專(zhuān)利名稱(chēng)：車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)與車(chē)輛發(fā)生碰撞的物體進(jìn)行判定的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們提出提升車(chē)輛的護(hù)罩的發(fā)明或者在護(hù)罩上設(shè)置氣囊的技術(shù)，以便在車(chē)輛與行人發(fā)生碰撞時(shí)減小行人頭部所承受的沖擊力。在采用上述發(fā)明或技術(shù)中，當(dāng)碰撞物體不是行人時(shí)，操作護(hù)罩上的保護(hù)裝置(例如活動(dòng)護(hù)罩)會(huì)產(chǎn)生各種不利的影響。
例如，當(dāng)車(chē)輛與一個(gè)不能與行人區(qū)別開(kāi)的較輕物體例如三角柱或用于指示路況的標(biāo)識(shí)牌發(fā)生碰撞時(shí)，操作保護(hù)裝置是沒(méi)用的。這樣就會(huì)導(dǎo)致無(wú)益的維修成本。另外，相反，當(dāng)車(chē)輛與一個(gè)不能與行人區(qū)別開(kāi)的較重的不動(dòng)物體例如混凝土墻或另一個(gè)車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，提起的護(hù)罩會(huì)縮回到車(chē)輛內(nèi)部中。
因此，準(zhǔn)確地判定出碰撞物體是否是行人比以前變得更為迫切，為此，人們提出了多種用于判定碰撞物體的方法。例如，第一種方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)是利用碰撞負(fù)載(或變形量)、碰撞負(fù)載的持續(xù)時(shí)間以及車(chē)輛速度。第二種方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)是利用碰撞時(shí)(與碰撞負(fù)載對(duì)應(yīng))的變形量、變形量的時(shí)間序列變化以及車(chē)輛速度。在這兩種方法中，通過(guò)在負(fù)載、變化量和時(shí)間中設(shè)置一個(gè)閾值來(lái)識(shí)別行人和其它碰撞物體。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1JP-H11-028994A專(zhuān)利文獻(xiàn)2JP-H11-310095A(US6561301B1)但是，眾所周知這些簡(jiǎn)單地利用碰撞負(fù)載波形的方法涉及到判定精度不足、導(dǎo)致可靠性不夠、忽略了實(shí)驗(yàn)中的許多工作負(fù)載。這里，實(shí)驗(yàn)要求針對(duì)每一種車(chē)輛速度規(guī)定出時(shí)間和負(fù)載(變化量)的閾值。
碰撞物體具有各種形狀和剛度。即使在每一個(gè)碰撞物體具有相同的速度和相同的質(zhì)量的情況下，碰撞負(fù)載F(＝ma)的波形也是變化的。因此，碰撞負(fù)載波形特性例如碰撞負(fù)載持續(xù)的時(shí)間、增量比或峰值不能簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確地識(shí)別出行人和其它物體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，在識(shí)別行人方面，與傳統(tǒng)的方法相比，其具有較高的精度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，安裝在車(chē)輛上的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)具有如下的特點(diǎn)。碰撞負(fù)載傳感器檢測(cè)碰撞負(fù)載。速度傳感器檢測(cè)車(chē)輛的速度。計(jì)算單元至少根據(jù)碰撞負(fù)載傳感器和速度傳感器的輸出信號(hào)計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量和剛度中的至少一個(gè)。判定單元根據(jù)碰撞物體的質(zhì)量和剛度中的至少一個(gè)判定出碰撞物體是否是行人。
在該結(jié)構(gòu)中，至少根據(jù)碰撞負(fù)載(包括與碰撞負(fù)載相關(guān)聯(lián)的信息)和車(chē)輛速度計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量或剛度。質(zhì)量或剛度是反映碰撞物體特性的一個(gè)重要的參數(shù)，因此，可用于判定碰撞物體。即使是類(lèi)似于行人的物體也可與行人區(qū)別開(kāi)，因此本發(fā)明提供了一種高精度的判定系統(tǒng)。


