LU88829A1 - Probe device for detecting body position and applying control signal for vehicle airbag deployment - utilises reference signal, and emitting and receiving electrodes which are capacitatively coupled to body - Google Patents

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LU88829A1
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Aloyse Schoos
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Iee Sarl
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Abstract

The system for detecting the body position of a front seat vehicle passenger in order to modify commands to an airbag uses the capacitative coupling between emitting electrodes (11,12), the passenger (10) and receiving electrodes (14,15,16). Signals transmitted by an emitting electrode are received at an intensity which depends on the distances between the passenger and both the emitting and receiving electrodes. Confusion with signals emanating from other vehicle equipment or from the environment is avoided by cyclic or repetitive signal modulation. Very rapid changes in passenger body position, for example during braking before a crash, may be detected and incorporated with the static measurements by using the frequency change in a reflected wave compared to an incident wave.

Description

PROCÉDÉ DE SURVEILLANCE DE LA POSITION D'UN PASSAGER D’UN VÉHICULE AUTOMOBILEMETHOD FOR MONITORING THE POSITION OF A PASSENGER OF A MOTOR VEHICLE

La présente invention concerne un procédé de surveillance de la position d'un passager d'un véhicule automobile par rapport à la zone de déploiement d'un airbag associé au siège de ce passager.The present invention relates to a method for monitoring the position of a passenger of a motor vehicle relative to the deployment area of an airbag associated with the seat of this passenger.

L'augmentation croissante du nombre d'équipements d'airbag dans les véhicules a permis de recueillir un grand nombre d’informations sur le fonctionnement des airbags, ce qui a contribué largement à leur perfectionnement et à l'amélioration de la sécurité qu’ils peuvent procurer. L'un de ceux-ci consiste à soumettre le fonctionnement de l'airbag à une unité de commande intelligente qui est alimentée par différents détecteurs afin d'adapter le déploiement de l'airbag aux circonstances particulières.The increasing increase in the number of airbag equipment in vehicles has made it possible to collect a large amount of information on the operation of airbags, which has greatly contributed to their improvement and to the improvement in safety they can provide. One of these consists in subjecting the operation of the airbag to an intelligent control unit which is powered by various detectors in order to adapt the deployment of the airbag to the particular circumstances.

Il a notamment été constaté que le déploiement d'un airbag peut être très dangereux pour un passager lorsque celui-ci occupe une position autre que sa position dite normale. Il faut, en effet, savoir qu'un airbag se déploie en forme de champignon avec un brusque jaillissement longitudinal suivi d'un gonflement latéral. Or, si la tête du passager, par exemple, se trouve trop près de la cassette de l'airbag, donc dans le champ de déploiement de l'airbag, notamment dans la trajectoire du jaillissement initial, l'effet de l'airbag peut être plus néfaste que bénéfique.It has in particular been noted that the deployment of an airbag can be very dangerous for a passenger when the latter occupies a position other than its so-called normal position. You must, in fact, know that an airbag deploys in the form of a mushroom with an abrupt longitudinal burst followed by lateral swelling. However, if the passenger's head, for example, is too close to the airbag cassette, therefore in the airbag deployment field, in particular in the trajectory of the initial burst, the effect of the airbag can be more harmful than beneficial.

Par ailleurs, de nouveaux générateurs de gaz ont été proposés ou sont à l'étude pour permettre, à l’avenir, un fonctionnement à plusieurs niveaux et un déploiement modulé et plus nuancé qu’un tout ou rien, notamment pour tenir compte de la masse d’inertie du passager ou de sa position. Or, pour pouvoir profiter pleinement de ces nouvelles possibilités, il est essentiel de pouvoir déterminer le plus précisément et le plus rapidement possible la position instantanée du passager afin d'adapter le déploiement de l'airbag aux circonstances particulières. La position et le suivi du mouvement d’un passager sont donc des paramètres déterminants pour la commande du déploiement de l'airbag.In addition, new gas generators have been proposed or are being studied to allow, in the future, a multi-level operation and a modular and more nuanced deployment than all or nothing, in particular to take into account the mass of inertia of the passenger or of his position. However, to be able to take full advantage of these new possibilities, it is essential to be able to determine the instantaneous position of the passenger as precisely and as quickly as possible in order to adapt the deployment of the airbag to the particular circumstances. The position and tracking of a passenger’s movement are therefore determining parameters for controlling the deployment of the airbag.

