JP4102407B2 - 分散センサを備える車両乗員拘束システム - Google Patents

分散センサを備える車両乗員拘束システム Download PDF

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Description

本発明は、車両乗員拘束システム、より詳細には、拘束装置を展開するかどうかを決定するためのシステムおよび方法に関する。
車両乗員拘束システムは、拘束装置の展開を必要とし得る事象を検出する1つ以上のセンサを含む。現在知られているセンサシステムは、局在センサを組み込んでおり、それらは各々、加速度センサおよび信号測定・フィルタリング装置を含み得る。個々の局在センサはまた、拘束装置展開を必要とする衝突または他の事象をその出力が反映しているかどうかを決定するためのアルゴリズムに従って加速度センサ出力を評価するプロセッサを含む。もしそうであれば、モジュールは、拘束装置を展開するために点火要求を開始する。拘束装置それ自体は、エアバッグといったあらゆる形式の拘束装置とし得る。
局在センサは拘束装置展開を正当化し得る事象を検出することができるが、所与の局在センサは他の車両位置で起きている事象を検出することはできない。従って、センサは、単にそれが車両の1つの限られた区域から取得する情報だけに基づいてその点火決定を下す。従って、たとえそのセンサによって検出された事象が展開を正当化しない場合でも、拘束装置が展開されることがあり得る。車両におけるいずれかの他の箇所からのデータがなければ、局在センサが、所与の点火要求が実際に衝突に起因するものであるという妥当性を評価するための方法はまったくない。さらに、衝突発生を単一の局在センサから確定する方法もまったくない。
拘束装置を展開する決定への信頼を改善する拘束システムに対する要望が存在する。
本発明は全体として、拘束装置の展開をトリガし得る事象を感知するための分散形センシングシステムに向けられる。分散形センシングシステムは、複数のセンサからのデータを用いて展開事象と非展開事象とを判別することによって拘束装置展開を必要とし得る事象のセンシングを改善する。
本発明の1実施形態は、分散形センシングシステムにおいて検出不可能な伝送障害による不測の拘束装置展開の公算を低減する方法およびシステムに向けられる。1例において、システムは、データサンプルの選定された数をチェックし、カウンタを用いて選定された値を超えるデータサンプルの数を追跡する。カウンタ値が選定されたしきい値を超えた場合、システムは、伝送チェックが履行されたことを示し、拘束装置の展開を可能にする。伝送チェックプロセスは、展開信号が伝送チェック要件を満たさない限り、拘束装置が展開されないように保証し、伝送障害による展開の恐れを低減する。
本発明の別の実施形態は、所与の時点で車両への異物の侵入の程度に対応する相関加速度差(CAD)を計算する分散形センシングシステムおよび方法に向けられる。CADは、システム内の種々のセンサから計算される。1例において、車両の反対側のような支援側に配設されたセンサからの加速度データが、それらが事象に対応する場合にチェックされ、加速度データの絶対値は互いに減算されて絶対差分を取得する。絶対差分はその後、信号における時間の影響を除去することによってCAD項を取得するために積分される。絶対差分の値は、他の種類の事象と物体侵入の性質とを判別するために使用され得る情報を提供する。1実施形態において、積分は、CAD項の使用を制御するために調整され得るオフセットを用いて実行され、オフセットが大きければ大きいほど、CAD項はより急速にゼロに戻る。
本発明のさらに別の実施形態は、生データ伝送を伴う分散形センシングシステムを有する拘束システムにおいて使用されるアルゴリズムにおける実行時間を短縮する方法に向けられる。1例において、拘束システムにおけるコントローラは、拘束システムの各側での対称計算を切り換える。システムは、拘束装置展開を必要とする条件をより高い公算で有する側においてそれらが実行されるように、アルゴリズム実行に優先順位をつけることによって実行時間を短縮する。計算に優先順位をつけることはまた、すでに拘束装置を展開した側で再点火することを回避することができ、システムが実行する必要がある計算の総数を低減する。
本発明の別の実施形態は、所与のセンサからの点火決定が拘束装置の展開を要する事象の結果であるという妥当性を評価する分散形センシングシステムおよび方法に向けられる。パラメータ化可能な妥当性経路は、応答が展開に値する事象と合致しているかどうかを決定するために、所与のセンサ応答1つ以上のパラメータに関して評価することを許す。1例において、点火信号を生成するセンサは、1つ以上の選定された固定のパラメータに関してシステムの1つ以上の他のセンサの状態をチェックすることによって、妥当性チェックを行う。妥当性チェックにおいて使用される特定のパラメータは、種々の車両ハードウェア構成、車両セットアップおよび要求条件に適応するように調整され得る。従って、本発明は、妥当性チェックにおける展開決定に付加的な自由度を付与することによって拘束装置の展開判別を改善し、最終展開決定が単一のセンサからの出力に基づかないように保証する。
最終展開決定を下す際に種々の車両位置の複数のセンサを評価することによって、本発明のシステムおよび方法は、アルゴリズムを実行するためのシステム資源を最適化しつつ、展開決定の精度を改善する。
本発明は全体として、車両101のための分散形センサシステム100に向けられている。システム100は、車両の種々の場所における複数のセンサ102a、102b、102c、102dを含む。センサ102は、車両におけるエアバッグのような1つ以上の拘束装置(図示せず)を展開するかどうかを決定するための、加速度センサまたは空気圧センサのようないずれかの適切な形式のセンサとし得る。同一システム100において異なる種類のセンサ102が使用され得ることに留意されたい。さらに、センサ配置構成は、必要に応じて、車両の運転席側および助手席側に関して対称に構成され得る。例えば、センサは列ごとに配置構成され、各列のセンサは同じ形式であり、同じ感知範囲を有することができる。いずれかの所与の場所および/または所与の車両において使用されるセンサ102の特定の形式は、例えば、システム構成、所要のシステム応答、および/または所与の車両プラットホームの個別の特徴に依存する。
