(57)【要約】  車両（１）内に配設する中央制御ユニット（６）及びセンサ構成（４Ａ、４Ｂ、８、９、１０、１１、１３）を備えて、該センサ構成の温度を可変にし、上記センサ構成には、信号（８２、８３）を生成するＭＥＭＳ加速度計（８１）及びＭＥＭＳジャイロメータ（８０）を備える慣性測定ユニット（８）を備え、上記慣性測定ユニット（８）を、上記中央制御ユニット（６）に上記車両（１）の挙動に関するデジタル情報をデジタル信号プロセッサ（８５）を用いて提供するよう配設して、上記車両（１）の少なくとも１つの電子システム（６１、６２、６３、６４、６５）を作動及び／又は動作停止を可能にする車両用制御システムであって、上記デジタル・サンプリング・プロセッサ（８５）を設けて、該プロセッサには、上記センサ（８０、８１）及びデータ入力受信装置（８５６）の各々に関連して、予め保存したデータ（８５０、８５１、８５２、８５３、８５４、８５５）を有して、該プロセッサを、上記デジタル情報を積分前に補償して、それにより上記中央制御ユニット（６）に補償した正確なデジタル情報を送信するよう、配設する、車両用制御システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）内に配設する中央制御ユニット（６）及びセンサ構成（４Ａ、４Ｂ、８、９、１０、１１、１３）を備えて、該センサ構成の温度を可変にし、前記センサ構成には、信号（８２、８３）を生成するＭＥＭＳ加速度計（８１）及びＭＥＭＳジャイロメータ（８０）を備える慣性測定ユニット（８）を備え、前記慣性測定ユニット（８）を、前記中央制御ユニット（６）に前記車両（１）の挙動に関するデジタル情報をデジタル信号プロセッサ（８５）を用いて提供するよう配設して、前記車両（１）の少なくとも１つの電子システム（６１、６２、６３、６４、６５）を作動及び／又は動作停止を可能にする車両用制御システムであって、前記デジタル・サンプリング・プロセッサ（８５）を設け、該プロセッサには、前記センサ（８０、８１）及びデータ入力受信装置の各々に関連して、予め保存したデータ処理能力（８５０、８５１、８５２、８５３、８５４、８５５、８５６、８５７）を有して、該プロセッサを、前記デジタル情報を積分前に補償して、それにより前記中央制御ユニット（６）に補償した正確なデジタル情報を送信するよう、配設すること、を特徴とする車両用制御システム。
【請求項２】
前記慣性測定ユニット（８）を、前記車両内の略中心に配置すること、を特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記データ入力受信装置には、好適には継続的に更新する、選択した入力データを保存する記憶装置（８５６）を含むこと、を特徴とする請求項１又は２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記選択した入力データには、１）温度、２）湿度、３）大気圧の何れか又は全てを含むこと、を特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記ＤＳＰには、前記記憶装置（８５６）に、温度についてのバイアス及び／又はスケール係数を補償するための、予め保存したデータを有すること、を特徴とする請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳセンサ（８０、８１）には１００度／時未満のバイアス安定性を有すること、を特徴とする何れかの前請求項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記ＩＭＵには、６００Ｈｚ超、好適には１〜１ＯｋＨｚの範囲で動作する高速インタフェース（８８）を備えること、を特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
前記ＩＭＵには、通常動作経路（８６）及び高速動作経路（８８）を備えること、を特徴とする請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記制御システムを、衝突対応中、前記ＩＭＵ（８）から中央ユニット（６）により少ない情報を送信するよう配設すること、を特徴とする何れかの前請求項に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記高速経路は、通常動作経路より少ない信号処理を使用すること、を特徴とする請求項８に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記電子システム（６）により、少なくとも１つのエアバッグ（７）の作動、好適にはエアバッグ組（７）の作動を制御して、少なくともある程度まで、前