(57)【要約】  本発明は、センサデータ（ａ（１０）、ａ（２０））を求めて評価する様式の、歩行者保護装置に対するトリガ信号（ＡＳ）を生成する方法に関する。本発明によれば、物体との衝突が識別された後に、センサデータ（ａ（１０）、ａ（２０））から指標が形成され、該指標は物体の質量（ｍo）および／または物体の硬さ（Ｄo）を求めるために評価され、求めた物体の質量（ｍo）および／または求めた物体の硬さ（Ｄo）が歩行者との衝突を表すトリガ範囲（ＡＢ）内にあれば、歩行者保護装置に対するトリガ信号（ＡＳ）が生成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行者保護装置に対するトリガ信号（ＡＳ）を生成するための方法であって、センサデータ（ａ（１０）、ａ（２０））を求めて評価する様式のものにおいて、物体との衝突が識別された後に、センサデータ（ａ（１０）、ａ（２０））から指標を形成し、該指標を物体の質量（ｍo）および／または物体の硬さ（Ｄo）を求めるために評価し、求めた物体の質量（ｍo）および／または求めた物体の硬さ（Ｄo）が歩行者との衝突を表すトリガ範囲（ＡＢ）内にあれば、歩行者保護装置に対するトリガ信号（ＡＳ）を生成することを特徴とする、歩行者保護装置に対するトリガ信号（ＡＳ）を生成するための方法。
【請求項２】
センサデータ（ａ（１０）、ａ（２０））は加速度情報を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
物体の質量（ｍo）を求めるために、加速度情報から、速度変化（ｄｖ）に相当する第１の積分が計算され、その際、車両前部の質量（ｍF）と衝突前の速度（ｖ0）が既知ならば、物体の質量（ｍo）は式ｍo＝−ｍF／（ｖ0＋ｄｖ）に従って計算される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
物体の硬さ（Ｄo）を求めるために、加速度情報（ａ（１０）、ａ（２０））の周期を評価し、該周期から物体の硬さ（Ｄo）に対応した振動数を求める、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
求めた物体の質量（ｍo）を加速度情報（ａ（１０）、ａ（２０））の周期を評価及び計算する際に考慮する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
物体の硬さ（Ｄo）は加速度情報（ａ（１０）、ａ（２０））の平方を積分することにより計算される振動エネルギーから導き出され、計算された振動エネルギーは物体の硬さ（Ｄo）の尺度であり、また、この振動エネルギーは振動周波数が高ければ高いほど大きい、請求項２から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
物体の硬さ（Ｄo）は加速度情報（ａ（１０）、ａ（２０））の絶対積分から導き出され、計算された積分は物体の硬さ（Ｄo）の尺度であり、また、この積分は振動周波数が高ければ高いほど大きい、請求項２から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
求めた物体の質量（ｍo）を物体の硬さ（Ｄo）を求める際に考慮する、請求項４から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
指標を形成するために、複数のセンサ（１０，２０）からのセンサデータ（ａ（１０）、ａ（２０））を重み付けしてまたは重み付けせずに平均する、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
トリガ範囲（ＡＢ）の限界値を時間および／または衝撃点および／または速度および／または温度に依存して定める、請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
質量に依存する指標のトリガ範囲（ＡＢ）の限界値を剛性に依存する指標に応じて定め、および／または、剛性に依存する指標のトリガ範囲（ＡＢ）の限界値を質量に依存する指標に応じて定める、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の上位概念に従った、歩行者保護装置に対するトリガ信号を生成する方法に関する。
【０００２】