De nombreux procédés sont connus pour déterminer la position d'un passager. Ces procédés peuvent être basés sur la triangulation et/ou sur le temps de propagation d'ondes électromagnétiques (radar) ou d'ondes sonores (sonar). L'uti!isation de plusieurs capteurs permet même de localiser le passager dans des situations complexes, par exemple lorsqu'il tient un livre ou journal devant lui.Many methods are known for determining the position of a passenger. These methods can be based on triangulation and / or on the propagation time of electromagnetic waves (radar) or sound waves (sonar). The use of several sensors even makes it possible to locate the passenger in complex situations, for example when he is holding a book or newspaper in front of him.

Afin de mesurer la position statique du passager, on peut mesurer le temps de propagation d’une onde émise depuis les environs du centre de déploiement de l'airbag et réfléchi par le corps du passager. Une solution économique consiste à utiliser la vitesse du son pour la mesure de la distance entre le corps du passager et le capteur. La propagation étant relativement lente, on peut mesurer le temps de propagation avec un microprocesseur peu coûteux. De nombreux capteurs sont actuellement disponibles pour l'utilisation économique des ultrasons qui permettent ainsi de déterminer la position du passager par rapport au centre de déploiement de l’airbag.In order to measure the passenger’s static position, it is possible to measure the propagation time of a wave emitted from the vicinity of the airbag deployment center and reflected by the passenger’s body. An economical solution is to use the speed of sound to measure the distance between the passenger's body and the sensor. The propagation being relatively slow, the propagation time can be measured with an inexpensive microprocessor. Many sensors are currently available for the economical use of ultrasound, which makes it possible to determine the position of the passenger relative to the deployment center of the airbag.

Or, si les systèmes de détection connus permettent de déterminer avec une précision relativement bonne la position statique du passager, il ne permettent pas, en général, de déterminer la position du passager au moment d'un choc car souvent la position du passager change durant le laps de temps qui précède le choc, par exemple par suite d'un freinage brusque du véhicule ou d'un mouvement réflexe du passager.However, if the known detection systems make it possible to determine with relatively good precision the static position of the passenger, it does not, in general, make it possible to determine the position of the passenger at the time of an impact because often the position of the passenger changes during the period of time preceding the impact, for example as a result of sudden braking of the vehicle or a reflex movement of the passenger.

Par ailleurs, la propagation relativement lente des ondes sonores utilisées pour la détermination statique de la position du passager et qui réduit le coût du traitement des signaux, rend difficile le suivi du mouvement d'un passager en déplacement rapide pendant le freinage et pendant le temps du début du choc jusqu'au déploiement de l’airbag. Le suivi du déplacement pendant cette phase critique présente une difficulté générale pour les détecteurs de position et ceci vaut aussi pour les détecteurs à triangulation optique souvent proposés.Furthermore, the relatively slow propagation of sound waves used for the static determination of the passenger's position and which reduces the cost of signal processing, makes it difficult to follow the movement of a rapidly moving passenger during braking and over time. from the start of the shock to the deployment of the airbag. Monitoring the displacement during this critical phase presents a general difficulty for position detectors and this also applies to detectors with optical triangulation often proposed.

Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé de surveillance de la position d’un passager qui permet d'adapter le moment et l'intensité du déploiement de l'airbag à la position du passager avant et pendant le choc.The object of the present invention is to provide a new method for monitoring the position of a passenger which makes it possible to adapt the moment and intensity of the deployment of the airbag to the position of the front passenger and during the impact.

Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un procédé de surveillance de la position d'un passager d'un véhicule automobile par rapport à la zone de déploiement d’un airbag associé au siège de ce passager, caractérisé par la mise en oeuvre d'un double système de détection comprenant au moins un détecteur de position statique combiné avec au moins un détecteur de déplacement dynamique du passager.To achieve this objective, the present invention provides a method for monitoring the position of a passenger of a motor vehicle relative to the deployment area of an airbag associated with the seat of this passenger, characterized by the implementation of '' a dual detection system comprising at least one static position detector combined with at least one dynamic passenger movement detector.

