JP2008534365A - 歩行者保護システムのための判別方法 - Google Patents

Abstract

衝突の迅速かつ確実な分類を行うため、本発明では、対象物と自動車との最初の接触を検知する工程、対象物と自動車との衝突ゾーン幅に関する幅データを記録する工程、最初の接触後に所定の時間間隔で衝突ゾーン幅を決定するために幅データを処理する工程、測定された衝突ゾーン幅が第一閾値の所定の上限と下限の間に含まれるか否かを確認することにより対象物が歩行者であるか否かを判定するために第一基準を設定する工程、及び第一基準に適合した場合に対象物が人間であると決定する工程から構成される対象物と自動車の衝突の分類方法が提供される。

Description

本発明は、概略的には、歩行者を自動車フロント部による衝突から保護するために装備可能な装置のトリガー作動に用いられる衝突センサシステムに関する。本発明は、より具体的には、歩行者に対する衝突と他の衝突とを識別するために衝突を分類する衝突感知方法に関する。

歩行者が車両、例えば自動車に衝突される場合、創傷の一つのタイプとして衝突後に歩行者の頭と車両のボンネットが衝突することによって創傷が引き起こされるケースがある。このような創傷を最小限に減らすため、車両製造メーカーは自動車と歩行者との衝突に際して歩行者を補助的に保護することができる自動車用安全システムの開発を始めている。このような安全システムとして、エンジンフード等の車両構造に対する歩行者の衝突強度を最小限に減らすように設計された１または２以上の能動系、例えばボンネット取付型エアバッグ、あるいはエネルギー吸収型フードパネルがある。

これらの安全システムを効率的に制御するためには、車と歩行者の衝突を適時に感知できる信頼性の高い感知装置が必要とされることは明白である。展開させるか否かの決定は、車両前部における最初の衝突の検知後極めて短時間内に為されなければならない。

これまで提案された歩行者衝突センサシステムは国際特許出願Ｎｏ．ＷＯ９７／１８１０８に記載されている。このシステムではフロントバンパー（フェンダー）上に第一センサが用いられ、さらに車両フード前端上に第二センサが用いられている。第一センサの作動開始と第二センサの作動開始との時間差、またこれらセンサからの信号の大きさを測定することにより、システムは歩行者に対する衝突か、あるいは別の衝突かを識別することが可能である。

本発明は、歩行者に対する衝突か、あるいは他の衝突かを識別することが可能な、歩行者が車両によって受ける衝突の新規な検知方法を提供することを目的とする。

上記目的は請求項１項記載の方法によって達成される。衝突を素早く高い信頼性をもって分類するため、本発明により、
対象物と車両間に生じた最初の接触を検知する工程、
対象物と車両間の衝突ゾーンの幅に関する幅データを記録する工程、
衝突ゾーンの幅を決定するため、最初の接触後、所定の時間間隔で前記幅データを処理する工程、
決定された衝突ゾーンの幅が所定の第一閾値の上限と下限の範囲内に入るかどうかを確認することによって前記対象物が歩行者であるか否かを決定する第一基準を設定する工程、及び
前記第一基準に適合したならば対象物が人間であると決定する工程から構成される対象物と車両間で起こった衝突の分類方法が提供される。

従って、本発明方法は対象物と車両との衝突ゾーンの幅を評価することに基づいた方法である。衝突ゾーンの幅、すなわち対象物と車両との接触面の幅は、例えば自動車の適当なバンパー部分へ配置されたいずれか適したセンサを用いて測定可能である。衝突ゾーンの幅を測定するセンサは、例えば２つの端子間に接続され、かつバンパーに沿って延びる抵抗層が設けられた第一キャリア箔と前記レジスタから一定間隔を空けて配置された伝導性分路素子をもつ第二キャリア箔から成る細長い箔型スイッチから構成可能である。この箔型スイッチがバンパーに対して作用する衝突力によって作動されると、前記分路素子は下側の抵抗層に対して押し付けられ、接触ゾーンの延長部を横切って抵抗層を分路する。生じた端子間抵抗の減少によって衝突ゾーンの幅が表示される。好ましい実施態様において、幅データを検知するセンサは箔型圧力センサとして構成されるため、圧力の大きさ、すなわち圧力レベルに関する情報がさらに伝えられる。このような箔型圧力センサは、圧力の大きさあるいは振幅及びセンサに対して作用する圧力の位置、あるいは作動されたゾーンの幅に関する情報を同時に与える例えば直線性ポテンショメータとして構成可能である。