記慣性測定ユニット（８）からの前記デジタル情報を使用して、最適なエアバッグ組の作動を、状況に応じた作動シーケンスで制御すること、を特徴とする何れかの前請求項に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記電子システムは、ドライバに車両のナビゲーションに関する正確な情報を提供するよう配設したナビゲーションシステム（６５）に関するものであって、好適には前記中央制御システム（６）が入力データを、ＧＮＳユニット（９）、好適にはＧＰＳから受信すること、及び慣性測定ユニット（８）からの入力データを、ＧＮＳユニット（９）からの入力データが喪失した際に使用すること、を特徴とする何れかの前請求項に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記電子システムは動的車両対応システム（６３）に関し、前記慣性測定ユニット（８）からの入力データを使用して、車両の安全なハンドリングを達成すること、を特徴とする何れかの前請求項に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記ＭＥＭＳジャイロメータ（８０）を、フレックス-リジットカード（８０１〜８０９）の形態にすること、を特徴とする何れかの前請求項に記載の制御システム。
【請求項１５】
前記ＭＥＭＳ加速度計（８１）を、前記フレックス-リジットカード（８０１〜８０９）上にも配設し、好適には各センサ（８Ｏｘ、８０ｙ、８０ｚ、８Ｉｘ、８１ｙ、８１ｚ）用に１つずつの温度センサ（８０３〜８０５Ａ、８０３〜８０５Ｂ）を含むこと、を特徴とする請求項１４に記載の制御システム。
【請求項１６】
前記フレックス-リジットカードを、直方体（８１０）の周りに固定して配置すること、を特徴とする請求項１３又は１４に記載の制御システム。
【請求項１７】
車両のサブシステムを制御する方法であって、該方法では前記車両に、中央制御ユニット（６）及びセンサ構成（４Ａ、４Ｂ、８、９、１０、１１、１３）を設け、それにより前記センサ構成を周囲温度に適応させ、前記センサ構成には、信号（８２、８３）を生成するＭＥＭＳ加速度計（８１）及びＭＥＭＳジャイロメータ（８０）を搭載した慣性測定ユニット（８）を備え、前記慣性測定ユニットを、前記中央制御ユニット（６）に前記車両（１）の挙動に関するデジタル情報を、デジタル信号プロセッサ（８５）を用いて提供して、前記車両（１）の少なくとも１つの電子サブシステム（６１、６２、６３、６４、６５）を作動及び／又は動作停止可能にする前記方法であって、前記デジタル・サンプリング・プロセッサ（８５）に、前記センサ（８０、８１）及びデータ入力受信装置の夫々に関する、予め保存したデータ処理能力（８５０、８５１、８５２、８５３、８５４、８５５）を提供して、前記サンプリングプロセッサ（８５）を、前記デジタル情報を積分前に補償し、それにより前記中央制御ユニット（６）に、補償した正確なデジタル情報を送信するよう配設すること、を特徴とする車両のサブシステムを制御する方法。
【請求項１８】
前記ＭＥＭＳジャイロメータ（８）を、フレックス-リジットカード（８０１〜８０９）の形態で提供すること、を特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記加速度計（８１）を前記同一のフレックス-リジットカード（８０１〜８０９）上に設けること、を特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
３つの異なる軸（８Ｏｘ、８０ｙ、８０ｚ、８Ｉｘ、８１ｙ、８Ｉｚ）を含む前記センサ（８０、８１）の少なくとも１つを、同時に、１面及び同面、好適には水平面で回転させることにより、較正し、好適には両センサ（８０、８１）を同時に較正すること、を特徴とする請求項１７乃至１９の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内に配設する中央制御ユニット及びセンサ構成を備えて、該センサ構成の温度を可変させる車両用制御システムに関し、該センサ構成には、信号を生成するＭＥＭＳ加速度計及びＭＥＭＳジャイロメータを搭載する慣性測定ユニットを備え、該慣性測定ユニットを、上記中央制御ユニットに上記車両の挙動に関するデジタル情報を、デジタル信号プロセッサを用いて、提供して、上記車両の少なくとも１つの電子システムを作動及び／又は動作停止可能にするよう配設する。
【背景技術】
【０００２】
慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を使用して、様々なシステムをより正確に制御できる可能性があること、がよく知られている。例えば、航空機内での高度なＩＭＵの使用が知られており、即ち、ジャイロメータを組合せて使用し、効率的且つ正確なナビゲーションを行う等が挙げられる。しかしながら、こうしたユニット、特にジャイロメータは、高精度な機械部品及び他の高価な部品を必要とする。
【０００３】
大分前から、電子工学分野での発展により、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）製のセンサ、例えばジャイロメータが製造可能になった。機械的部品製ジャイロメータに比べて、ＭＥＭＳ製ジャイロメータは、その費用は機械的ジャイロメータのほんの何分の一であるため、極めて安価である。このことは一般的に、他のＭＥＭＳセンサ、例えば加速度計についても、当てはまる。結果として、費用が手頃なために、更なるセンサ、例えばジャイロメータ等を様々なシステムに含む可能性が大幅に増加した。更にその上、ＭＥＭＳセンサは、極めて狭い所要空間を有する。
【０００４】
多くのシステムが、ＭＥＭＳセンサ、例えば加速度計等を使用して、例えば国際公開第ＷＯ０１０９６３７号及び米国特許第６２８２４９６号では車両ナビゲーション（ＩＮＳ）を、又は、例えば米国特許第５５０４４８２号、米国特許第５８０５０７９号、欧州特許第７０９２５７号及び米国特許第５０１４８１０号では車両安全性を向上させたものとして既知である。
【０００５】
更にその上、様々な用途が知られており、そうした用途でもＭＥＭＳジャイロメータの使用を示唆している。例えば、米国特許第６５１６２３８号、米国特許第６４８０１５２号及び米国特許第５５０４４８２号から、例えばＭＥＭＳジャイロメータ・センサを含むＭＥＭＳ製ＩＭＵを使用して、車両のより安全なハンドリング及びナビゲーションを支援することを示唆するシステムが既知である。しかしながら、これら後者のシステムは、地磁気センサの使用に基づいて制御ユニットを較正するため、係るシステムは複雑で比較的高価になってしまう。
【０００６】
その上、ＭＥＭＳジャイロメータ等のこれら既知のシステムに関する一般的な問題点は、精度が比較的低い点である。例えば、ドリフトが６度／秒にまでなる市販のジャイロさえある。こうした低精度が、ＭＥＭＳジャイロメータを含む制御システムの実用化に関して厳しい限界の原因となることは、明白である。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題／短所を解消する、又は少なくとも最小限にすることであり、これを、車両用制御システムによって達成するが、該システムには、車両内に配設する中央制御ユニット及びセンサ構成を備えて、該センサ構成の温度を可変にし、上記センサ構成には慣性測定ユニットを備え、該ユニットには信号を生成するＭＥＭＳ加速度計及びＭＥＭＳジャイロメータを搭載し、上記慣性測定ユニットを、上記中央制御ユニットに上記車両の挙動に関するデジタル情報を、デジタル信号プロセッサを用いて、提供して、上記車両の少なくとも１つの電子システムを作動及び／又は動作停止可能にするよう配設し、上記デジタルサンプリングプロセッサを設け、該プロセッサには、上記センサ及びデータ入力受信装置の夫々に関して予め保存したデータを有し、上記プロセッサを、上記デジタル情報を積分前に補償して、それにより補償した正確なデジタル情報を上記中央制御ユニットに送信するよう、配設する。
【０００８】
本発明により、ＭＥＭＳセンサ、特にジャイロメータが本来有する誤差を、効率的に補償でき、従って極めて少ない所要スペースを有する極めて費用効果が良く高精度なセンサを獲得できる可能性がある。結果として、かかるＭＥＭＳセンサ、特にジャイロメータを、車両用制御システムで使用する場合に、驚くべき相乗効果を達成する可能性がある、というのは、それにより容易に高精度のＩＭＵを高費用効率で製造でき、少ない所要スペースで済むため、該センサを多くの異なる種類の可動物体に設置して、ナビゲーション、安全等、多様な分野で機能性を向上させる可能性があるためである。特に、かかるＭＥＭＳユニットを包含することで、車両内の乗員に対する内部安全を向上するために、相当な相乗成果を得る可能性を提供することが証明された。ここでは、用語「乗員」を使用するが、これにはドライバも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では、本発明について包含する図面に関して記述する。
【００１０】