1実施形態において、中央コントローラ105が、センサ102から生データを受け取り、その生データに基づいて展開装置106に点火信号を送信することによって拘束装置を展開するかどうかを決定するために組み込まれている。個々のセンサ102ではなくコントローラ105において点火信号を生成することによって、分散形センシングシステム100は、単一のセンサ102ではなく複数のセンサからのデータに基づいて点火決定を下すことができる。コントローラ105は、事象判別をよりいっそう改善するために前方衝撃センサ107だけでなく側方衝撃センサ102からのデータを考慮し得る。分散形センシングシステム100はあらゆる種類およびあらゆる場所のセンサからのデータを評価することができ、記載されたものに限定されないことに留意されたい。
例示実施形態において、コントローラ105は、各センサ102a〜dと関係するセンサモジュール108a、108b、108c、108dを含む。各センサ102はその対応するセンサモジュール108に生データを送り、それによりそれらは、いくつかを以下でさらに詳述する種々の判定基準に関して評価され得る。コントローラ105のモジュール108は、最終展開決定に対する信頼を強化するために、センサ102からの出力を比較、加算、減算し、または分析し得る。
1実施形態において、各センサモジュール108は、その対応するセンサ102から受け取った生データに基づいて、妥当性フラグ110を設定し、かつ/または点火要求112を生成し得る。この情報は、点火信号を送信するかどうかを決定する際にコントローラ105によって使用される。コントローラ105がそのモジュール108から、センサ102からの生データが拘束装置展開を正当化する衝突または他の事象の発生を反映していると決定した場合、コントローラ105はそのデータに応答して適切な拘束装置を展開するために点火信号を展開装置106に送信する。
複数のセンサ102を確認することにより、システムの最終展開決定に対する信頼を改善し、それらが本当に必要とされる場合にのみ拘束装置が展開されるように保証する。以下に述べる例では、有効なセンサデータが各センサモジュール108によってその計算に使用されることを前提とする。センサ102のいずれか1つでも無効なセンサデータを出力している場合(例えば、その診断フラグが1に設定されているセンサデータをモジュールが受け取った場合)、無効なデータを受け取ったセンサモジュール108は、誤ったデータに基づいて展開決定を下すことを避けるために、欠陥センサ102についてはデフォルト値でそのサイクルの間その計算を実行する。デフォルト値は例えば、出力への欠陥センサ102の影響が同様にゼロであるように、ゼロである。しかし、センサモジュール108は、その誤りが一時的であるかもしれず次のサイクルでは消滅し得るので、誤りが検出された時でもそのアルゴリズムを実行し続けることに留意されたい。
展開決定を個々のセンサ102から離して集中化したコントローラ105に移動することによって、本発明の分散形センシングシステム100は、決定を単一のセンサではなく複数のセンサからのデータに基づかせることによって、所与の拘束装置展開決定に対する信頼を改善する。この集中化した意思決定は、分散形センシングシステム100に組み込まれ得るいくつかのシステムの特徴に通ずるものである。
(点火/不点火判別)
図2は、モジュール108が加速度信号に基づき点火要求112を生成するかどうかを決定し得る点火/不点火判別アルゴリズム118を例示している。例示実施形態において、各モジュール108は、2つのモードのうちの一方に基づいてその決定を下し得る。モジュール108がその対応するセンサ102から生データを受け取ると、モジュール108はそのデータが、点火/不点火判別120を可能にするしきい値よりも大きい速度オフセットを反映しているかどうかをチェックする。その際点火/不点火判別は、点火する決定と同時の車の機構的動作を指示する。モジュール108はまた、2つの可能なモード122、124に従って生データを評価する。第1のモード122は、固定または動的しきい値に従って生のセンサデータからパルスの高さおよび幅を評価するのに対し、第2のモード124は、エネルギーレベルΔV(すなわち速度の変化)が、以下でさらに詳述する種々の項に基づいて変化する動的しきい値を超えているかをチェックする。1実施形態において、エネルギーレベルΔVは、信号への通常車両運転の影響を相殺するためにフィルタされるセンサ102によって生成された加速度信号の積分である。エネルギーレベルΔVは、例えば、調整可能/校正可能な長さを有する有限インパルス応答(FIR)フィルタを用いて計算され得る。
1実施形態において、第1のモード122は、事象の初めにアクティブであり、選定されたエネルギーレベルが予め決められた所定の時限の間存在する時に終了するのに対し、第2のモード124は、選定されたエネルギーレベルが予め決められた所定の時限の間存在した後にアクティブになる。これは、第1のモード122が単一のセンサ出力に基づき事象の開始時に迅速に事象を判別できるのに対し、第2のモード124は、事象が進行するにつれて複数のセンサ出力に基づき長期間にわたり判別できるように保証する。
図3A、3Bおよび3Cは、事象間の判別をし、第1のモード122に従って点火要求112を正当化する事象を検出するためにモジュール108によって使用される加速度センサ応答の例である。これらの例は、例証目的だけのものであり、限定するように意図されていない。一般に、所与のセンサモジュール108は、その対応する加速度センサ102が、車両のその部分の車両加速度が長期間にわたり急激に変化していることを示す高くかつ幅の広いパルスを出力した場合に、点火要求112を送るはずである。