歩行者と車両が衝突したときの歩行者の負傷を軽減させることを目的としたＥＵ法の導入が告知されたことにより、新車両は衝突の際の歩行者の負傷がこのＥＵ法の要求する限界を越えない程度のものとなるように設計されなければならなくなった。
【０００３】
歩行者の負傷を軽減するための第１の方策は、バンパーの変更と車両の設計の変更によって歩行者のための衝撃吸収ゾーンを設け、受動的な手段で負傷の危険性を低減することをねらいとしている。
【０００４】
第２の方策は、適切なセンサ系によって歩行者との衝突を識別し、それに続いて、例えばＡピラーに設けられた外部エアバッグのような歩行者保護装置を能動的に駆動することによって、および／または、エンジンフードを持ち上げることによって、必要な衝撃吸収ゾーンを作り出そうとするものである。能動的トリガに当たっては、例えば加速度センサ、圧力センサ、ノッキングセンサ、圧電センサ、および／または光センサなどの種々のセンサ原理を使用することができる。これらのセンサは例えばラジエータサポート部またはバンパーに配置することができる。
【０００５】
従来技術からは、入力信号に基づいて、有利には加速度信号に基づいて歩行者保護手段に対するトリガ判断を下す方法および装置が公知である。なお、装置は指標抽出ブロックと判断ロジックを有している。
【０００６】
発明の利点
これに対して、独立請求項１に記載の特徴を備えた本発明による歩行者保護装置に対するトリガ信号の生成方法は、物体との衝突が認識された後に測定されたセンサデータから指標を形成し、この指標を評価することにより物体の質量および／または物体の硬さを求め、それにより歩行者保護装置のより安全かつよりロバストな駆動制御を可能にするという利点を有している。歩行者保護装置に対するトリガ信号は、有利には、求められた物体の質量および／または求められた物体の硬さが歩行者との衝突を表すトリガ範囲の内にある場合にのみ生成される。こうして、本発明による方法は、有利には利用可能なセンサ信号に基づいて、問題となっている衝撃状態において歩行者との衝突が発生しているのか否か、歩行者保護装置の活動化が必要かどうか、または、例えばガイドポストや他の車両との衝突の場合のように、歩行者保護手段のトリガが不所望であるような別の衝撃状態が発生しているのか否かを判定する。
【０００７】
物体をその質量、すなわち、衝突の際に作用する有効質量と剛性とに従って分類すれば、歩行者保護手段のより安全かつよりロバストな駆動制御が可能となる。これにより、歩行者の最適な保護が保証されると同時に、例えば他の物体との衝突時に歩行者保護装置の不所望なトリガによって発生しうるコストの最小化も保証される。さらに、運転者がエンジンフードの持ち上げなどのトリガによって苛立たされることで、ステアリング動作に影響が及ぶようなことも回避される。
【０００８】
独立請求項１に示されている歩行者保護装置に対するトリガ信号の生成方法の有利な変更形態は、従属請求項において実施されている措置および発展形態により可能となる。
【０００９】
センサデータが例えば単独の加速度センサによってだけでなく、複数の加速度センサによって供給される加速度情報を含んでいると、特に有利である。本方法は、例えばノッキングセンサのような他のセンサタイプに対しても類似した形で適用することができる。
【００１０】
特に有利には、物体の質量（ｍo）を求めるために、加速度情報（ａ）から、速度変化（ｄｖ）に相当する第１の積分が計算される。物体の質量（ｍo）の計算は、例えば、運動量保存の法則に基づいた単純なモデルシステムを介して行われる。その際、車両前部の質量（ｍF）と衝突前の車両の速度（ｖ0）が既知ならば、物体の質量（ｍo）は式ｍo＝−ｍF /（ｖ0＋ｄｖ）に従って計算することができる。
【００１１】
通常、衝突後の車両の前部構造は振動しており、物体が硬いほど車両前部の振動周波数は高くなるため、物体の硬さを求めるには、有利には加速度情報の周期を評価すればよい。その際、周期から物体の硬さに応じた周波数を求めることができる。
【００１２】
有利には、加速度情報の周期の評価および計算のために、求められた物体の質量を考慮してもよい。そうすることにより、周期を計算する際の精度を改善することができる。
【００１３】
物体の硬さは、有利には、例えば加速度情報の平方の積分により計算される振動エネルギーから導出することができる。この場合、計算された振動エネルギーは物体の硬さの尺度であり、振動エネルギーは振動周波数が高ければ高いほど大きい。
