JP5028460B2 - 物体検知方法 - Google Patents
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Description
すなわち、微弱電界(EF:Electric Field)技術による静電センサを用い、電極とアースとの間の静電容量の測定を行う。すなわち、図6に示すように、電極3をシートに配置し、電極3と接地点との間の静電容量である容量4の容量値CLを、交流発生源1から抵抗2を介して電極3に交流電圧を与え、容量4に流れる変位電流Idの電流値を測定することで検出する。
これにより、測定された容量4の容量値CLにより、シートに着座している乗員の体格を推定することができる。
このため、上記乗員検知装置は、検出した被検出物の種類がいずれであるかの特定を行うことができない。
したがって、この乗員検知装置は、被検出物の容量値が被検出物間において近い場合など、実際に検出したい被検出物と、他の検出物との判別を行うことができない。
このため、上記乗員検知装置は、検出した容量値を判定するための範囲を細かく区切ったり、または複数のセンサを配置して(複数の静電センサチャンネルを用いて)、被検出物の種別の判定を行なっている。
本発明の物体検知方法は、前記被検出物がチャイルドシートであり、当該チャイルドシートに対して異なる体格を有する子供を乗せ、当該異なる体格の子供による前記容量の容量値により得られる測定共振周波数の範囲の中央値となるように、前記インダクタのインダクタンスを調整して前記共振周波数を設定することを特徴とする。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、この発明の一実施形態による所定空間の被検出物を検出する物体検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。本実施形態は、自動車の座席上に配置された被検出物の検出処理を行う物体検知システムである。
交流発生源1は、交流電圧を発生し、この交流電圧を抵抗2を介して電極3に対して供給する。
この電極3は、図2に示すように、自動車の座席8の座面上部のシートの内面に設けられている。
図1に戻り、被検出物6は、本システムにおいて検出したい特定の被検出物であり、例えば図2に示すように、自動車の座席8に配置するチャイルドシート9である。このチャイルドシート9は、シートクッション部9z、設置部9a、シートバック部9bから構成されている。
図3は、チャイルドシート9を座席8に固定する設置部9aの裏面における基板7の配置を示す概念図である。
このように、チャイルドシート9が設置部9aにより座席8の座面8zの上面に設置された場合、電極3とインダクタ7iが設けられた基板7とが対向するように、チャイルドシート9のシートクッション部9zの裏側に配置された設置部9aの裏面に基板7が固定されている(貼着、ねじ止めなど)。これにより、インダクタ7iは、上記電極3と対向する位置に固定される。
ここで、インダクタ7i及び容量4は、電極3と接地点(例えば、大地や自動車のシャーシに接続した接地)との間に直列に配置されることになり、直列共振回路を構成する。
この容量4の容量値は、チャイルドシート9の種類、またチャイルドシート9に子供を乗せない、あるいは乗せた状態にて測定する。これにより、チャイルドシート9を検出する際における、チャイルドシート9に子供を乗せた場合と、チャイルドシート9に子供を乗せない場合とにおける容量4の容量値の幅の範囲を設定する。ここで、異なる体格を有する複数の子供をチャイルドシート9に乗せて容量4の容量値の範囲を設定する。
そして、この容量4とともに直列共振回路を形成するインダクタ7iのインダクタンスを設定し、直列共振回路の共振周波数を計算する。これにより、容量4の容量値の範囲に対応した共振周波数の範囲(以下、共振周波数範囲)を予め求める。
容量値の範囲の中心値と、インダクタ7iのインダクタンスとにより共振周波数範囲の中央値fcを設定する。そして、この共振周波数範囲の中央値fcにおいて、このインダクタンスと、容量値の範囲における最大値cmax、最小値cminとによる、最大周波数fmax及び最小周波数fminとにおいて、電流Idの電流値を測定する。
これにより、容量4の容量値cminに対応する電流Idの電流値icminと、容量値cmaxに対する電流Idの電流値icmaxとが測定される。
次に、電流値icminと電流値icmaxとにおいて、いずれか小さい方の電流値を検出するための閾値の電流値として、例えば電流値icminと電流値icmaxとにおけるいずれか小さい電流値の90%の電流値を、共振周波数を検出する際の電流Idの電流値に対する閾値として設定する。設定された閾値となる電流値は、それぞれ検出した際の共振周波数範囲に対応付けて、記憶部12に予め記憶させておく。
また、他の特定の被検出物に対する共振周波数範囲を設定する場合には、同様に、予め測定した容量4の容量値に対応させ、かつ上述したチャイルドシート9に対する共振周波数範囲が重ならない共振周波数範囲となるように、以下の図5に示すように、インダクタ7iのインダクタンスを設定する。