図3Aは、センサ102が短期間の急激な変化(例えば車両本体に対する強い急激な打撃)を検出した例を例示している。この例では、結果として生じる加速度センサパルスは、高く、高さしきい値150より上方に達しているが、幅が狭く、センサ応答においてスパイクを生じているその事象が深刻ではなく、かつ/または衝突関連ではないことを指示する。パルスの幅が幅しきい値154より小さいので、センサモジュール108の点火/不点火判別アルゴリズム118は点火要求112を生成しない。同様に、図3Bは、加速度センサが、幅は広い(幅しきい値154に達している)が低く、その事象が拘束装置展開を正当化するには過度に緩徐である、車両に対する相対的に遅い低強度の衝撃(例えば路面の凹凸)を示すパルスを生成した例を例示している。
しかし、加速度センサ102がセンサモジュール108によって設定された高さおよび幅両方のしきい値150、152を上回るパルスを出力した場合(図3C)、点火/不点火判別アルゴリズムは、拘束装置展開を正当化する事象を反映しているとしてセンサ102からの生データを解釈する。従って、センサモジュール108は、その関連するセンサ102に対応する点火要求112を生成するであろう。
図4A、4Bおよび4Cは、事象間の判別をし、第1のモード122に従った点火要求を正当化する事象を検出するためにモジュール108によって使用される空気圧センサ応答の例である。前の例と同様、これらの例は、例証目的だけのものであり、限定するように意図されていない。この例では、圧力センサ応答は2つの異なる点火要求112a、112bの操作を制御することができ、その両方とも側面衝突事象への応答に関係している。この例では、前面衝突事象および側面衝突事象が同時に起きた場合、点火要求112bだけが点火が可能とされる。これは、フロントエアバッグの展開に起因する圧力上昇が側面拘束装置の展開をトリガするのを防ぐためである。
圧力センサは例えば、衝撃に起因する空気圧の変化を検出するために車両ドアまたは車両本体の前面に配設され得る。図4Aは、動圧しきい値132を用いた相対空気圧変化ΔP/P0130を例示している。しきい値132は、例えば、検出された空気圧変化に基づき変化し得る。相対圧力変化ΔP/P0が動的しきい値132を超えていれば、モジュール108は点火要求を生成する。この例はしばしば、物体と車両ドアの1つとの間の衝突を検出するために使用される。
図4Bは、動圧しきい値136に関する平均圧力および固定しきい値140に関する圧力差138をチェックする例を例示している。平均圧力134、圧力差138のいずれかまたはその両方がそれぞれのしきい値を超えていれば、モジュール108は点火要求を生成する。図4Bは、平均圧力134および圧力差138を評価するAND演算子を示しているが、システムは、2つの圧力項134、138の一方だけが、所要のシステム動作に応じて、その対応するしきい値を超えた場合でも点火要求を生成するように校正可能である。この例はしばしば、物体と車両のBピラーとの間の衝突または、車両間の斜め衝突を検出するために使用される。
図4Cは、固定しきい値142に関する相対圧力変化ΔP/P0を比較する例を例示している。この例はしばしば、フロントエアバッグの展開を正当化する衝突を検出するために使用される。この例ではしきい値142は、やはり高速側面衝撃事象を検出および判別するために十分低いながらも、それがフロントエアバッグの展開に起因する車両内の空気圧変化により点火要求を生成しないように、所望の十分に高いレベルに設定される。
事象間の判別をするために使用される特定のセンサ102に関わらず、1つのセンサモジュール108からの点火要求が自動的に展開装置106に点火信号を送信するわけではないことに留意されたい。そうではなく、センサ102からの生データは、展開装置106に点火信号を最終的に送信するかどうかを決定する前に、単独でか、または相互に関してかのどちらかで、さらに評価され得る。さらに、いずれのセンサが選定されたしきい値より上に該当する出力を生成しているかに応じて、生成される特定の点火要求112a、112bは、いずれの拘束装置が最も適切な応答を成しているかに応じて変化し得る。例えば、図4Aおよび4Bに示された検出方法は、敏感になる傾向があり、フロントエアバッグ膨張が要求112aの選定された時間窓内に(例えば50ミリ秒以内に)検出された場合、点火要求112aを無視することが望ましい。これは、フロントエアバッグ膨張に起因する空気圧変化が点火要求112aをトリガさせないように保証する。他方、図4Cに示された検出方法は、その高いしきい値が、フロントエアバッグ展開に起因する空気圧変化が点火要求112bをトリガさせるために十分に高くなることをまずあり得なくさせるので、あらゆる検出されたフロントエアバッグ展開から独立して保たれ得る。点火/不点火判別は、展開装置106が少なくとも2つの異なるセンサ信号に基づくように、他のセンサ信号によって支援され得る。
図5は、加速度センサからの出力を評価するために使用される、第2の判別モード124の典型的な図である。この例で第2のモード124がモジュール108に対応するセンサ102からの出力だけでなく、中央センサ107と同様に、車両の反対側のセンサのような支援センサをも考慮することに留意されたい。一般に、そのエネルギーレベルが点火要求112を正当化するとみなされる動的しきい値150は、所与の時間窓の範囲内における全センサ応答と同様に種々の項に基づいて変化し得る。項の相対重みづけおよび、動的しきい値150のそれらの作用は、検出された事象が時間にわたり進行する様態に基づいて変更され得る。例えば、センサ102の応答が衝突によるものであるという高い公算を項が示した場合、モジュール108は、エネルギーレベルΔVがより迅速にしきい値150を越えやすくなるように動的しきい値150を変更することができ、それによってモジュール108をより敏感なものにする。
図5に示された項に加えて、展開装置106に点火信号を送信するための決定に対する信頼を改善する種々の方法が存在する。これらの方法のいくつかは以下でさらに詳述する。