衝突ゾーンに関する幅データよりも、好ましくは対象物と車両との最初の接触が同一センサによって検知されることに注意すべきである。実際、幅センサの感度が十分高い場合、分類方法全体を開始させるためにこのセンサを用いることが可能である。別法において、対象物と車両との最初の接触を専用センサを用いて検知することも可能である。

本発明によれば、最初の接触後に所定の時間間隔で前記衝突ゾーン幅を決定するために、得られた幅データが処理される。このことは、衝突の初期段階における衝突幅の動きが衝突の性質を決めるパラメータとなることを意味している。この動きは、車両と衝突する対象物の大きさあるいは質量と、さらに対象物の剛性と密接に関連する。対象物が極めて小さいか、あるいは軽い場合、例えば所定時間間隔後の衝突幅が閾値の下限以下であると、衝突は人間以外の物、例えば信号機のポール等との衝突による衝突として確認される。他方、所定時間間隔後の衝突幅が閾値上限以上であると、対象物の大きさは歩行者の脚よりも高いと判定し、衝突は人間以外のものに対する衝突として分類される。

所定時間間隔後における衝突幅が閾値の上限と下限の範囲内に入った場合のみ、衝突は人体に関わる衝突として分類され、適切な対応手段を作動させることが可能である。

前記用いられる閾値は理論的あるいは経験的に決められ、通常１台の車両に適合した特有の値であることが理解されよう。実際上、センサは車両バンパー中の例えばバンパー外板の下に配置されるため、測定可能な衝突幅の進展はとりわけ車両バンパーの形状やバンパー外板の剛性等のパラメータに依存するため、特にこれらパラメータを車両へ適合させることが必要である。

所定の時間間隔後に衝突ゾーンの幅が決定されるその間隔は数ミリ秒の範囲内で選定されるため、衝突の性質に基づいて最初の決定がすばやく行われる。最初の接触後の所定の瞬間に衝突幅を測定することと衝突の初期段階に衝突幅の変化率を測定することは同義であることが理解されよう。

本発明の好ましい実施態様において、本発明方法は、
対象物と車両間の衝突力の大きさに関する衝突力データを記録する工程、
最初の接触後の所定の時間枠において衝突によって放出されたエネルギーに関するパラメータを決定するために前記衝突力データ及び前記幅データを処理する工程、
エネルギーパラメータが所定の第二閾値の上限と下限との間にあるかどうかを確認することによって対象物が歩行者であるか否かを決定する第二基準を設定する工程、及び
前記第一基準と第二基準に適合するならば対象物が人間であると決定する工程から構成される。

衝突に伴うエネルギーは対象物の質量と直接相関しているため、このエネルギーを第一基準に基づいて為された決定の確認に利用することが可能である。エネルギー関連パラメータは、衝突力と衝突ゾーン幅の積を所定の時間枠に対して積分することによって計算可能である。

さらに別の実施態様では、前記幅データがさらに処理されて前記衝突ゾーン幅が時間を通して決定され、さらに前記衝突ゾーン幅が特定の第三閾値を超えている時間間隔が決定される。次いで、決定された時間間隔が特定の第四閾値を超えているかどうかを確認することによって第三基準が設定される。従って、この第三基準は、衝突の間のある時に衝突ゾーン幅が最小時間間隔の間第三閾値を超えるか否かに依存して決められる。この基準に適合しなければ、対象物の質量は歩行者の質量以下、すなわち人間ではないと結論される。その結果、例えば前記第一基準と第二基準に適合しなければ、この第三基準を用いて「人間ではない」と確認することが可能である。