ここで、曲線Aは共振周波数f1として設定された直列共振回路における周波数と電流値との対応を示し、曲線Bは共振周波数fnとして設定された直列共振回路における周波数と電流値との対応を示している。
測定部11は、交流発生源1の出力する交流電圧により、電極3と接地点との間の上記直列共振回路に流れる電流の電流Idの電流値を、抵抗2の抵抗値と、抵抗2の端子間の電圧値とにより、すなわち電圧値を抵抗値により除算することにより検出する。この抵抗値により除算する電圧値は、抵抗2の両端における交流電圧を整流して直流を用いるか、または、抵抗2の両端における交流電圧のピーク値を検出して用いる。
記憶部12には、検出する被検出物それぞれを識別する検出物固有の識別情報と、被検出物の名称と、フラグと、この識別情報に対応付けられた共振周波数範囲と、その共振周波数範囲に対する電流Idに対する閾値が記憶されている。
また、記憶部12には、上記フラグに対応する動作シーケンスが記載され、制御部10はフラグに対応した動作を行うことになる。
そして、制御部10は、この周波数範囲において、電流Idの電流値が閾値を超えている場合、現在の周波数に対応する共振周波数を含む共振周波数範囲を記憶部12から検索する。すなわち、制御部10は、現在の周波数が含まれる共振周波数範囲を記憶部12において検索、すなわち現在の周波数が共振周波数に一致するか否かの比較を行う。
次に、制御部10は、現在の周波数が共振周波数範囲に含まれる場合、この共振周波数範囲に含まれる共振周波数に対応する被検出物を抽出し、この被検出物のフラグを含む検出信号を後段の回路に出力する。
例えば、制御部10は、抽出された被検出物がチャイルドシートの場合、その座席に着座するのは子供のため、その座席に対応するエアバッグの展開または非展開を指示する制御信号を出力する。本実施形態において、制御部10は、エアバッグの展開を行わない場合、制御信号として、エアバッグの駆動回路(不図示)に対して上記検出信号を出力する。
制御部10は、図示しない入力部からユーザが入力した被測定物の名称、例えばチャイルドシートに対応した共振周波数範囲の中央値fc及び識別情報を読み出し、内部にこの共振周波数範囲の中央値fc及び識別情報を記憶するとともに、この中央値fcの共振周波数範囲にて周波数を変化させるよう、交流発生源1の出力する交流電圧の周波数を制御し、交流周波数の掃引を行う。制御部10は、ユーザが入力した被測定物に対応する共振周波数範囲を内部に設定し、この設定された固定の掃引範囲内において交流周波数の掃引を行う。
ここで、制御部10は、一定周期(例えば、1秒)毎に、共振周波数範囲にて予め設定した周波数幅にて周波数を変化させ、交流電圧の周波数を変える毎に、測定部11に対して測定制御信号を送信する。
そして、測定部11は、上記測定制御信号が入力されると、抵抗2の端子間の電圧値を測定し、この電圧を制御部10に対して出力する。
電流Idの電流値を算出すると、制御部10は、記憶部12から被検出物6の識別情報に基づいて、共振周波数範囲に対して設定された電流Idに対応する閾値を読み出し、この閾値と上記電流Idの電流値とを比較し、電流Idの電流値が閾値を超えている場合、被検出物6が電極3の近傍に位置していると判定する。
一方、制御部10は、電流Idの電流値が閾値以下の場合、被検出物6が電極3の近傍に位置していないと判定する。
そして、制御部10は、このフラグに対応付けられて、記憶部12に記憶されているシーケンス動作を読み出して実行する。
例えば、制御部10は、座席8上面にチャイルドシート9が配置されたことを検出すると、フラグに対応するシーケンス動作として、チャイルドシート9が配置された座席8のエアバッグを展開させない制御信号として、エアバッグの駆動回路に対して検出信号を出力する。
第2の実施形態の構成は、図1の第1の実施形態と同様である。以下、第2の実施形態が第2の実施形態と異なる点のみを説明する。第2の実施形態は、被検出物6の種類を指定せず、その種類を判定する構成である。
第2の実施形態において、この容量4とともに直列共振回路を形成するインダクタ7iのインダクタンスを設定し、第1の実施形態と同様に直列共振回路の共振周波数の範囲を計算する。これにより、容量4の容量値の範囲に対応した共振周波数範囲が求められる。
次に、共振周波数範囲の最大値fmaxと最小値fminとにおいて、いずれか小さい電流値の電流Idが検出できる電流値、例えば最大値fmaxと最小値fminにおけるいずれか小さい電流値の90%の電流値を、共振周波数を検出する際の電流Idの電流値に対する閾値として設定する。
記憶部12に対して、第1の実施形態と同様に、上記共振周波数範囲を当該共振周波数範囲の中央値fcに対応付けて記憶させておく。
例えば、記憶部12には、予め設定周波数範囲として、中央値fcの共振周波数を有する共振周波数範囲f1、f2、…、fnのn個が記憶されている。これらには、第1の実施形態の記憶部12と同様の構成を有し、共振周波数範囲毎に被検出物の識別番号に対応付けられて記憶されている。