(信号伝送チェック)
図6は、分散形センシングシステムにおける検出不可能な伝送障害による不測の拘束装置展開の公算を低減する方法を例示している。この方法は、例えば、点火要求112が有効な送信データに基づいていることを伝送チェックモジュール200が示している時にのみ点火要求112が送られるように、点火/不点火判別120と一緒にANDされる伝送チェックモジュール200に組み込まれ得る。
多くの場合、データ伝送障害は検出され、失敗した伝送におけるデータは冗長伝送によって回復され得る。例えば、同期パルスは送信データが同期しているように保証し、マンチェスター符号は性能および信頼性を改善し、パリティビットは内部センサ故障が存在するかどうかを示す。回復されたデータはその後、点火要求112を生成するかどうかを決定するために通常の方式でセンサモジュール108によって評価され得る。しかし、これらの現在知られている予防策は、例えば、データがビット反転または他の手段によって破壊されている場合を検出することができない。伝送チェックモジュール200は、現在知られている方法によって普通は未検出となるようなデータ伝送障害を検出するために使用される。伝送チェックモジュール200は、それらの予防策の全部が不良なデータ伝送を検出できない場合に備えて、追加程度の信頼性を付与する。伝送チェックモジュール200がデータが無効であることを示した場合、伝送チェックモジュール200は、センサモジュール108が点火要求または、最終拘束装置展開決定に影響し得るいずれかの他のコマンドを送ることを防止する。
より詳しくは、伝送障害が反転ビットまたは何らかの他の異常(例えばセンサモジュール108によって受信されたデータの瞬間的に高い値)をもたらした場合、センサ102は、例えばデータサンプルの最上位ビット(MSB)を設定することによって、その送信データが内部誤りを含んでいることをセンサモジュール108に示し得る。その結果、センサ102は依然として信号を送信できるであろうが、設定されたMSBは、センサモジュール108を修正して、この信号に基づく拘束装置展開をディスエーブルにし、センサモジュール108が無効なデータに基づき点火要求112を生成するのを防止する。
システム内部で付加的な信号チェックを付与し、センサ102から受信したデータの妥当性を検証するために、伝送チェックモジュール200は、図6に示された方法を実行する。一般に、伝送チェックモジュール200は、選定数の連続するセンサ信号が所与の時間窓の間に選定された伝送チェックしきい値より上に該当することを保証する。検出されたセンサデータが実際に異常(例えばセンサデータにおける単一のスパイク)によるものであれば、その異常が時間窓内で繰り返されることはまずめったにあり得ない。より詳しくは、センサモジュール108は、その対応するセンサ102からデータを定期的にサンプルし(ブロック201)、その信号のいずれかが起こり得る衝突を示すしきい値を超えているかどうかを確かめ得る(ブロック202)。伝送チェックモジュール200は、センサモジュール108が新しいデータサンプルを受け取るたびに、かつ/または伝送チェックモジュールがチェックプロセスを実行するように促されるたびに、伝送チェックを実行し得る。
センサモジュール108が当該信号を受け取った場合、伝送チェックモジュール200は内部バッファカウンタ203を増分する(ブロック204)。伝送チェックモジュール200はその後、カウンタがカウンタしきい値(ブロック206)に達したかどうかをチェックする。カウンタしきい値は、衝突事象の特性を反映すると期待される任意の値に設定され得る。1実施形態において、伝送チェックモジュール200は、時間的に前進する移動時間窓内でセンサモジュール108の応答をチェックする。カウンタは、カウンタ増分事象が時間窓外に該当すると、かつ/または、しきい値より上の1つのデータサンプルの後に、しきい値より下に低下する別のデータサンプルが続いた場合に、より低い値にリセットまたは減分し得る(ブロック207)ことに留意されたい。
カウンタが時間窓内にカウンタしきい値に達しない場合、それは、信号しきい値を超えているセンサ信号が異常であり、実際の衝突ではなくて他の検出不可能な伝送誤りに起因すると考えられることを示している。従って、伝送チェックモジュール200は、伝送チェックフラグを未設定のままにし、センサデータが衝突事象のそれに合致するプロフィールを有することを点火/不点火判別120が示していても、センサモジュール108が点火要求112を送ることを防止する。従ってセンサモジュール108は、時間窓が前進するにつれて、センサデータを監視し続ける(ブロック201)。
しかし、カウンタが時間窓内にカウンタしきい値に達した場合、伝送チェックモジュールは、伝送チェックが履行されたことを示す伝送チェックフラグを設定する(ブロック210)。これは、センサモジュール108が、検出されたセンサデータに応答して点火要求112を送ることを可能にする。カウンタしきい値はそれ自体、例えば、許容可能な数の故障信号伝送に対応する確率の統計計算によって選定され得る。
この方法は、信号伝送チェックプロセスを実際のセンシングプロセスから分離して、不良なセンサ信号が展開決定に影響を及ぼすのを依然として防ぎながら、システム100がセンサ102を使用禁止にするのを避けることを可能にする。たとえそれらが不良な伝送を送るとしてもセンサ102をアクティブに保つことによって、その方法は、不良な伝送が故障したセンサによるものではなく、一時的な事象であるという可能性を隠さずにしておく。さらに、伝送チェックは、単一の決定論理の代わりにカウンタを使用することによって不測の展開の可能性を低減し、センサが選定された時間にわたって衝突事象を示すまで拘束装置が展開することを防止する。
(相関加速度差(CAD)計算)
図5に関して上述したように、点火/不点火判別120は、動的しきい値150を変更するために複数の項を考慮する第2のモード124に従ってセンサモジュール108によって実行され得る。動的しきい値150を変えることによって、センサモジュール108は、センサ出力が所与の時点でしきい値を越える公算を制御することができる。
