專利名稱：用于行人保護(hù)系統(tǒng)的分類方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及碰撞檢測系統(tǒng)，用于觸發(fā)可展開裝置的操 作，以保護(hù)行人不被車輛前部撞到。本發(fā)明特別涉及一種用于對 碰撞分類的碰撞檢測方法，用以辨別與行人的碰撞和其它類型的碰撞。
背景技術(shù)：
當(dāng)行人被機(jī)動車輛例如小汽車碰到時(shí)， 一種類型的傷害可能 是由行人的頭部與車輛發(fā)動機(jī)罩隨后相撞引起的。為了最小化這 些傷害，車輛制造商已經(jīng)開始研制用于汽車的安全系統(tǒng)，其應(yīng)在 小汽車/行人相撞的情況下有助于保護(hù)行人。這種安全系統(tǒng)包括一 或多個(gè)主動系統(tǒng)，例如發(fā)動機(jī)罩安裝的氣囊或能量吸收式發(fā)動機(jī) 罩板，它們被設(shè)計(jì)成最小化行人在車輛結(jié)構(gòu)例如發(fā)動機(jī)罩上的碰 撞強(qiáng)度。顯然，高效控制這種主動系統(tǒng)要求可靠的感應(yīng)裝置，其能夠 及時(shí)檢測小汽車/行人相撞的存在。必須在確定出了初始碰撞車輛 前部之后的非常短的時(shí)間期間內(nèi)做出決定展開或不展開。一種行人碰撞檢測系統(tǒng)被提出并被描述于國際專利申請文獻(xiàn)WO 97/18108中。這種系統(tǒng)使用位于前保險(xiǎn)杠(擋泥板)上的第 一傳感器和位于車輛發(fā)動機(jī)罩前邊緣上的第二傳感器。通過測量 觸發(fā)第一傳感器和觸發(fā)第二傳感器之間的時(shí)間差，以及來自這些 傳感器的信號的量值，系統(tǒng)可以區(qū)分是與行人碰撞還是其它種類 的碰撞
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種不同的檢測行人與車輛碰撞的方 法，其能夠辨別是與行人碰撞還是其它類型的碰撞。 本發(fā)明總體描述上述目的可以通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法實(shí)現(xiàn)。為了提供快速且可靠的碰撞分類，本發(fā)明提出了對象和車輛之間的碰撞分類方法，包括以下步驟 檢測所述對象和所述車輛之間的初始接觸； 記錄有關(guān)對象和車輛之間碰撞區(qū)域?qū)挾鹊膶挾葦?shù)據(jù)； 處理所述寬度數(shù)據(jù)，以確定在初始接觸之后的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度； 形成第一判據(jù)，其用于通過識別所確定的碰撞區(qū)域的寬度是否位于預(yù)定第一下限閾值和第一上限閾值之間，來決定對象是否為行人； 如果所述第一判據(jù)被滿足，則確定所述對象為人。 本發(fā)明的方法因此基于對象和車輛之間碰撞區(qū)域的寬度。碰 撞區(qū)域的寬度，即對象和車輛之間接觸表面的寬度，可以由任何 適宜的傳感器測量，傳感器可以例如布置在適宜的車輛保險(xiǎn)杠部 位。用于測量碰撞區(qū)域?qū)挾鹊膫鞲衅骺梢岳绨?xì)長的箔型開 關(guān)，其包括第一載箔，其帶有連接在兩個(gè)端子之間并且沿著保險(xiǎn) 杠延伸的電阻層，和第二載箔，其帶有與所述電阻相隔一定距離 布置的導(dǎo)電性分流元件。如果作用于保險(xiǎn)杠的相撞力導(dǎo)致箔型開 關(guān)啟動，則分流元件被推壓在下層電阻層上，并將電阻層在接觸 區(qū)域的整個(gè)延展范圍內(nèi)分流。所導(dǎo)致的端子間電阻的減小可作為 碰撞區(qū)域?qū)挾鹊闹甘尽Ｔ谝粋€(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于檢測寬度數(shù)據(jù)
