(57)【要約】【課題】同乗者検出システムを提供する。【解決手段】本同乗者検出システムは、アンテナ電極から電界を放出させる発振回路を使用する。この電界は、座席上に位置する対象の電気特性によって乱される。この乱れがアンテナ電極における信号の電流及び位相を変化させる。アンテナ電極内を流れる電流、及び／またはアンテナ電極における信号と発振回路出力信号との位相差を、所定のしきい値と比較することによって信頼でき且つ安価な技法で同乗者の存在を検出することができる。より正確な決定を行うために環境センサが使用される。湿度、水分、及び／または接地状態が検出され、処理、値、または計算を変更するために使用される。【選択図】図３
2008302930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同乗者着座領域内の同乗者を感知するためのビークル同乗者検出システムであって、
同乗者検出システムと、
上記同乗者検出システムに接続されている湿度センサと、を備え、
上記同乗者検出システムは、上記湿度センサに応答することを特徴とするシステム。
【請求項２】
同乗者着座領域内の同乗者を感知するためのビークル同乗者検出システムであって、
回路及び少なくとも１つの電極を有する同乗者検出システムと、
上記回路に接続されている水分センサと、を備え、
上記同乗者検出システムは上記水分センサに応答し、且つ、上記水分センサは前記同乗者検出システムの上記少なくとも１つの電極及び他の電極とは別に設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項３】
上記同乗者検出システムは、容量性感知システムを有する請求項１又は請求項２記載のシステム。
【請求項４】
上記湿度センサは、
座席内のソリッドステート容量性湿度センサと、
上記湿度センサと上記発振器との間に直列に接続されている２つの抵抗と、
上記２つの抵抗の間に接続されているバッファと、
を備えている請求項１記載のシステム。
【請求項５】
上記同乗者検出システムは、エアバッグ制御システムに作動的に接続されている請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
上記水分センサは、座席内の吸収性材料によって接続されている２つの導体を有し、
上記同乗者検出システムは、更に、上記２つの導体間の抵抗を測定する回路を有する請求項２記載のシステム。
【請求項７】
同乗者着座領域内の同乗者を感知するためのビークル同乗者検出方法であって、
（ａ）湿度を測定するステップと、
（ｂ）上記同乗者着座領域内の同乗者の存在を決定するステップと、を有し、
上記ステップ（ｂ）は、上記測定された湿度の関数であることを特徴とする方法。
【請求項８】
同乗者着座領域内の同乗者を感知するためのビークル同乗者検出方法であって、
（ａ）水分を測定するステップと、
（ｂ）上記同乗者着座領域内の同乗者の存在を決定するステップと、を有し、
上記ステップ（ｂ）は、上記測定された水分の関数であり、
この関数は、
（ｉ）上記ステップ（ｂ）のために上記測定された水分の関数として測定値を変更する、
（ｉｉ）上記ステップ（ｂ）のために上記測定された水分の関数として表を選択する、
（ｉｉｉ）上記測定された水分の関数として異常状態を生成する、
の少なくとも１つであることを特徴とする方法。
【請求項９】
上記ステップ（ｂ）は、容量性検知システムを用いて上記存在を決定する請求項７又は請求項８記載の方法。
【請求項１０】
上記ステップ（ａ）は、
（ａ１）湿度センサへ振動信号を印加するステップと、
（ａ２）上記湿度センサに接続されている電圧を検出するステップと、
を有する請求項７記載の方法。
【請求項１１】
更に、（ｃ）上記ステップ（ｂ）に応答してエアバッグシステムを制御するステップを有する請求項７又は請求項８記載の方法。
【請求項１２】
上記ステップ（ａ）は、
（ａ１）第１及び第２の振動信号を、それぞれ第１及び第２の周波数で印加するステップと、
（ａ２）上記ステップ（ａ）に応答する信号の関数として水分レベルを計算するステップと、
を有する請求項８記載の方法。
【請求項１３】
同乗者着座領域内の同乗者を感知するためのビークル同乗者検出方法であって、
（ａ）第１の電極を接地に接続するステップと、
（ｂ）上記第１の電極が接地に接続されている間に、第２の電極において第１の信号を測定するステップと、
（ｃ）上記第１の電極を接地から切り離すステップと、