動的しきい値を変更するために使用され得る1つの項が、相関加速度差(CAD)である。CADは、加速度センサを用いてシステムにおいて計算される。CAD項250は、センサモジュール108のキーオン時に計算され得て、各アルゴリズムサイクルの間に連続的に更新され得る。センサモジュール108のアルゴリズムがCAD項250を計算し、それは所与の時点における車両への異物の侵入の程度に対応する。運転席側および助手席側はそれぞれ、それ自身の対応するCAD項を有する。この情報に基づき、センサモジュール108はまた、物体侵入事象と、動的しきい値150(図5)を計算するために使用される他の全部の項とともに考慮した時に動的しきい値150が変更されなければならない速度および程度に影響を及ぼす他の種類の事象とを判別することができる。CAD項それ自体は常にゼロより大きいか、または等しいはずであり、CAD項の値および重みづけは、動的しきい値150に対する影響の量を規定するはずである。例えば、物体が乗員区画に侵入していることをCAD項250が示した場合、CAD項は、センサデータがセンサモジュール108に点火要求112をより迅速に生成させる公算を増大させるために動的しきい値150を調整し得る。CAD項がゼロである場合、動的しきい値に対するその影響は同じくゼロである。
一般に、CAD項は、車両の一方側のセンサ102からのデータの絶対値が、同じ列252(図1)の反対側の位置のような支援位置のセンサ102からのデータと異なる程度を反映している。図7、8A、8Bおよび9を参照すれば、この例でのCAD項250の計算は、所与の列における助手席側加速度(ブロック256)および運転席側加速度(ブロック258)を反映するセンサデータを取得すること、その列のセンサデータの絶対値を取得すること(ブロック260)、そしてその後、差の値を取得するために運転席側の値から助手席側の値を減算すること(ブロック262)を含む。この差の値はその後、それが0より大きいかをチェックするために検査される(ブロック264)。
通常車両運転の間において、前方運転席側のセンサ102が、前方助手席側のセンサ102からのデータとほぼ同じであるデータを出力するはずである(図8B)ことに留意されたい。実際には、両方のセンサからのデータが同じ出発基準から評価されるように保証するために、運転席側および助手席側のセンサを互いに完全な鏡像から逸脱させる原因となり得る、車両におけるセンサ102の取付位置のあらゆる変動を回避するために取付の間に配慮しなければならない。
物体が車両にぶつかった場合、車両の一方側はたぶん他方側とは異なる様態で応答し、同じ列のセンサ102に別様に応答させるであろう(図8A)。例えば、例示した例に示すように棒が車両の助手席側にぶつかった場合、衝撃に最も近い助手席側センサ102は高レベルデータ信号を出力することによって応答するであろう。しかし、同じ列の支援センサ(例えば運転席側のセンサ)は、それが衝撃から遠いのでかなり違って応答するはずである。その結果、異なるセンサ応答は、対応する運転席側および助手席側センサからの生データの絶対値の差を異ならせ、非ゼロのCAD項を生成する。留意すべきことは、衝突に応答して車両全体が滑った場合、車両の運動が車両の両側のセンサに類似した読みを出力させると思われるので、CAD項がゼロに近くなり得ることであり、この場合、CAD項は動的しきい値150に対してほとんどまたはまったく影響を及ぼさないので、動的しきい値150は衝突を検出するために他の項に頼らざるを得ない。
図7に戻って言及すれば、差の値がゼロより大きくなければ(ブロック264)、いかなる積分も実行されず、忘却因子が運転席側CAD項に適用される(ブロック266)。忘却因子は、最終運転席側CAD項の値を選定された量だけ低減し(ブロック268)、従って動的しきい値150の計算に対するその影響を時間とともに低減させる。
差の値が0より大きければ、その場合センサモジュール108は、運転席側加速度項が0より大きいかどうかをチェックする。そうであれば、それは、車両の運転席側により大きな活動(例えば衝撃活動)が存在することを示す。従って差の項は、運転席側CAD項に加算され(ブロック272)、それは図8における正の積分領域と一致する。差の項がゼロより小さければ、差の項は運転席側CAD項から減算される(ブロック274)。これは、助手席側センサがゼロレベル信号を有しつつ、運転席側センサからの純粋に振動性の信号に対してはいかなるCAD積分も時間とともに生じないように保証する。これは例えば、運転席側での急激な風またはドアの乱暴な閉じ方のような誤用状態の間に起こり得る。非現実的な結果を生じ得る桁あふれを避けるためにCAD項の設定された最小値および最大値に限界が適用され得る。
運転席側CAD項が差の値によって調整されると(ブロック272および274)、忘却因子が運転席側CAD項に適用されて(ブロック266)最終運転席側CAD項を取得する(ブロック268)。1実施形態において、CADアルゴリズムは、差の項を積分することによって忘却因子を適用する。図9に示すように、積分は、差の項がゼロより大きければ正の積分となり、差の項が0より小さければ負の積分となり得る。積分ステップがセンサ信号におけるピークを排除し、時間にわたりCAD項に関する情報を付与することに留意されたい。これは、展開決定が、単一の瞬時にではなく、選定された時間窓にわたるセンサ応答に基づくように保証する。それはまた、通常運転操作の間のセンサ応答の影響を排除し、センサ102が通常運転操作の間に衝突事象または異常を検出した後にCAD項を最終的にゼロに戻す。