制御部10は、記憶部12に記憶されている共振周波数範囲の周波数を上記共振周波数範囲から検出し、共振周波数範囲f1、f2、…、fnを含む周波数の範囲において交流発生源1の出力する交流電圧の周波数を一定周期毎に繰り返し、予め設定した周波数幅にて変化させ、電流Idの測定を行う。
この測定制御信号が入力されると、測定部11は、抵抗2の端子間の電圧値を測定し、この電圧を制御部10に対して出力する。
そして、制御部10は、上記測定制御信号に対応して測定部11から送信される電圧を、抵抗2の抵抗値により除算して、電流値Idを求め、一定周期内における電流値Idの最大値を検出して記憶するとともに、このときの交流発生源1の出力する交流電圧の周波数も記憶する。
次に、制御部10は、上述した電流Idの最大値に対応した交流電圧の周波数を含む共振周波数範囲を、記憶部12において検索する。
そして、制御部10は、検索された共振周波数範囲に対応付けられた閾値を読み出し、この閾値と上記電流値Idの最大値とを比較して、電流Idの最大値が閾値を超えているか否かの判定を行う。
判定結果として、制御部10は、電流Idの最大値が閾値を超えている場合、この閾値に対応する共振周波数範囲のフラグを読み出す。
そして、制御部10は、このフラグに対応付けられて、記憶部12に記憶されているシーケンス動作を読み出して実行する。
したがって、本実施形態によれば、交流発生源1の発生する交流電圧の周波数によって共振回路に流れる電流Idが、共振周波数範囲に対応した閾値を超えるか否かを検出することで、閾値を超えた周波数により被検出物に付与された共振周波数範囲が検出され、この共振周波数範囲から容易に被検出物を判定することができる。
上述した構成において、例えば、抵抗2の両端の電圧から電流Idの電流値を求めたが、この抵抗2の両端の電圧を用いて、電流Idの電流がピーク値となる共振周波数を求めるように構成しても良い。
すなわち、最大値fmaxと最小値fminとにおいて流れる電流値のピーク曲線のピーク値を検出できる電圧値、例えばピーク値の90%の電圧値を、共振周波数を検出する際の抵抗2の両端の電圧の電圧値に対する閾値として設定する。
制御部10は、この電圧値に対する閾値と、測定された抵抗2の両端の電圧とを比較して、測定された電圧が閾値を超えているか否かにより、交流発生源1の発生している交流電圧の周波数が、予め記憶部12に設定されている共振周波数範囲に含まれるか否かの判定を行う。
2…抵抗
3…電極
4…容量
6…被検出物
7…基板
7i…インダクタ
8…座席
8z…座面
9…チャイルドシート
9a…設置部
9b…シートバック部
9z…シートクッション部
10…制御部
11…測定部
12…記憶部
Claims (6)
- 車両の座席のシート上に配置された被検出物の検出処理を行う物体検知方法であり、
前記座席の前記シートの内面に設けられた電極と、
前記シートに搭載される検出したい前記被検出物に設けられ、前記電極と対向する位置に配置されたインダクタと
を有し、
前記電極と接地点との間に直列に配置される、前記インダクタと、当該インダクタ及び前記電極間の容量との直列共振回路の共振周波数により、前記被検出物が前記シートに装着されているか否かの識別を行うことを特徴とする物体検知方法。 - 交流電圧を出力する交流電源を設け、
前記電極に前記交流電圧を印加し、交流電圧の周波数が前記共振周波数と一致したことを検出することにより、前記シート上における前記被検出物の有無の識別を行うことを特徴とする請求項1記載の物体検知方法。 - 前記被検出物がチャイルドシートであり、
当該チャイルドシートに対して異なる体格を有する子供を乗せ、当該異なる体格の子供による前記容量の容量値により得られる測定共振周波数の範囲の中央値となるように、前記インダクタのインダクタンスを調整して前記共振周波数を設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の物体検知方法。 - 被検出物毎に異なるインダクタンスの前記インダクタを設け、それぞれの共振周波数により、各被検出物を識別することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の物体検知方法。
- 前記交流電圧の周波数を、検出する必要のある特定被検出物の前記共振周波数に予め固定しておき、前記直列共振回路に流れる電流の電流値が設定した閾値を超えた場合、前記被検出物が前記特定被検出物であることを検出することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の物体検知方法。
- 前記交流電圧の周波数を変化させ、前記直列共振回路に流れる電流値のピークにより、前記共振周波数に対応付けられた前記被検出物の検出を行うことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の物体検知方法。
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