本發(fā)明上述的和其它的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)可從下面結(jié)合附圖所進(jìn)行的詳細(xì)描述中更清楚地得出。其中圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)的方框圖；圖2是具有第一實(shí)施例的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)的車(chē)輛的透視示意圖；圖3-6是表示第一實(shí)施例的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)中的碰撞負(fù)載傳感器的具體實(shí)施方式
的平面示意圖；圖7是第一實(shí)施例的行人判定過(guò)程的流程圖；圖8是在第一實(shí)施例中檢測(cè)的碰撞負(fù)載的波形圖；圖9是第二實(shí)施例的行人判定過(guò)程的流程圖；圖10是在第二實(shí)施例中檢測(cè)的碰撞負(fù)載的波形圖；圖11是第三實(shí)施例的行人判定過(guò)程的流程圖；圖12是本發(fā)明第三實(shí)施例的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)的方框圖；圖13是具有第三實(shí)施例的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)的車(chē)輛的透視示意圖；圖14是表示第三實(shí)施例的寬度傳感器的具體實(shí)施方式
的電路圖；圖15是第三實(shí)施例的寬度傳感器的輸出處理電路的方框圖；
圖16是用于說(shuō)明在第三實(shí)施例的寬度傳感器中用于計(jì)算碰撞寬度的原理圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)下面將結(jié)合附圖1和2對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例的安裝在車(chē)輛上的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。車(chē)輛包括碰撞負(fù)載傳感器2、緩沖器3、用于計(jì)算和判定的控制器4、用作車(chē)速傳感器的車(chē)輪速度傳感器5、側(cè)部件9、緩沖器蓋8和車(chē)身6。這里，緩沖器蓋8、緩沖器3和緩沖器增強(qiáng)件7主要構(gòu)成了車(chē)輛的緩沖裝置?？刂破?根據(jù)傳感器的輸出信號(hào)向乘客保護(hù)裝置或行人保護(hù)裝置10輸出與碰撞有關(guān)的信息。該與碰撞有關(guān)的信息至少包括碰撞物體是否是行人。
碰撞負(fù)載傳感器2輸出與碰撞負(fù)載相應(yīng)的模擬信號(hào)電壓。碰撞負(fù)載傳感器2沿車(chē)輛寬度方向(沿從車(chē)輛的一側(cè)到另一側(cè)的方向)延伸并設(shè)置在緩沖器3的后表面上，緩沖器3也沿車(chē)輛寬度方向延伸并設(shè)置在緩沖器增強(qiáng)件7之前。緩沖器增強(qiáng)件7沿車(chē)輛寬度方向設(shè)置在車(chē)身6的前部。
碰撞負(fù)載傳感器2只需要產(chǎn)生與碰撞負(fù)載相應(yīng)的輸出信號(hào)，因此，圖3至6所示的各種結(jié)構(gòu)都是可供選擇的。例如，可沿車(chē)輛寬度方向設(shè)置一個(gè)內(nèi)部裝有壓力傳感器的橡膠管。當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，橡膠管被壓縮而增大了內(nèi)部壓力，然后，壓力傳感器就可檢測(cè)到該內(nèi)部壓力?？赏ㄟ^(guò)加速度傳感器22或負(fù)載傳感器21來(lái)檢測(cè)碰撞負(fù)載。也就是，碰撞負(fù)載傳感器2可包括如下的形式設(shè)置在緩沖器增強(qiáng)件7和側(cè)部件9之間的負(fù)載傳感器21(圖3)；設(shè)置在緩沖器增強(qiáng)件7或側(cè)部件9中用于檢測(cè)碰撞時(shí)的加速度的加速度傳感器22(圖4)；設(shè)置在增強(qiáng)件7、側(cè)部件9或緩沖器蓋8的表面上用于檢測(cè)碰撞時(shí)的各個(gè)表面壓力的薄膜式表面壓力傳感器23或接觸式轉(zhuǎn)換傳感器；以及設(shè)置在緩沖器3或緩沖器蓋8上用于檢測(cè)碰撞時(shí)發(fā)生的變形的變形傳感器24(圖6)。