相対速度を演算する衝突速度演算手段と、衝突センサーと、２個の測距センサーから得られた距離情報から障害物の位置を示す交点が存在しないと判定した場合は、実距離に２個の測距センサーの距離測定値の平均値を採用し、衝突角度を障害物が２個の測距センサから離れている領域において存在する位置を示す交点Ａと交点Ｂから求めた障害物の推定軌跡の１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂの傾きａから算出すると共に、衝突判定のための閾値を前記衝突角度と前記衝突角度方向の相対速度との関係から設定する閾値設定手段と、衝突センサーで検出した衝突加速度が前記閾値設定手段で設定された閾値を越えた場合に作動する乗員保護手段と、からなるため、車両への障害物の衝突形態を事前に予測でき、乗員保護手段を最適なタイミングで作動できるという優れた効果を有する。
【００７８】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、衝突速度演算手段は、２個の測距センサーのうち、検出した相対速度から演算した衝突速度の演算誤差が少ない方の測距センサを選択し、選択した測距センサからの情報により障害物の衝突角度方向の相対速度を演算するため、請求項１記載の効果に加えて、極近距離においても衝突角度方向の相対速度の演算精度を向上することができるという優れた効果を有する。
【００７９】
請求項３記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、衝突前に衝突角度方向の相対速度、衝突位置及び衝突角度を各々演算し、その演算結果と衝突センサーによる衝突加速度の立ち上がり時間とに基づいて乗員保護手段の作動速度を制御するため、請求項１記載の効果に加えて、乗員の保護が効果的に行われるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示す概略構成図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の現在位置演算を示すフローチャートである。
【図４】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の現在位置演算を示す説明図である。
【図５】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の方位角を示す説明図である。
【図６】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の軌跡演算を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の移動軌跡を示す説明図である。
【図８】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度の演算を示すフローチャートである。
【図９】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度を示す説明図である。
【図１０】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突加速度の閾値演算を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度と衝突角度と衝突加速度の閾値との関係を示す説明図である。
【図１２】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突判定を示すフローチャートである。
【図１３】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突判定を示す説明図である。
【図１４】 本発明の第１実施形態の変形例に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示す概略構成図である。
【図１５】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の衝突速度演算を示す説明図である。
【図１６】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度の演算結果と衝突前の時間との関係を示すグラフである。
【図１７】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度の演算を示すフローチャートである。
【図１８】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突条件に応じて左右どちらのセンサ情報を使用するかを示すマップである。
【図１９】 衝突センサーの立ち上がり時間を示すグラフである。
【図２０】 評価指数の比とエアバッグ袋体の展開速度との関係を示すグラフである。
【図２１】 従来の実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 車両
１２ 測距センサー
１４ 測距センサー
１６ 障害物
２０ 衝突情報検出部
２０Ａ 衝突速度演算部
２０Ｂ 現在位置演算部
２０Ｃ 障害物軌跡演算部
２６ 衝突予知部（閾値設定手段）
