(57)【要約】【課題】自動車衝撃保護システムのためのセンサシステムを提供する。【解決手段】切迫する衝突ターゲットの検知に応答してエアバッグのような外部安全システムを作動させるための自動車クラッシュセンサシステム（１０）。システム（１０）は、ターゲットの距離（２８）及び相対速度（３０）に関連するレーダー出力（１６）を提供する車両に搭載されたレーダーセンサ（１４）を含む。視覚センサ（２０）が車両に搭載され、これは、ターゲットの方位（４４）及び方位率（４６）に関連する視覚出力（２２）を提供する。電子制御モジュールは、安全システムのための展開信号を生成するためにレーダー出力（１６）及び視覚出力（２２）を受信する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の切迫する衝突を検知するためのセンサシステムであって、
車両に対する物体のレーダー測距値（２８）及びレーダー接近速度（３０）を含む複数のレーダー測定値に基づいたレーダー出力（１６）を提供する該車両に搭載されたレーダーセンサ（１４）と、
前記車両に対する前記物体の視覚測距値（４２）及び方位値（４４）を含む複数の視覚測定値に基づいた視覚出力（２２）を提供する該車両に搭載された視覚センサ（２０）と、
前記レーダー出力（１６）及び前記視覚出力（２２）を受信し、かつ、該レーダー出力（１６）及び該視覚出力（２２）の両方の評価に依存する安全装置（１９）のための展開信号（２３）を生成するように構成された電子制御モジュール（１８）と、
を含むことを特徴とするセンサシステム。
【請求項２】
前記電子制御モジュール（１８）が、判断融合処理を使用して切迫するクラッシュを判断する信頼性を高めるように構成されている、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３】
視覚出力（２２）及びレーダー出力（１６）が展開判断に対応している、請求項２に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記電子制御モジュール（１８）が、特徴融合処理を使用して前記切迫する衝突を判断する信頼性を高めるように構成されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記電子制御モジュール（１８）が、前記レーダー測距値（２８）及び前記視覚測距値（４２）に基づいた融合測距値（７２）を計算するように構成されている、請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記電子制御モジュール（１８）が、前記レーダー接近速度（３０）及び視覚接近速度（７０）に基づいた融合接近速度（７２）を計算するように構成されている、請求項４又は請求項５に記載のセンサシステム。
【請求項７】
前記電子制御モジュール（１８）が、前記レーダー距離値（２８）、前記視覚距離値（４２）、前記レーダー接近速度（３０）、前記視覚接近速度（７０）、前記方位値（４６）、及び、前記方位率（４４）に基づいた前記展開信号（２３）を生成する、請求項４から請求項６のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項８】
前記電子制御モジュール（１８）が、前記視覚出力（２２）及び前記レーダー出力（１６）を組み合わせる基準として前記視覚システム（２０）からの距離値（４２）を使用するように構成されている、請求項４から請求項７のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項９】
前記安全装置（１９）が外部膨張式エアバッグである、請求項１から請求項８のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項１０】
前記レーダー出力（１６）が前記物体のレーダー断面測定値（３６）を含む、請求項１から請求項９のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項１１】
視覚出力（２２）が、前記物体の物理的な大きさ（５４）に関連する視覚信号を含む、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記電子制御モジュール（１８）が、車両速度及びヨー・レート値の少なくとも一方を含む車両パラメータ（６２）に基づいた前記展開信号（２３）を生成する、請求項１から請求項１１のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項１３】
前記レーダーセンサ（１４）がマイクロ波領域で作動する、請求項１から請求項１２のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項１４】
前記視覚センサ（２０）がステレオ視覚センサである請求項１から請求項１２のいずれかに記載のセンサシステム。
