JPH06242137A - Physical quantity detecting method and its device - Google Patents

Physical quantity detecting method and its device

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JPH06242137A
JPH06242137A JP5053179A JP5317993A JPH06242137A JP H06242137 A JPH06242137 A JP H06242137A JP 5053179 A JP5053179 A JP 5053179A JP 5317993 A JP5317993 A JP 5317993A JP H06242137 A JPH06242137 A JP H06242137A
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JP
Japan
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estimating
measured
estimating means
acceleration
signal
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JP5053179A
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Japanese (ja)
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Yoshijirou Watanabe
嘉二郎 渡辺
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Individual
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Abstract

PURPOSE:To predict a speed and a displacement quantity after the predetermined time by estimating acceleration applied to the object to be measured and its differential value on the basis of a detected acceleration signal in an integral element and estimating a physical quantity such as the acceleration, the speed, the displacement quantity, and the like at a real time. CONSTITUTION:An acceleration sensor 1 detects acceleration generated in a driver in a vehicle collision and outputs corresponding acceleration signal am(t). The first estimating means 2 estimates an acceleration signal a(t), in which noise and the like are not superimposed, on the basis of the inputted signal am(t) so as to output it with a differential value f(t) shown by a form in which the signal a(t) is differentiated one time per a time. The second estimating means 3, in which a signal a(t) is inputted, estimates displacement quantity of a driver's head toward the frontX(t), a speed V(t) and outputs them. An action predicting means 4 inputs the signal act) and the differential value f(t) from the first estimating means 2 and an estimating speed signal V(t) and estimate displacement quantity signal X(t) from the second estimating means 3, and calculates a prediction speed V(t+t1) and a prediction displacement quantityX(t+t1) so as to output them.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば衝突時におけ
る乗員の上半身(例えば頭で代表される)の変位量等の
物理量の変化の推定や予測を行うために用いられる物理
量検出方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a physical quantity detection method and apparatus used for estimating or predicting a change in a physical quantity such as a displacement of an occupant's upper body (typically represented by a head) during a collision. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】小生は長年、プラント、車両関係の物理
量の測定技術の研究開発を行ってきており、その中でも
車両関係においては、例えばエアバッグ等の車両用乗員
保護装置に関して研究開発を行ってきている。その研究
開発の特徴とするところは、衝突時における乗員の上半
身の最上部に位置する頭等の変位量を予測し、その変位
予測値の大きさに基づきエアバッグ等をタイミングよく
作動させるところにあり、この技術に関しては過去に多
数の発明を行ってきている。
2. Description of the Related Art For many years, I have been researching and developing technologies for measuring physical quantities related to plants and vehicles. Among them, in the field of vehicles, I have been conducting research and development related to vehicle occupant protection devices such as airbags. ing. The feature of the research and development is to predict the amount of displacement of the head etc. located at the uppermost part of the upper body of the occupant at the time of a collision, and to operate the airbag etc. in a timely manner based on the magnitude of the predicted displacement value. Yes, many inventions have been made in the past regarding this technology.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような車両用乗員保護装置における頭等の変位量予測
による手法にあっては、衝突にともなって頭等が慣性力
に従って前方に押し出されるように変位することだけに
注目しており、衝突時のシートベルト等の作用について
は何も考慮していなかった。
However, in the method of predicting the displacement amount of the head or the like in the vehicle occupant protection device as described above, the head or the like is pushed forward in accordance with the inertial force in the event of a collision. We paid attention only to the displacement, and did not consider anything about the action of the seat belt or the like in the event of a collision.

【0004】そのために、車両用乗員保護装置としての
衝突判断のアルゴリズムは、ある面では理論的に完成し
たものであったが、私からしてはまだ開発途中のもの
で、十分に満足のいくものではなく、最適性に問題点と
はならないまでも弱点を残すものであった。
For this reason, the collision determination algorithm as a vehicle occupant protection device was theoretically completed in some respects, but for me, it is still under development and is sufficiently satisfactory. It was not a problem, but left a weakness, if not a problem in optimality.

【0005】この発明は上記のような開発途中での残さ
れた弱点を多少とも解消するためになされたもので、そ
の第1の目的は、カルマンフィルタ等の推定手段を応用
して加速度、速度、変位量等の物理量をリアルタイムに
推定したり、または変位量を予測するところにある。第
2の目的は、この推定または予測した物理量を加味した
車両用乗員保護装置等の装置を提案するところにある。
The present invention has been made in order to eliminate the weak points left in the course of development as described above, and a first object thereof is to apply an estimating means such as a Kalman filter to accelerate, speed, This is to estimate physical quantities such as displacement in real time or to predict displacement. A second object is to propose a device such as a vehicle occupant protection device in which the estimated or predicted physical quantity is added.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そのためにこの発明に係
る第1の物理量検出方法は、被測定物に加えられ、かつ
センサによって検出された加速度信号に基づいて前記被
測定物に加えられた実加速度、またはその微分値を、少
なくとも積分要素を用いて推定することである。
To this end, the first physical quantity detecting method according to the present invention is applied to the object to be measured and is applied to the object to be measured based on the acceleration signal detected by the sensor. The acceleration or its differential value is estimated by using at least an integral element.