２８ 衝突判定部
３０ 衝突センサー
３２ 乗員保護装置
【発明の属する技術分野】
本発明は障害物検知装置を用いた乗員保護装置に係り、特に、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置の一例としては、特開平７−２２３５０５号公報に示される構造が知られている。
【０００３】
図２１に示される如く、この障害物検知装置を用いた乗員保護装置では、車両７０の周囲に存在する他車両等の障害物７２を、車両７０に設けた障害物検知センサー７４、７６で検知し、その信号に基づいて乗員保護装置８０を作動させる装置において、前方衝突を検知する場合には、実際の衝突を検知する衝突検知センサー８２の信号と、障害物検知センサー７４、７６からの信号とに基づいて乗員保護装置８０を作動させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この障害物検知装置を用いた乗員保護装置では、車両７０の障害物７２に対する相対速度を検知することはできるが、車両７０への障害物７２の衝突角度を検知することはできないため、自車両７０に障害物７２が、どの様な衝突形態、即ちどの様な衝突角度及び衝突角度方向の相対速度（衝突速度）で衝突してくるかを予測できない。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、車両への障害物の衝突形態を事前に予測できる障害物検知装置を用いた乗員保護装置を得ることが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報から三角測量により障害物の位置を算出し、該算出される障害物の位置の軌跡から自車両に対する障害物の衝突角度を演算する衝突角度演算手段と、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報を基に、前記衝突角度演算手段で算出された障害物の衝突角度方向の相対速度を演算する衝突速度演算手段と、
衝突センサーと、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報から前記障害物の位置を示す交点が存在しないと判定した場合は、実距離に２個の測距センサーの距離測定値の平均値を採用し、衝突角度を前記障害物が前記２個の測距センサから離れている領域において存在する位置を示す交点Ａと交点Ｂから求めた前記障害物の推定軌跡の１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂの傾きａから算出すると共に、衝突判定のための閾値を前記衝突角度と前記衝突角度方向の相対速度との関係から設定する閾値設定手段と、
前記衝突センサーで検出した衝突加速度が前記閾値設定手段で設定された閾値を越えた場合に作動する乗員保護手段と、からなることを特徴としている。
【００１１】
従って、閾値設定手段は、２個の測距センサーから得られた距離情報から障害物の位置を示す交点が存在しないと判定した場合に、実距離に２個の測距センサーの距離測定値の平均値を採用し、衝突角度を障害物が２個の測距センサから離れている領域において存在する位置を示す交点Ａと交点Ｂから求めた障害物の推定軌跡の１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂの傾きａから算出すると共に、衝突角度と衝突角度方向の相対速度との関係から衝突加速度の閾値を変更設定するため、衝突形態に応じた衝突加速度の閾値の設定が可能になり、乗員保護手段が最適なタイミングで作動する。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、前記衝突速度演算手段は、前記２個の測距センサーのうち、検出した相対速度から演算した衝突速度の演算誤差が少ない方の測距センサを選択し、選択した測距センサからの情報により障害物の衝突角度方向の相対速度を演算することを特徴としている。
【００１３】
従って、２個の測距センサの情報を比較し、２個の測距センサで検出した相対速度から演算した衝突速度のうち演算誤差が少ない方のセンサ情報を採用し、このセンサ情報に基づいて障害物の衝突角度方向の相対速度を演算できるため、センサ情報が安定しない極近距離においても障害物の衝突角度方向の相対速度の演算精度が向上する。
【００１４】
請求項３記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、衝突前に衝突角度方向の相対速度、衝突位置及び衝突角度を各々演算し、その演算結果と前記衝突センサーによる衝突加速度の立ち上がり時間とに基づいて前記乗員保護手段の作動速度を制御することを特徴としている。
【００１５】
従って、障害物の衝突角度方向の相対速度、衝突位置及び衝突角度に合った作動速度で乗員保護手段が作動するため、乗員保護手段による乗員の保護が効果的に行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の障害物検知装置を用いた乗員保護装置の第１実施形態を図１〜図１３に従って説明する。
【００１７】
なお、図中矢印ＦＲは車両前方方向を示す。