【請求項１５】
前記視覚センサが光変調３次元撮像センサである請求項１から請求項１２のいずれかに記載の自動車クラッシュセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車衝撃保護システムのためのセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車安全システムの強化は、車両乗員保護の面では過去数十年にわたり飛躍的に改善されてきた。現在入手可能な自動車は、正面の衝撃、側面の衝撃、及び転覆条件から乗員を保護する膨張式拘束システムを含む様々なそのようなシステムを含んでいる。拘束ベルト及び車室エネルギ吸収システムの進歩はまた、安全性の向上に貢献してきた。これらシステムの多くは、有益な効果をもたらすために、車両衝撃時に非可逆的な方法で展開又は作動すべきである。衝撃又は転覆条件の存在をそれが起きた時に検知するために、そのようなセンサに対する多くの設計が現在使用されている。
【０００３】
最近では、車両の外部に展開可能なシステムを設けることに注意が向けられている。例えば、歩行者又は自転車との衝突が切迫している時に、外部エアバッグを展開して車両と歩行者の衝突の激しさを緩和することができる。自転車及び歩行者との衝突は、年間の自動車死亡事故の大きな割合を占めている。外部エアバッグの別の機能は、衝撃が起きた時に２台の車両間でより大きな融和性を提供することであると考えられる。乗用車のバンパー高さを合わせる努力が払われたが、特に乗用車の種別間で、及び特に重量トラックとの衝突に伴うバンパー高さ間の不一致が残っている。衝撃前の外部エアバッグシステムの展開を通じて、バッグは、より大きなエネルギ吸収をもたらす方法で車両間の機械的相互作用の強化をもたらし、それによって車両乗員に対する損傷の程度を軽減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
あらゆる外部エアバッグシステムが適正に作動するために、堅牢な感知システムが必要である。車両が押し潰されて減速している間に展開をトリガするクラッシュセンサと異なり、外部エアバッグの感知システムは、それが起きる前に衝撃を予知すべきである。この臨界「衝突前時間」は、アクチュエータを展開する時間（例えば、３０−２００ｍｓ）及び車両前方のクリアランス距離（例えば、１００−８００ｍｍ）と関連する。意図しない展開は、高価につくだけでなく、一時的に車両を使用不能にするであろう。更に、エアバッグの展開がエネルギの放出により行われるので、不適切な時間における展開は、望ましくない結果を招くことがある。本発明は、これらの設計上の問題に対処する外部エアバッグ安全システムのための感知システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
長年の間、自動車のためのレーダー検知システムが研究されて利用されてきた。自動車のためのレーダーシステムは、典型的にマイクロ波領域の無線周波数信号を車両に搭載したアンテナから放射して反射信号を解析し、反射しているターゲットに関する情報を明らかにするという点で航空機の同等物のように作動する。そのようなシステムは、自動車のための能動制動システム並びに車両運転者のための障害物検知システムに使用するために考察されていた。レーダー検知システムは、外部エアバッグの展開にも適用可能である。レーダーセンサは、最も近い物体までの距離を高精度で（例えば、５ｃｍ）検知する機能を含むいくつかの有用な入値を提供する。それらはまた、高精度でターゲットへの接近速度の測定を可能にする出力を提供することができる。ターゲットのレーダー断面と戻り信号の特性とは、ターゲットを特徴付ける手段としても使用することができる。
【０００６】
レーダーシステムから得た情報は、価値のあるデータをもたらすが、外部エアバッグを展開するためにレーダーセンサ信号に専ら依存することには、ある一定の否定的な結果がある。上述のように、外部エアバッグの展開は重大なイベントであり、切迫する衝撃状況下で必要とされる時にのみ起こるべきである。しかし、レーダーセンサシステムは「偽陽性」指示の傾向がある。これらは、一般的に、地表反射、小さな物体の投影、ソフトウエアの誤解釈のような現象のためであり、それらの欠陥は、「フーリング」及び「ゴースティング」と呼ばれる。例えば、反射器型の幾何学的形状を備えた小さな金属物体は、小型車と同じ量のエネルギを戻すことができ、従って、物体が小さすぎて実質的な方法で車両を損傷させることができない時でさえもレーダーに衝突信号を生成する可能性がある。また、ターゲットが衝突を回避するほど十分に早く移動しているが、レーダーセンサシステムが、外部エアバッグに対してトリガ信号を供給すると考えられる「ニアミス」状況が存在する場合がある。
【０００７】