図１では、本発明による好適な実施例に関する原理について示しており、車両１を、自動車形状として、該車両には幾つかの基本的機能及び幾つかのオプション機能を搭載する。自動車１には、変速機３を用いて動力を車輪へ供給するエンジン２を有する。伝導系３の各端部には、“ブラックボックス”４Ａ、４Ｂを示しており、該ボックスは各車輪５を個別に制御するのに使用する可能性がある車両の既知の装置について記号化したものである。従って、この装置４Ａ、４Ｂには、適当なセンサ（例えばＡＢＳ、ＥＳＰ等）アクティブ・サスペンション、アクティブ・ディファレンシャル等を含むブレーキ系のような多数のサブシステムを含む。その上、車両１には、様々な目的、例えばエアバッグ７の制御用に多数の他の電子サブシステムを搭載する。これらの電子システムの全てを、中央制御ユニット６（ＣＣＵ）で制御してもよい。
【００１１】
中央制御ユニット６では、多数の異なるセンサ及び測定ユニットから入力データを受信する。慣性測定ユニット８を含み、該ユニットにより、三次元加速度情報及び三次元変位／回転情報（以下でより詳細に記述する）を提供する。更に、全地球的航法システム９（ＧＮＳ）を示してあり、ＧＮＳを好適にはＧＰＳ（又はＤＧＰＳ）の形とし、正確な測位情報を提供する。また、ドライバ情報システム１０（ＤＩＳ）も含み、ＤＩＳにより、中央制御ユニット６にドライバの挙動に関する様々なパラメータに関連する情報及び車両自体に関連するデータを提供する。車両１にはＲＦＩＤユニット１１も搭載してもよく、該ユニットに、無線ＩＣタグを用いて、道路に沿いに配設される現地の送信ユニット（図示せず）から情報を提供してもよい。レーダユニット１３も提供して、中央制御ユニット６に、周囲近傍にある物体に関する情報を供給してもよい。最後に、車両１について補助センサ１４も搭載して示しており、該センサ１４により、例えば温度センサ、大気圧センサ、湿度センサ等のセンサの何れかを最適に使用可能にするのに有用な可能性があるあらゆる種類の情報を提供してもよい。
【００１２】
図２では、一例として、どういった種類の入力データを、中央制御ユニット６に供給して、様々な出力データを提供し、それにより車両の電子サブシステムを制御するのかについて、示している。従って、例えばドライバ入力データ１０、ブレーキ入力データ４Ａ、４Ｂ及び車輪入力データ４Ａ、４Ｂを含み、それらを中央制御ユニット６で使用して、積極的にブレーキを制御してもよい。同様の方法で、同じ入力データ及び場合によってはレーダセンサも使用して、積極的にステアリングを制御してもよい。エアバッグ７を制御する電子システムを、好適には中央制御ユニット６で、慣性測定ユニット８からの入力データ、場合によってはＤＩＳ１０及び／又はレーダセンサ１３からの入力データとの組合せに基づいて制御する。同様の方法で、エンジンを、中央制御ユニット６によって、様々な補助センサ１４、ＤＩＳ  １０及びＲＦＩＤ  １１から入力データを供給することで、制御してもよい。変速機３及びアクティブ・サスペンション４Ａ、４Ｂを、好適には中央制御ユニット６によって、慣性測定ユニット８からの入力データ、またＤＩＳ１０に関する入力データを用いて、制御してもよい。従って、車両の様々なサブシステムを、様々な状況において最適に対応するように、（適切なソフトウェアを用いて）柔軟に制御してもよく、これを、センサからの様々な入力データの選択的組合せに基づき行うが、ＩＭＵからの正確なデータを使用すると、驚くべき相乗効果が得られる。
【００１３】
図３では、本発明による中央制御ユニット６の概略配置図を示している。中央制御ユニット６には、例えば、プロセッサ装置、メモリユニット装置等の、必要なハードウェア（図示せず）を搭載する。適当なソフトウェアにより、中央制御ユニット６が、通信インタフェース６０を用いて受信する入力データに基づいて、多数の異なる電子サブシステムに関して所望する機能を提供可能になる。エアバッグ７の作動を制御する衝突対応システム（ＣＨＳ）が存在する。このシステムは、そうしたサブシステムに含まれる衝突検知システムも含み、且つ該衝突検知システムにより管理される。衝突検知システムでは、主に慣性測定ユニット８からの入力データを使用して、衝突の発生を識別するだけでなく、更なる情報源、例えば車両の前方部分に備えた加速度計等からの入力も使用して、より早期に正面衝突を検知してもよい。ＣＨＳでは、エアバックの作動を、ＩＭＵ及び他のセンサからの入力を用いて、制御し、個々の状況に応じたエアバッグ７及び他の安全手段の作動に関するシーケンスを作成できる。その結果、各エアバッグ７を最適な時点で作動させられる。その上、上記ＣＨＳには衝突記録装置を含み、該装置で衝突中に所望の入力データを記録して、後で衝突原因の分析及び開発を可能にしてもよく、これは一層安全な設計及び／又はプログラミングを獲得するために有用であるかも知れない。その上、ロールオーバ検出システムを含み、該システムにより、エアバックシステムの動作停止を支援して、作動が不要な状況でエアバッグの作動を解除してもよい。また、車両運動システム（ＶＭＳ）も含むが、該システムは、短期的な観点での車両運動データと組合せた車両運動アルゴリズムに基づく。