図１に示される如く、本実施形態の車両１０には、前面１０Ａの車幅方向両端部近傍に２個の電波レーダーセンサからなる右側（Ｒ）の測距センサー１２と左側（Ｌ）の測距センサー１４とがそれぞれ搭載されており、これらの測距センサー１２、１４の検出値に基づいて前面衝突時に車両１０と障害物１６の距離及び相対速度を検出するようになっている。
【００１８】
図２に示される如く、測距センサー１２、１４はそれぞれ衝突情報検出部２０に接続されており、この衝突情報検出部２０は、障害物１６に関する詳細な情報として、衝突速度或は衝突角度等について演算するようになっている。
【００１９】
なお、測距センサー１２、１４は、衝突情報検出部２０内に設けられた衝突速度演算部２０Ａと現在位置演算部２０Ｂとに接続されており、現在位置演算部２０Ｂには、測距センサー１２、１４を搭載した車両上の位置を入力するためのセンサー搭載位置設定部２２と、車両サイズを入力するための車両サイズ設定部２４が接続されている。また、衝突情報検出部２０内には、障害物軌跡演算部２０Ｃが設けられており、この障害物軌跡演算部２０Ｃは、衝突速度演算部２０Ａと現在位置演算部２０Ｂとに接続されている。
【００２０】
測距センサー１２、１４及び衝突情報検出部２０は、衝突予知部２６に接続されており、この衝突予知部２６は、ある一定距離における衝突速度と衝突角度から衝突の危険度を推定し、乗員保護装置の作動閾値を設定する閾値設定手段を構成している。
【００２１】
衝突予知部２６は、衝突判定部２８に接続されている。この衝突判定部２８には、加速度センサーからなる衝突センサー３０が接続されており、実際の衝突時には衝突センサー３０から出力される衝突加速度Ｇと、衝突予知部２６で設定された閾値とを比較し、実際の衝突加速度が閾値を上回れば、衝突判定部２６から衝突判定信号が出力してエアバッグ装置等の乗員保護装置３２を作動させるようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
障害物の現在位置演算方法の説明。
【００２３】
一般的に、コーナリフレクタ（標準反射体）は電波を１点で反射する特性があるが、ある幅（大きさ）を持った障害物１６、例えば、他車両等ではレーダ反射強度に分布があるため、電波を強く反射するところを認識する。その結果、２個のレーダセンサーからなる測距センサー１２、１４で障害物１６を検知する場合に、それぞれの反射点が異なるため、２個の測距センサー１２、１４で検出した距離、相対速度が一致しないことにより、障害物１６が１つでも２つの障害物１６が存在するようなデータになることがある。しかしながら、現実的には１ｍ程度の近距離において複数の障害物１６を考慮する必要がほとんど無いので、１つの障害物１６とみなして三角測量によりある程度の精度で障害物１６の現在位置を推定しても問題ない。
【００２４】
従って、衝突予知部２６では、図３のフローチャートに示される如く、ステップ（以下Ｓという）１００において、図４に示される測距センサ（Ｒ）１２、（Ｌ）１４の距離測定値Ｒｒ、Ｒｌを読み込む。また、障害物軌跡演算部２０Ｃでの演算結果である図５に示される推定軌跡（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を読み込む。
【００２５】
続いて、Ｓ１０２において、距離情報から障害物１６の位置を示す交点が存在するかをチェックし、交点が存在すると判定した場合はＳ１０４に分岐し、図４に示される障害物１６の実距離ｌの演算を次式１により行う。
【００２６】
【数１】
ここで、２個のセンサーの間隔（左右対称）をＷ（ｍ）とする。
続く、Ｓ１０６において、図４に示される障害物１６の方位角θの演算を次式２により行う。
【００２８】
【数２】
一方、Ｓ１０２において、交点が存在しないと判定した場合は、Ｓ１０８に進み実距離ｌに２個の測距センサー１２、１４の距離測定値（Ｒｒ，Ｒｌ）の平均値を採用する。続いて、Ｓ１１０において、方位角θを推定軌跡の１次方程式の傾きａから算出する。
【００３０】
従って、図５に示される如く、ある幅（大きさ）をもつ障害物１６（例えばガードレール、コンクリート壁等）の検知では、障害物１６とセンサ間の距離が、２個の測距センサー１２、１４の間隔（Ｗ）の約１／２以下になると（ｔ＝ｔ０＋１の地点）、障害物１６の位置を示す交点が存在しなくなるため、現在位置及び方位の演算ができなくなる。そこで、障害物１６がある程度センサから離れている領域において存在する障害物１６の位置を示す交点Ａ（ｔ＝ｔ０−１の地点）、交点Ｂ（ｔ＝ｔ０の地点）から求めた障害物軌跡（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）と現在の測距データ（Ｒｒ，Ｒｌ）を用いて現在位置を推定する。
【００３１】
今、直線Ｙ＝ａＸ＋ｂとＸ軸の交点（推定衝突位置）をＤとし、更にこの交点を中心とした半径（（Ｒｒ＋Ｒｌ）／２）の円Ｒ１と、直線Ｙ＝ａＸ＋ｂとの交点Ｃを時刻（ｔ＝ｔ０＋１）における障害物１６の位置と仮定する。つまり、極めて短い時間では方位が大きく変化することは少ないので障害物１６の軌跡は１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂから大きく外れることはない。また、２個の測距センサー１２、１４の測距データ（Ｒｒ，Ｒｌ）は障害物１６の最も近い部分までの距離を信号処理によって抽出し（ある程度一様な反射強度分布を持つ障害物１６）、２つの測距結果の平均値を採用すれば実際の障害物１６の位置と交点Ｃがよく一致する。