Le détecteur pour la position statique peut utiliser le temps de propagation d'une onde réfléchie par le corps du passager ou des méthodes de triangulation.The static position detector can use the propagation time of a wave reflected by the passenger's body or triangulation methods.

Le détecteur pour le déplacement dynamique peut utiliser le décalage de la fréquence d'une onde réfléchie par le corps du passager en mouvement.The dynamic displacement detector can use the offset of the frequency of a wave reflected by the body of the moving passenger.

Une onde réfléchie peut, en effet, par interférence avec l'onde émise générer des basses fréquences proportionnelles à la vitesse de déplacement du corps de réflexion par rapport au récepteur-émetteur de cette onde. On peut décrire le même phénomène par le décalage Doppler de la fréquence de l'onde réfléchie par le corps en mouvement. Le récepteur produit la différence entre la fréquence émise et la fréquence de l'onde captée qui vient du réflecteur.A reflected wave can, in fact, by interference with the transmitted wave generate low frequencies proportional to the speed of movement of the reflection body relative to the receiver-transmitter of this wave. The same phenomenon can be described by the Doppler shift of the frequency of the wave reflected by the moving body. The receiver produces the difference between the frequency emitted and the frequency of the wave received from the reflector.

Ce principe ne produit qu'un faible signal pour un déplacement lent mais un signal puissant pour un déplacement relatif rapide. Ce principe est donc idéal pour suivre les déplacements rapides, c'est-à-dire qui sont trop rapides pour le principe de mesure de la position statique. On peut choisir la fréquence émise de manière à ce que, même pendant les déplacements plus rapides, les fréquences résultantes dans le récepteur restent assez basses pour être traitées par un microprocesseur peu coûteux.This principle produces only a weak signal for a slow displacement but a powerful signal for a fast relative displacement. This principle is therefore ideal for following rapid movements, that is to say those which are too rapid for the principle of measuring the static position. The frequency transmitted can be chosen so that, even during faster movements, the resulting frequencies in the receiver remain low enough to be processed by an inexpensive microprocessor.

Par intégration du signal basse fréquence généré par ce principe de mesure dynamique, on obtient le déplacement depuis la dernière position obtenue par le principe de mesure statique. Ainsi, la présente invention propose de combiner deux principes pour suivre en temps réel la progression dynamique du passager et fournir ainsi des informations précises et rapides sur la position du passager qui permettent un déploiement de l’airbag en toute sécurité. La combinaison de ces deux techniques est moins coûteuse qu'une seule technique assez rapide pour suivre la position du passager en temps réel.By integration of the low frequency signal generated by this dynamic measurement principle, the displacement is obtained from the last position obtained by the static measurement principle. Thus, the present invention proposes to combine two principles to follow in real time the dynamic progress of the passenger and thus provide precise and rapid information on the position of the passenger which allows deployment of the airbag in complete safety. Combining these two techniques is less expensive than a single technique fast enough to track the passenger's position in real time.

Pour le principe de mesure dynamique, on peut utiliser des microondes générées par un émetteur à très faible puissance. Même lors des plus fortes accélérations du mouvement du passager, la basse fréquence résultante dans le récepteur est de l’ordre du kHz et facile à traiter par microprocesseur. Le traitement le plus simple consiste à compter le nombre de cycles d’ondes de la basse fréquence engendrée par le récepteur, ce nombre étant proportionnel au déplacement, par exemple un cycle d'ondes peut correspondre à 15 mm de déplacement.For the dynamic measurement principle, microwaves generated by a very low power transmitter can be used. Even with the strongest acceleration in passenger movement, the resulting low frequency in the receiver is in the order of kHz and easy to process by microprocessor. The simplest treatment consists in counting the number of cycles of waves of the low frequency generated by the receiver, this number being proportional to the displacement, for example a cycle of waves can correspond to 15 mm of displacement.

Il est par ailleurs possible de recueillir des signaux correspondant à la vitesse de déplacement du passager par rapport au centre de déploiement de l'airbag, ce qui fournit un autre paramètre utile pour l'ordinateur de commande de l’airbag.It is also possible to collect signals corresponding to the speed of movement of the passenger relative to the airbag deployment center, which provides another useful parameter for the airbag control computer.