【００１４】
中央制御ユニット６には、車両動的システム（ＶＤＳ）も含み、該システムを使用して、トラクションコントロール、横滑り防止、走行制御、ドライバ補正、ブレーキ制御及びステアリング制御を、上記センサの構成、即ち慣性測定ユニット８を含むセンサからの適切な入力データに関連させて作動及び動作停止を行うことで、提供する。
【００１５】
最後に、図３ではまた、中央制御ユニット６にはナビゲーションシステムを含んでこれを示すが、該システムは、全地球的航法システム（ＧＮＳ）からのデータ、長期的観点（即ち、予め選択した最終目標）での車両運動データ、地図対応ユニットからのデータの組合せに基づいており、ＧＮＳユニット９が故障した場合に備えて、車両運動システムとの双方向通信状態にもしてある。
【００１６】
従って、図３では、車両１のドライバに極めて正確なナビゲーションシステムを提供する可能性のある中央制御ユニットについて開示しており、該ナビゲーションシステムにより、たとえＧＮＳユニット９が故障して機能しなくとも、慣性測定ユニット８と組合せて使用しているために、その機能を実現できる。中央制御ユニット６はまた、多機能の衝突対応システムを提供しており、該システムにより、車両内でエアバッグ組７の最適制御及び作動／動作停止を提供して、厳密に最適なエアバッグ組７を、異なるセンサ組毎に登録した特定状況に対する入力データに応じて、作動させ、その結果最適な作動シーケンスを提供する。エアバッグの不適当な作動により、悪影響を及ぼす可能性があることが知られており、従って本発明による制御システム６のこうした機能は、事故と関連する傷害の減少に劇的な影響を及ぼす可能性がある。本発明による効率的な慣性測定ユニット８により、極めて正確な入力データを受信して、どのような種類の衝突保護対策が各特定状況において必要かを厳密に決定できる可能性があるが、かかる保護対策については、例えば、最適なエアバッグ組７を作動させて、乗員を、厳密にある状況である瞬間に保護するように、センサ、例えば慣性測定ユニット８及びレーダユニット１３で、車両が周囲の物体に衝突する状態を予め決定して、登録しておく。更にその上、衝突対応システムに、他の手段を、例えばブレーキ制御及びトラクションコントロールとして、車両動的システムと協働させて、使用してもよい。その上、中央制御ユニット６がそのセンサの構成を利用することで、先進車両動的システムを介して、各ドライバを個々に支援し、ドライバが安全な方法で車両を制御して、ドライバの危険運転を防止するのに役立つ可能性もある。
【００１７】
図４では、本発明に従う慣性測定ユニット８の略図を示す。３軸ＭＥＭＳジャイロメータ８０及び３軸ＭＥＭＳ加速度計８１を示している。３軸に沿って測定するために、あらゆる方向における各偏差を、アンチ・エイリアシング・フィルタ８２を用いて、感知し、信号を発信する。これらの信号を、ＡＤ-コンバータ８３で変換する。ＡＤ-コンバータを、周波数４〜２０ｋＨｚのオーバ・サンプリング・クロックでサンプリングする。更に、温度センサｔＧ及びｔＡを含み、温度センサｔＧにより全てのジャイロセンサＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚの温度を感知し、ｔＡでは対応するように、加速度計センサＡｘ、Ａｙ、Ａｚの温度を感知する。温度センサｔＡ及びｔＧで夫々信号を生成し、該信号を夫々のＡＤ-コンバータを介して、デジタル温度信号を供給するが、これらＡＤ-コンバータを、極めて低い周波数、例えば１〜１０Ｈｚを有する別のサンプリングクロック８９でサンプリングする。デジタル化した信号を、デジタル信号プロセッサ８５（ＤＳＰ）に供給する。ＤＳＰ  ８５で処理した後、信号をＣＡＮバス８６及び／又は高速インタフェース８８で送信する。通常の目的には、ＣＡＮバス８６を使用するが、状況によっては、例えば車両が衝突した状況では、情報をより迅速に送信可能にすると、有利である。高速インタフェース８８を、そうした理由で実装し、速いインタフェースを提供して、それで最も必要な情報だけを送信する。ＣＡＮバスは通常、周波数２００〜６００Ｈｚで動作するのに対して、高速インタフェース８８は、周波数６００Ｈｚ超、通常１〜１０ｋＨｚで動作する。ＩＭＵはＤＣ／ＤＣユニット８７を動力源とする。
【００１８】