本発明によれば、レーダーセンサから受信したデータは、視覚センサから受信した視覚データと共に処理される。視覚センサは、車両に取り付けられたステレオ式又は３次元式視覚システムとすることができる。視覚センサは、ステレオ対として働くように設計した１対の２次元カメラとすることができる。ステレオ対を設計することにより、カメラの組は、場面の３次元画像を生成することができる。視覚サブシステムは、場面の３次元画像を生成するために調光と共に使用される単一のカメラを用いて設計することができる。この３次元画像は、物体が同じ区域内に感知されることになるように、レーダービームと部分的に重なるように設計される。レーダーと３次元視覚センサの両方は、感知した特徴の１つとして、感知した物体までの距離を測定する。これは共通の特徴なので、それは、各センサからの情報を相関するために使用される。この情報の相関は、特に多重ターゲット環境において独立に感知した情報の正しい融合のために重要である。レーダーと視覚感知システムのデータの融合は、切迫する衝突の信頼性の高い非接触感知を提供する。融合の機構は、レーダー距離及び視覚深度情報の部分的重なりである。本発明は、衝撃が切迫しているという信号を供給するように機能する。この切迫するクラッシュの信号は、センサシステムが取り付けられている車両にあらゆる方向から接近してくる物体から生成される。切迫するクラッシュの指示に加えて、センサシステムは、クラッシュの潜在的な強度も指示することになる。この融合センサシステムにより、衝撃の正確な時間及び衝撃の方向も指示される。クラッシュの強度は、衝突する物体の相対的な大きさと、ホスト車両に物体が接近する速度とによって判断される。衝撃の時間と方向は、物体の位置を繰返し測定することによって判断される。この一連の位置データ点は、物体の軌道計算に使用することができ、この軌道をホスト車両の軌道と比較することにより、衝撃の地点を判断することができる。接近速度はまた、位置データと軌道計算値を使用して判断することができる。本発明の利点は、センサ融合結合がもたらす高い信頼性である。
【０００８】
本発明の付加的な恩典と利点は、本発明が関連する当業者には、添付図面と共に好ましい実施形態と特許請求の範囲の以下の説明から明らかになるであろう。これらの恩典には、エアバッグの展開をそれらの展開速度を遅くすることができるように早めに開始することができることが含まれる。膨張する時間をより長くすると、エアバッグの大きさを増大することができる。切迫するクラッシュの先行予告により、電気プリテンショナをトリガしてシートベルトを締め付けることができる。シートベルトの締め付けは、その有効性を増大させる。着座位置及びヘッドレスト位置は、先行クラッシュ情報に基づいて修正し、様々なクラッシュシナリオにおいてそれらの有効性を高めることができる。展開するための付加的な時間は、今日のエアバッグに比較して低速の安全装置を可能にする。電気膝支持膨張装置を使用可能にして、クラッシュ中に乗員を所定位置に保持するのを助けることができる。先行警告はまた、ウインドウとサンルーフを閉じてクラッシュ安全性を更に高めることを可能にする。外部構造体は、切迫するクラッシュの先行予告によって修正することができる。膨張可能バンパー及び外部エアバッグのような構造体を展開して、車両の乗員に伝わるクラッシュ力を更に低減することができる。
【０００９】
従って、車両に対する物体のレーダー測距値及びレーダー接近速度を含む複数のレーダー測定値に基づいてレーダー出力を供給する車両に搭載されたレーダーセンサと、車両に対する物体の視覚測距値及び方位値を含む複数の視覚測定値に基づいて視覚出力を供給する車両に搭載された視覚センサと、レーダー出力及び視覚出力を受信し、かつレーダー出力及び視覚出力の両方の評価に依存する安全装置のための展開信号を生成するように構成された電子制御モジュールとを含むセンサを提供する。
【００１０】
本発明の別の態様では、電子制御モジュールは、判断融合処理を使用して切迫するクラッシュを判断する信頼性を高めるように構成されている。
【００１１】
本発明の別の態様では、視覚出力とレーダー出力は、展開判断に対応している。
【００１２】
本発明の別の態様では、電子制御モジュールは、特徴融合処理を使用して切迫するクラッシュを判断する信頼性を高めるように構成されている。
【００１３】
本発明の別の態様では、電子制御モジュールは、レーダー測距値及び視覚測距値に基づいて融合測距値を計算するように構成されている。
【００１４】
本発明の別の態様では、電子制御モジュールは、レーダー接近速度及び視覚接近速度に基づいて融合接近速度を計算するように構成されている。
【００１５】
本発明の別の態様では、電子制御モジュールは、レーダー距離値、視覚距離値、レーダー接近速度、視覚接近速度、方位値、及び方位率に基づいて展開信号を生成する。
【００１６】
本発明の別の態様では、電子制御モジュールは、視覚出力及びレーダー出力を組み合わせる基準として視覚システムからの距離値を使用するように構成されている。
