机动车辆和操作机动车辆的乘员安全系统的方法

申请号 CN201010579376.4 申请日 2010-12-06 公开(公告)号 CN102085842A 公开(公告)日 2011-06-08
申请人 福特全球技术公司; 发明人 乐嘉良; 马纳哈普拉瑟德·K·劳; 托德·克拉克; 马特·A·尼斯鲁乔斯基;
摘要 本 发明 提供一种 机动车辆 和操作机动车辆的乘员安全系统的方法。机动车辆 盲点 检测系统具有 覆盖 后四分之一圆形盲点感测区域和前四分之一圆形侧部冲击感测区域的远程 传感器 。控 制模 块 接收来自侧部冲击传感器和盲点检测传感器的 信号 ,计算在侧部冲击感测区域和/或盲点感测区域中的物体的靠近矢量,确定物体将冲击车辆,初始化控制乘员安全装置的启用的侧部冲击 算法 ,检测车辆的侧部上的冲击并确定冲击的幅值,将冲击的幅值和至少部分地基于靠近矢量的幅值而建立的 阈值 进行比较,如果冲击的幅值超过阈值则启用乘员安全装置。
权利要求

1.一种机动车辆,包括:
盲点检测系统,包括位于靠近车辆的后拐处并具有覆盖设置在车辆的后四分之一圆形中的盲点感测区域的波束图案的远程传感器,远程传感器还具有设置在车辆的前四分之一圆形中的侧部冲击感测区域;
侧部冲击传感器,安装在车辆的侧部冲击部分处;
乘员安全装置,在冲击作用在车辆的侧部冲击部分上期间用于保护乘员;
制模,接收来自侧部冲击传感器和盲点检测传感器的信号,并用于:
计算在侧部冲击感测区域和/或盲点感测区域中检测到的物体的靠近矢量;
基于靠近矢量来确定物体将冲击车辆的侧部冲击部分;
初始化控制乘员安全装置的启用的侧部冲击算法
基于从冲击传感器接收的信号来检测车辆的侧部冲击区域上的冲击并确定冲击的幅值;
将冲击的幅值和至少部分地基于靠近矢量的幅值而建立的阈值进行比较;
如果冲击的幅值超过阈值则启用乘员安全装置。
2.如权利要求1所述的机动车辆,其中,所述阈值是通过减小由控制模块在没有可用的靠近矢量时施加的仅接触冲击阈值而建立的。
3.如权利要求1所述的机动车辆,其中,侧部冲击感测区域终止于与车辆的侧部冲击部分隔开阈值距离的阈值线处,控制模块计算在物体越过阈值线时的时刻的矢量。
4.如权利要求1所述的机动车辆,其中,远程传感器是多波束单脉冲雷达。
5.如权利要求1所述的机动车辆,所述机动车辆还包括安装在车辆的第二侧部冲击部分处的第二侧部冲击传感器,控制模块还用于接收来自第二侧部冲击传感器的信号,基于靠近矢量来确定物体将冲击车辆的第二侧部冲击部分。
6.如权利要求5所述的机动车辆,其中,如果物体冲击车辆的第二冲击部分,则控制模块将冲击的幅值和与第二侧部冲击部分上的冲击相关的第二阈值进行比较。
7.如权利要求6所述的机动车辆,所述机动车辆还包括与第二侧部冲击部分相关的第二乘员安全装置,如果冲击的幅值超过第二阈值,则控制模块启用第二乘员安全装置。
8.一种响应于侧部冲击来操作机动车辆的乘员安全系统的方法,包括如下步骤:
操作远程物体检测传感器,以在传感器后方的第一扇形中检测盲点威胁物体,并在传感器前方的第二扇形中检测碰撞威胁物体;
计算碰撞威胁物体的靠近矢量;
基于靠近矢量来确定碰撞威胁物体将冲击车辆的侧部冲击部分;
响应于所述确定,操作控制模块以初始化控制乘员安全装置的启用的侧部冲击算法;
操作侧部冲击传感器,以检测车辆的侧部冲击部分上的冲击,并确定冲击的幅值;
将冲击的幅值和至少部分地基于靠近矢量的幅值而建立的进行比较;
如果冲击的幅值超过阈值则启用乘员安全装置。
9.如权利要求8所述的方法,其中,初始化侧部冲击算法的步骤包括:
所述阈值通过减小由控制模块在没有可用的靠近矢量时使用的仅接触冲击阈值来建立。
10.如权利要求8所述的方法,其中,当物体达到最靠近车辆的侧部冲击部分的远程物体检测传感器的覆盖范围的极限时,执行确定碰撞威胁物体将冲击车辆的侧部冲击部分的步骤。