【0007】第2の物理量検出装置は、被測定物に加え
られ、かつセンサによって検出された加速度信号に基づ
いて前記被測定物に加えられた実加速度を推定する第1
推定手段と、該第1推定手段からの推定出力に基づいて
少なくとも前記被測定物の速度を推定する第2推定手段
とを備えてなるものである。
The second physical quantity detection device estimates the actual acceleration applied to the object to be measured based on the acceleration signal applied to the object to be measured and detected by the sensor.
The estimation means and the second estimation means for estimating at least the speed of the object to be measured based on the estimation output from the first estimation means.

【0008】第3の物理量検出装置は、被測定物に加え
られ、かつセンサによって検出された加速度信号の検出
された値に基づいて前記被測定物に加えられた実加速度
を推定する第1推定手段と、該第1推定手段からの推定
出力に基づいて少なくとも前記被測定物の変位量を推定
する第2推定手段とを備えてなるものである。
The third physical quantity detecting device estimates the actual acceleration applied to the measured object based on the detected value of the acceleration signal applied to the measured object and detected by the sensor. And means for estimating at least the displacement amount of the object to be measured based on the estimated output from the first estimating means.

【0009】第4の物理量検出装置は、被測定物に加え
られ、かつセンサによって検出された加速度信号の検出
された値に基づいて前記被測定物に加えられた実加速度
を推定する第1推定手段と、該第1推定手段からの推定
出力に基づいて少なくとも前記被測定物の速度を推定す
る第2推定手段と、前記第1及び第2推定手段からの推
定出力に基づいて、前記加速度信号の発生タイミングよ
りも所定時間あとの前記被測定物の速度を予測する予測
手段とを備えてなるものである。
The fourth physical quantity detection device estimates the actual acceleration applied to the object to be measured based on the detected value of the acceleration signal applied to the object to be measured and detected by the sensor. Means, a second estimating means for estimating at least the speed of the object to be measured based on the estimated output from the first estimating means, and the acceleration signal based on the estimated outputs from the first and second estimating means. And a predicting means for predicting the speed of the object to be measured after a predetermined time from the occurrence timing of.

【0010】第5の物理量検出装置は、被測定物に加え
られ、かつセンサによって検出された加速度信号に基づ
いて前記被測定物に加えられた実加速度を推定する第1
推定手段と、該第1推定手段からの推定出力に基づいて
少なくとも前記被測定物の速度を推定する第2推定手段
と、前記第1及び第2推定手段からの推定出力に基づい
て、前記加速度信号の発生タイミングより所定時間あと
の前記被測定物の変位量を予測する予測手段とを備えて
なるものである。
The fifth physical quantity detection device estimates the actual acceleration applied to the object to be measured based on the acceleration signal applied to the object to be measured and detected by the sensor.
The acceleration based on the estimation means, the second estimation means for estimating at least the velocity of the object to be measured based on the estimation output from the first estimation means, and the estimation outputs from the first and second estimation means. And a predicting means for predicting a displacement amount of the object to be measured after a predetermined time from the signal generation timing.

【0011】第6の物理量検出装置は、被測定物に加え
られ、かつセンサによって検出された加速度信号の検出
された値に基づいて前記被測定物に加えられた実加速度
及びその微分値を推定する第1推定手段と、該第1推定
手段からの推定出力に基づいて前記被測定物の速度及び
変位量を推定する第2推定手段と、前記第1及び第2推
定手段からの推定出力に基づいて、前記加速度信号の発
生タイミングより所定時間あとの前記被測定物の変位量
を予測する予測手段とを備えてなるものである。
The sixth physical quantity detection device estimates the actual acceleration applied to the object to be measured and its differential value based on the detected value of the acceleration signal detected by the sensor. The first estimating means, the second estimating means for estimating the velocity and the amount of displacement of the object to be measured based on the estimated output from the first estimating means, and the estimated output from the first and second estimating means. And a predicting unit for predicting a displacement amount of the measured object after a predetermined time from the generation timing of the acceleration signal.

【0012】第7の物理量検出装置は、被測定物に加え
られ、かつセンサによって検出された加速度信号の検出
された値に基づいて前記被測定物に加えられた実加速度
及びその微分値を推定する第1推定手段と、該第1推定
手段からの推定出力に基づいて少なくとも前記被測定物
の速度を推定する第2推定手段と、前記第1及び第2推
定手段からの推定出力に基づいて、前記加速度信号の発
生タイミングより所定時間あとの前記被測定物の速度を
予測する予測手段とを備えてなるものである。
The seventh physical quantity detecting device estimates the actual acceleration applied to the object to be measured and its differential value based on the detected value of the acceleration signal detected by the sensor. Based on the estimated outputs from the first and second estimating means, and the second estimating means for estimating at least the velocity of the object to be measured based on the estimated output from the first estimating means. And a predicting means for predicting the speed of the object to be measured after a predetermined time from the generation timing of the acceleration signal.

【0013】第8の物理量検出装置は、車両衝突時の物
理現象を質量、スプリング、ダンパーからなる質点系に
見立てて乗員の体の一部分の移動量を算出するものであ
る。
The eighth physical quantity detection device calculates the amount of movement of a part of the occupant's body by simulating a physical phenomenon at the time of vehicle collision as a mass system consisting of mass, springs and dampers.

【0014】第9の物理量検出方法は、車両衝突時の乗
員の体の一部分の、所定時間後の変位量、速度を前記乗
員に作用する加速度に基づいて予測するものである。
The ninth physical quantity detection method is to predict the displacement amount and speed of a part of the body of an occupant after a predetermined time at the time of a vehicle collision based on the acceleration acting on the occupant.