薄膜式表面壓力傳感器23可在車(chē)輛寬度方向沿緩沖器增強(qiáng)件7的前表面設(shè)置(圖5)。例如，薄膜式表面壓力傳感器23由一對(duì)沿車(chē)輛寬度方向設(shè)置并具有給定間隙的電極線和設(shè)置在這對(duì)電極線之間的含碳橡膠膜構(gòu)成。當(dāng)碰撞負(fù)載作用于橡膠膜時(shí)，橡膠膜沿前后方向壓縮。因此，在車(chē)輛的前后方向(膜的厚度方向)的橡膠膜電阻減小。通過(guò)檢測(cè)這兩個(gè)電極線之間的電阻，就可最終檢測(cè)出碰撞負(fù)載。通過(guò)加速度傳感器22或碰撞負(fù)載傳感器2檢測(cè)碰撞負(fù)載(或沖擊負(fù)載)早已為人所知，因此，這里就不再進(jìn)行解釋了。特別是，在將負(fù)載傳感器21設(shè)置在緩沖器增強(qiáng)件7之前或設(shè)置在緩沖器增強(qiáng)件7和側(cè)部件9之間時(shí)，負(fù)載傳感器21可毫無(wú)損失地檢測(cè)出碰撞負(fù)載。
行人判定實(shí)施例1下面將結(jié)合圖7所示的流程圖來(lái)描述采用上述碰撞負(fù)載的行人判定方法。
在步驟S100中，讀取碰撞負(fù)載F(t)。在步驟S102中，確定碰撞負(fù)載F(t)是否超過(guò)了一個(gè)表示碰撞發(fā)生的確定閾值Tth0。當(dāng)確定超過(guò)時(shí)，在步驟S104中，對(duì)內(nèi)部時(shí)間進(jìn)行初始化，并將各個(gè)內(nèi)部寄存器(或存儲(chǔ)器)復(fù)零。這里，內(nèi)部寄存器分別存儲(chǔ)了一個(gè)一次時(shí)間積分值、一個(gè)二次時(shí)間積分值和一個(gè)最大負(fù)載值。計(jì)時(shí)器T1的數(shù)值每經(jīng)過(guò)一個(gè)給定的短的取樣時(shí)間間隔T就進(jìn)行遞增(或累加)。
然后，在步驟S106、S108中，分別讀取車(chē)輛速度V和此時(shí)的碰撞負(fù)載F(T1)。在步驟S110中，計(jì)算一次時(shí)間積分值。此時(shí)的碰撞負(fù)載F(T1)表示計(jì)時(shí)器T1的計(jì)算時(shí)間為T(mén)1時(shí)的碰撞負(fù)載F(t)。通過(guò)對(duì)之前的一次時(shí)間積分值以及在步驟S108中讀取的此時(shí)的碰撞負(fù)載F(T1)與給定取樣時(shí)間間隔T的乘積進(jìn)行求和，而計(jì)算出碰撞負(fù)載的一次時(shí)間積分值。
然后，在步驟S112中，計(jì)算二次時(shí)間積分值。通過(guò)對(duì)之前的二次時(shí)間積分值以及在步驟S110中計(jì)算的一次時(shí)間積分值F(T1)與給定取樣時(shí)間間隔T的乘積進(jìn)行求和，而計(jì)算出碰撞負(fù)載的二次時(shí)間積分值。
在步驟S114中，將計(jì)時(shí)器T1的數(shù)值T1、一次時(shí)間積分值和二次時(shí)間積分值分別存儲(chǔ)在內(nèi)部寄存器中。在步驟S116中，確定在步驟S108中讀取的此時(shí)的碰撞負(fù)載F(T1)是否超過(guò)了最大負(fù)載Fmax。當(dāng)確定超過(guò)時(shí)，在步驟S118中，將碰撞負(fù)載F(T1)存儲(chǔ)為最大值。當(dāng)確定沒(méi)有超過(guò)時(shí)，跳過(guò)步驟S118；然后，在步驟S120中，確定此時(shí)的碰撞負(fù)載F(T1)是否下降到閾值Fth0。當(dāng)確定此時(shí)的碰撞負(fù)載F(T1)沒(méi)有下降到閾值Fth0時(shí)，在步驟S122中，當(dāng)經(jīng)過(guò)取樣時(shí)間間隔T時(shí)，計(jì)時(shí)器T1遞增取樣時(shí)間間隔T。然后返回到步驟S108。當(dāng)確定此時(shí)的碰撞負(fù)載F(T1)下降到閾值Fth0時(shí)，前進(jìn)到步驟S124。
碰撞時(shí)的碰撞負(fù)載波形假定為圖8所示的簡(jiǎn)單單峰圖案。當(dāng)此時(shí)的值F(T1)大于先前的值時(shí)，可將先前的值確定為最大值Fmax。這里，可通過(guò)一個(gè)給定的低通濾波器將高頻噪聲分量從碰撞負(fù)載傳感器2所讀取的碰撞負(fù)載中去除掉。
因此，上述過(guò)程可獲得一個(gè)經(jīng)過(guò)的時(shí)間T1、一次時(shí)間積分值和二次時(shí)間積分值。這里，經(jīng)過(guò)的時(shí)間T1是從碰撞負(fù)載的此時(shí)的值F(T1)超過(guò)閾值Fth0(在T1＝0)并經(jīng)過(guò)此時(shí)的值F(T1)承受最大負(fù)載Fmax到此時(shí)的值F(T1)下降到閾值Fth0的時(shí)間段。一次時(shí)間和二次時(shí)間積分值的數(shù)學(xué)公式分別顯示在圖7中的步驟S110、S112中。這里，碰撞負(fù)載此時(shí)的值F(T1)的一次時(shí)間積分值表示與物體碰撞時(shí)產(chǎn)生的沖擊。