本発明方法のさらに別の実施態様では、対象物の剛性に基づく決定が行われる。この実施態様においては、本発明方法には、
対象物と車両間の衝突力の大きさに関する力データを記録する工程、
衝突力の大きさの変化率を測定するために前記衝突力データを処理する工程、
前記衝突力の大きさの変化率が所定の第五閾値を超えるか否かを確認することによって第四基準を設定する工程、及び
前記第四基準に適合すれば衝突対象物が剛性であると決定する工程がさらに含まれる。

本発明方法のこの実施態様では、センサに対して作用する力の大きさの進展に基づいて車両と衝突する対象物の剛性が判定される。前記大きさの進展は、力の大きさが特定の連続する閾値を超えるタイミングを記録することによって測定可能である。これらは、幅センサの信号を評価することにより、あるいは特定の閾値の力が越えた時にスイッチされる、専用の閾値センサが作動する瞬間をモニターすることによって記録可能である。また、対象物の剛性は、特定の閾値を通過する瞬間と最初の接触の瞬間との時間差に基づいて、あるいは２つの連続する閾値が活性化される際の時間的遅延に基づいて測定可能である。時間的遅延が特定の値以下であれば、対象物は極めて剛性であり、従って人間ではないと結論することが可能である。

本発明のさらに別の変形においては、前記幅を処理して前記衝突ゾーンの幅を時間を通して決定する工程と、前記衝突ゾーン幅が特定の第六閾値を超えている時間間隔を決定する工程と、その後に前記衝突ゾーン幅が特定の第七閾値、例えばゼロまで減少するのに要する時間間隔を決定する工程が含まれる。これらのデータを用いて、測定された時間間隔が所定の第八閾値を超えるかどうかを確認することにより第五基準が設定され、そしてこの第五基準に適合するならば、対象物は人間であると決定される。

この変形例において計算されたパラメータから幅信号の形状に関する情報が与えられる。この形状情報は自動車と衝突する対象物の種類と相関関係にある。例えばポールとの接触時間は人間との接触時間よりも短い。

本発明の種々実施態様に含まれる異なる閾値の１または２以上は、自動車の速度、及び／または周囲温度等のパラメータによって左右され、従ってこれらパラメータに従って適合化されなければならないことが理解されよう。それゆえ、本発明の好ましい実施態様において、本発明方法には自動車速度及び／または周囲温度を決定する工程と、前記自動車速度及び／または周囲温度に従って、前記第一閾値の下限及び上限、及び／または第二閾値値の下限及び上限、及び／または第三閾値、及び／または第四閾値、及び／または第五閾値、及び／または第六閾値、及び／または第七閾値、及び／または第八閾値を適合化する工程がさらに含まれる。自動車速度及び周囲温度等のパラメータは、自動車のＥＣＵにおいて直ぐに得られるパラメータであり、従ってこれらパラメータを補填するために専用センサは必要とされないことに留意すべきである。

発明を実施するための手段

実施例
本発明について、以下に記載された数例の非限定的実施例を用い、添付図面を参照しながらさらに明らかにする。

本発明は、自動車との衝突に際して衝突対象物を分類する方法を提供する。この対象物は人間（無防備な歩行者）あるいは人間以外のもののいずれかとして分類される。対象物が人間であると分類された場合には、歩行者保護システムを作動させることが可能である。

衝突の検知は一般的に車両前部にあるバンパー発泡材あるいは熱可塑性バンパー被膜中に配置された衝突センサを用いて実施される。衝突センサには、１または２以上のデジタルセンサ（システムへ加えられる力が一定の閾値レベルを超えると作動するスイッチセンサ）と、対象物と車両との間の衝突ゾーンの幅と衝突に関わる力を測定できる１または２以上のアナログセンサ（直線性ポテンショメータセンサ）を含めることも可能である。この直線性ポテンショメータセンサは力を抵抗へ変換し、それによって衝突の位置及び衝突の幅を表示する。

衝突対象物を分類するため、衝突検知方法では上述したセンサから発せられる信号が入力として取り入れられる。アルゴリズムによる出力等級によって分類結果（人間なのか人間以外なのか）が与えられ、又、分類結果はフード付エアバッグあるいはエネルギー吸収フードパネル等を刺激する（作動させる）制御回路へ送られても良い。