的傳感器被構(gòu)造為箔型壓力傳感器，因此可進(jìn)一步傳遞有關(guān)力量 值即力幅度的信息。這種箔型壓力傳感器可以例如被構(gòu)造為線性 電位計(jì)，其同時(shí)提供關(guān)于力的大小或量值的信息以及力作用于傳 感器的位置或啟動區(qū)域?qū)挾鹊男畔?。?yīng)當(dāng)指出，對象和車輛之間的初始接觸優(yōu)選由檢測碰撞區(qū)域 寬度數(shù)據(jù)的相同傳感器檢測。事實(shí)上，如果寬度傳感器的靈敏度 充分高，該傳感器可以被用于觸發(fā)整個(gè)分類方法?；蛘撸瑢ο蠛?車輛之間的初始接觸可以由專用的傳感器檢測。根據(jù)本發(fā)明，所獲取的寬度數(shù)據(jù)被處理，以便確定在初始接 觸之后的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度。這意味著，用于 決定碰撞性質(zhì)的相關(guān)參數(shù)代表著碰撞較早階段碰撞寬度的變化行 為。該變化行為緊密相關(guān)于與車輛相撞的對象的尺寸或質(zhì)量，以 及進(jìn)一步相關(guān)于對象的剛度。在非常小或輕質(zhì)對象的情況下，預(yù) 定時(shí)間間隔之后的碰撞寬度將例如小于下限閾值，并且該情況可 以被識別為與非人對象例如交通標(biāo)志立柱碰撞。另一方面，如果 預(yù)定時(shí)間間隔之后的碰撞寬度大于上限閾值，可以總結(jié)出對象尺 寸大于行人腿部，并且可以分類為非人碰撞。只有在預(yù)定時(shí)間之后的碰撞寬度位于下限閾值和上限閾值之 內(nèi)時(shí)，碰撞被劃分為涉及人體，并且適宜的對策將被啟動。應(yīng)當(dāng)指出，將被使用的閾值可以根據(jù)理論確定，或是基于經(jīng) 驗(yàn)確定，并且通常將專門為某一車輛設(shè)置。事實(shí)上，由于傳感器 布置于車輛保險(xiǎn)杠中例如在保險(xiǎn)杠表皮下面，因此可測量的碰撞寬度的演變?nèi)Q于諸如車輛保險(xiǎn)杠構(gòu)造和保險(xiǎn)杠表皮剛度等等參 數(shù)，因而規(guī)定將這些參數(shù)針對車輛專門設(shè)置是必需的。隨后確定碰撞區(qū)域?qū)挾人?jīng)歷的預(yù)定時(shí)間間隔被選擇在幾毫 秒的范圍內(nèi)，從而可以快速決定碰撞的性質(zhì)。應(yīng)當(dāng)指出，在初始接觸之后的預(yù)定時(shí)刻確定碰撞寬度等價(jià)于在相撞的早期測量碰撞寬度的變化速度。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括下述步驟 記錄有關(guān)對象和車輛之間碰撞力量值的力數(shù)據(jù)； 處理所述力數(shù)據(jù)和所述寬度數(shù)據(jù)，以確定有關(guān)在初始接觸之后的預(yù)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)碰撞釋放的能量的參數(shù)； 形成第二判據(jù)，其用于通過識別能量參數(shù)是否位于預(yù)定第二下限閾值和第二上限閾值之間，來決定對象是否為行人； 如果所述第一判據(jù)和所述第二判據(jù)被滿足，則確定所述對象 為人。碰撞涉及的能量與對象質(zhì)量(重量)直接相關(guān)，并且可以因 此而用來證實(shí)基于第一判據(jù)作出的決定。能量相關(guān)的參數(shù)可以通 過力的量值和碰撞區(qū)域?qū)挾鹊某朔e在預(yù)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)的積分而計(jì) 算出來。