然后，在步驟S124中，通過(guò)用一次時(shí)間積分值除以一個(gè)函數(shù)值((1+e)/V)來(lái)計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量。在步驟S126中，確定計(jì)算的質(zhì)量是否對(duì)應(yīng)于一個(gè)行人。當(dāng)確定物體不是行人時(shí)，在步驟S128中，確定物體是一個(gè)物體而不是一個(gè)行人，并返回到主程序。也就是，由于沖擊等于運(yùn)動(dòng)量的變化，因此，通過(guò)利用下述的數(shù)學(xué)公式由已知的碰撞速度V和已知的回彈速度e×V(e恒定的回彈系數(shù))，就可計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量。
公式1∫F(t)dt＝M×V+M×e×V本發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，回彈系數(shù)e更多地受到緩沖器性能的影響，而極少受到碰撞物體的影響。當(dāng)車(chē)輛緩沖器與行人或金屬物體(例如設(shè)置在建筑工地的圍欄)發(fā)生碰撞時(shí)，實(shí)際上，緩沖器的回彈系數(shù)可采用恒定值e。雖然回彈系數(shù)根據(jù)緩沖器的種類(lèi)而變化，但緩沖器的回彈系數(shù)大約在0.4至0.6之間。因此，將公式1修改為如下的公式2就可求得碰撞物體的質(zhì)量
公式2M=∫t=0t=T1F(t)dt(1+e)×V]]>在步驟S126中，當(dāng)計(jì)算出的質(zhì)量M位于與行人相對(duì)應(yīng)的給定范圍時(shí)，就前進(jìn)到步驟S130。
在步驟S130中，根據(jù)圖7中步驟S130所示的公式利用二次時(shí)間積分值、車(chē)輛速度和質(zhì)量計(jì)算出碰撞行程S(T1)。碰撞行程S(T1)是一個(gè)表示碰撞時(shí)碰撞物體和緩沖器在碰撞方向上的總變形距離的參數(shù)。行程S(T1)通過(guò)以下方式獲得計(jì)算車(chē)輛速度V和計(jì)時(shí)器數(shù)值T1的乘積；計(jì)算二次時(shí)間積分值與質(zhì)量M的商；最后，行程等于上述乘積減去上述商所求得的差。在步驟S132中，利用圖7中S132所示的公式計(jì)算剛度Kc。
在該實(shí)施例中，碰撞物體的剛度Kc是一個(gè)重要的參數(shù)，其等于碰撞時(shí)的碰撞負(fù)載F(t)除以碰撞物體的變形行程S(t)而求得的商，具體如下公式3K=F(t)S(t)]]>這里，變形行程S(t)是碰撞物體的變形行程So(t)和緩沖器的變形行程Sb(t)之和，具體如下公式4S(t)＝So(t)+Sb(t)變形行程S(t)通過(guò)碰撞負(fù)載F(t)和碰撞物體的質(zhì)量M求得。F(t)與質(zhì)量M的商表示碰撞產(chǎn)生的加速度，因此，通過(guò)對(duì)加速度進(jìn)行二次時(shí)間積分就可求得變形行程。因此，變形行程可由二次時(shí)間積分值、碰撞加速度V和質(zhì)量M表示如下
公式5S(T1)=V×T1-1M∫t=0t=T1∫Fdtdt]]>由于在步驟S114中二次時(shí)間積分值F(T1)、此時(shí)的時(shí)間T1、碰撞速度V和質(zhì)量M成組地存儲(chǔ)在內(nèi)部寄存器中，因此，可獲得相對(duì)于時(shí)間序列的變形行程S(t)。因此，可求得碰撞負(fù)載F(t)和變形行程S(t)之間的時(shí)間序列關(guān)系。實(shí)踐中，每次(每個(gè)行程值)計(jì)算等于F(t)與變形行程S(t)的商的碰撞物體的剛度Kc是很困難的。在該實(shí)施例中，在步驟S132中，通過(guò)以下的方式求得碰撞物體的剛度當(dāng)變形行程S(t)的值S(T1)達(dá)到給定值So時(shí)，確定計(jì)時(shí)器T1的計(jì)算時(shí)間Tk；從內(nèi)部寄存器中讀出碰撞負(fù)載F(t)在計(jì)算時(shí)間Tk時(shí)的值F(Tk)；最后，求得剛度等于值F(Tk)與變形行程S(T1)的So的商。碰撞物體的計(jì)算出的剛度Kc本來(lái)是碰撞物體的剛度和緩沖器剛度的綜合值；但是，緩沖器的剛度是一種緩沖器所特有的。因此，在步驟S132中所求得的剛度Kc可被認(rèn)為是碰撞物體的剛度。否則，當(dāng)假定緩沖器的剛度是一個(gè)已知的常量時(shí)，也可通過(guò)以下的公式求得碰撞物體的剛度Ko。