Il est également possible d'activer le ou les capteur(s) pour le suivi dynamique du mouvement du passager seulement en cas de besoin. Ceci peut se faire soit par des accéléromètres qui constatent le dépassement d'une accélération minimale, soit par capteurs de proximité dans le dos du siège qui constatent que le passager vient de quitter sa position de repos.It is also possible to activate the sensor (s) for dynamic monitoring of passenger movement only if necessary. This can be done either by accelerometers which note that a minimum acceleration has been exceeded, or by proximity sensors in the back of the seat which note that the passenger has just left his rest position.

La figure 1 en annexe montre, à titre d'illustration, un schéma de principe du système proposé par la présente invention. Dans la cassette de l'airbag 10 ou à proximité de celle-ci sont installés un ou plusieurs détecteurs et émetteurs de micro-ondes qui envoient un faisceau divergent en direction du corps d'un passager 13 et captent les ondes renvoyées par celui-ci. Des émetteurs-détecteurs peuvent également être disposés dans le dos du siège 11 ou dans l'appui-tête 12 et opérer seul ou en association avec des émetteurs-détecteurs disposés dans la cassette de l'airbag 10. Lorsque plusieurs émetteurs-détecteurs opèrent en association on peut les combiner avantageusement pour qu'ils effectuent un contrôle mutuel des mesures, ce qui augmente leur fiabilité et renforce la sécurité.Figure 1 in the appendix shows, by way of illustration, a block diagram of the system proposed by the present invention. In the cassette of the airbag 10 or close to it are installed one or more microwave detectors and transmitters which send a diverging beam towards the body of a passenger 13 and pick up the waves returned by the latter . Transmitter-detectors can also be arranged in the back of the seat 11 or in the headrest 12 and operate alone or in combination with transmitter-detectors placed in the airbag cassette 10. When several transmitter-detectors operate in association they can be advantageously combined so that they carry out a mutual control of the measurements, which increases their reliability and reinforces security.

Les détecteurs disposés dans le dos du siège 11 ou dans l'appui-tête 12 utilisent le dos et/ou la tête du passager comme réflecteur(s) et peuvent présenter l'avantage que ces parties du passager ne sont généralement pas cachées par des mains ou des objets en mouvement.The detectors arranged in the back of the seat 11 or in the headrest 12 use the passenger's back and / or head as reflector (s) and may have the advantage that these parts of the passenger are generally not hidden by hands or moving objects.

Claims (7)

1. Procédé de surveillance de la position d'un passager d'un véhicule automobile par rapport à la zone de déploiement d'un airbag associé au siège de ce passager, caractérisé par la mise en oeuvre d'un double système de détection comprenant au moins un détecteur de position statique combiné avec au moins un détecteur du déplacement dynamique de l'occupant.1. Method for monitoring the position of a passenger of a motor vehicle relative to the deployment area of an airbag associated with the seat of this passenger, characterized by the implementation of a double detection system comprising at at least one static position detector combined with at least one occupant dynamic displacement detector. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de la position statique utilise le temps de propagation d'une onde réfléchie par le corps du passager.2. Method according to claim 1, characterized in that the static position detector uses the propagation time of a wave reflected by the body of the passenger. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de la positon statique utilise des méthodes de triangulation.3. Method according to claim 1, characterized in that the detector of the static position uses triangulation methods. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur du déplacement dynamique utilise le décalage de la fréquence d'une onde réfléchie par le corps de l'occupant en mouvement.4. Method according to claim 1, characterized in that the dynamic displacement detector uses the offset of the frequency of a wave reflected by the body of the occupant in motion. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le suivi de la position du corps du passager, en déplacement rapide, est réalisé en rajoutant le déplacement dynamique à la dernière position statique détectée.5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the monitoring of the position of the passenger's body, in rapid displacement, is carried out by adding the dynamic displacement to the last static position detected. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la mesure dynamique est réalisée à partir du tableau de bord du véhicule.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the dynamic measurement is carried out from the dashboard of the vehicle. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la mesure dynamique est réalisée à partir du dos du siège ou de son appuie-tête.7. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the dynamic measurement is carried out from the back of the seat or from its headrest.
LU88829A 1996-10-25 1996-10-25 Probe device for detecting body position and applying control signal for vehicle airbag deployment - utilises reference signal, and emitting and receiving electrodes which are capacitatively coupled to body LU88829A1 (en)

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