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，寬度數(shù)據(jù)被進(jìn)一步處理以確定一段時(shí) 間內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度，并且所述碰撞區(qū)域的寬度超過規(guī)定的 第三閾值所經(jīng)歷的時(shí)間間隔被確定。然后通過識別所確定的時(shí)間 間隔是否超過規(guī)定的第四閾值來形成第三判據(jù)。第三判據(jù)因此基 于在碰撞中的某個(gè)時(shí)間，碰撞區(qū)域的寬度是否在最小時(shí)間間隔內(nèi) 超過第三閾值。如果該判據(jù)不被滿足，則可以得出結(jié)論，對象的 質(zhì)量低于行人質(zhì)量，并且因此為非人。該判據(jù)可以隨后在例如所 述第一或第二判據(jù)不被滿足的情況下證實(shí)"非人"決定。在所述方法的進(jìn)一步實(shí)施例中，關(guān)于對象剛度的決定被做出。在該實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟 記錄有關(guān)對象和車輛之間碰撞力量值的力數(shù)據(jù)； 處理所述力數(shù)據(jù)，以確定碰撞力的量值的變化速度； 通過識別所述量值的變化速度是否超過預(yù)定第五閾值來形成第四判據(jù)； 如果所述第四判據(jù)被滿足，則確定所述碰撞對象為剛性的。 所述方法的該實(shí)施例基于作用于傳感器的力的量值演變，以 評估與車輛相撞對象的剛度。通過記錄力量值超過規(guī)定的相繼閾值的時(shí)刻，可以確定量值的演變。通過評估寬度傳感器信號或通 過監(jiān)視專用閾值傳感器的啟動時(shí)刻，可以記錄這些事件，所述閾 值傳感器在規(guī)定的閾值力被超過時(shí)開關(guān)(切換)。對象剛度可以基 于規(guī)定的閾值被越過的時(shí)刻和初始接觸時(shí)刻之間的時(shí)間差確定， 或基于兩個(gè)相繼的閾值開始之間的時(shí)間延遲確定。如果時(shí)間延遲 保持低于規(guī)定的值，可以得出結(jié)論對象是非常剛性的，因此為非 人。所述方法的另一改型涉及處理所述寬度數(shù)據(jù)，以確定一段時(shí) 間內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度，確定所述碰撞區(qū)域的寬度超過規(guī)定的 第六閾值所經(jīng)歷的時(shí)間間隔，和確定所述碰撞區(qū)域的寬度落至規(guī) 定的第七閾值例如零所經(jīng)歷的時(shí)間段。利用這些數(shù)據(jù)，通過識別 所確定的時(shí)間段是否超過預(yù)定第八閾值來形成第五判據(jù)，并且如 果所述第五判據(jù)被滿足，則對象被確定為人。該改型例中計(jì)算的參數(shù)給出了有關(guān)寬度信號形狀的信息。該 形狀信息與撞擊小汽車的對象類型相關(guān)。例如，立柱的接觸時(shí)間 段短于人的接觸時(shí)間段。應(yīng)當(dāng)指出，所述方法的各個(gè)實(shí)施例所涉及的一或多個(gè)不同的 閾值可以取決于參數(shù)例如車輛速度和/或環(huán)境溫度，并且因此而基 于這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法因此 而還包括以下步驟確定車輛速度和/或環(huán)境溫度，并且基于所述 車輛速度和/或所述環(huán)境溫度來調(diào)節(jié)所述第一下限閾值和第一上限 第二下限閾值和第二上限閾值，和/或所述第三閾 值，禾口/或所述第四閾值，禾口/或所述第五閾值，禾口/或所述第六閾 值，和/或所述第七閾值，和/或所述第八閾值。應(yīng)當(dāng)指出，諸如車 輛速度和環(huán)境溫度等參數(shù)容易從車輛的ECU中獲得，因此不需要 用專門的傳感器來補(bǔ)償這些參數(shù)。