公式6Ko＝(Kb-Kc)/(Kc×Kb)然后，在步驟S134中，確定碰撞物體的剛度Kc(或Ko)是否位于與行人剛度相對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)。當(dāng)確定剛度Kc位于該范圍內(nèi)時(shí)，在步驟S136中，確定碰撞物體是行人。否則，在步驟S138中，確定碰撞物體是一個(gè)物體而不是行人，并返回到主程序。這里，在實(shí)踐中，當(dāng)Kc的范圍是30N/mm-150N/mm時(shí)，最好確定碰撞物體是行人，而當(dāng)Kc位于前述范圍之外時(shí)，確定碰撞物體是一個(gè)物體而不是行人。也就是，在圖8中的S134中，Kth_1可等于30，而Kth_h可等于150。
碰撞物體的剛度是表示碰撞發(fā)生時(shí)發(fā)生變形難易程度的一個(gè)參數(shù)。行人或人的剛度與其它碰撞物體的剛度有很大的不同。也就是，根據(jù)碰撞物體的剛度來(lái)確定碰撞物體可適當(dāng)?shù)卮_定碰撞物體是否是一個(gè)行人。例如，當(dāng)確定的結(jié)果用于控制行人保護(hù)裝置的啟動(dòng)時(shí)，可避免發(fā)生行人保護(hù)裝置的誤操作。
在上述實(shí)施例中，只從碰撞負(fù)載傳感器和車(chē)輛速度傳感器所發(fā)出的輸出信號(hào)而不用其它的傳感器，就可計(jì)算出通常用于確定是否是行人的行人質(zhì)量和剛度。由于根據(jù)計(jì)算的質(zhì)量和剛度來(lái)進(jìn)行行人的確定，因此，可獲得一個(gè)用于行人確定的高精度的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。
改進(jìn)在上述實(shí)施例中，碰撞物體的質(zhì)量和剛度分別單獨(dú)地通過(guò)其是否位于與行人相應(yīng)的范圍內(nèi)而進(jìn)行確定。但還可通過(guò)利用質(zhì)量和剛度預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)表示行人范圍的圖來(lái)進(jìn)行行人的確定。
(第二實(shí)施例)下面將結(jié)合圖9對(duì)第二實(shí)施例的行人確定過(guò)程進(jìn)行描述。
在第一實(shí)施例中，繼續(xù)計(jì)算一次時(shí)間積分值和二次時(shí)間積分值，直到此時(shí)的值F(T1)下降到閾值Fth0為止，該閾值用于在步驟S120中確定是否發(fā)生碰撞。但是，在碰撞負(fù)載超過(guò)最大值Fmax之后，就不必繼續(xù)計(jì)算一次時(shí)間積分值和二次時(shí)間積分值。也就是，在碰撞負(fù)載F(t)超過(guò)最大負(fù)載Fmax之后下降到一個(gè)特定的值時(shí)，完成在一定時(shí)間上對(duì)一次時(shí)間積分值和二次時(shí)間積分值的計(jì)算。利用達(dá)到一定時(shí)間所求得的數(shù)據(jù)，可估計(jì)出質(zhì)量和剛度。
在此情況下，采用圖9中的步驟S220來(lái)代替圖7中的步驟S120。當(dāng)碰撞負(fù)載F(t)在超過(guò)最大負(fù)載Fmax之后下降到最大負(fù)載Fmax與一個(gè)給定系數(shù)α(最好是0.3至0.9)的乘積之值時(shí)，完成對(duì)一次時(shí)間積分值、二次時(shí)間積分值和此時(shí)的值F(T1)的計(jì)算。這就縮短了所必需的計(jì)算時(shí)間。
這里，在此情況下，碰撞負(fù)載的一次時(shí)間積分值是一部分沖擊，質(zhì)量M的計(jì)算值小于質(zhì)量M的真實(shí)值。但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過(guò)一個(gè)給定的修正常數(shù)來(lái)修正計(jì)算值時(shí)，得到修正的值只有極小的誤差，不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際問(wèn)題。例如，在α＝0.9時(shí)，1.5的修正常數(shù)C可適當(dāng)?shù)貙?duì)值進(jìn)行修正。對(duì)于緩沖器的常數(shù)α、C可通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。