【００３２】
障害物軌跡演算方法の説明。
障害物軌跡演算部２０Ｃでは、図６のフローチャートに示される如く、Ｓ２００において、現在位置演算部２０Ｂで算出した現在位置データ（ｌ，θ）を読み込む。そして、Ｓ２０２において、極座標形式を直交座標形式に変換し、Ｓ２０４において、ノイズの影響を除去するために４点の移動平均値（Ｘ，Ｙ）ａｖｅｎを演算する。続く、Ｓ２０６では障害物１６の進入軌跡が大きく変化しない範囲（最大数１０ｃｍ以内）の移動平均値（（Ｘａｖｅｌ，Ｙａｖｅｌ）、（Ｘａｖｅｎ，Ｙａｖｅｎ））から、図７に示される軌跡の一次方程式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を算出し、Ｓ２０８において、一次方程式の傾きａから方位角θｔを計算する。
【００３３】
衝突速度の演算方法の説明。
電波を利用した電波レーダセンサではドップラ効果により、送信波と受信波の周波数差（ドップラ周波数）を測定することにより障害物１６のビーム照射部とセンサとの相対速度を計測できる。相対速度ベクトルがビーム放射方向と一致している場合は、相対速度と車両１０への接近速度は一致するが、相対速度ベクトルがビーム放射方向に一致しない場合は、測距センサー１２、１４の検出する相対速度は実際の接近速度のｃｏｓ成分となるので衝突角度によっては大きな誤差が生じる。
【００３４】
図８のフローチャートに示される如く、衝突情報検出部２０では、Ｓ３００において、２個の測距センサー１２、１４で検出した相対速度Ｖｒ、Ｖｌと衝突予知部２６での演算結果である方位角θｔを読み込む。Ｓ３０２において、センサ（Ｒ）１２側の相対速度Ｖｒから衝突速度Ｖ１を、更にセンサ（Ｌ）１４側の相対速度Ｖｌから衝突速度Ｖ２を演算する。
【００３５】
Ｓ３０４において、Ｖ１とＶ２の差の絶対値がある速度範囲ΔＶ内にあればＳ３０６に進み、衝突速度ＶはＶ１とＶ２の平均値を採用する。一方、Ｓ３０４において、Ｖ１とＶ２の差の絶対値が速度範囲より大きければＳ３０８に進み、測距センサー１２、１４と障害物１６との角度θｒ、角度θｌから算出した衝突速度Ｖ１、Ｖ２の算出式のｃｏｓ項の角度（９０−θｔ−θｒ）と（９０＋θｔ−θｌ）の大きさを比較し、角度（９０＋θｔ−θｌ）が大きければＳ３１０に進み衝突速度にＶ１を採用する。一方、角度（９０−θｔ−θｒ）が大きいときにはＳ３１２に進み衝突速度にＶ２を採用する。
【００３６】
これは、図９に示される如く、衝突速度Ｖ１、Ｖ２の算出式のｃｏｓ項の角度（９０−θｔ−θｒ）及び（９０＋θｔ−θｌ）が０°に近い領域では角度θｒ、θｌ、θｔの誤差による影響が小さいのに対し、９０°に近い領域では影響が大きくなるので、角度の小さい方の衝突速度を採用すれば、より精度の高い衝突速度を知ることができる。
【００３７】
さらに、Ｓ３１４において、障害物１６の軌跡から得られた方位角θｔを衝突角度θｖとする。
【００３８】
衝突予知方法の説明。
衝突予知部２６では、図１０に示されるフローチャートによって、衝突速度Ｖ、衝突角度θｖ、障害物１６との実距離ｌ及び、２個の測距センサー１２、１４の検出距離Ｒｒ、Ｒｌにより、乗員保護装置３２としてのエアバッグの展開タイミングを決める衝突加速度の閾値を演算する。
【００３９】
即ち、Ｓ４００において、衝突速度Ｖ、衝突角度θｖ、実距離ｌ及びセンサ検出距離Ｒｒ、Ｒｌを読み込み、Ｓ４０２において、至近距離（センサ間隔の１／２以下の距離）で２個の測距センサー１２、１４の検出距離Ｒｒ、Ｒｌに交点がある場合と交点が無い場合（ある大きさを持った障害物１６）を判断する。交点がある場合は、Ｓ４１０に移行し、交点が無い、つまり障害物１６にある大きさがあるときは、Ｓ４０４において、センサ検出距離Ｒｒとセンサ検出距離Ｒｌを比較する。センサ検出距離Ｒｌがセンサ検出距離Ｒｒより小さい場合には、Ｓ４０６において、実距離ｌとして２個の測距センサー１２、１４の測距データの小さい方のセンサ検出距離Ｒｌを採取し、センサ検出距離Ｒｌがセンサ検出距離Ｒｒより小さくない場合には、Ｓ４０８において、実距離ｌとして２個の測距センサー１２、１４の測距データの小さい方のセンサ検出距離Ｒｒを採取する。
【００４０】
続く、Ｓ４１０において、実距離ｌがある一定距離ｌｔｈより小さくなるまでＳ４００〜Ｓ４０８をくり返し実行する。実距離ｌがある一定距離ｌｔｈより小さくなると、Ｓ４１２において、衝突速度ＶがＶｔｈ１とＶｔｈ３の範囲にあるかを判断し、衝突速度ＶがＶｔｈ１とＶｔｈ３の範囲にあると判断した場合はＳ４１４に分岐して、衝突角度θｖがθｔｈ１とθｔｈ４の範囲内にあるかどうかを判断する。衝突角度θｖがθｔｈ１とθｔｈ４の範囲内にある場合には、Ｓ４１６において、図１１に示される領域１にあるか否かを判定し、あると判定したならば、Ｓ４１８において、閾値ＧｔｈにＧｔｈ２をセットする。
【００４１】
Ｓ４１６において、図１１に示される領域１にないと判定したならば、Ｓ４２０において、図１１に示される領域２にあるか否かを判定し、あると判定したならば、Ｓ４２２において、閾値ＧｔｈにＧｔｈ１をセットする。
【００４２】