通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的非限定性實(shí)施例所做描述，本 發(fā)明可被更清楚地理解，在附圖中圖1示出了碰撞分類方法的一個(gè)實(shí)施例中的參數(shù)計(jì)算原理；圖2示出了針對人的分類方法中的不同模塊。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種在與車輛相撞過程中對碰撞對象分類的方 法。該對象應(yīng)被劃分為人(易受傷害的道路使用者)或非人。如 果對象被劃分為人，則行人保護(hù)系統(tǒng)可以展開。檢測碰撞通常由碰撞傳感器實(shí)現(xiàn)，傳感器安置在車輛前部的 保險(xiǎn)杠泡沫體或熱塑性保險(xiǎn)杠表皮中。碰撞傳感器可以包括一或 多個(gè)數(shù)字傳感器(在施加到系統(tǒng)的力高于一定的閾值級別時(shí)起動 的開關(guān)傳感器)和一或多個(gè)模擬傳感器(線性電位計(jì)傳感器)，它 們能夠確定對象和車輛之間碰撞區(qū)域的寬度和所涉及的力。這樣 的線性電位計(jì)傳感器將力轉(zhuǎn)化成電阻，從而線性電位計(jì)傳感器的 電阻值讀數(shù)可以給出碰撞位置(碰撞中間點(diǎn))和碰撞寬度的指示。為了劃分碰撞對象， 一種相撞檢測方法將前述來自傳感器的 信號用作輸入。算法的輸出級別(類型)給出分類結(jié)果(人或排 除對象)，并且可以被供應(yīng)到控制電路以激發(fā)(啟動)發(fā)動機(jī)罩安 裝的氣囊或能量吸收式發(fā)動機(jī)罩板等。
在第一步驟，數(shù)據(jù)采集程序測量來自傳感器的輸出電壓。這 些電壓可被轉(zhuǎn)化成不同的測量信號(預(yù)處理數(shù)據(jù)) 一段時(shí)間內(nèi)的 碰撞寬度， 一段時(shí)間內(nèi)的碰撞位置和兩個(gè)開關(guān)數(shù)字信號(通/斷信 息)。如果與車輛碰撞發(fā)生，對象和車輛之間第一次接觸以一定的 時(shí)間Tl檢測。如果一或多個(gè)模擬傳感器被設(shè)計(jì)成系統(tǒng)的最敏感傳 感器，則這種檢測初始接觸優(yōu)選由所述一或多個(gè)模擬傳感器實(shí)現(xiàn)。在檢測第一次碰撞之后，參數(shù)計(jì)算階段開始。下面的參數(shù)可 以由預(yù)處理數(shù)據(jù)計(jì)算出來-時(shí)刻tn—1， tn—2 (其中n屬于l ... x; x對應(yīng)于所使用的開 關(guān)傳感器的數(shù)量，每個(gè)傳感器限定了不同的力啟動(激發(fā))級別， 即Fx<Fx+l)。 tn—1對應(yīng)于第nth個(gè)開關(guān)傳感器接通時(shí)的時(shí)間(在 Tl之后)。tn一2對應(yīng)于第nth個(gè)開關(guān)傳感器斷開時(shí)的時(shí)間。-Dtnm = tm—l-tn一l描述直至兩個(gè)相繼的力啟動級別被檢測到 的時(shí)間延遲。-wtl—x對應(yīng)于檢測碰撞之后x ms時(shí)測量到的碰撞區(qū)域的寬度。-tw_thl (或tw一th2)對應(yīng)于寬度信號高于一定的寬度閾值thl (或th2)期間的時(shí)間間隔。-tp2對應(yīng)于模擬傳感器斷開時(shí)的時(shí)間。-ltg—w對應(yīng)于固定時(shí)間窗口 (區(qū)間)中的一段時(shí)間內(nèi)寬度乘 以力的積分。在隨后的階段中，針對人的分類方法被應(yīng)用(見圖2)。算法 的輸入?yún)?shù)是在參數(shù)計(jì)算階段計(jì)算出的各項(xiàng)特征。附加輸入數(shù)據(jù) 被計(jì)入，例如小汽車速度(V)和環(huán)境溫度(T)，因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù) 對碰撞動力學(xué)具有顯著影響。