センサモジュール108はその後、動的しきい値150を修正するために、他の項と一緒にCAD項を考慮し得る。例えば、CAD項が長期間にわたりゼロに近く、かつ他の項が車両が正常に動作していることを示した場合(図8B)、センサモジュール108は、動的しきい値150を高めてモジュール108をより敏感でなく、従って所与の時点に点火要求112を送る可能性をより小さくすることができる。逆に、CAD項が急速に高レベルに向かっており、かつ他の項が衝突が起きているかもしれないことを示した場合(図8A)、センサモジュールは、動的しきい値150を引き下げてモジュール108をより敏感にさせ、センサ102の応答がより迅速にしきい値150を越えて点火要求112をトリガさせる公算を増大させ得る。CAD項は、その存在と同様に衝突の性質を反映しており、センサ応答に適切に応答するために動的しきい値150がカスタマイズされるように付加的な情報を付与する。
(アルゴリズム実行時間の短縮)
図10は、拘束システムアルゴリズムにおいて実行時間を短縮する方法に向けられた本発明の別の実施形態を例示している。上述の通り、センサモジュール108は、所定のモジュール108と特定的に関係づけられたセンサ102以外のセンサ102からの出力を考慮し得る。上に説明したCADアルゴリズムおよび以下に説明する妥当性チェックアルゴリズムは、例えば、システムの各センサ102について計算され得る。しかし、この計算および/または他の計算をすべてのセンサ102において実行することは、特にシステム100のセンサモジュール108の全部が有限量の資源を共用しなければならないことから、限られたシステム資源を酷使し得る。
システム資源を改善し、すべてのサイクルの間にすべてのセンサモジュール108においてアルゴリズムを実行する負担を低減するために、図10に示した方法は、冗長となり得るか、かつ/または拘束装置展開をもたらす可能性が小さい計算を除外することにより、全体のシステム100によって実行される計算の総数を低減する。一般に、実行時間短縮方法300は、各センサ102と関係する速度変化(ΔV)をチェックすること、および、両側について対称的にアルゴリズムを実行するのではなく、そのサイクルにおいてより高いエネルギーレベルΔVを有する車両の側のモジュール108においてのみ計算を実行することを伴う。留意すべきことは、より高いエネルギーレベルを有する側がサイクルごとに変わり得るということであり、従って例えば、アルゴリズムは、あるサイクルでは助手席側だけで、次のサイクルでは運転席側だけで実行され得る。
図10に示された方法において、コントローラ105は最初に、運転席側および助手席側両方についてシステム100の各センサ102と関係するΔVを計算し得る(ブロック302)。このステップは、随意選択であり、計算を実行する側を選定するために他の選択基準が使用される場合は省略され得る。
コントローラ105はその後、車両の両側で拘束装置の展開状態をチェックする(ブロック304)。コントローラ105が運転席側および助手席側両方の拘束装置がすでに展開されたことを検出した場合(ブロック306)、コントローラ105は、そうすることが処理時間を浪費し、せいぜいすでに展開された拘束装置に点火信号を送信するにすぎないので、それ以上のいかなる計算も実行する必要がないということを理解する。従って、システム100がリセットされるまで、全部の展開計算は停止される(ブロック308)。
コントローラ105が車両の一方側の拘束装置が展開されたことを検出した場合(ブロック310)、コントローラ105は、非展開側のセンサモジュール108においてのみ所要のアルゴリズムを実行する(ブロック312)。拘束装置を展開した側での点火計算は、そうすることが冗長であり、せいぜいすでに展開された拘束装置に点火信号を送信することになるので、まったく実行されない。システム資源を非展開側だけに移すことによって、方法300は、すでに展開された側を再点火する可能性を回避するために利用可能な資源を移すことによってシステム資源を節約する。
コントローラ105が、たとえ検出された事象が展開を正当化するために十分に深刻であるとしてもどちらの側も拘束装置を展開していないことを検出した場合(ブロック314)、コントローラ105は、車両の各側のセンサによって呈示されたΔVまたは他の選択基準を比較することによって、どちら側が拘束装置展開を必要とするより高い公算を有するかを決定する(ブロック316)。例えば、コントローラ105は、より高いエネルギーレベル、より高速度またはより高い加速度を呈示しているセンサ102の側を選定し得る。
コントローラ105がより高い選択基準値を有する側を選定すると、選定されたアルゴリズム部分(例えば、動的しきい値のための項の合計)は、現在のサイクルについてのみその側で実行される(ブロック318)。プロセスはその後、以後のサイクルについて繰り返し得る。1実施形態において、全ての計算セット(例えば、妥当性チェックおよび点火/不点火計算の両方)が選定された側で実行されるのに対し、基本的計算(例えば、妥当性計算、速度計算)だけが非選定側で実行される。所与の列について車両の一方側だけで全ての計算セットを実行することによって、図10の方法は、展開決定の実行時間を各サイクルの間において著しく短縮できる。
隣り合う列のセンサ102が異なる振る舞いを呈示し得て、従って、コントローラ105は各列のセンサについて別個の実行時間短縮方法を計算し得ることに留意されたい。その結果、コントローラ105は、同じアルゴリズム実行サイクルの間に、ある列の運転席側および別の列の助手席側を選定し得る。
(事象妥当性チェック)
事象妥当性チェックは、複数のセンサの応答を決定に組み込むことによって展開するか否かを決定するための別個の決定経路を提供する。拘束装置展開決定を複数のセンサからの出力に基づかせることによって、妥当性チェックは、展開決定が単一のセンサ出力によって規定されないように保証する。これは、所与の展開決定が実際の衝突に起因し、誤ったデータに基づいていないという信頼を増大させる。
図1に示すように、各センサモジュール108は、車両が衝突に遭遇しているという可能性を1つ以上の特徴(例えば、速度の変化ΔV)が反映しているかどうかを示す妥当性チェック110を実行し得る。一般に、ΔVが選定された妥当性しきい値を超えていれば、それは、センサ102が実際の衝突事象に応答していることがもっともらしいことを示す。言い換えると、選定された時限にわたり絶対加速度値の積分がしきい値を超えていれば、妥当性が示される。異なるセンサモジュール108は、所要の場合、例えば、車両ハードウェア、車両セットアップ、設計要件などに応じて、異なる妥当性しきい値を有し得ることに留意されたい。