说明书全文

机动车辆和操作机动车辆的乘员安全系统的方法

[0001] 本申请要求在2009年12月7日提交的第61/267,205号美国临时申请的权益,并要求在2010年11月30日提交的第12/956,125号美国申请的优先权,它们的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

[0002] 本发明涉及用于自动车辆的乘员安全系统,更具体地讲,涉及这样的系统,其用于检测侧部冲击和相应地启用乘员约束。

背景技术

[0003] 已知的侧部冲击感测系统使用横向加速度计和/或空气压强传感器(通常位于腔中)来检测车辆何时发生侧部冲击并估计在初始冲击之后的碰撞严重程度。利用这些传感器,可以耗费大约10毫秒来检测并确认发生了冲击事件。通常,如果能够减少检测/确认时间则是有利的,这是因为可以为约束系统的启用/调度留出更长的时间。

发明内容

[0004] 一种车辆安全系统使用盲点感测雷达的远程物体检测能来补充上述传统的侧部冲击感测系统。系统使用(通常定位为与车辆的后拐处相邻的)盲点传感器来检测从侧部靠近车辆的(固定或运动的)物体,估计/预测冲击速度和冲击在车辆上的位置,并将这些估计用于产生侧部冲击保护确定。利用在侧部碰撞区域处的一个或多个冲击传感器提供的冲击确认,集成的系统可以比单独使用冲击传感器更早地感测碰撞并估计碰撞严重程度。在许多情况下,即使在侧部冲击调度确定产生时间中的相对小的减少(例如,3-5毫秒)也可以改善乘员保护。
[0005] 在这里公开的实施例中,一种用于机动车辆的盲点检测系统包括至少一个定位为与车辆的后拐角处相邻的远程传感器。远程传感器具有覆盖设置在车辆的后四分之一圆形中的盲点感测区域的波束图案和设置在车辆的前四分之一圆形中的侧部冲击感测区域。车辆还具有安装在车辆的侧部冲击部分处的至少一个侧部冲击传感器和在冲击作用在车辆的侧部冲击部分上期间用于保护乘员的乘员安全装置。控制模接收来自侧部冲击传感器和盲点检测传感器的信号,并用于:
[0006] 计算在侧部冲击感测区域和/或盲点感测区域中检测到的物体的靠近矢量;
[0007] 基于靠近矢量来确定物体将冲击车辆的侧部冲击部分;
[0008] 初始化控制乘员安全装置的启用的侧部冲击算法
[0009] 基于从冲击传感器接收的信号来检测车辆的侧部冲击区域上的冲击并确定冲击的幅值;
[0010] 将冲击的幅值和至少部分地基于靠近矢量的幅值而建立的阈值进行比较;
[0011] 如果冲击的幅值超过阈值则启用乘员安全装置。
[0012] 在另一实施例中,一种响应于侧部冲击来操作机动车辆的乘员安全系统的方法包括如下步骤:
[0013] 操作至少一个远程物体检测传感器,以在传感器后方的第一扇形中检测盲点威胁物体,并在传感器前方的第二扇形中检测碰撞威胁物体;
[0014] 计算碰撞威胁物体的靠近矢量;
[0015] 基于靠近矢量来确定碰撞威胁物体将冲击车辆的侧部冲击部分;
[0016] 响应于所述确定,操作控制模块以初始化控制乘员安全装置的启用的侧部冲击算法;
[0017] 操作侧部冲击传感器,以检测车辆的侧部冲击部分上的冲击,并确定冲击的幅值;
[0018] 将冲击的幅值和至少部分地基于靠近矢量的幅值而建立的阈值进行比较;
[0019] 如果冲击的幅值超过阈值则启用乘员安全装置。
[0020] 在这里公开的另一实施例中,一种响应于侧部冲击来操作机动车辆的乘员安全系统的方法包括如下步骤:
[0021] 操作冲击传感器以检测在车辆的侧部冲击部分上的冲击的幅值;
[0022] 如果冲击幅值超过仅接触阈值则启用乘员安全装置;
[0023] 操作盲点检测传感器以检测相对于车辆的前四分之一圆形中的物体;
[0024] 基于来自盲点检测传感器的信息来确定物体将冲击车辆的侧部冲击部分;
[0025] 响应于对将要发生的冲击的确定来初始化侧部冲击算法;
[0026] 确定冲击的幅值并将所述幅值和至少基于来自盲点检测传感器的信息而建立的预测的阈值进行比较;
[0027] 如果冲击的幅值超过预测的阈值则启用乘员安全装置。附图说明
[0028] 现在将通过参照附图来描述本发明的实施例,在附图中:
[0029] 图1是示出配备有基于雷达的盲点检测(BSD)系统的主车辆的示意性俯视图;
[0030] 图2是示出具有BSD系统的主车辆检测从侧部靠近的目标车辆的示意性俯视图;
[0031] 图3是示出本发明实施例的侧部保护系统的组件的示意性系统示图;
[0032] 图4是示出位于碰撞路线(collision course)上的目标车辆的计算出的矢量和盲点检测雷达传感器的雷达空白区域和相关的阈值线的示意性俯视图;
[0033] 图5是根据本发明实施例的侧部冲击算法的框图
[0034] 图6是配备有前部雷达传感器和后部雷达传感器的车辆的示意性俯视图。