該方法可以被劃分為不同的獨(dú)立模塊，以允許實(shí)現(xiàn)人/非人分 類-質(zhì)量分類模塊(由碰撞對象寬度和力估測碰撞對象的質(zhì)量 (重量)，通過計(jì)算寬度隨時(shí)間的演變，或?qū)挾仍跁r(shí)間上的積分， 或一段時(shí)間內(nèi)寬度乘以力積分)這個(gè)模塊的目的是將低和高質(zhì)量 的對象與人狀對象區(qū)分開。人對象的第一判據(jù)是對應(yīng)于在檢測碰撞之后大約X ms由傳感 器測量的碰撞區(qū)域?qū)挾鹊膮?shù)Wtl—X應(yīng)當(dāng)包含在可能為人狀對象 的一定范圍內(nèi)，該范圍取決于車輛速度。第二判據(jù)提供參數(shù)ltg—W，其允許估測碰撞對象的能量，其與 對象質(zhì)量相關(guān)。將這兩個(gè)判據(jù)組合提供了對象為低質(zhì)量對象或高 質(zhì)量對象的一定可能性。此外，tW—thl， 2給出了輕質(zhì)量碰撞的附加指示，如果兩個(gè)值保持低于給定閾值twO的話。-剛性/非剛性分類模塊在啟動開關(guān)傳感器的情況下，時(shí)間tn— 1和時(shí)間差Dtnm給出了碰撞對象剛度的指示。如果Dtnm保持 低于一定的閾值DtO，則意味著碰撞對象是剛性的，定義為大型有 效碰撞質(zhì)量。相反，則表示碰撞對象是軟的，定義為小型有效碰撞質(zhì)量。-排除對象辨別模塊該模塊的目的是將人從排除對象例如 交通引導(dǎo)系統(tǒng)或塑料/金屬立柱辨別處來。參數(shù)tw一thl、 tw_th2、 tp2給出有關(guān)寬度信號形狀的信息。立柱的接觸時(shí)間段短于人。將 所有這些判據(jù)相組合，給出了對象為立柱的一定可能性，該可能 性可以估測出來。針對碰撞對象為高或低質(zhì)量對象、為立柱或交通引導(dǎo)系統(tǒng)或 者為太硬或太軟對象的可能性，這些特點(diǎn)相結(jié)合，使得可以辨別 碰撞對象，并且最終以給定可信級別將對象分類為人或排除對象。
權(quán)利要求
1.一種對象和車輛之間的碰撞分類方法，包括以下步驟·檢測所述對象和所述車輛之間的初始接觸；·記錄有關(guān)對象和車輛之間碰撞區(qū)域?qū)挾鹊膶挾葦?shù)據(jù)；·處理所述寬度數(shù)據(jù)，以確定在初始接觸之后的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度；·形成第一判據(jù)，其用于通過識別所確定的碰撞區(qū)域的寬度是否位于預(yù)定第一下限閾值和第一上限閾值之間，來決定對象是否為行人；·如果所述第一判據(jù)被滿足，則確定所述對象為人。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括下述步驟 記錄有關(guān)對象和車輛之間碰撞力量值的力數(shù)據(jù)；-處理所述力數(shù)據(jù)和所述寬度數(shù)據(jù)，以確定有關(guān)在初始接觸之 后的預(yù)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)碰撞釋放的能量的參數(shù)； 形成第二判據(jù)，其用于通過識別能量參數(shù)是否位于預(yù)定第二 下限閾值和第二上限閾值之間，來決定對象是否為行人； 如果所述第一判據(jù)和所述第二判據(jù)被滿足，則確定所述對象 為人。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，還包括下述步驟 處理所述寬度數(shù)據(jù)，以確定一段時(shí)間內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度；■確定所述碰撞區(qū)域的寬度超過規(guī)定的第三閾值所經(jīng)歷的時(shí) 間間隔； 通過識別所確定的時(shí)間間隔是否超過規(guī)定的第四閾值來形成第三判據(jù)； 如果所述第一和第三判據(jù)均不被滿足，則確定所述對象為非人。