【0015】[0015]

【作用】この発明の方法によれば、加速度、速度、変位
量等の物理量を簡単に、かつリアルタイムに推定した
り、また所定時間後の速度、変位量等の物理量を簡単に
予測することができる。
According to the method of the present invention, physical quantities such as acceleration, speed and displacement can be easily estimated in real time, and physical quantities such as speed and displacement after a predetermined time can be easily predicted. it can.

【0016】また、この発明の装置によれば、簡単な回
路構成で、衝突時等に発生するノイズの多い信号の中か
らノイズのない加速度、速度等の物理量を示す信号をリ
アルタイムに抽出することができる。さらに、これらの
物理量を使用することによって今までにないような車両
用乗員保護装置等の装置を容易に得ることができる。
Further, according to the device of the present invention, a signal indicating a physical quantity such as acceleration and velocity without noise can be extracted in real time from a signal with a lot of noise generated at the time of collision with a simple circuit configuration. You can Further, by using these physical quantities, it is possible to easily obtain an unprecedented device such as a vehicle occupant protection device.

【0017】[0017]

【実施例】まず、この発明による実施例の概略は、図面
からも明らかなようにセンサによって実測された加速度
信号の中からノイズをのぞいた実加速度、その微分値、
速度、変位量等の物理量を推定し、かつ所定時間あとの
変位量、速度を予測するものであると共に、それらの物
理量を用いることによってなされた具体例の中の1つ、
すなわち車両用乗員保護装置を開示するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, as is clear from the drawings, the outline of an embodiment according to the present invention is the actual acceleration excluding noise from the acceleration signal measured by a sensor, its differential value,
One for estimating physical quantities such as speed and displacement and predicting the quantity of displacement and speed after a predetermined time, and one of the specific examples made by using those physical quantities,
That is, the vehicle occupant protection device is disclosed.

【0018】なお、この実施例の中で使用される以下の
数式の中の定数、変数等について予め前もって定義をし
ておく。すなわち、 t:時間 tf:エアバッグの展開遅れ時間 a(t):運転者の上半身を1つの質点系とみなし、1ま
とめに考えたときに派生した質点に作用する絶対加速度
である実加速度 f(t):a(t)の微分値 am(t):加速度センサ出力 V(t):運転者の上半身を1つの質点系と考えたときの
質点(頭が代表と考えられる)が衝突時に前方に投げ出
される車体に対する相対速度 V0:衝突直前の車両の絶対速度 X(t):運転者の上半身を1つの質点系と考えたとき、
衝突時に質点が前方に投げ出される車体に対する相対変
位量 na(t):加速度センサ出力に重畳される測定ノイズ Ra:測定ノイズna(t)の分散 W1(t):絶対加速度a(t)の時間微分値のランダムノイ
ズ(システムノイズ) W2(t):絶対加速度a(t)のランダムノイズ(システム
ノイズ) Q1:システムノイズW1(t)の分散値 Q2:システムノイズW2(t)の分散値 m:衝突時に移動する運転者の上半身の質量 d:運転者の体の動作のダンピング係数 k:シートベルトの締付時のシートベルトの弾性係数、
または運転者の反動特性 L1:バンパーからフロントフレームまでの距離 L2:フロントフレームからエンジンまでの距離 L3:衝突によるエンジンの変位量
The constants and variables in the following formulas used in this embodiment are defined in advance. That is, t: time tf: airbag deployment delay time a (t): actual acceleration, which is the absolute acceleration that acts on the mass point derived when the upper body of the driver is regarded as one mass point system and considered together. (t): Differential value of a (t) am (t): Accelerometer output V (t): Mass point when the upper body of the driver is regarded as one mass point system (head is considered to be representative) at the time of collision Relative speed with respect to the vehicle body thrown forward V0: Absolute speed of vehicle immediately before collision X (t): When considering the upper body of the driver as one mass system,
Relative displacement with respect to the vehicle body in which the mass point is thrown forward in a collision na (t): Measurement noise superimposed on the output of the acceleration sensor Ra: Variance of measurement noise na (t) W1 (t): Time of absolute acceleration a (t) Random noise of differential value (system noise) W2 (t): Random noise of absolute acceleration a (t) (system noise) Q1: Variance value of system noise W1 (t) Q2: Variance value of system noise W2 (t) m : Mass of upper body of driver moving at the time of collision d: Damping coefficient of body movement of driver k: Elastic coefficient of seat belt when seat belt is tightened,
Or driver reaction characteristics L1: Distance from bumper to front frame L2: Distance from front frame to engine L3: Displacement of engine due to collision

【0019】なお、ここで述べる実施例は、次のように
車両の衝突現象をモデル化して扱うことを前提にしてお
り、それを図1乃至図4を参照して説明する。即ち、図
1及び図3において、100は衝突直前の速度VがV0
で、かつ衝突によって速度Vが0になる車両、101は
走行路面、102は運転者の頭部、103は運転者の脚
部、104はハンドル、105はエンジン本体、106
は前記エンジン本体105を支持するフロントフレー
ム、107は前記車両100が衝突する前方物体であ
る。
The embodiment described here is premised on modeling and handling a vehicle collision phenomenon as follows, which will be described with reference to FIGS. 1 to 4. That is, in FIGS. 1 and 3, 100 is the velocity V immediately before the collision is V0.
A vehicle whose velocity V is 0 due to a collision, 101 is a road surface, 102 is a driver's head, 103 is a driver's legs, 104 is a steering wheel, 105 is an engine body, 106
Is a front frame that supports the engine body 105, and 107 is a front object with which the vehicle 100 collides.