具体实施方式

[0035] 如图1中所示,主车辆10配备有在自动车辆安全领域中公知类型的雷达盲点检测(BSD)系统。这样的BSD系统适用于检测出存在于BSD感测区域12中的车辆(或其他物体)。BSD感测区域12意在包括利用后视镜或侧视镜不是可以容易地观察到的在主车辆10旁边和/或在主车辆10后方的区域。这样的区域是通常所称的盲点。BSD系统可以产生各种类型(听觉、视觉、触觉等)的警告或警报,以通知主车辆的驾驶者在盲点中存在物体。
[0036] 通常,期望的BSD感测区域12在与主车辆10所占据的车道相邻的道路车道中,且相对于主车辆在大约90°的扇形内。该扇形或四分之一圆形(quadrant)从最前方的线延伸到最后方的线,其中,最前方的线从主车辆的后挡泥板(rear fender)或保险杠(bumper)向外(通常与车辆y轴平行或在车辆y轴稍微靠后)延伸,最后方的线与车辆x轴几乎平行。在BSD感测区域12内检测到的物体被认为是盲点威胁物体。
[0037] 如图1中所示,BSD感测区域12由雷达波束14a-14d覆盖。为了便于描述,在这里仅示出并说明主车辆的右侧的盲点,但是应该理解的是,盲点也可以存在于左侧,且BSD系统可以包括传感器和其他组件以覆盖两个盲点。
[0038] 由Valeo Raytheon Systems Inc.公司生产的一个已知的雷达BSD系统利用多波束单脉冲雷达,该多波束单脉冲雷达能够产生给出大约20度的角分辨率且一共150度的覆盖范围的八个的离散波束(在图1中由14a-14i表示)。在Valeo系统中,目标必须被至少两个波束确认,以被标识为有效的,并导致产生警告。这样的按24GHz的雷达操作的可能范围达到大约50米。
[0039] 如图1中所示,可由这样的系统实现的雷达波束图案14可以延伸到BSD感测区域12的正前方,几乎覆盖主车辆10的整个右侧。覆盖范围的准确的角度范围取决于天线布置、波束宽度、波束数量和其他因素。按照这样的波束图案的可用的覆盖范围的全部量没有在传统的BSD系统中被利用,这是因为主车辆10的驾驶者容易观察由波束14e-14i覆盖的右前方的四分之一圆形,所以如果在此处检测到物体,则不需要驾驶者警告。
[0040] 图2描述BSD系统12的远程物体检测功能如何可以被用于有助于侧部冲击检测。示出了沿着相对于主车辆10的碰撞路线行驶的目标车辆16,这可以是在道路交叉口处发生的情况(其车辆车道由虚线指示)。当目标车辆16靠近主车辆10时,目标车辆16正处于向前的波束14e-14i中的一个或多个的波束的覆盖范围内。因此,在没有导致用于传感器硬件的额外的成本的情况下,在传统的BSD系统中使用的相同的雷达系统硬件可以用于侧部冲击感测。由波束14e-14i检测到的且正相对于主车辆10靠近的任何车辆或其他物体被认为是碰撞威胁物体。
[0041] 图3示出安装在主车辆10上的侧部冲击感测系统的实施例。该系统包括在自动车辆安全领域中公知类型的一个或多个侧部冲击传感器,并可以包括例如在左前门腔和右前门腔中的空气压强传感器18以及安装在左C柱位置和右C柱位置处的横向(y轴)加速度计20。
[0042] 示出了可以被用在上述类型的传统的BSD系统中的两个BSD雷达传感器22安装在车辆上靠近车辆的左后拐角处和右后拐角处,以提供BSD区域的最佳的覆盖范围。