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括下述步驟 處理所述寬度數(shù)據(jù)，以確定一段時(shí)間內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度； 確定所述碰撞區(qū)域的寬度超過規(guī)定的第三閾值所經(jīng)歷的時(shí)間間隔； 通過識別所確定的時(shí)間間隔是否超過規(guī)定的第四閾值來形 成第三判據(jù)； 如果所述第二和第三判據(jù)均不被滿足，則確定所述對象為非人。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，還包括以下步驟 記錄有關(guān)對象和車輛之間碰撞力量值的力數(shù)據(jù)； 處理所述力數(shù)據(jù)，以確定碰撞力的量值的變化速度； 通過識別所述量值的變化速度是否超過預(yù)定第五閾值來形 成第四判據(jù)； 如果所述第四判據(jù)被滿足，則確定所述碰撞對象為剛性的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法，還包括以下步驟 處理所述寬度數(shù)據(jù)，以確定一段時(shí)間內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度； 確定所述碰撞區(qū)域的寬度超過規(guī)定的第六閾值所經(jīng)歷的時(shí) 間間隔； 確定所述碰撞區(qū)域的寬度落至規(guī)定的第七閾值所經(jīng)歷的時(shí) 間段； 通過識別所確定的時(shí)間段是否超過預(yù)定第八閾值來形成第 五判據(jù)； 如果所述第五判據(jù)被滿足，則確定所述對象為人。
7. 根據(jù)前面權(quán)利要求之一的方法，還包括以下步驟 確定車輛速度；以及 基于所述車輛速度調(diào)節(jié)所述第一下限閾值和第一上限閾值， 和/或所述第二下限閾值和第二上限閾值，和/或所述第三閾值，和 /或所述第四閾值，禾口/或所述第五閾值，禾口/或所述第六閾值，和/ 或所述第七閾值，和/或所述第八閾值。
8. 根據(jù)前面權(quán)利要求之一的方法，還包括以下步驟 確定環(huán)境溫度；和 基于所述環(huán)境溫度調(diào)節(jié)所述第一下限閾值和第一上限閾值，和/或所述第二下限閾值和第二上限閾值，禾n/或所述第三閾值，和/或所述第四閾值，禾口/或所述第五閾值，禾口/或所述第六閾值，禾口/ 或所述第七閾值，和/或所述第八閾值。
全文摘要
為了提供快速且可靠的碰撞分類，本發(fā)明提出了一種對象和車輛之間的碰撞分類方法，包括以下步驟檢測所述對象和所述車輛之間的初始接觸；記錄有關(guān)對象和車輛之間碰撞區(qū)域?qū)挾鹊膶挾葦?shù)據(jù)；處理所述寬度數(shù)據(jù)，以確定在初始接觸之后的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)所述碰撞區(qū)域的寬度；形成第一判據(jù)，其用于通過識別所確定的碰撞區(qū)域的寬度是否位于預(yù)定第一下限閾值和第一上限閾值之間來決定對象是否為行人；如果所述第一判據(jù)被滿足，則確定所述對象為人。
文檔編號B60R21/34GK101151177SQ200680010492
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日
發(fā)明者A·倫特斯, A·彼得賴特, C·布爾, W·比克 申請人:Iee國際電子工程股份公司