留意すべきことは、図1に示すように、妥当性チェック110は点火/不点火判別120から完全に独立であり、たとえ妥当性チェック110および点火/不点火判別120の両方がセンサ102からの生データに関して実行されるとしても、同一アルゴリズムを含まないということである。1実施形態において、妥当性チェック110を履行するためのしきい値は、センサデータが懸念を生じるが、点火要求112を送ることを正当化するには十分に高くないことを示すために、点火/不点火判別120のためのしきい値よりも低い。生のセンサデータに基づく他の全部の決定についてと同様、モジュール108は、センサデータへの通常運転の影響を除去するためにオフセットにより生データをフィルタし得る。モジュール108は、所要の場合、各センサ102に各自の対応するしきい値を付与し得る。さらに、妥当性チェックが移動時間窓にわたり連続的に更新されたセンサ応答を反映するように、忘却因子もまた各センサ102と関係づけられ得る。
図11は、所定のセンサモジュール108が妥当性チェック110を実行できる1つの方法を例示している。上述の通り、妥当性決定および点火/不点火判別は互いに独立であり、従ってアルゴリズム実行の間における異なる時点で実行され得ることに留意されたい。システム動作の間、センサモジュール108は、それぞれの妥当性しきい値に従って各自の対応するセンサ102からのデータを連続的に評価する(ブロック400)。所与のセンサ102からのデータがその対応する妥当性しきい値を超えていれば(ブロック401)、それはその妥当性フラグを設定する(ブロック402)。
1実施形態において、システム100は、各センサ102にビット406を割り当てるバイトまたはワードのような状態フィールド404を含む。所定のセンサモジュール108が、着信センサデータをチェックして妥当性計算を実行した後に、衝突がもっともらしいと決定した場合、それは、その割り当てられた妥当性フラグビット406を1に設定する。状態フィールド404は、参照のためにセンサモジュール108の全部によってアクセス可能である。状態フィールド404が妥当性決定を技術に依存しないようにさせる、すなわち、状態フィールド404がシステムの全部のセンサによってグローバルにアクセス可能であるので、拘束装置を展開するかどうかを決定する上で互いに援助するために種々の形式のセンサが使用され得ることに留意されたい。他の形式のセンサと同様、加速度センサおよび圧力センサ両方からのデータはすべて、状態フィールド404のビット406を設定するかどうかを決定するために使用され得る。
所与のセンサ102のためのセンサモジュール108は、それが点火要求112が生成されたことを検出した時に(ブロック408)、妥当性チェックプロセス407を開始する。しかし点火要求112は、センサモジュール108もまた状態フィールド404をチェックして他のセンサのいずれかが妥当性フラグ406を設定したかどうかを確かめるまで(ブロック410)、拘束装置展開を生じない。1実施形態において、センサモジュール108は、特定のセンサ102に対応する妥当性フラグ406だけを確認する。言い換えると、特定の妥当性チェックアルゴリズムは、例えば、所定のモジュールに対応するセンサの場所、モジュールが検出したい事象の形式、車両の特徴および要件などに応じて、モジュールごとに変化し得る。例示した例に関して、各モジュール108a、108b、108cおよび108dはそれぞれ、その動作が他のモジュールにおける妥当性チェックに依存しないか、またはそれらによって影響されない、各自の独立した妥当性チェックを有し得る。これは、センサモジュール108が、物理的意味を成し、所与の衝突事象において点火要求112を生成しているセンサとともに実際に反応する他のセンサに一致する、選定された妥当性フラグに基づき展開決定を実行するように保証する。
例えば、1つの加速度センサからの点火要求112は、対向するセンサに対応する妥当性フラグのチェックを促し得る。別の例として、運転席側加速度センサからの点火要求112は、運転席側圧力センサに対応する妥当性フラグのチェックを促し得る。1実施形態において、妥当性決定の間に中央コントローラ105によって監視および無視される特定の妥当性フラグは、(例えばEEPROMパラメータとして)校正によって選定され得て、パラメータ化可能な妥当性経路を形成する。
妥当性チェック110を実行するために使用される特定のアルゴリズムに関わらず、点火要求112を生成したセンサモジュール108は、展開決定を下すためにそれ自身の妥当性フラグ406を使用することができてはならない。これは、点火側センサが、妥当性チェック110を通じて拘束装置を展開する許可を自己自身に与えることを防ぐ。言い換えると、点火要求112を開始したセンサによって検出された事象は、システム100の少なくとも1つの他のセンサによって確証されなければならない。
点火センサによって行われた妥当性チェック110が、記憶場所に十分な数の設定された妥当性フラグが存在していることを示し(ブロック412)、他のセンサ102もまた、展開に値する事象を検出しており展開する許可を与えることを示している場合、中央コントローラ105は、点火要求112を送っているセンサモジュール108に対応する拘束装置(図示せず)を展開するために展開装置106に点火信号を送信する(ブロック414)。そうでなければ、点火要求112は無視され(ブロック416)、センサデータは移動時間窓に関して監視され、それらの対応する妥当性しきい値と比較され続ける(ブロック400)。
ここに記載された本発明の実施形態の種々の代替例が本発明を実施する上で使用され得ることを理解しなければならない。以下の請求項は本発明の範囲を規定しており、それらの請求項およびそれらの等価物の範囲内の方法および装置はそれによって包括されるように意図されている。