Ｓ４２０において、図１１に示される領域２にないと判定したならば、Ｓ４２４において、閾値ＧｔｈにＧｔｈ３をセットする。
【００４３】
即ち、障害物１６が衝突が避けられない距離ｌｔｈにある場合には、衝突角度θｖが０°に近い範囲は大きな衝突加速度が発生するので通常の閾値ＧｔｈにＧｔｈ３を使用するのに対して、衝突角度θｖが大きくなると（正突時には左右３０°以上）衝突加速度の大きさ及び立ち上がり時間が遅くなる傾向にあるため、図１１に示すように衝突角度θｖが（θｔｈ１〜θｔｈ２、θｔｈ３〜θｔｈ４）で衝突速度Ｖが比較的小さい領域（Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ２）では閾値ＧｔｈにＧｔｈ１を使用する。これと同じ衝突角度θｖの範囲で衝突速度Ｖが（Ｖｔｈ２〜Ｖｔｈ３）の範囲では閾値ＧｔｈにＧｔｈ２を使用する。なお、３つの閾値Ｇｔｈは、Ｇｔｈ３＞Ｇｔｈ２＞Ｇｔｈ１なる大小関係にある。
【００４４】
衝突判定方法の説明。
衝突判定部２８では、図１２のフローチャートに示される如く、Ｓ５００において、衝突センサ３０の検出値Ｇｓｅｎｓと閾値Ｇｔｈを読み込み、Ｓ５０２において、検出値Ｇｓｅｎｓを時間ｔ０〜ｔ１の区間積分した値Ｖｓｅｎｓを演算する。続く、Ｓ５０４において、衝突予知部２６で決定した閾値Ｇｔｈの積分値Ｖｔｈを演算しＳ５０６に移る。
【００４５】
Ｓ５０６において、ＶｓｅｎｓがＶｔｈを上回ったか否かを判定し、図１３に点Ｐ１で示される如く、ＶｓｅｎｓがＶｔｈを上回った場合には、Ｓ５０８において、衝突と判断し、乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置に衝突判定信号（エアバッグ装置作動許可信号）を出力し、エアバッグ装置の作動を許可（又は作動）する。一方、Ｓ５０６において、ＶｓｅｎｓがＶｔｈを上回らなかったと判定した場合には、Ｓ５１０において、非衝突と判断し、乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置に衝突判定信号（エアバッグ装置作動禁止信号）を出力し、エアバッグ装置の作動を禁止する。
【００４６】
従って、本実施形態では、複数の相対速度と距離を同時に検知可能な２個の測距センサー１２、１４を用いて、衝突情報演算部２０で衝突情報（相対速度、距離、方位）を正確に演算し、更に衝突予知部２６で、衝突形態に応じた乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置の作動閾値Ｇｔｈの最適値を衝突角度と衝突速度から決定している。このため、衝突センサ３０の検出加速度が小さい時でも最適なタイミングで乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置を展開することができる。
【００４７】
なお、図１４に示される如く、車両１０の側面１０Ｂの車両前後方向両端部近傍に２個の測距センサー１２、１４をそれぞれ搭載した構成とし、これらの測距センサー１２、１４によって、側面衝突時に車両１０と障害物１６の距離及び相対速度を検出する構成としても良い。
［第２実施形態］
本発明の障害物検知装置を用いた乗員保護装置の第２実施形態を図１５〜図２０に従って説明する。
【００４８】
なお、本実施形態の構成は第１実施形態と同一となっているため説明を省略し、作用を説明する。
【００４９】
図１５に示される如く、右斜め３０°方向から障害物１６が車両に衝突する場合において、２つの測距センサー１２、１４で検出した相対速度から演算した衝突速度と時間との関係は、縦軸を衝突速度、横軸を時間とし、時間０sec が衝突の瞬間とすると図１６に示されるようになる。
【００５０】
このグラフにおいて、実線は右側（Ｒ）の測距センサー１２で検出した相対速度から演算した衝突速度を示しており、破線は左側（Ｌ）の測距センサー１４で検出した相対速度から演算した衝突速度を示している。また、衝突速度が各センサに対して２本づつあるのは、各センサの距離検出精度を±１５cmに振ったときの各衝突速度の計算値であり、検出される距離の変動によって、速度の計算値が２本の曲線の間の範囲内で変動することを示している。
【００５１】
図１６に示される如く、右側（Ｒ）の測距センサー１２で検出した相対速度から演算した衝突速度では、衝突前０．０４sec （車両から約数１０cm手前）の近距離付近において演算誤差が大きくなっている。特に、右側（Ｒ）の測距センサー１２が検出する相対速度（衝突速度のｃｏｓ成分）は、障害物１６が車両に接近するにしたがって減少し、さらに接近すると極性が反転する状況が発生する。これは、衝突速度Ｖが、Ｖ＝Ｖｒ／ｃｏｓθｒにより求まるが、θｒが９０°付近ではｃｏｓθｒの値が極めて小さいため、衝突速度Ｖはθｒの演算誤差に大きな影響を受けるためである。
【００５２】
なお、一般的な衝突形態では、数１０msecの極短時間（この間の移動は数１０cm）での速度変化は極めて少ないため、衝突の瞬間の衝突速度は、衝突前数１０msecの衝突速度を検出することである程度予測が可能である。しかし、実際の車両衝突では、自車両または相手車両が、衝突の直前に他の障害物に衝突する多重衝突もあり得る。この多重衝突においては、例えば、自車両が、相手車両との衝突速度を判定した直後に、相手車両が他の物体に衝突すると、実際の衝突速度は大きく変化してしまう。この理由から衝突速度を正確に予測するには、可能な限り衝突の直前ぎりぎりまで測定をする必要がある。