【００１４】
付加的にまたは択一的に、物体の硬さを有利には加速度情報の絶対値の積分から求めてもよい。その場合、計算された積分が物体の硬さの尺度であり、この積分は振動周波数が高ければ高いほど大きい。
【００１５】
有利には、物体の硬さの計算のために、求めた物体の質量を考慮することによって、物体の硬さの計算を改善することができる。
【００１６】
指標を形成するために、複数のセンサからのセンサデータを重み付けしてまたは重み付けせずに平均すると、特に有利である。指標の重み付けは、例えば衝撃点に関する情報を利用して、例えば衝撃点に最も近いセンサの指標を最も強く重み付けすることによって行うことができる。
【００１７】
さらに、トリガ範囲の限界値を時間および／または衝撃点および／または速度および／または温度に依存して定めることも可能である。そうすることにより、物体の分類、すなわち、歩行者識別をより改善することができる。
【００１８】
物体の分類は、質量に依存する指標のトリガ範囲の限界値を剛性に依存する指標に応じて定めることにより、および／または、剛性に依存する指標のトリガ範囲の限界値を質量に依存する指標に応じて定めることにより、さらに改善される。
【００１９】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下の説明において詳述する。
【００２０】
図１  本発明による方法を実行するための装置のブロック回路図
図２  物体の重量と硬さに従って物体を分類するための概略的な図表
図３  歩行者を模した脚部衝撃子と衝突したときの加速度信号を表した概略的なグラフ
図４  非常に硬い物体と衝突したときの加速度信号を表した概略的なグラフ
図５  歩行者を模した脚部衝撃子と衝突したときの加速度信号の絶対積分を表した概略的なグラフ
図６  非常に硬い物体と衝突したときの加速度信号の絶対積分を表した概略的なグラフ
図７  ２０ｋｍ／ｈで車両前部の中央に衝突する様々な物体の種々の指標の推移を示した概略的なグラフ
実施例の説明
図１から明らかなように、図示されていない歩行者保護装置に対してトリガ信号ＡＳを生成する方法を実行する装置が実施例として示されており、評価・制御ユニット４０と２つのセンサ１０，２０を有している。センサ１０，２０は、図示された実施例では、バンパーに組み込まれた加速度センサとして実施されている。バンパーへの組込みによって、歩行者との衝突を特に高い信頼性をもって悪路区間での走行または縁石や穴への乗り上げから区別することが可能である。本発明による方法は、例えばノッキングセンサのような他のセンサを備えた装置によっても実施されうる。さらに、装置を拡張して、３つ以上のセンサを有するようにすることも可能である。
【００２１】
さらに図１から明らかなように、評価・制御ユニット４０は指標抽出ブロック１００と判断ロジック１１０を含んでいる。指標抽出ブロック１００はセンサ１０，２０のセンサデータａ（１０）、ａ（２０）から指標を求める。この指標は衝突の際に作用する有効質量である物体の質量ｍoおよび／または物体の硬さＤoを求めるために評価される。判断ロジック１１０は、求められた物体の質量ｍoおよび／または求められた物体の硬さＤoが歩行者との衝突を表すトリガ範囲ＡＢ内にある場合にのみ、トリガ信号ＡＳを生成する。さらに、判断ロジック１１０はＣＡＮバスシステム３０から供給される信号を評価する。この信号は例えば車両の固有速度ｖoである。
【００２２】
人間は主にその質量と硬さないし剛性の点で歩行者保護手段のトリガが望ましくない他の非常に多くの物体から区別されるが、本発明による方法はこの観察に基づいている。図２には、物体の重量と硬さに従って物体を分類するための概略的な図表が示されている。本発明による方法は、センサデータから、有利には加速度情報から、物体の質量ｍoおよび／または物体の硬さＤoに関する推論を可能にする指標を形成する。指標の形成後、物体の質量ｍoおよび／または物体の硬さＤoを表すこの指標が人間の質量および硬さに典型的な範囲内にあるか否かが検査される。問題の物体が軽すぎるまたは重すぎるまたは硬すぎるまたは柔らかすぎる場合には、トリガは行われない。
【００２３】