本発明の1実施形態に従った分散形センサシステムの典型的な図である。 本発明の1実施形態に従った点火/不点火判別システムの典型的な図である。 加速度センサを用いた第1の事象判別モードの図例である。 圧力センサを用いた第1の事象判別モードの図例である。 第2の事象判別モードの典型的な図である。 本発明の1実施形態に従った伝送チェックプロセスの流れ図である。 本発明の1実施形態に従った相関加速度差(CAD)アルゴリズムの流れ図である。 CADアルゴリズム結果の2つの例証的な例である。 CADアルゴリズムにおける積分プロセスの結果を示す例証的なグラフである。 本発明の1実施形態に従ったアルゴリズム実行時間短縮方法を例示している流れ図である。 本発明の1実施形態に従った妥当性チェックの流れ図である。
符号の説明
100 分散形センシングシステム
101 車両
102 センサ
105 中央コントローラ
106 展開装置
108 センサモジュール
110 フラグ
112 点火要求
118 点火/不点火判別アルゴリズム

Claims (11)

  1. 車両乗員拘束システムのためのセンシングシステム(100)において、
    複数のセンサ(102a、102b、102c、102d)を含み、
    複数のセンサモジュール(108a、108b、108c、108d)を有するコントローラ(105)を含み、その際各センサモジュールは、前記複数のセンサの1つと対応しており、少なくとも1つのセンサモジュールは、点火要求を出力するかどうかを決定するために使用される点火/不点火判定アルゴリズムを含み、
    点火信号に応答して拘束装置を展開する展開装置とを含み、
    妥当性チェックを含み、
    複数のセンサは少なくとも1つの列に対称に配置構成されており、各列は運転席側センサおよび助手席側センサを含み、
    各センサモジュールは、点火信号を生成するかどうかを決定する際にコントローラによって考慮される点火要求(112)を生成し、
    妥当性チェックは、複数の妥当性フラグを有する状態フィールド中の妥当性フラグ(110)を制御する妥当性チェックアルゴリズムを含み、その際所与のセンサに対する妥当性フラグはセンサからのデータが妥当性しきい値を超えた場合に設定され、
    システム(100)はさらに、センサモジュールがその対応するセンサから有効なセンサデータを受信しているかどうかをチェックするための伝送チェックアルゴリズムを含み、その際伝送チェックアルゴリズムは、センサデータが伝送チェックしきい値を超えた時に増分するカウンタ(203)を備えており、伝送チェックアルゴリズムは、カウンタがカウンタしきい値に達した時に点火要求を送るかどうかを決定するために使用される伝送チェックフラグ(210)を設定し、
    相関加速度差(CAD)アルゴリズムを含み、該アルゴリズムは、1つの列の運転席側センサおよび助手席側センサからのデータ間の差を反映しているCAD項を計算し、
    前記コントローラは、第1のセンサが点火要求を送った場合、かつ第2のセンサに対応する妥当性フラグが衝突事象がもっともらしいことを示す場合に点火信号を送信する
    ことを特徴とするセンシングシステム。
  2. 複数の妥当性フラグは、前記複数の妥当性フラグの校正が監視された妥当性フラグおよび無視された妥当性フラグのうちの少なくとも1つを含むことを可能にするパラメータ化可能な妥当性経路にあることを特徴とする請求項1記載のセンシングシステム。
  3. 第2のセンサは、衝突事象に応答して第1のセンサとともに反応すると考えられるセンサであることを特徴とする請求項1記載のセンシングシステム。
  4. 点火/不点火判別アルゴリズム(118)は、
    少なくとも1つのしきい値に関してセンサ出力を評価する第1のモードと、
    複数の項に基づき可変である動的しきい値に関してセンサ出力に基づく速度変化を評価する第2のモードとを含み、 第1および第2のモードのうちの少なくとも一方が、点火信号を生成するかどうかを決定する際にコントローラ(105)によって考慮される点火要求(112)を生成することを特徴とする請求項記載のセンシングシステム。
  5. センサ出力は加速度信号であり、第1のモードは、加速度信号の高さおよび幅がそれぞれ高さおよび幅しきい値を超えた場合に点火要求(112)を生成することを特徴とする請求項記載のセンシングシステム。
  6. センサ出力は圧力信号であり、第1のモードは、相対圧力変化が固定しきい値および動的しきい値の少なくとも一方を超えた場合に点火要求(112)を生成することを特徴とする請求項記載のセンシングシステム。
  7. センサ出力は圧力信号であり、第1のモードは、平均圧力が動的しきい値を超えた場合、かつ圧力差が固定しきい値を超えた場合に点火要求(112)を生成することを特徴とする請求項記載のセンシングシステム。
  8. 伝送チェックアルゴリズムは、カウンタ(203)が選定された時間窓内にカウンタしきい値に達した時に伝送チェックフラグ(210)を設定することを特徴とする請求項記載のセンシングシステム。
  9. CAD項(250)は、時間窓にわたり積分された運転席側センサデータおよび助手席側センサデータの絶対値の差であることを特徴とする請求項記載のセンシングシステム。
  10. コントローラ(105)は運転席側および助手席側の拘束装置展開状態をチェックし、コントローラは、運転席側および助手席側の一方が展開された場合には非展開側の少なくとも1つのセンサモジュールにおける少なくとも1つのアルゴリズムを実行し、両側が展開された場合には少なくとも1つのアルゴリズム演算を停止することを特徴とする請求項記載のセンシングシステム。
  11. コントローラ(105)はさらに、運転席側速度変化と助手席側速度変化とを比較し、高い速度変化を有する側で前記少なくとも1つのアルゴリズムを実行することを特徴とする請求項10記載のセンシングシステム。
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