【0020】このような構成において、衝突によって図
1に示す状態から図3に示す状態に、即ち車両100が
速度V0で前方物体107に衝突して停止した場合、最
初に車両先端に位置するバンパーから衝突を開始し、徐
々に車両先端部の柔らかい構造の部分である後述のフロ
ントフレーム106までの部分(図1のL3で示される
部分)が破壊されていく。
In such a structure, when the state shown in FIG. 1 changes to the state shown in FIG. 3 due to a collision, that is, when the vehicle 100 collides with the front object 107 at a speed V0 and stops, the bumper first located at the tip of the vehicle. From then on, the collision starts, and gradually the portion up to the below-mentioned front frame 106 (the portion indicated by L3 in FIG. 1), which is the soft structure portion of the vehicle tip portion, is destroyed.

【0021】次にエンジン本体105を支持し、かつL
3で示される部分よりも堅い構造のフロントフレーム1
06の部分(図1においてL2で示される部分)が破壊
されていく。さらに構造的に強固に構成されたエンジン
本体105の部分(図1においてL1で示される部分)
が破壊、または後方に変位していく。
Next, the engine body 105 is supported and L
Front frame 1 that is stiffer than the part indicated by 3
The portion 06 (the portion indicated by L2 in FIG. 1) is destroyed. A portion of the engine main body 105 that is further structurally structured (a portion indicated by L1 in FIG. 1)
Will be destroyed or displaced backwards.

【0022】このとき、シートベルトを締めた運転者の
上半身はシートベルトの伸縮性、ハンドルを握る腕、脚
のふんばり等に逆らうようにして前方に投げ出されると
考えることによって、図2(または図4)に示す物理モ
デルが構成される。即ち、この物理モデルは、質量、ス
プリング、ダンパーからなる1つの質点系をなすものと
考え、運転者の上半身のうち、前方に押し出される質量
110部分は運転者の頭102に代表されるものと考え
る。それにより、その質量110の変位しようとする力
に対してシートベルトの伸縮性、腕、脚のふんばり等が
スプリング109、ダンパー108としての作用を有し
ているものと考えられる。
At this time, by thinking that the upper half of the body of the driver who fastens the seat belt is thrown forward against the elasticity of the seat belt, the arm holding the steering wheel, the slack of the leg, etc. The physical model shown in 4) is constructed. That is, this physical model is considered to form one mass system consisting of a mass, a spring, and a damper, and the mass 110 portion of the driver's upper body pushed forward is represented by the driver's head 102. Think Therefore, it is considered that the elasticity of the seat belt and the swelling of the arms and legs act as the spring 109 and the damper 108 with respect to the force of displacement of the mass 110.

【0023】なお、この物理モデルの図2は、衝突直前
を示し、運転者の頭102には加速度は作用せず、頭1
02は車体100に対して静止した状態にある。しかし
ながら、図4に示す図においては衝突による加速度が運
転者の頭102に作用するので、衝突の大きさに応じた
加速度a(t)、速度V(t)、変位量X(t)が発生する。
FIG. 2 of this physical model shows immediately before a collision, in which no acceleration acts on the driver's head 102, and
02 is stationary with respect to the vehicle body 100. However, in the diagram shown in FIG. 4, since the acceleration due to the collision acts on the driver's head 102, the acceleration a (t), the speed V (t), and the displacement amount X (t) corresponding to the magnitude of the collision are generated. To do.

【0024】さて次に、この発明による実施例を図5に
基づいて詳細に説明する。1は車両の衝突によって運転
者等の乗員に発生する加速度を検出し、検出した加速度
に対応したアナログの加速度信号am(t)を出力する半導
体の加速度センサで、その状態方程式は、つぎのように
示される。
Now, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Reference numeral 1 is a semiconductor acceleration sensor that detects an acceleration generated in an occupant such as a driver due to a vehicle collision and outputs an analog acceleration signal am (t) corresponding to the detected acceleration. The state equation of the acceleration sensor is as follows. Shown in.

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】[0026]

【数2】 [Equation 2]

【0027】また、その状態方程式の係数、変数は、次
のようなマトリックスで示される。
The coefficients and variables of the equation of state are shown in the following matrix.

【0028】[0028]

【数3】 [Equation 3]

【0029】2は測定された前記加速度センサ1から出
力した加速度信号am(t)(高周波ノイズ、低周波ノイ
ズ、オフセット等の広い意味での測定ノイズna(t)が重
畳されているもの)を入力する第1推定手段で、この第
1推定手段2は入力した加速度信号am(t)に基づいてノ
イズ等の重畳されない加速度信号a(t)を推定して抽出
し、これを出力端子2bから出力する。なお、この実加
速度信号a(t)は、運転者等の乗員の上半身を前方に押
し出す力として作用する。
Reference numeral 2 denotes a measured acceleration signal am (t) output from the acceleration sensor 1 (high-frequency noise, low-frequency noise, measurement noise na (t) in a broad sense such as offset is superimposed). The first estimating means for input estimates and extracts the acceleration signal a (t) in which noise or the like is not superposed based on the input acceleration signal am (t), and outputs it from the output terminal 2b. Output. The actual acceleration signal a (t) acts as a force for pushing the upper half of the occupant such as a driver forward.