【００５３】
そこで、本実施形態の衝突予知部２６では、図１７のフローチャートに示される如く、Ｓ６００において、直線Ｙ＝ａＸ＋ｂとＸ軸の交点、即ち推定衝突位置Ｄが、２個のセンサーの間隔（左右対称）Ｗの１／２より大きいか否か、即ち、推定衝突位置Ｄが車両前部中央のＷ／２の範囲外にあるか否かの判定を行う。
【００５４】
Ｓ６００において、推定衝突位置Ｄが、車両のセンターに対して２個の測距センサー１２、１４の間隔（左右対称）Ｗの１／２より大きい位置にあると判定された場合には、Ｓ６０２に移る。これは、推定衝突位置Ｄが車両のセンターに対してＷ／２より大きい領域にあると、測距センサーと障害物１６との相対速度が発生し難く、且つ測距センサーの感度が低い方向からの衝突となるため、２個の測距センサー１２、１４による安定した検出が困難な状況となると考えられるためであり、この場合には、左右の測距センサー１２、１４の情報を比較し、安定的に検知している方のセンサの情報のみを採用する。即ち、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆに測距センサー１２、１４で検出した相対速度ＶｒとＶｌとのうちの安定的に検知している方の情報をセットし、同時に角度θに測距センサーと障害物１６との角度θｒと角度θｌとのうちの安定的に検知している方の情報をセットする。
【００５５】
一方、Ｓ６００において、推定衝突位置Ｄが、車両のセンターに対して２個の測距センサー１２、１４の間隔（左右対称）Ｗの１／２より大きくない位置と判定された場合には、Ｓ６０４に移る。Ｓ６０４では、衝突角度θｉがθ１（５°）とθ２（３０°）の範囲内にあるかどうかを判断し、範囲内にあると判断した場合（左側斜突）には、Ｓ６０６へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、右側の測距センサー１２の情報Ｖｒ、θｒをセットする。
【００５６】
一方、Ｓ６０４において、衝突角度θｉがθ１（５°）とθ２（３０°）の範囲内にないと判断された場合には、Ｓ６０８において、衝突角度θｉが−θ１（−５°）と−θ２（−３０°）の範囲内にあるかどうかを判断し、範囲内にあると判断した場合（右側斜突）には、Ｓ６１０へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、左側の測距センサー１４の情報Ｖｌ、θｌをセットする。
【００５７】
Ｓ６０８において、衝突角度θｉが−θ１（−５°）と−θ２（−３０°）の範囲内にないと判断した場合には、Ｓ６１２において、衝突角度θｉがθｉ＜｜θ１｜（θ１＝±５°）の範囲内にあるかどうかを判断し、この範囲内にあると判断し場合には、Ｓ６１４に移り、推定衝突位置Ｄが車両前部の左側か否かの判断を行う。
【００５８】
Ｓ６１４において、推定衝突位置Ｄが車両前部の左側であると判断された場合には、衝突角度θｉが小さく、且つ車両前部の左側に衝突するオフセット衝突であるため、Ｓ６０６へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、右側の測距センサー１２の情報Ｖｒ、θｒをセットする。
【００５９】
一方、Ｓ６１４において、推定衝突位置Ｄが車両前部の左側でないと判断された場合には、Ｓ６１６に移り、推定衝突位置Ｄが車両前部の右側か否かの判断を行う。
【００６０】
Ｓ６１６において、推定衝突位置Ｄが車両前部の右側であると判断された場合には、衝突角度θｉが小さく、且つ車両前部の右側に衝突するオフセット衝突であるため、Ｓ６１０へ移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆ及び角度θに、左側の測距センサー１２の情報Ｖｌ、θｌをセットする。
【００６１】
一方、Ｓ６１６において、推定衝突位置Ｄが車両前部の右側でないと判断された場合には、Ｓ６１８に移り、推定衝突位置Ｄが車両前部の中央か否かの判断を行う。
【００６２】
Ｓ６１８において、推定衝突位置Ｄが車両前部の中央であると判断された場合には、衝突角度θｉが小さく、且つ車両前部の中央に衝突する正面衝突では、左右の測距センサー１２、１４の検出誤差は殆ど同レベルであるため、Ｓ６０２に移り、衝突速度の演算用の相対速度Ｖｒｅｆに測距センサーで検出した相対速度Ｖｒ又はＶｌをセットし、同時に角度θに測距センサーと障害物１６との角度θｒ又は角度θｌをセットする。
【００６３】
また、Ｓ６０２、Ｓ６０６及びＳ６１０の後には、Ｓ６２０において、衝突角度及び衝突位置に基づいて設定された相対速度Ｖｒｅｆと角度θとから、衝突速度Ｖを演算する。
【００６４】
従って、本実施形態では、図１８にマップで示される如く、衝突条件（衝突角度、衝突位置）に応じて、左右どちらのセンサ情報を使用するかを設定し、これに基づいて衝突速度Ｖを演算するため、障害物１６が近距離まで接近した場合でも、衝突速度Ｖを精度良く演算できる。
【００６５】
次に、本実施形態の衝突速度を用いた乗員保護装置３２としてのエアバッグ装置の展開制御に付いて説明する。
【００６６】