速度変化ｄｖに相当する加速度ａの１階積分は、例えば、物体の質量ｍoに関する推論を可能にする指標である。物体の質量ｍoの計算は例えば運動量保存の法則に基づいた単純なモデルシステムを介して行われる。質量ｍoの物体は衝撃ないし衝突前には静止しており、質量ｍFの車両前部は速度ｖ0で動いている。衝突ないし衝撃後、物体と車両前部は速度ｖ1＝ｖ0＋ｄｖで動く。ただし、速度ｄｖは負の値をとる。運動量保存の法則から式（１）が導かれる。
（ｍo＋ｍF）*（ｖ0＋ｄｖ）＝ ｍF * ｖ0                        （１）
式（１）を変形することにより、物体の質量ｍoを計算するための式（２）が得られる。
ｍo＝−ｍF * ｄｖ/（ｖ0＋ｄｖ）                              （２）
車両前部の質量ｍFは既知であり、ｖ0はＣＡＮバスシステムを介して供給される速度から推定することができるので、速度変化ｄｖが分かれば、物体の質量ｍoの推定を可能にする質量依存する指標が得られる。
【００２４】
通常、衝突後には車両の前部構造もバンパーも振動しているので、物体との衝突が識別された後、第１の時間範囲内に、一般には１０ｍｓ内に、負の速度変化ｄｖの最小値を評価すると特に有利である。物体との衝突は、例えば、加速度信号の絶対値が所定の閾値に達するおよび／または閾値を超えることにより識別される。付加的にまたは択一的に、質量と相関する他の指標を利用してもよい。
【００２５】
複数のセンサ１０，２０を有するシステムでは、センサデータａ（１０）、ａ（２０）から相応する関連指標が生成され、個々のセンサ１０，２０の指標からは、例えば重み付け平均または重み付けなしの平均によって、共通の指標が生成される。指標の重み付けは、例えば衝撃点に関する情報を利用して、例えば衝撃点に最も近いセンサの特徴を最も強く重み付けすることによって行うことができる。
【００２６】
物体の剛性Ｄoについての推論を可能にする指標は、例えば、物体が硬ければ硬いほど、バンパーの振動周波数も高くなるという観察に基づいている。図３には、歩行者を模した脚部衝撃子との衝突の際に第１の加速度センサ１０により測定された加速度信号ａ（１０）と第２の加速度センサにより測定された加速度信号ａ（２０）を表した概略的なグラフが示されており、図４には、例えばスチールパイプなどの非常に硬い物体と衝突したときの加速度信号ａ（１０）およびａ（２０）を表した概略的なグラフが示されている。図３と図４の比較から明らかなように、同じ質量でも、硬いスチールパイプの方が、脚部衝撃子によって模倣される歩行者よりも明らかに振動周波数が高い。このことは、バネに固定された質量の振動周波数ωが剛性Ｄの平方根に比例することから説明される。この関係は式（３）に示されている。
【００２７】
【数１】
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周波数を推定するために、加速度信号ａ（１０）およびａ（２０）の周期を評価してもよい。加速度信号ａ（１０）およびａ（２０）の周期の計算および評価のために、求められた物体の質量ｍoを補助的に利用してもよく、これにより周期を計算する際の精度を改善することができる。
【００２８】
付加的にまたは択一的に、物体の剛性Ｄoを推定するために、加速度信号ａ（１０）、ａ（２０）の平方を積分することにより振動エネルギーを求めてもよい。物体の剛性を推定する別の方法は加速度情報ａ（１０）、ａ（２０）の絶対値を積分することである。複数の物体の質量ｍoが同じであれば、加速度情報ａ（１０）、ａ（２０）の振動周波数が高ければ高いほど、積分の計算値は大きい、つまり、相応する物体はより硬い。図５には、歩行者を模した脚部衝撃子と衝突したときに第１の加速度センサ１０により測定された加速度信号ａ（１０）の１階絶対積分Ｍ（１０）と第２の加速度センサ２０により測定された加速度信号ａ（２０）の１階絶対積分Ｍ（２０）を表した概略的なグラフが示されており、図６には、例えばスチールパイプなどの非常に硬い物体と衝突したときの加速度信号ａ（１０）の１階絶対積分Ｍ（１０）と加速度信号ａ（２０）の１階絶対積分Ｍ（２０）を表した概略的なグラフが示されている。さらに、両方の１階絶対積分Ｍ（１０）およびＭ（２０）を平均した１階絶対積分Ｍ（Ｍ）も図示されている。図５と図６の比較から明らかなように、同じ質量でも、硬いスチールパイプの方が脚部衝撃子によって模倣される歩行者よりも振動周波数が高いため、１階絶対積分Ｍ（１０）、Ｍ（２０）、Ｍ（Ｍ）は大きくなる。
【００２９】