第一段階として、データ取得処理操作によってセンサからの出力電圧が測定される。これら電圧は種々の測定信号（予備処理データ）、すなわち時間を通しての衝突幅、時間を通しての衝突位置、及び２つのスイッチデジタル信号（オン／オフ情報）へと変換される。車両との衝突が起こった場合、対象物と車両との最初の接触が一定時間Ｔ１検知される。アナログセンサがシステムにおいて最も感度の高いセンサとして設計されている場合、この最初の接触の検知は好ましくはこれらのアナログセンサによって為される。

最初の衝突の検知に続いてパラメータ計算位相によって計算が開始される。下記パラメータは予備処理データから計算可能である。
−タイミングｔｎ＿１、ｔｎ＿２（ｎは１．．．ｘであり、ｘが用いられるスイッチセンサの個数である場合、それぞれのセンサによって異なる力活性化レベル、すなわちＦｘ＜Ｆｘ＋１を規定する）。ｔｎ＿１はｎ番目のスイッチセンサがオンになっている時間（Ｔ１後）に相当し、ｔｎ＿２はｎ番目のスイッチセンサがオフになっている時間に相当する。
−Ｄｔｎｍ＝ｔｍ＿１−ｔｎ＿１は、２つの連続する力活性化レベルが検知されるまでの時間の遅延を示す。
−ｗｔ＿ｘは、衝突の検知後に測定された衝突ゾーン幅×ミリ秒に相当する。
−ｔｗ＿ｔｈ１（あるいはｔｗ＿ｔｈ２）は、幅信号が一定の幅閾値ｔｈ１（あるいはｔｈ２）以上となっている時間間隔に相当する。
−ｔｐ２はアナログセンサがオフになっている時間に相当する。
−Ｉｔｇ＿ｗは一定の時間枠における時間を通じての幅×力の積分に相当する。

次の段階において人間分類方法が適用される（図２参照）。アルゴリズムの入力パラメータはパラメータ計算位相において算出された特徴である。自動車速度（Ｖ）及び周囲温度（Ｔ）等の付加的入力データも、これらパラメータによって衝突の動態に重要な影響が及ぶことから考慮される。

本発明方法を、人間と人間以外のものとの分類を可能とする別個の独立モジュールへ分けることも可能である。
−質量分類モジュール(時間を通した衝突幅の変化、時間を通した衝突幅の積分、あるいは時間を通した幅と力の積算値の積分を算定することによる、衝突対象物の幅と力からの衝突対象物の質量の推定):このモジュールは人間類似物について低質量物及び高質量物を識別することを目的とするものである。

対象物が人間であるとする第一基準は、衝突を検知した約Ｘミリ秒後にセンサによって測定される衝突ゾーン幅に相当するパラメータＷＴ１＿Ｘが人間であると認められる一定の範囲内にあることであり、この範囲は自動車の速度によって左右される。

第二基準では、対象物の質量と相関関係にある衝突対象物のエネルギーの推定を可能とするパラメータＩｔｇ_Ｗが与えられる。これら２つの基準を組み合わせることにより、対象物が低質量物であるか高質量物であるかに関して一定の可能性が与えられる。さらに、双方の数値が一定の閾値ｔｗ０以下に留まる場合、ｔｗ＿ｔｈ１，２によって軽質量物との衝突であることが付加的に表示される。
−剛性／非剛性判別モジュール：スイッチセンサが活性化されている場合、時間ｔｎ＿１及び時間差Ｄｔｎｍによって衝突対象物の剛性が与えられる。Ｄｔｎｍが一定の閾値Ｄｔ０以下である場合には、衝突対象物が剛性であることを意味し、大きく有力な衝突物であるとされる。他方衝突対象物が柔軟である場合には小さな衝突物とされる。
−人間以外識別モジュール：このモジュールは、交通誘導システムあるいはプラスチック／金属製ポール等の人間以外の物と人間を識別することを目的としている。パラメータｔｗ＿ｔｈ１、ｔｗ＿ｔｈ２、ｔｐ２によって幅信号の形状に関する情報が与えられる。ポールとの接触時間間隔は人間に対するよりも短い。これらの基準を組み合わせることにより、対象物はポールであるとする確かな推定が与えられる。