このエアバッグ装置の展開制御は、衝突前に障害物１６の衝突速度、位置及び角度を検出し、車両１０に搭載した衝突センサー３０で検出した衝突加速度を用いて、衝突直後数ｍsec 以内に、衝突によるダメージの大きさを予測し、エアバッグ袋体の展開速度或いはエアバッグ袋体の内圧を最適に制御するようになっている。しかしながら、衝突のダメージを直接検出するためには、障害物１６の質量と衝突速度を検出しなければならないが、左右の測距センサー１２、１４では質量の検出は不可能である。
【００６７】
このため、次表１〜表４に示される如く、得られた４つの情報、即ち、図１９に示される如く、衝突センサー３０から出力される衝突加速度Ｇの積分値Ｖが、Ｖ１からＶ２に変化する時間、即ち、衝突センサーの立ち上がり時間＝ｔ２−ｔ１（重み付け係数Ｃｔ）、衝突速度（重み付け係数Ｃｖ）、衝突角度（重み付け係数Ｃａ）及び衝突位置（重み付け係数Ｃｐ）の各水準毎に衝突ダメージに対いする影響度に応じて異なるポイント数ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉを与える。
【００６８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【００７２】
【数３】
Ｓｂ＝Ｃｔ・ａｉ＋Ｃｖ・ｂｉ＋Ｃａ・ｃｉ＋Ｃｐ・ｄｉ
実際の衝突時には、同一の方法で評価指標Ｓｉを求め、次式４により、先に求めた評価指標Ｓｂとの比αを求める。
【００７３】
【数４】
α＝Ｓｉ／Ｓｂ
この結果、図２０に示される如く、この評価指標の比αに対応して、例えば、エアバッグ袋体の展開速度を予め設定記憶した展開速度Ｖｂに制御する。即ち、評価指標の比αが１より大きい領域、つまり衝突のダメージがかなり大きくなる領域では、展開速度Ｖｂを最大にするが、評価指標の比αが１より小さい領域、つまり衝突のダメージが小さくなる領域では、評価指標の比αに反比例させて展開速度Ｖｂを小さくし、エアバッグ袋体による保護効果が確保できる範囲でエアバッグ袋体の展開速度を下限にする。このため、エアバッグ袋体の最適な制御が可能になる。
【００７４】
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、乗員保護装置はエアバッグ装置に限定されず、シートベルトプリテンショナー等の他の乗員保護装置であっても良い。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明は、２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、２個の測距センサーから得られた距離情報から三角測量により障害物の位置を算出し、算出される障害物の位置の軌跡から自車両に対する障害物の衝突角度を演算する衝突角度演算手段と、２個の測距センサーから得られた距離情報を基に、衝突角度演算手段で算出された障害物の衝突角度方向の相対速度を演算する衝突速度演算手段と、衝突センサーと、２個の測距センサーから得られた距離情報から障害物の位置を示す交点が存在しないと判定した場合は、実距離に２個の測距センサーの距離測定値の平均値を採用し、衝突角度を障害物が２個の測距センサから離れている領域において存在する位置を示す交点Ａと交点Ｂから求めた障害物の推定軌跡の１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂの傾きａから算出すると共に、衝突判定のための閾値を前記衝突角度と前記衝突角度方向の相対速度との関係から設定する閾値設定手段と、衝突センサーで検出した衝突加速度が前記閾値設定手段で設定された閾値を越えた場合に作動する乗員保護手段と、からなるため、車両への障害物の衝突形態を事前に予測でき、乗員保護手段を最適なタイミングで作動できるという優れた効果を有する。
【００７８】
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、衝突速度演算手段は、２個の測距センサーのうち、検出した相対速度から演算した衝突速度の演算誤差が少ない方の測距センサを選択し、選択した測距センサからの情報により障害物の衝突角度方向の相対速度を演算するため、請求項１記載の効果に加えて、極近距離においても衝突角度方向の相対速度の演算精度を向上することができるという優れた効果を有する。
【００７９】
請求項３記載の本発明は、請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、衝突前に衝突角度方向の相対速度、衝突位置及び衝突角度を各々演算し、その演算結果と衝突センサーによる衝突加速度の立ち上がり時間とに基づいて乗員保護手段の作動速度を制御するため、請求項１記載の効果に加えて、乗員の保護が効果的に行われるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示す概略構成図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の現在位置演算を示すフローチャートである。
【図４】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の現在位置演算を示す説明図である。