[0043] 约束控制模块(RCM)24接收来自侧部冲击传感器18、20和BSD雷达传感器22的输入。如果需要,则雷达信号处理器26可以用于在将原始雷达返回数据传输到RCM 24之前处理原始雷达返回数据。RCM 24可以接收来自其他车辆传感器(未示出)的进一步的输入,并使用可用的输入来确定启用约束并将启用命令发送到诸如侧部气囊28的乘客约束。RCM 24还可以控制各种其他的乘员安全系统(诸如约束带、前部气囊、帘式气囊、膝垫等),但是为了清楚起见,在图3中省略了它们。
[0044] RCM 24可以为如本领域公知的基于微处理器的装置,诸如具有中央处理单元、存储器(RAM和/或ROM)、相关的输入输出总线的计算机。RCM 24可以为专用集成电路或其他本领域已知的逻辑装置,并可以包括用于感测沿车辆的x轴和y轴的碰撞脉冲的加速度计。
[0045] RCM 24或单独的控制模块可以实现基于来自传感器22的指示在主车辆10的后四分之一圆形中存在盲点威胁的信号的传统的盲点检测和警报功能。
[0046] 图4示出由BSD系统雷达的前四分之一圆形波束(14e-14i)检测的目标的碰撞路线矢量V。通过在目标16相对于主车辆10从第一位置P1运动到第二位置P2时跟踪目标16来计算矢量V。经过第一位置P1和第二位置P2的矢量V指示靠近速度、相对方向以及主车辆的侧部上的预测冲击位置,所有这些可以从雷达信号分析进行计算。
[0047] 如图4中所示,位于靠近主测量10的右后拐角处的BSD传感器22可以具有位于靠近车辆的侧部的角度雷达阻挡区域30(以斜影线指示)。雷达阻挡区域30是没有被雷达天线场覆盖的区域,并是定位并瞄准BSD传感器22使其提供盲点感测区域12的最佳的覆盖范围的结果,盲点感测区域12(如上所述地)主要位于主车辆的右后(和左后)四分之一圆形中。对于普通的客运车辆,例如,雷达阻挡区域30可以在从车辆的侧部向外大约15度的线开始。如果雷达传感器22和前门碰撞区域之间的(沿x轴测量的)距离为3米,则雷达阻挡区域30将沿y轴从前门的表面延伸大约0.8米。这样的距离由图4中的阈值线T指示。在后门碰撞区域处,阻挡区域宽度将小于0.8米。
[0048] 当沿矢量V行驶的目标物体越过阈值线T并进入雷达阻挡区域30时,雷达目标检测必须停止,然而,雷达处理器26和/或RCM 24(基于最后已知的位置和相对速度)继续估计目标的轨迹,直到冲击传感器18、20确认目标和主车辆之间的碰撞。诸如卡尔曼滤波(Kalman filtering)的各种已知的技术可以用于准确跟踪并预测目标物体的路径。
[0049] 在碰撞路线上,目标车辆16可以从右后四分之一圆形靠近主车辆10,因此目标车辆16可以被覆盖该四分之一圆形中的盲点检测区域的雷达波束14a-14b检测。在这样的情况下,执行上述的相同的跟踪和矢量计算。
[0050] 优选地,在目标越过阈值线T时或紧接在目标越过阈值线T之前,初始化侧部冲击算法。算法初始化可以包括(但不限于)从稳定状态或“后台”模式切换至碰撞准备或“启用”模式。在启用模式中,RCM 24的计算机资源可以集中在侧部冲击预测和检测上。RCM24可以接收主要来自相关传感器的数据/信号,并以比在后台模式下的数据速率更高的数据速率来执行计算。例如,可以以更高的数据速率来采样/接收来自压强传感器18和/或卫星加速度计20以及来自诸如惯性测量单元(IMU)和轮速传感器(未示出)的车辆状态传感器的信号。因此,与仅依赖于来自接触传感器18、20的信息相比,侧部冲击算法更早地开始并更快地运行。