衝突対象物が高質量物あるいは低質量物なのか、ポールあるいは交通誘導システムなのか、硬すぎる物あるいは柔らかすぎる物であるかの推定に関しては、これら特性を融合することにより衝突対象物を識別し、それを最終的に人間あるいは人間以外の物として一定の信頼度水準において識別することが可能となる。

衝突分類方法の一実施態様に関与するパラメータの計算原理を示した図である。 人間分類方法に用いる種々モジュールを示した図である。

Claims (8)

1. 対象物と自動車との最初の接触を検知する工程、
   対象物と自動車との衝突ゾーン幅に関する幅データを記録する工程、
   最初の接触後に所定の時間間隔で衝突ゾーン幅を決定するために前記幅データを処理する工程、
   測定された衝突ゾーン幅が第一閾値の所定の上限と下限の間に含まれるか否かを確認することにより対象物が歩行者であるか否かを決定するための第一基準を設定する工程、及び
   第一基準に適合すれば対象物が人間であると決定する工程から構成される、対象物と自動車との衝突分類方法。
2. 対象物と自動車間との衝突力の大きさに関する力データを記録する工程、
   最初の接触後の所定時間枠内において衝突によって放出されたエネルギーに関するパラメータを測定するために前記力データ及び前記幅データを処理する工程、
   エネルギーパラメータが第二閾値の所定の上限と下限の間にあるどうかを確認することによって対象物が歩行者であるか否かを決定するために第二基準を設定する工程、及び
   前記第一基準及び前記第二基準に適合すれば対象物は歩行者であると決定する工程から構成されることを特徴とする請求項１項記載の方法。
3. 時間を通して前記衝突ゾーン幅を決定するために前記幅データを処理する工程、
   前記衝突ゾーンが特定の第三閾値を超えている時間間隔を決定する工程、
   決定された時間間隔が特定の第四閾値を超えているがどうかを確認することによって第三基準を設定する工程、及び
   前記第一及び第三基準の双方に適合すれば対象物は歩行者であると決定する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１項または２項記載の方法。
4. 時間を通して前記衝突ゾーン幅を決定するために前記幅データを処理する工程、
   前記衝突ゾーンが特定の第三閾値を超えている時間間隔を決定する工程、
   測定された時間間隔が特定の第四閾値を超えているどうかを決定することにより第三基準を設定する工程、及び
   前記第二及び第三基準の双方に適合すれば対象物は歩行者であると決定する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項２項記載の方法。
5. 対象物と自動車間との衝突力の大きさに関する力データを記録する工程、
   衝突力の大きさの変化率を測定するために前記力データを処理する工程、
   前記大きさの変化率が所定の第五閾値を超えているかどうかを確認することにより第四基準を設定する工程、及び
   前記第四基準に適合すれば衝突対象物は歩行者であると決定する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
6. 時間を通して前記衝突ゾーンの幅を決定するために前記幅データを処理する工程、
   前記衝突ゾーン幅が特定の第六閾値を超えている時間間隔を決定する工程、
   前記衝突ゾーン幅が特定の第七閾値まで減少する時間間隔を決定する工程、
   前記決定された時間間隔が所定の第八閾値を超えているかどうかを確認することにより第五基準を設定する工程、及び
   前記第五基準に適合すれば対象物は人間であると決定する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
7. 自動車速度を決定する工程、及び
   前記自動車速度に従って前記第一閾値の上限及び下限、及び／または前記第二閾値の上限及び下限、前記第三閾値、及び／または前記第四閾値、前記第五閾値、及び／または前記第六閾値、及び／または前記第七閾値、及び／または前記第八閾値を適合化する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 周囲温度を測定する工程、及び
   前記周囲温度に従って前記第一閾値の上限及び下限、及び／または前記第二閾値の上限及び下限、前記第三閾値、及び／または前記第四閾値、前記第五閾値、及び／または前記第六閾値、及び／または前記第七閾値、及び／または前記第八閾値を適合化する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。

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