３軸ＭＥＭＳジャイロ８０は、好適にはバイアス安定度を高くする必要がある。好適には、良好な精度を獲得するためには、バイアスを１００°／時間未満とする。更にその上、良好な精度を維持するためには、できる限り頻繁にバイアスを較正することが重要である。これを、車両で使用する場合に、従来の車両ではある程度頻繁に全停止状態となり、その結果較正に完全な状況を提供するため、容易に達成する可能性があることが、分かっている。車両が停止した際、即ち地球に関して運動しない場合、加速度計からの信号により地面-ｇを計測するだけでなく、ジャイロメータからの信号により、０（地球の自転）を計測するのは、地面に対して車両位置が全く変化しないため、自明の理である。傾斜計（ピッチ及びヨー）を使用して、加速度計の較正を支援できる。従って、こうした基本的事実により、容易に単純で効率的な手段で、ＭＥＭＳジャイロのバイアスだけでなくＭＥＭＳ加速度計のバイアスもの両方を頻繁に較正でき、有益な自己試験機能を提供する。こうした繰返しの較正は、一種の連続的な品質検査機能（無償で提供される）となり、この較正により、ＭＥＭＳ要素の費用効果及び正確な利用を促進するために、多大な利点を提供する。
【００１９】
更にその上、試験から、高精度を獲得するよう管理し続けるには、バイアス及びバイアスの安定性が十分なパラメータでないことが証明された。それより入念な試験から、ＭＥＭＳユニットのパラメータの多くを、周囲条件の影響に応じて、補償する必要があることが証明された。例えば、バイアス及びスケール係数から、温度に関連して様々に変化することが証明された。非線形性は、ＭＥＭＳ線形性が悪くなるという理由で、補償する必要がある。また、帯域幅も極めて重要である。温度等の環境パラメータの影響を個々に試験して登録し、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を、好適には適切なアルゴリズムの形で、用いて適切に補償することで、極めて良好な精度を有するＩＭＵを獲得するための基礎を形成してもよく、本発明によるＩＭＵユニットで、０．０１°／秒を容易に獲得できる。好適には、ＣＡＮバス及び／又は高速インタフェース８８を、中央制御ユニット６とのインタフェースとして使用する。約２００〜６００Ｈｚで動作するＣＡＮバスは、自動車産業部門では標準であるが、例えば別々の高速インタフェース８８による一層の高速度が、効率的に衝突に対応するためには必要である。
【００２０】
本発明によれば、各センサＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚ、Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、好適には、センサＧｘ位置での実際の温度に対応する（例えばＧｘ）信号ｔＧｘを送信する、夫々の温度センサを有する。各センサの温度偏差の補償を、ＤＳＰで、積分前に行い、それにより好都合な処理を達成するが、これは如何なるサンプリング周期にも依存せずに（積分を既知の方法で実施する場合のように）実施してもよいためである。温度影響を補償するために使用する好適なアルゴリズムは、以下の通りである：
ｋｎ（ｔＧｘ−Ｔ）ｎ＋＋ｋ２（ｔＧｘ−Ｔ）２＋ｋｊ（ｔＧｘ−Ｔ）＋ｋｒ
Ｔはセンサを較正した温度であり、従って、ｋｒは、その温度での補償係数（通常単にバイアス及びスケール係数）である。通常ｎ＝３を使用すれば、所望する精度を得るのに十分だが、本発明のシステムを高い処理能力を可能にするよう、例えば、浮動小数点演算原理を使用するＤＳＰを用いて、設計するため、より高程度の精度（例えばｎ＝５）にしても、問題はない。
【００２１】
図５では、本発明によるデジタル信号プロセッサ８５（ＤＳＰ）の略図を示している。入力信号８３をＡＤ-コンバータから提供することを示す。更にその上、記憶装置８５６を示しており、該記憶装置では較正済データを保存する、即ち各センサＧｘ、Ｇｙ、Ｇｚ、Ａｘ、Ａｙ、及びＡｚの初期較正（この較正は受入れ試験前に行われる）で得た補償係数及び補償アルゴリズムを夫々記憶装置８５６に、保存している。その後、受信したデジタル信号の様々な補償を、デジタル信号プロセッサ８５を用いて達成する。
【００２２】
信号用に２経路を設け、信号処理を最低限に保つ１高速経路と、通常の動作経路とする。高速経路を使用して、最低量の情報をジャイロ及び加速度計から送信するが、該経路は、最小限必要な信号処理を使用して、受信ユニットに、出来るだけ殆ど遅延なく、情報を送信するために、必要な経路であり、例えば、衝突状況では、衝撃の瞬間から、衝突対応システム６１（図３参照）がデータをＩＭＵから受信する瞬間までの遅延を、出来るだけ低くに抑えられることは、利点である。これをＤＳＰ  ８５での信号処理を減少することで実行できるが、というのは衝突時の信号は比較して区別でき、また衝突は短期間で起るために、信号を長期的に程補償する必要はないからである。更にその上、最も重要なデータだけを提供できるが、例えば実際の実施例によれば、加速度計データを高速経路を介して送信することだけを選択可能である。まず、受信信号の無関係な部分（雑音）を除去するデジタルフィルタリング８５５Ｂを含む。通常のＩＭＵ動作及び／又は衝突対応動作（高速経路）用に、異なる種類のデジタルフィルタリングを使用できる。フィルタ出力を、次に、出力周波数８５４Ｂにダウンサンプリングする。高速経路及び通常動作経路用の出力周波数を、異なるものとしてよい。その後、高速データハンドラ８５７により、適当なデータを高速インタフェース８８に送信する。