(第三實(shí)施例)在該實(shí)施例中，精確地計(jì)算碰撞物體的剛度Kc。為此，如圖11所示，在圖7中的流程圖中增加步驟S200和S202。在步驟S200中，計(jì)算緩沖器的碰撞剛度Kb，而在步驟S202中，通過(guò)緩沖器的碰撞剛度Kb和綜合碰撞剛度K計(jì)算出碰撞物體的碰撞剛度Kc。圖11中的步驟S132對(duì)應(yīng)于圖7中的步驟S132。如上所述，由于在圖7中求得的碰撞物體的碰撞剛度Kc本來(lái)是綜合碰撞剛度K，因此，在圖11中的步驟S132中，計(jì)算出的是綜合碰撞剛度K。
在此結(jié)構(gòu)中，利用剛度可更準(zhǔn)確地確定出行人。另外，行人的范圍被規(guī)定為碰撞物體的碰撞剛度、質(zhì)量和碰撞寬度三維空間中的一個(gè)特定的范圍。通過(guò)計(jì)算出的碰撞剛度、質(zhì)量和碰撞寬度的數(shù)據(jù)組是否位于該特定的范圍中，就可進(jìn)行行人的確定。
然后，圖12示出了系統(tǒng)包括碰撞寬度傳感器1時(shí)的結(jié)構(gòu)。圖13是具有碰撞寬度傳感器1的車(chē)輛的透視示意圖。圖14是表示碰撞寬度傳感器1的一個(gè)示例的電路圖。最好，為了準(zhǔn)確地檢測(cè)碰撞的寬度，將碰撞寬度傳感器1設(shè)置在緩沖器蓋8的前表面上或緩沖器蓋8的后表面中(也就是，位于緩沖器蓋8和緩沖器3之間)。
碰撞寬度傳感器1檢測(cè)碰撞物體接觸部分的左右(水平方向)的寬度。碰撞物體的接觸部分是位于碰撞物體和碰撞寬度傳感器1之間的接觸部分。下面將結(jié)合附圖13和14對(duì)碰撞寬度傳感器1的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。碰撞寬度傳感器1包括一對(duì)電流導(dǎo)線11、12，其沿車(chē)輛寬度方向設(shè)置并具有給定的間隙。通過(guò)一個(gè)彈性件例如橡膠將電流導(dǎo)線12固定到電流導(dǎo)線12上而形成間隙。彈性件由多個(gè)沿車(chē)輛寬度方向設(shè)置并具有給定間隔的彈性部分構(gòu)成。因此，電流導(dǎo)線11、12在毗鄰的彈性部分之間形成的空間內(nèi)直接相互面對(duì)。當(dāng)在電流導(dǎo)線11上產(chǎn)生碰撞時(shí)，電流導(dǎo)線11受到偏壓而向后移動(dòng)并壓縮彈性部分。電流導(dǎo)線11因此而與電流導(dǎo)線12直接接觸。另外，當(dāng)碰撞消除時(shí)，橡膠的壓縮釋放，且電流導(dǎo)線11返回到原始位置以便重新使用。電流導(dǎo)線11、12之間的接觸要求閾值碰撞負(fù)載大于給定的量，以避免發(fā)生誤檢測(cè)。在圖14中，電路在兩個(gè)電流導(dǎo)線11、12之間是可更換的。在該實(shí)施例中，電流導(dǎo)線11具有可忽略的低電阻，而電流導(dǎo)線12(或電阻線)具有給定量的電阻。這里，兩者可相互更換。電流導(dǎo)線11接地。相反，如圖14所示，電源電壓Vc通過(guò)電阻R1、R2作用于電流導(dǎo)線12，電阻R1、R2與電阻線12的兩端相連。這里，電源電壓Vc可作用于電流導(dǎo)線11，而電流導(dǎo)線12可接地。
因此，當(dāng)不發(fā)生碰撞時(shí)，電阻R1、R2分別與電阻線12連接點(diǎn)處的電壓Vo1、Vo2仍然是電源電壓Vc。這就意味著沒(méi)有碰撞發(fā)生。假定，在電流導(dǎo)線11的車(chē)輛寬度方向，從點(diǎn)P1到點(diǎn)P2(與電阻R1相比，設(shè)置得更靠近電阻R2)的區(qū)域由于發(fā)生碰撞而與電阻線12相接觸。當(dāng)r1是電阻線12從圖14的下端到點(diǎn)P1的電阻值，輸出電壓Vo1就等于Vc×(r1/(r1+R1))。當(dāng)r2是電阻線12從圖14的上端到點(diǎn)P2的電阻值，輸出電壓Vo2就等于Vc×(r2/(r2+R1))。最好，R1和R2彼此相等。輸出電壓Vo1、Vo2根據(jù)電阻線12的兩端到碰撞區(qū)域相應(yīng)端的距離而變化。這些距離W1、W2可通過(guò)預(yù)先存儲(chǔ)的圖而計(jì)算得出。通過(guò)電阻線12的整個(gè)長(zhǎng)度Wo減去這些W1、W2，就可計(jì)算出碰撞區(qū)域的左右寬度。在該實(shí)施例中，如圖15所示，輸出電壓Vo1、Vo2通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并可發(fā)送到寬度計(jì)算單元，寬度計(jì)算單元由可計(jì)算上述碰撞寬度(或接觸寬度)的微機(jī)構(gòu)成。從而就可計(jì)算出碰撞寬度并作為數(shù)字信號(hào)予以輸出。