【0030】また、前記第1推定手段2は前記推定した
加速度信号a(t)を時間について1回微分した形式で示
される微分値f(t)を出力端子2aから出力する。なお
この第1推定手段2は、ここではカルマンフィルタによ
って構成されており、その入力信号am(t)と出力信号a
(t)、f(t)との関係を示す関係式は
Further, the first estimating means 2 outputs from the output terminal 2a a differential value f (t) shown in a form in which the estimated acceleration signal a (t) is differentiated once with respect to time. The first estimating means 2 is composed of a Kalman filter here, and its input signal am (t) and output signal a
The relational expression showing the relation with (t) and f (t) is

【0031】[0031]

【数4】 [Equation 4]

【0032】で示され、その関係式における係数、変数
は次のように示される。
The coefficients and variables in the relational expression are shown as follows.

【0033】[0033]

【数5】 また数4に示される式の係数は[Equation 5] Also, the coefficient of the equation shown in Equation 4 is

【0034】[0034]

【数6】 に示されるマトリックスによって表される。[Equation 6] It is represented by the matrix shown in.

【0035】3は第2推定手段で、前記第1推定手段2
で推定された加速度a(t)を入力して、運転者の上半身
の上端部に位置し、かつ物理モデルにおける質点として
代表される頭の前方への変位量X(t)及び速度V(t)を、
次の数7によって推定して出力する。
Reference numeral 3 is a second estimating means, which is the first estimating means 2.
By inputting the acceleration a (t) estimated by the above, the amount of forward displacement X (t) and the velocity V (t) located at the upper end of the driver's upper body and represented by the mass point in the physical model are represented. ),
It is estimated by the following Equation 7 and output.

【0036】[0036]

【数7】 [Equation 7]

【0037】なお、数7に示す式の係数、変数はThe coefficients and variables in the equation shown in Equation 7 are

【0038】[0038]

【数8】 に示される。[Equation 8] Shown in.

【0039】また、上記数7においては、運転者が衝突
時に前方に押し出される一方で、シートベルトの伸縮
力、ハンドルを握る腕の筋力、足のふん張り力等の力の
複雑な関係により上半身を衝突直前の状態に戻そうとす
る復元力が発生することが考慮されている。すなわち、
数7においてはこれらの関係によって発生する振動(体
を前後させる振動)の固有角周波数ωと、運転者の上半
身を前方に押し出す力に抗する力に関係するダンピング
係数ζが考慮され、かつ次のように定義されている。
Further, in the above Equation 7, while the driver is pushed forward at the time of a collision, the upper half of the body is complicated due to the complicated relations such as the stretching force of the seat belt, the muscular force of the arm gripping the steering wheel, and the tense force of the foot. It is considered that the restoring force that tries to return the vehicle to the state just before the collision occurs. That is,
In Equation 7, the natural angular frequency ω of the vibration (vibration that moves the body back and forth) generated by these relationships and the damping coefficient ζ related to the force that pushes the upper half of the driver forward are considered, and Is defined as.

【0040】[0040]

【数9】 [Equation 9]

【0041】このダンピング係数ζに係わる力は、シー
トベルトの長さ方向の伸縮性、ハンドルを握る腕の筋力
の強さ、足のふん張り力等に係わった物理量を示すもの
である。
The force related to the damping coefficient ζ is a physical quantity related to the elasticity of the seat belt in the lengthwise direction, the strength of the muscular force of the arm holding the steering wheel, the tension of the foot, and the like.

【0042】4は動作予測手段で、前記第1推定手段2
で推定された実加速度信号a(t)及びその実加速度信号
a(t)の微分値f(t)、並びに第2推定手段3からの推定
速度信号V(t)及び推定変位量信号X(t)を入力して、推
定された速度V(t)、変位量X(t)のt1時間後の予測速
度V(t+t1)と予測変位量X(t+t1)を
Reference numeral 4 is a motion predicting means, which is the first estimating means 2
The actual acceleration signal a (t) and the differential value f (t) of the actual acceleration signal a (t), the estimated speed signal V (t) and the estimated displacement amount signal X (t from the second estimating means 3 are estimated. ), The estimated velocity V (t), the predicted velocity V (t + t1) and the predicted displacement X (t + t1) after t1 hours of the displacement X (t) are input.

【0043】[0043]

【数10】 [Equation 10]

【0044】[0044]

【数11】 [Equation 11]

【0045】に基づいて算出し、予測速度V(t+t1)を出
力端子4aから、また予測変位量X(t+t1)を出力端子4
bからそれぞれ出力する。
The predicted speed V (t + t1) is calculated from the output terminal 4a, and the predicted displacement X (t + t1) is calculated from the output terminal 4a.
Output from b.