【００２３】
通常動作経路では、第１に、受信信号の無関係な部分（雑音）を除去するデジタルフィルタリング８５５Ａを含む。フィルタ出力を、次に出力周波数８５４Ａにダウンサンプリングする。ダウンサンプリングしたデータをまず温度についてのバイアス及び温度についてのスケール係数に対して補償する８５２、８５３。第２に、直線性補償８５１を含み、該補償により完全に線形でないセンサ信号を補償する。第３に、軸アライメント補償８５０を含み、該補償によりミスアライメントに関連して起こり得る偏差を補償する。
【００２４】
明白なように、様々な補償を、記憶装置８５６に予め保存したデータ、及び使用する各センサユニットに関する入力信号８３を、使用することにより、上記補償を実行するための基礎を形成して、達成する。様々な補償を、デジタル信号プロセッサ８５内で処理する適切なアルゴリズムを使用して、実行する。
【００２５】
衝突対応用出力をより少なく補償してもよい、例えば非線形性及びミスアライメントの補償を省略して、通常のＩＭＵ出力と比較して、高速インタフェースでより高周波数で出力してもよい。更に、高速経路８８で、同期サンプルを通常動作経路８６から、例えば高速度を１０００Ｈｚで、通常経路で１００Ｈｚで動作させる場合、高速経路の１０サンプル毎に、使用して、データを補償可能である。勿論、信号処理を十分に速く、即ち、少なくとも６００Ｈｚ超とする場合、別々の高速経路を提供する必要はないかも知れない。
【００２６】
図６では、本発明のＩＭＵセンサの構成に関する好適な形態を示しており、ジャイロセンサ８０及び加速度計の構成８１を備える。この構成を、フレックス-リジットカードと呼び、必要な素子を固着した回路を含む、半剛体８０１〜８０９を備える。中心矩形部分８０１を含み、該部分にはＤＳＰ  ８５及びエイリアシング・フィルタ８２、ＡＤコンバータ８３及びサンプリングクロック８４、８９を設ける。この中心部分の各辺に垂直に、可撓性の脚部８０６〜８０９が突出する。第１脚部８０８は、その端部にＤＣ／ＤＣ８７を備える本体部８０２、及び制御システム６にＩＭＵユニット８０を接続するためのコンタクト８０２Ａを担持する。第２脚部  ８０６、第３脚部８０７及び第４脚部８０９では、本体部８０３〜８０５に、各々ジャイロセンサ８０ｘ、８０ｙ、８０ｚ及び加速度計センサ８１ｘ、８１ｙ、８１ｚを夫々その上に取着し、また２つの温度センサ８０５Ａ、８０５Ｂ；８０４Ａ、８０４Ｂ；８０３Ａ、８０３Ｂを夫々（図４に示すように、中心に位置する１個の温度センサで、用途によっては、十分かも知れない）有して、担持する。そのため、フレックスカードの構成を完備して、ＤＳＰ８５に例えばフィルタリング、温度補償等の処理用デジタル信号を提供して、制御ユニット６に正確なデジタル情報を供給する。現在のところ、幾つかの部品に関する配置について様々な選択肢があるが、図６では、１つのＡＡ-フィルタ８２及びＡＤコンバータ８３を本体部８０４、８０５夫々にＸ-及びＹ-センサ用として含める一方で、Ｚ-センサ８０ｚ、８１ｚ用のこれら部品８２、８３ｚを、中心部８０１に配置している。よって、幾つかの部品のカードでの配置は、機能に全く影響を及ぼさず、従って、実際上の理由、例えば所要スペース及び製造的側面に基づいて選択してもよい。
【００２７】
フレックス-リジットカードを使用することで、全センサ８０ｘ、８０ｙ、８０ｚ、８１ｘ、８１ｙ、８１ｚを、まずバイアス及びスケール係数に関して、場合によっては直線性についても、同時に較正できるが、これは図示したフラットパック形態では、これらセンサが全て１つの同じ平面に延在するためである。そのため、回転可能な装置（水平面で回転し、回転試験及び転倒試験を可能にする）を使用して、較正定数ｋを簡単に設定してもよく、例えば、バイアス及びスケール係数に関する補償係数、及び場合によっては直線性も、異なる温度で、設定してもよく、これらをＤＳＰ内の記憶装置８５６に保存して、本システムでの上記補償に関して使用して、高精度を提供する。較正を終了した後、選択したパラメータ／係数用に、フレックス-リジットカード８０を、意図する形態に（図７参照）形成して、更に軸アライメント補償を、場合によっては直線性も、較正する。その後、このユニットは使用可能な状態となる。  
【００２８】
直線性に関しては、好適には、以下の多項式を使用する：
ｋｎ−（センサ＿データ）ｎ＋・・・ｋ２−（センサ＿データ）２＋ｋ１−センサ＿データ＋ｋ０