下面將結(jié)合附圖16對(duì)碰撞寬度傳感器1的變型實(shí)施例進(jìn)行描述。在該實(shí)施例中，電流導(dǎo)線11、12分別是具有相同電阻值的電阻線。如圖16所示，電流導(dǎo)線11的一端接地，而電源電壓Vc通過(guò)電阻元件R作用于電流導(dǎo)線12的一端。電流導(dǎo)線11、12在其車(chē)輛寬度方向的電阻為r。當(dāng)不發(fā)生碰撞時(shí)，輸出電壓Vo等于Vc。當(dāng)電流導(dǎo)線11、12在一個(gè)很小的點(diǎn)相互接觸時(shí)，輸出電壓Vo等于Vc×(r/(r+R))。每個(gè)電流導(dǎo)線11、12的整個(gè)長(zhǎng)度為Wo。當(dāng)接觸區(qū)域P具有碰撞寬度W時(shí)，輸出電壓Vo等于Vc×(r1/(r1+R))。這里，r1是電流導(dǎo)線11、12的電阻值，因此，r1等于r×((Wo-W)/W)。也就是，當(dāng)接觸寬度增大時(shí)，輸出電壓Vo就從Vc×(r/(r+R))下降。因此，碰撞寬度W可通過(guò)預(yù)先存儲(chǔ)的圖由輸出電壓Vo計(jì)算得出。
(其它)在上述實(shí)施例中，碰撞物體是否是行人是通過(guò)碰撞物體的質(zhì)量和剛度來(lái)確定的；但是，也可根據(jù)碰撞物體的質(zhì)量和剛度其中的任何一項(xiàng)來(lái)加以確定。
對(duì)于碰撞負(fù)載，也可采用與碰撞負(fù)載相關(guān)聯(lián)的信號(hào)來(lái)代替碰撞負(fù)載本身。對(duì)于碰撞物體的質(zhì)量或剛度，也可采用與碰撞物體的質(zhì)量或剛度相關(guān)聯(lián)的信號(hào)來(lái)代替碰撞物體本身的質(zhì)量或剛度。除了模擬信號(hào)之外，還可采用階躍信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。通過(guò)包括模擬電路或數(shù)字電路的硬件電路或者通過(guò)包括用于相應(yīng)于由給定程序來(lái)計(jì)算質(zhì)量或剛度的數(shù)據(jù)的軟件的微機(jī)來(lái)形成計(jì)算電路(或單元)或判定電路(或單元)。
行人的質(zhì)量是緩沖器與行人發(fā)生碰撞時(shí)作用于緩沖器中的碰撞負(fù)載傳感器上的碰撞力的函數(shù)。由于行人具有很多的關(guān)節(jié)，因此，質(zhì)量不一定是身體重量簡(jiǎn)單地除以重力度而求得的商。當(dāng)緩沖器高度大約為500mm時(shí)，對(duì)于一個(gè)孩子(大約6歲)，行人質(zhì)量可以是7kg，或者對(duì)于一個(gè)普通成年人，是13kg。研究表明，人的剛度是50-140N/mm。因此，當(dāng)碰撞物體的質(zhì)量和剛度是通過(guò)碰撞負(fù)載和碰撞速度而計(jì)算得出的時(shí)，可根據(jù)前述的值來(lái)規(guī)定判定所用的閾值。從而可對(duì)人和非人物體進(jìn)行識(shí)別。在本發(fā)明中，還可采用質(zhì)量或剛度以外的電量物理參數(shù)來(lái)進(jìn)行判定。
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施例做出各種的變化。但本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種安裝在車(chē)輛上的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其包括用于檢測(cè)碰撞負(fù)載的碰撞負(fù)載傳感器；用于檢測(cè)車(chē)輛速度的速度傳感器；計(jì)算單元，其至少根據(jù)碰撞負(fù)載傳感器和速度傳感器的輸出信號(hào)計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量和剛度中的至少一個(gè)；以及判定單元，其根據(jù)碰撞物體的質(zhì)量和剛度中的至少一個(gè)判定出碰撞物體是否是行人。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中計(jì)算單元至少根據(jù)碰撞負(fù)載傳感器和速度傳感器的輸出信號(hào)計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量；并且判定單元根據(jù)碰撞物體的計(jì)算出的質(zhì)量判定出碰撞物體是否是行人。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中計(jì)算單元至少根據(jù)碰撞負(fù)載傳感器和速度傳感器的輸出信號(hào)計(jì)算出碰撞物體的剛度；并且判定單元根據(jù)碰撞物體的計(jì)算出的剛度判定出碰撞物體是否是行人。