【００１７】
本発明の別の態様では、安全システムは、外部膨張式エアバッグである。
【００１８】
本発明の別の態様では、レーダー出力は、物体のレーダー断面測定値を含む。
【００１９】
本発明の別の態様では、視覚出力は、物体の物理的な大きさに関連する視覚信号を含む。
【００２０】
本発明の別の態様では、電子制御モジュールは、車両速度及びヨー・レート値の少なくとも一方を含む車両パラメータに基づいて展開信号を生成する。
【００２１】
本発明の別の態様では、レーダーセンサは、マイクロ波領域で作動する。
【００２２】
本発明の別の態様では、視覚センサは、ステレオ視覚センサである。
【００２３】
本発明の別の態様では、視覚センサは、光変調３次元撮像センサである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１を参照すると、関連する車両１２と共にセンサシステム１０を示している。センサシステム１０は、前向き用途として構成されている。しかし、センサシステム１０は、同一機能で後方又は横方向を見るように構成し、接近する物体を感知して車両１２を衝撃に対して備えることができる。横向き又は後ろ向き用途でのセンサの視野は、図１の前向き用途に示すように部分的に重複するであろう。
【００２５】
センサシステム１０は、好ましくはアンテナ（図示せず）が発するマイクロ波領域の無線周波数信号を受信するレーダーセンサ１４を含む。レーダーセンサ１４は、電子制御モジュール（ＥＣＭ）１８にレーダー出力１６を提供する。視覚センサ２０は、好ましくは、視覚情報を提供するために前方を向いたフロントガラスヘッダに沿うように車両１２の上部に取り付けられる。視覚センサ２０は、ＥＣＭ１８に視覚出力２２を供給する。ＥＣＭ１８は、レーダー出力１６と視覚出力２２とを組み合わせ、展開判断２３を生成する。
【００２６】
ここで図２を参照すると、レーダーセンサ１４に関連する信号及び判断流れ図が提供されている。レーダーセンサ１４は、物体から反射する無線周波数信号を解析して測距値２８、接近速度３０、及びレーダー断面３６を取得する。
【００２７】
測距値２８と接近速度３０に基づいて衝撃時間の推定値２６が計算される。測距値２８は、物体と車両１２の間の距離である。レーダーセンサ１４は、一般的に５ｃｍ以内の高精度の距離情報を提供する。接近速度３０は、物体と車両１２の間の相対速度の測定値である。衝撃時間の推定値２６は、入力２４に沿ってブロック３２に提供される。衝撃時間の推定値２６は、外部エアバッグのような安全装置１９の展開に必要な時間と比較される。一般的に、外部エアバッグの展開時間は、２００ｍｓと３００ｍｓの間である。更に、測距値２８は、安全装置１９を展開するために車両１２からの必要なクリアランス距離と比較される。一般的に、外部エアバッグのクリアランス距離は、１００ｍｍと８００ｍｍの間である。
【００２８】
接近速度３０はまた、ブロック３４によって示すように衝撃の強度を判断するのに使用される。高い接近速度は、より激しい衝撃に関連するのに対して、低い接近速度は、激しさの低い衝撃に関連する。衝撃の激しさの計算は、入力３５としてブロック３２に提供される。
【００２９】
レーダー断面３６は、反射無線周波数信号の強さの尺度である。反射信号の強さは、一般的に、物体の大きさと形状に関連する。大きさと形状は、ブロック３８で示したように物体の脅威を評価するのに使用される。ブロック３８からの脅威の評価は、入力３９としてブロック３２に提供される。ＥＣＭ１８のブロック３２は、衝撃の時間、衝撃の激しさ、及び脅威の評価を処理してレーダー出力４０を提供する。この実施形態では、レーダー出力４０は、展開判断を指示する。
【００３０】
図３は、視覚センサ２０からの情報の処理に関連する信号及び判断流れ図を提供している。視覚センサ２０は、物体の視覚測距値４２、方位値４４、方位率４６、及び物理的大きさ５４を提供する。
【００３１】
ステレオ対のカメラ又は光変調３次元撮像センサを使用することにより、視覚センサ２０は、視覚測距値４２を判断して車両１２から物体までの距離を指示することができる。方位値４４は、車両１２のデータに対する物体の角度測定値（例えば、車両１２の中心を通る縦軸からの角度のずれ）に関連する。時間に対する方位値４４の変化率が方位率４６である。視覚測距値４２、方位値４４、及び方位率４６は、４８で示すように衝突判断を生成するのに使用される。ブロック４８からの衝突判断は、入力５０としてブロック５２に提供される。
【００３２】
視覚センサ２０はまた、物体の物理的大きさ５４を測定する。物理的大きさ５４は、ブロック５６によって示すように物体の脅威を評価するのに使用される。脅威の評価は、入力５８としてブロック５２に提供される。ブロック４８からの衝突判断とブロック５６からの脅威の評価とは、ブロック５２で使用されて視覚出力６０を生成する。この実施形態では、視覚出力６０は、展開判断を指示する。
【００３３】