【0046】[0046]

【数12】 [Equation 12]

【0047】[0047]

【数13】 [Equation 13]

【0048】[0048]

【数14】 [Equation 14]

【0049】[0049]

【数15】 [Equation 15]

【0050】[0050]

【数16】 [Equation 16]

【0051】[0051]

【数17】 [Equation 17]

【0052】[0052]

【数18】 [Equation 18]

【0053】[0053]

【数19】 [Formula 19]

【0054】[0054]

【数20】 [Equation 20]

【0055】5は判断回路で、前記第1推定回路2から
の加速度信号a(t)及びその微分値f(t)、並びに動作予
測手段4からの予測速度V(t+t1)及び予測変位量X(t+t
1)を入力して、それらの相対的な大小関係、またそれら
の値の基準値との比較結果等に基づいてエアバッグ等の
車両用乗員保護装置を作動させるべきか否かの判断をし
て、作動させるべきであると判断したときは出力端子か
らハイレベルな駆動信号Aを出力する。なお、この判定
回路5における判定基準は、実験的に求められる。
Reference numeral 5 denotes a judging circuit, which is the acceleration signal a (t) from the first estimating circuit 2 and its differential value f (t), and the predicted velocity V (t + t1) and predicted displacement from the motion predicting means 4. Quantity X (t + t
Enter 1) and determine whether to activate the vehicle occupant protection device such as an airbag based on the relative magnitude relationship between them and the comparison result of those values with the reference value. Then, when it is determined that it should be operated, a high level drive signal A is output from the output terminal. The judgment standard in the judgment circuit 5 is experimentally obtained.

【0056】次に、概要を上述した第1推定手段2、第
2推定手段3及び動作予測手段4について図6に基づい
て説明する。
Next, the first estimating means 2, the second estimating means 3 and the motion predicting means 4 having the outline described above will be described with reference to FIG.

【0057】最初に、第1推定手段2について説明す
る。即ち、第1及び第2係数回路21、22は、加速度
センサ1の出力端子に並列的に接続されて、その加速度
センサ1から加速度信号am(t)を入力して、それに前記
第1係数回路21は、数6における係数k1を乗算し、
また前記第2係数回路22は、同様に数6における係数
k2を乗算する。第1係数回路21からの出力信号は、
第1引算回路23に供給されて、該出力信号は後述の第
4係数回路29からの出力信号を差し引いた値を出力す
る。その差し引かれた値は、第1積分回路24に供給さ
れて積分され、後述の第2積分回路27から出力される
実加速度信号a(t)の微分値f(t)として出力する。
First, the first estimating means 2 will be described. That is, the first and second coefficient circuits 21 and 22 are connected in parallel to the output terminals of the acceleration sensor 1, and the acceleration signal am (t) is input from the acceleration sensor 1 to the first coefficient circuit. 21 multiplies the coefficient k1 in Equation 6,
Further, the second coefficient circuit 22 similarly multiplies the coefficient k2 in the equation (6). The output signal from the first coefficient circuit 21 is
The output signal supplied to the first subtraction circuit 23 outputs a value obtained by subtracting the output signal from the fourth coefficient circuit 29 described later. The subtracted value is supplied to the first integration circuit 24, integrated, and output as a differential value f (t) of the actual acceleration signal a (t) output from the second integration circuit 27 described later.

【0058】前記第1積分回路24から出力される積分
出力f(t)は、第2引算回路25に供給され、前記第2
係数回路22からの出力信号が差し引かれてその差し引
かれた値は、前記第3引算回路26に供給される。第3
引算回路26は、前記第2引算回路25から供給される
信号に対して後述の第3係数回路28から供給される信
号を差し引き、その差し引いた値を出力する。
The integrated output f (t) output from the first integrating circuit 24 is supplied to the second subtracting circuit 25, and the second subtracting circuit 25
The output signal from the coefficient circuit 22 is subtracted, and the subtracted value is supplied to the third subtraction circuit 26. Third
The subtraction circuit 26 subtracts the signal supplied from the third coefficient circuit 28 described later from the signal supplied from the second subtraction circuit 25, and outputs the subtracted value.

【0059】その第3引算回路26から出力された値
は、次段の第2積分回路27によって積分され、前記加
速度センサ1によって実測された加速度信号am(t)(す
なわち、ノイズが重畳されている信号である。)からノ
イズのない実加速度信号a(t)を推定して出力する。
The value output from the third subtraction circuit 26 is integrated by the second integration circuit 27 in the next stage, and the acceleration signal am (t) measured by the acceleration sensor 1 (that is, noise is superimposed). The actual acceleration signal a (t) with no noise is estimated and output.

【0060】また、該第2積分回路27から出力される
推定された実加速度信号a(t)は、第3係数回路28に
供給されて、その値a(t)に、数6における所定の係数
k2が掛けられて、前記第3引算回路26に供給され
る。また前記第2積分回路27の出力信号a(t)は、第
4係数回路29にも供給され、数6における所定の係数
k1が掛けられ、その結果を前記第1引算回路23に供
給する。
The estimated actual acceleration signal a (t) output from the second integrating circuit 27 is supplied to the third coefficient circuit 28, and its value a (t) is set to the predetermined value in the equation (6). It is multiplied by a coefficient k2 and supplied to the third subtraction circuit 26. The output signal a (t) of the second integration circuit 27 is also supplied to the fourth coefficient circuit 29, multiplied by the predetermined coefficient k1 in the equation 6, and the result is supplied to the first subtraction circuit 23. .

【0061】次に、第2推定回路(3)について詳細に
説明する。即ち、前記第1推定回路2の最終出力段27
から出力される実加速度信号a(t)を第4引算回路31
に入力し、この入力された実加速度信号a(t)から後述
の第6係数回路36から出力される値を差し引き、その
差引結果を第5引算回路32に供給する。
Next, the second estimating circuit (3) will be described in detail. That is, the final output stage 27 of the first estimation circuit 2
The actual acceleration signal a (t) output from the fourth subtraction circuit 31
The value output from the sixth coefficient circuit 36 described later is subtracted from the input actual acceleration signal a (t), and the subtraction result is supplied to the fifth subtraction circuit 32.