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中計(jì)算單元至少根據(jù)碰撞負(fù)載傳感器和速度傳感器的輸出信號(hào)計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量和剛度；并且判定單元根據(jù)碰撞物體的計(jì)算出的質(zhì)量和剛度判定出碰撞物體是否是行人。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中計(jì)算單元根據(jù)碰撞物體開(kāi)始與車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)的車(chē)輛速度以及由碰撞負(fù)載相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行一次積分而求得的一次時(shí)間積分值計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中計(jì)算單元根據(jù)碰撞物體開(kāi)始與車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)的車(chē)輛速度、由碰撞負(fù)載相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行一次積分而求得的一次時(shí)間積分值和由碰撞負(fù)載相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行二次積分而求得的二次積分值計(jì)算出碰撞物體的剛度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中在碰撞負(fù)載達(dá)到最大之后碰撞負(fù)載相對(duì)于最大值減小到一個(gè)給定的比例時(shí)，計(jì)算單元計(jì)算出碰撞物體的質(zhì)量和剛度中的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中碰撞負(fù)載傳感器沿車(chē)輛寬度方向設(shè)置在車(chē)輛緩沖器增強(qiáng)件之前。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中碰撞負(fù)載傳感器設(shè)置在車(chē)輛的緩沖器增強(qiáng)件和車(chē)輛的側(cè)部件之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其還包括用于檢測(cè)碰撞物體和車(chē)輛緩沖器之間的碰撞寬度的寬度傳感器，其中，計(jì)算單元根據(jù)碰撞寬度、碰撞物體的質(zhì)量、碰撞物體開(kāi)始與車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)的車(chē)輛速度和由碰撞負(fù)載相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行二次積分而求得的二次積分值計(jì)算出碰撞物體的剛度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中寬度傳感器沿車(chē)輛寬度的方向設(shè)置在車(chē)輛緩沖器蓋的前表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車(chē)輛的碰撞物體判定系統(tǒng)，其中寬度傳感器沿車(chē)輛寬度的方向設(shè)置在車(chē)輛緩沖器蓋和車(chē)輛緩沖器之間。
全文摘要
由碰撞負(fù)載，計(jì)算出一次時(shí)間積分值和二次時(shí)間積分值(S110、S112)。然后，利用一次時(shí)間積分值和二次時(shí)間積分值求出碰撞物體的質(zhì)量和剛度，作為兩個(gè)初始參數(shù)(S124、S132)。利用求出的兩個(gè)初始參數(shù)判定碰撞物體是否是行人(S126、S134)。由此判定碰撞物體的精度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的利用碰撞負(fù)載波形進(jìn)行判定的方法。
文檔編號(hào)B60R21/01GK1611966SQ20041008776
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者高藤哲哉, 服部義之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