[0051] 侧部冲击算法可以包括在压强和/或加速度(基于传感器的类型)的检测到的平(即,冲击的幅值)达到阈值时启用适当的约束装置,其中,所述阈值低于在没有来自远程传感器的任何预测、预接触信息情况下使用的仅接触(非预测)冲击阈值。在没有与将远程传感器设备添加到车辆相关的成本的情况下,实现了约束调度时间的因此减少,这是因为BSD传感器22已经存在于配备有BSD系统的车辆上。
[0052] 图5示出使用盲点雷达数据融合以改善反应/启用/响应时间的侧部冲击算法的框图(100)。雷达发射器产生通过盲点检测系统的天线而广播的射频(RF)波(110)。发射的RF波与目标接触,并沿所有的方向被散射。朝向主车辆反射回的散射的波被接收器接收,使得雷达能够检测目标(120)。基于检测的信号,信号处理可以广泛地分类任何目标物体(125)(例如,在运动车辆和静止柱之间进行区分),估计碰撞威胁(例如,以可能性进行呈现),并确定预测的冲击位置、冲击速度、冲击方向(130)。
[0053] 如果在指示预测了侧部冲击的位置中,碰撞威胁超过最小值(140),且目标越过阈值线T(145),则初始化侧部冲击算法(150)。如果车辆配备有与前门碰撞区域和离散的后门碰撞区域相关的冲击传感器,则算法处理可以跟随两个平行的路径,一个路径用于前门碰撞区域上的预测的冲击,另一个路径用于后门碰撞区域上的预测的冲击。对于前门碰撞区域的路径,得到并处理来自最靠近该区域的冲击传感器(在本示例中,假设为如图3的实施例中示出的压强传感器18)的信号(155)。利用优选地包括压强和靠近速度值的一定组合的预定义阈值(160),如果检测到的值(即,冲击的幅值)超过阈值1(165),则将作出用于与前门碰撞区域相关的约束的调度确定。例如,如果靠近速度相对高,则由传感器18检测到的压强增加的值可以为相对低,以满足阈值1,然而,如果靠近速度相对低,则将需要更高的检测到的压强增加。在第一情况下,更低的需要的压强增加将缩短约束启用时间,这在目标速度高的情况下将是必要的。在任何情况下,用于满足阈值1的需要的压强增加一般是比在没有来自盲点检测系统的目标矢量信息的情况下可能的值低的值,这是因为通过包括目标矢量信息而基本上降低了“误”启动的险。
[0054] 使用来自最靠近后门碰撞区域的冲击传感器(在本示例中,假设为如图3的实施例中示出的加速度计20)的数据,相似的过程被应用于用于后门碰撞区域的路径(175-190)。根据冲击传感器的特定类型(压强或加速度),建立的阈值2的值(步骤180)可以与阈值1的值不同。
[0055] 如果车辆仅具有在车辆的侧部上识别的一个碰撞区域,则仅需要图5中示出的两个分支(155-170和175-190)中的一个。
[0056] 如图6中所示,侧部冲击保护系统可以包括在没有任何雷达阻挡区域的情况下提供整个侧部感测能力的前雷达传感器34和后雷达传感器36。前传感器34可以被设置为碰撞避免或减轻系统的部件。在这样的系统中,来自两组雷达传感器34、36的数据可以用于更可靠地预测侧部碰撞细节。这两组雷达可以独立地或融合在一起地进行处理,以增加用于侧部碰撞预测的稳定性
[0057] 虽然在上面描述了示例性实施例,但是这些实施例没有意图描述本发明的所有可能形式。相反,在说明书中的词语是描述性的词语而非限制性的词语,应该理解的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种改变。因此,可以组合各种实施性实施例的特征以形成本发明的其他的实施例。
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