【0062】第5引算回路32は、前記第4引算回路3
1から供給される値に対して後述の第5係数回路35か
ら供給される信号を差し引いた値を出力し、その出力を
第3積分回路33で積分して推定速度信号V(t)として
出力端子3aから出力されると共に、この推定速度信号
V(t)は前記第5係数回路35に供給され、その値に対
して、数9における所定の係数2ζωが掛けられて出力
される。また前記積分出力である推定速度信号V(t)
は、第4積分回路34に供給され、推定変位量信号X
(t)として算出され、出力端子3bから出力されると共
に、前記第6係数回路36に供給され、数9における所
定の係数ω2が掛けられて出力される。
The fifth subtraction circuit 32 is the fourth subtraction circuit 3
A value obtained by subtracting the signal supplied from the later-described fifth coefficient circuit 35 from the value supplied from 1 is output, and the output is integrated by the third integrating circuit 33 and output as the estimated speed signal V (t). While being output from the terminal 3a, the estimated speed signal V (t) is also supplied to the fifth coefficient circuit 35, and the value is multiplied by a predetermined coefficient 2ζω in Equation 9 and output. Also, the estimated speed signal V (t) which is the integrated output
Is supplied to the fourth integration circuit 34, and the estimated displacement amount signal X
It is calculated as (t), is output from the output terminal 3b, is supplied to the sixth coefficient circuit 36, is multiplied by the predetermined coefficient ω 2 in the equation 9, and is output.

【0063】前記第3積分回路33から出力される信号
を入力して積分し、その積分値を推定変位信号X(t)と
して出力する。35は第5係数回路で、第3積分回路3
3から出力される推定速度信号V(t)に所定の係数を掛
けて第5引き算回路32に供給する。36は第6係数回
路で、第4積分回路34から出力される推定変位信号X
(t)に所定の値を掛けて出力する。
The signal output from the third integrating circuit 33 is input and integrated, and the integrated value is output as the estimated displacement signal X (t). Reference numeral 35 is a fifth coefficient circuit, which is the third integration circuit 3
The estimated speed signal V (t) output from 3 is multiplied by a predetermined coefficient and supplied to the fifth subtraction circuit 32. Reference numeral 36 denotes a sixth coefficient circuit, which is an estimated displacement signal X output from the fourth integration circuit 34.
Multiply (t) by a specified value and output.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、加速度、速度、変位量等の物理量を簡単に推定した
り、また所定時間後の速度、変位量等の物理量を簡単に
予測することができるという効果が発揮される。
As described above, according to the present invention, physical quantities such as acceleration, speed, and displacement are easily estimated, and physical quantities such as speed and displacement after a predetermined time are easily predicted. The effect of being able to do is exhibited.

【0065】また、簡単な回路構成で、衝突時等に発生
するノイズの多い信号の中からノイズのない加速度、速
度等の物理量を示す信号を抽出することができる。さら
に、これらの物理量を使用することによって車両用乗員
保護装置を容易に得ることができるという格別な効果が
発揮される。
Further, with a simple circuit configuration, it is possible to extract a signal indicating a physical quantity such as acceleration and velocity without noise from a signal with a lot of noise generated at the time of collision. Further, by using these physical quantities, a special effect that the vehicle occupant protection device can be easily obtained is exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】車両の衝突前の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram before a vehicle collision.

【図2】図1に示す説明図の物理モデルである。FIG. 2 is a physical model of the explanatory view shown in FIG.

【図3】車両の衝突後の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram after a vehicle collision.

【図4】図3に示す説明図の物理モデルである。4 is a physical model of the explanatory diagram shown in FIG.

【図5】本発明による実施例を説明するための回路ブロ
ック説明図である。
FIG. 5 is a circuit block diagram for explaining an embodiment according to the present invention.

【図6】図5に示す回路ブロックをより詳細な回路ブロ
ックにした説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the circuit block shown in FIG. 5 as a more detailed circuit block.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加速度センサ 2 第1推定回路 3 第2推定回路 4 予測回路 5 判断回路 1 Acceleration sensor 2 1st estimation circuit 3 2nd estimation circuit 4 Prediction circuit 5 Judgment circuit