【図５】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の方位角を示す説明図である。
【図６】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の軌跡演算を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の移動軌跡を示す説明図である。
【図８】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度の演算を示すフローチャートである。
【図９】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度を示す説明図である。
【図１０】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突加速度の閾値演算を示すフローチャートである。
【図１１】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度と衝突角度と衝突加速度の閾値との関係を示す説明図である。
【図１２】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突判定を示すフローチャートである。
【図１３】 本発明の第１実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突判定を示す説明図である。
【図１４】 本発明の第１実施形態の変形例に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示す概略構成図である。
【図１５】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の障害物の衝突速度演算を示す説明図である。
【図１６】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度の演算結果と衝突前の時間との関係を示すグラフである。
【図１７】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突速度の演算を示すフローチャートである。
【図１８】 本発明の第２実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置の衝突条件に応じて左右どちらのセンサ情報を使用するかを示すマップである。
【図１９】 衝突センサーの立ち上がり時間を示すグラフである。
【図２０】 評価指数の比とエアバッグ袋体の展開速度との関係を示すグラフである。
【図２１】 従来の実施形態に係る障害物検知装置を用いた乗員保護装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 車両
１２ 測距センサー
１４ 測距センサー
１６ 障害物
２０ 衝突情報検出部
２０Ａ 衝突速度演算部
２０Ｂ 現在位置演算部
２０Ｃ 障害物軌跡演算部
２６ 衝突予知部（閾値設定手段）
２８ 衝突判定部
３０ 衝突センサー
３２ 乗員保護装置
Claims (3)
- ２個の測距センサーにより障害物との距離を検知する障害物検知装置を用いた乗員保護装置において、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報から三角測量により障害物の位置を算出し、該算出される障害物の位置の軌跡から自車両に対する障害物の衝突角度を演算する衝突角度演算手段と、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報を基に、前記衝突角度演算手段で算出された障害物の衝突角度方向の相対速度を演算する衝突速度演算手段と、
衝突センサーと、
前記２個の測距センサーから得られた距離情報から前記障害物の位置を示す交点が存在しないと判定した場合は、実距離に２個の測距センサーの距離測定値の平均値を採用し、衝突角度を前記障害物が前記２個の測距センサから離れている領域において存在する位置を示す交点Ａと交点Ｂから求めた前記障害物の推定軌跡の１次方程式Ｙ＝ａＸ＋ｂの傾きａから算出すると共に、衝突判定のための閾値を前記衝突角度と前記衝突角度方向の相対速度との関係から設定する閾値設定手段と、
前記衝突センサーで検出した衝突加速度が前記閾値設定手段で設定された閾値を越えた場合に作動する乗員保護手段と、からなることを特徴とする障害物検知装置を用いた乗員保護装置。 - 前記衝突速度演算手段は、前記２個の測距センサーのうち、検出した相対速度から演算した衝突速度の演算誤差が少ない方の測距センサを選択し、選択した測距センサからの情報により障害物の衝突角度方向の相対速度を演算することを特徴とする請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置。
- 衝突前に衝突角度方向の相対速度、衝突位置及び衝突角度を各々演算し、その演算結果と前記衝突センサーによる衝突加速度の立ち上がり時間とに基づいて前記乗員保護手段の作動速度を制御することを特徴とする請求項１記載の障害物検知装置を用いた乗員保護装置。
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