【００２９】
図７では、図６のフレックス-リジットカード（全ての詳細を示さず）を、直方体、好適には立方体８１０の周りに巻着／固定した場合の、本発明によるＩＭＵ-ユニット８の好適な物理的実施例を示す。そうした立方体を、多様な材料製としてもよいが、基本的なニーズ（耐久性、寸法安定性等）を満たし、低費用で製造可能な（射出成形）、幾つかのポリマー、例えば、熱可塑性プラスチック（例えばＰＡ、ＰＰ）を有利には使用してもよい。図示するように、異なる本体部分８０３、８０４、８０５を、立方体８１０の各辺に平行に、夫々の脚部８０６、８０７及び８０９を屈曲させて、取着する。特に、Ｚ-センサ８０ｚ用脚部８０７については、他の脚部８０６、８０９（夫々Ｘ本体部８０５及びＹ-本体部を担持する）の長さの２倍より長くし、１側面を周り、立方体８１０の底部に、到達して、本体部８０３を配置可能にする。従って、較正した加速度計８４及びジャイロメータ８０センサを担持する全ての本体部８０３、８０４、８０５を、各外面に対して厳密に垂直に配置し、その結果全方向での正確な感知が可能になる。その上、図７ではユニット８０１〜８０５、８１０を好適には、他の保護カバー８１１、例えば樹脂又はワックス又はプラスチック等で密封／保護して、単にコンタクト８０２Ａを突出可能にした状態を示している。良好な精度を獲得するために、立方体を小さくし過ぎてはならず、好適には少なくとも１５ｍｍ辺、さらに好適には２０〜５０ｍｍの範囲とする。
【００３０】
本発明は、上述した実施例で制限されるものではなく、従属クレームの範囲内で変更可能としてもよい。例えば、当業者には、異なる種類のＭＥＭＳユニットは、異なる組合せの補償を必要とする可能性があり、確かに、図示した補償の幾つかを、大して精度を犠牲せずに、省略してもよいことは、明白である。更に、明らかに、設置によっては、例えば、本体１１０は熱伝導率が十分に高く、被覆用大型体１１１は熱伝導率が低い場合、全センサ８０、８１に１つの温度センサで十分であるかも知れない。  
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図式的に、本発明の好適な実施例による制御システムを備える自動車を示す。
【図２】本発明による中央制御システム６の、入出力に関する原理の好適な配置を示す。
【図３】本発明による中央制御ユニットの好適な配置図を示す。
【図４】本発明による慣性計測ユニットの好適な略図を示す。
【図５】本発明に従うデジタル信号処理ユニットの詳細を示す。
【図６】ジャイロセンサユニットのフレックス-リジットカードの好適な実施例を示す。
【図７】ジャイロセンサユニットの好適な完成品を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１                    車両
２                    エンジン
３                    変速機
５                    車輪
６                    中央制御ユニット
７                    エアバッグ
８                    慣性測定ユニット
９                    全地球的航法システム
１０                  ドライバ情報システム
１１                  ＲＦＩＤユニット
１３                  レーダユニット
１４                  補助センサ
６０                  通信インタフェース
６１〜６５        電子システム
８０                  ジャイロメータ
８１                  加速度計
８２                  アンチ・エイリアシング・フィルタ
８３                  ＡＤ-コンバータ
８４、８９        サンプリングクロック
８５                  デジタル信号プロセッサ
８６                  ＣＡＮバス
８８                  高速インタフェース
８９                  サンプリングクロック
８０１〜８０９        半剛体
８０２〜８０５        本体部
８０６〜８０９        脚部
８５６                記憶装置
８５７                データハンドラ
【図１】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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