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物に加えられ、かつセンサによっ
て検出された加速度信号に基づいて前記被測定物に加え
られた実加速度、またはその微分値を、少なくとも積分
要素を用いて推定することを特徴とする物理量検出方
法。
1. Estimating an actual acceleration applied to an object to be measured and based on an acceleration signal detected by a sensor, or a differential value thereof, at least by using an integral element. Characteristic physical quantity detection method.
【請求項2】 被測定物に加えられ、かつセンサによっ
て検出された加速度信号に基づいて前記被測定物に加え
られた実加速度を推定する第1推定手段と、該第1推定
手段からの推定出力に基づいて少なくとも前記被測定物
の速度を推定する第2推定手段とを備えてなることを特
徴とする物理量検出装置。
2. A first estimating means for estimating an actual acceleration applied to the object to be measured and based on an acceleration signal detected by a sensor, and an estimation from the first estimating means. A physical quantity detection device comprising: a second estimation means for estimating at least the speed of the object to be measured based on the output.
【請求項3】 被測定物に加えられ、かつセンサによっ
て検出された加速度信号の検出された値に基づいて前記
被測定物に加えられた実加速度を推定する第1推定手段
と、該第1推定手段からの推定出力に基づいて少なくと
も前記被測定物の変位量を推定する第2推定手段とを備
えてなることを特徴とする物理量検出装置。
3. A first estimating means for estimating an actual acceleration applied to an object to be measured based on a detected value of an acceleration signal applied to the object to be measured and detected by a sensor, and the first estimating means. A physical quantity detection device comprising: at least second estimation means for estimating a displacement amount of the object to be measured based on an estimation output from the estimation means.
【請求項4】 被測定物に加えられ、かつセンサによっ
て検出された加速度信号の検出された値に基づいて前記
被測定物に加えられた実加速度を推定する第1推定手段
と、該第1推定手段からの推定出力に基づいて少なくと
も前記被測定物の速度を推定する第2推定手段と、前記
第1及び第2推定手段からの推定出力に基づいて、前記
加速度信号の発生タイミングよりも所定時間あとの前記
被測定物の速度を予測する予測手段とを備えてなること
を特徴とする物理量検出装置。
4. A first estimating means for estimating an actual acceleration applied to an object to be measured based on a detected value of an acceleration signal applied to the object to be measured and detected by a sensor, and the first estimating means. Based on the estimated output from the estimating means, at least the second estimating means for estimating the speed of the object to be measured, and based on the estimated outputs from the first and second estimating means, a predetermined timing from the generation timing of the acceleration signal. A physical quantity detection device comprising: a prediction unit that predicts the speed of the measured object after a lapse of time.
【請求項5】 被測定物に加えられ、かつセンサによっ
て検出された加速度信号に基づいて前記被測定物に加え
られた実加速度を推定する第1推定手段と、該第1推定
手段からの推定出力に基づいて少なくとも前記被測定物
の速度を推定する第2推定手段と、前記第1及び第2推
定手段からの推定出力に基づいて、前記加速度信号の発
生タイミングより所定時間あとの前記被測定物の変位量
を予測する予測手段とを備えてなることを特徴とする物
理量検出装置。
5. A first estimating means for estimating an actual acceleration applied to an object to be measured based on an acceleration signal detected by a sensor, and an estimation from the first estimating means. Second estimation means for estimating at least the velocity of the object to be measured based on the output, and the measured object after a predetermined time from the generation timing of the acceleration signal based on the estimated outputs from the first and second estimating means. A physical quantity detection device comprising: a prediction unit that predicts a displacement amount of an object.
【請求項6】 被測定物に加えられ、かつセンサによっ
て検出された加速度信号の検出された値に基づいて前記
被測定物に加えられた実加速度及びその微分値を推定す
る第1推定手段と、該第1推定手段からの推定出力に基
づいて前記被測定物の速度及び変位量を推定する第2推
定手段と、前記第1及び第2推定手段からの推定出力に
基づいて、前記加速度信号の発生タイミングより所定時
間あとの前記被測定物の変位量を予測する予測手段とを
備えてなることを特徴とする物理量検出装置。
6. A first estimating means for estimating an actual acceleration applied to the object to be measured and a differential value thereof based on a detected value of an acceleration signal detected by a sensor. , Second estimating means for estimating the velocity and displacement amount of the object to be measured based on the estimated output from the first estimating means, and the acceleration signal based on the estimated outputs from the first and second estimating means And a predicting means for predicting a displacement amount of the object to be measured after a predetermined time from the occurrence timing of the physical quantity detecting device.
【請求項7】 被測定物に加えられ、かつセンサによっ
て検出された加速度信号の検出された値に基づいて前記
被測定物に加えられた実加速度及びその微分値を推定す
る第1推定手段と、該第1推定手段からの推定出力に基
づいて少なくとも前記被測定物の速度を推定する第2推
定手段と、前記第1及び第2推定手段からの推定出力に
基づいて、前記加速度信号の発生タイミングより所定時
間あとの前記被測定物の速度を予測する予測手段とを備
えてなることを特徴とする物理量検出装置。
7. A first estimating means for estimating the actual acceleration applied to the object to be measured and its differential value based on the detected value of the acceleration signal detected by the sensor. , At least second estimating means for estimating the velocity of the object to be measured based on the estimated output from the first estimating means, and generation of the acceleration signal based on the estimated outputs from the first and second estimating means. A physical quantity detection device comprising: a prediction unit that predicts a speed of the measured object after a predetermined time from a timing.
【請求項8】 車両衝突時の物理現象を質量、スプリン
グ、ダンパーからなる質点系に見立てて乗員の体の一部
分の移動量を算出することを特徴とする物理量検出装
置。
8. A physical quantity detection device for calculating a movement amount of a part of an occupant's body by simulating a physical phenomenon at the time of a vehicle collision as a mass system composed of a mass, a spring and a damper.
【請求項9】 車両衝突時の乗員の体の一部分の、所定
時間後の変位量、速度を前記乗員に作用する加速度に基
づいて予測することを特徴とする物理量検出方法。
9. A physical quantity detection method, comprising: predicting a displacement amount and a velocity of a part of an occupant's body at a vehicle collision after a predetermined time based on an acceleration acting on the occupant.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006194822A (en) * 2005-01-17 2006-07-27 Oyo Corp Displacement monitoring method of ground or the like using acceleration sensor

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