物体の剛性Ｄoの推定は、例えば、剛性に依存する複数の指標の組合せによっても行うことができる。付加的に、上に説明した物体の剛性Ｄoを推定する様々な方法のために、求めた物体の質量ｍoを利用してもよく、それにより剛性の推定精度を改善することができる。既に上で説明したように、複数のセンサ１０，２０を有するシステムでは、個々のセンサ１０，２０の剛性に依存する指標Ｍ（１０），Ｍ（２０）は重み付けしてまたは重み付けせずに平均され、指標Ｍ（Ｍ）が求められる。さらに、指標Ｍ（１０），Ｍ（２０），Ｍ（Ｍ）を取り入れて、剛性の推定に使用することにより、物体の質量ｍoの推定は遡及的に改善される。
【００３０】
本発明による方法の簡単な実施形態では、物体の分類のために、物体との衝突が識別された後の所定の時点において、例えばｄｖのような、質量に依存する指標が上限値および下限値と比較される。質量に依存する指標がこれらの限界値を越えていれば、例えばガイドポストなどの物体は人間であるには軽すぎると判定され、物体が他の車両であれば、重すぎると判定される。それゆえ、歩行者保護手段のトリガは抑制ないし防止される。しかし、質量に依存する指標がこれらの限界値の間にあれば、トリガは可能になる。剛性に依存する指標についても同様である。
【００３１】
図７には、例えば２０ｋｍ／ｈの所定の速度で車両前部の中央に衝突する３つの異なる物体の指標特性曲線Ｐ，ＢＩ，ＫＯが示されている。点線の指標特性曲線Ｐはスチールポストを表しており、実線の特性曲線ＢＩは歩行者を模した脚部衝撃子を表しており、破線の特性曲線ＫＯは小さくて軽い物体を表している。記入された上限値と下限値は、例えば、車両固有速度と車両の衝撃点とに関する境界条件から得られる。
【００３２】
図７から明らかなように、判断時点においては、上限値と下限値の間にあるのは特性曲線ＢＩのみであるから、判断ロジック１１０はこのケースについてのみトリガ信号ＡＳを生成する。特性曲線Ｐは上限値を超えており、特性曲線ＫＯは下限値を下回っているため、判断ロジック１１０はこれらの２つのケースについては負のトリガ判断を行う、すなわち、判断ロジックはトリガ信号ＡＳを生成せず、歩行者保護装置は活動化されない。図示された上限値と下限値は例えば可変であってよく、また、ＣＡＮバスシステムを介して供給される速度および／または検出された衝撃点および／または温度に依存して調節可能であってもよい。車両前部の特性は使用されている材料のため多かれ少なかれ温度に依存するので、例えば温度センサにより供給される温度情報も種々の指標の計算に利用することができる。付加的にまたは択一的に、予め決められた時点を識別するために、時間に依存する上限値と下限値を用いてもよい。本発明による方法の有利な実施形態では、剛性に依存する指標に関する限界値が質量に依存する指標に応じて調節される、および／または、質量に依存する指標が剛性に依存する指標に応じて調節される。
【００３３】
本発明による方法の図示されていない択一的な実施形態では、質量に依存する指標と剛性に依存する指標とによって２次元以上の次元の指標空間が張られる。この指標空間において、トリガは人間を表す所定の領域においてのみ可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による方法を実行するための装置のブロック回路図を示す。
【図２】物体の重量と硬さに従って物体を分類するための概略的な図表を示す。
【図３】歩行者を模した脚部衝撃子と衝突したときの加速度信号を表した概略的なグラフを示す。
【図４】非常に硬い物体と衝突したときの加速度信号を表した概略的なグラフを示す。
【図５】歩行者を模した脚部衝撃子と衝突したときの加速度信号の絶対積分を表した概略的なグラフを示す。
【図６】非常に硬い物体と衝突したときの加速度信号の絶対積分を表した概略的なグラフを示す。
【図７】２０ｋｍ／ｈで車両前部の中央に衝突する様々な物体の種々の指標の推移を示した概略的なグラフを示す。
【図１】
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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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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