図４は、展開信号２３を提供するためのレーダー出力４０と視覚出力６０の統合又は融合を示している。視覚展開及びレーダー展開のような判断の結合は、判断融合と呼ばれる。レーダーセンサ１４と視覚センサ２０は、独立に安全装置１９を展開するか否かの判断を提供する。しかし、ＥＣＭ１８は、ブロック６４で両方のセンサ１４、２０から判断出力を考慮して基本的な機能を適用し、融合判断、特に展開判断信号２３に到達する。例えば、ＥＣＭ１８は、レーダー出力４０が切迫する衝突を指示し、視覚出力６０が切迫する衝突を確認した時だけ展開信号２３を生成するようにプログラムすることができる。
【００３４】
レーダー出力４０と視覚出力６０は、車両速度、ヨー・レート、ステアリング角度、及びステアリング率のような車両パラメータ６２と共に考慮することができる。車両パラメータ６２は、展開判断信号２３の信頼性を高めるためにレーダー出力４０と視覚出力６０と共に評価される。
【００３５】
ここで図５を参照すると、各センサが一部の非常に正確な特徴と一部のそれほど正確でない特徴とを有するので、センサシステム１０はまた、レーダーセンサ１４と視覚センサ２０の両方の属性を組み合わせて展開信号２３を供給するように構成することができる。この実施形態では、レーダー出力は、測距値２８、レーダー接近速度３０、及びレーダー位置７４含む複数のレーダー測定値から成っている一方、視覚出力は、視覚測距値４２、視覚接近速度７０、視覚方位率４６、及び視覚方位値４４を含む複数の視覚測定値から成っている。展開信号２３は、各センサからのレーダー及び視覚測定値の組合せに基づいている。測定値の信頼性を改善するための別々のセンサからの個別の測定値の結合は、特徴融合と呼ばれる。
【００３６】
例えば、レーダーセンサ１４によって測定された接近速度３０は、視覚センサ２０によって測定された接近速度７０と組み合わされてブロック７２で示す融合接近速度を判断する。同様に、レーダーセンサ１４からの測距値２８は、視覚センサ２０によって測定された視覚測距値４２と融合されるか又は組み合わされて、ブロック７２によっても示した融合測距値を判断する。融合測距値は、主としてレーダーセンサ１４によって達成される。視覚測距値４２は、レーダー測距値２８ほど正確ではないが、レーダー測距値２８と視覚測距値４２の間の比較は、信頼性を改善する。更に、視覚測距値４２は、特徴及び融合とレーダーセンサ１４との相関を可能にするほど十分に正確である。
【００３７】
異なるセンサからの特徴を相関させるために、基準値を使用して、各独立センサによって感知した各類似測定値を関連付けなければならない。基準値の使用は、測定値を間違ったターゲットに帰する可能性を低下させるために多重ターゲットシナリオでは益々重要になる。両方のセンサは距離を判断するので、それは、特徴融合処理で全ての特徴を組み合わせるための根拠として使用される基準値である。
【００３８】
ブロック７８によって示すように、レーダー位置７４、視覚方位４４、及び視覚方位率４６が組み合わされて、融合位置と方位率を判断する。同様に、視覚センサ２０からのレーダー断面３６と物理的大きさの測定値５４は、ブロック７６によって示すように、融合サイズ測定値に組み合わせることができる。ブロック７２の融合距離と接近距離、ブロック７８の融合位置と方位率、及びブロック７６の融合サイズ測定値は、ブロック８０で他の車両パラメータ６２と組み合わされて融合特徴判断を生成する。すなわち、融合特徴測定値の形式のブロック８０におけるレーダーセンサ１４及び視覚センサ２０の両方からの属性の解析は、信頼性の高い展開信号２３を提供する。
【００３９】
以上の説明は、本発明の好ましい実施形態を構成するが、本発明は、特許請求の範囲の適正な範囲と公正な意味から逸脱することなく修正と変更を受けることが認められるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】センサを図式的に示す本発明によるクラッシュセンサシステムを組み込んだ代表的な自動車の俯瞰図である。
【図２】本発明のセンサシステムのレーダーセンサに関する信号と判断流れ図を示す図である。
【図３】本発明のセンサシステムの視覚システムに関する信号と判断流れ図を示す図である。
【図４】一部重なった視野を備えた独立センサによって行われた判断を組み合わせてより信頼性のある判断レベル融合判断を行う判断レベル融合論理を示す流れ図である。
【図５】各センサからの類似の特徴を組み合わせて、結合された多重センサ融合特徴に基づいて判断を行う特徴レベル融合論理を示す流れ図である。
【図１】
2008518831.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008518831.tif 000007
【国際調査報告】
2008518831.tif 000008
2008518831.tif 000009
2008518831.tif 000010