（ｄ）上記第１の電極を接地から切り離して上記第２の電極において第２の信号を測定するステップと、
（ｅ）上記第１及び第２の信号の関数として、上記同乗者の接地された状態を決定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
上記ステップ（ｃ）は、上記第１の電極を浮動可能にするステップを有し、上記ステップ（ｅ）は、上記第１の信号の振幅が上記第２の信号の振幅と実質的に同一である場合、上記同乗者が接地されていると決定するステップを有する請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
同乗者着座領域内の同乗者の接地状態を決定するためのビークル同乗者検出システムであって、
第１及び第２の電極と、
少なくとも上記第２の電極を有するセンサであって、このセンサにより上記第１の電極は使用されることがない上記センサと、
上記第１の電極を接地に接続するように動作可能なスイッチと、を備え、
上記センサが、上記第１の電極が接地に接続されている時に、及び上記第１の電極が接地から切り離されている時に、それぞれ上記第２の電極において第１及び第２の信号を測定する手段と、有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同乗者（もしくは、乗客）検出システムに関し、特定的には、エアバッグデバイスが装備されている自動車の同乗者の属性を容易に分類することができる同乗者検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアバッグデバイスは、自動車が衝突した時に同乗者が経験する衝撃を軽減する。エアバッグは、運転者及び同乗者の座席の前に装備される。エアバッグは、前向き同乗者のサイドのような他の位置に装備することもできる。
【０００３】
典型的なエアバッグシステムの制御システムは、電気加速度センサ（衝撃検出センサ）から信号を受信し、制御信号を複数の常開半導体スイッチング素子のゲートへ送信する制御回路を含んでいる。これらのスイッチング素子はそれぞれ、システム動作電圧と接地との間の並列通路に接続されている。各通路は、セーフィングセンサ、スキブ回路、及びスイッチング素子を含む。スキブ回路は、エアバッグデバイスのガス源に接続されている。
【０００４】
動作を説明する。エアバッグ制御システムは、セーフィングセンサが閉じ、且つ電気加速度センサが閉じた時に限ってエアバッグを展開させる。電流は、システム動作電圧から各スキブ回路を通って接地へ流れ、それによってそれぞれのガス源がエアバッグを展開（膨張）させる。
【０００５】
多くのエアバッグは、着座している大人の同乗者の胴部の前で展開するように設計されている。後向き幼児シート（以下、ＲＦＩＳという）が助手席（もしくは前部同乗者座席）上に位置決めされている場合には、同乗者のサイドエアバッグを展開させないことが望ましい。前向きチャイルドシート（以下、ＦＦＣＳという）または子供に対しても同乗者のサイドエアバッグを展開させないことが望ましい。同様に、エアバッグに向かって子供がもたれているのか、または小柄の人がもたれているのかに基づいて、サイド衝撃エアバッグの展開を制限することができる。
【０００６】
ＲＦＣＳ、ＦＦＣＳ、または子供を検出する型の同乗者検出センサが提唱されている。座席のロードの特性を検出するために電界を使用するシステムが、米国特許第5,948,031号、1999年10月５日出願の一連番号09/413,099号、及び2000年９月29日出願の一連番号09/678,215号に開示されている。同乗者が存在することによる位相または周波数の変化を検出するシステムのような、容量性感知を使用する他のシステムも提唱されている。これらの型のシステムは、共に、１つまたはそれ以上のアンテナまたは電極からの送信及び受信に頼っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エアバッグは強制的に、且つ迅速に展開するから、同乗者が望ましい位置にあるのか、または望ましくない位置にあるのかを正しく決定するセンサが望まれている。同乗者が存在しない場合にエアバッグの展開を正しく回避することによって、交換費を回避することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は特許請求の範囲によって限定されるものであり、以下の説明は請求項を制限するものではないことを理解すべきである。以下に記述する好ましい実施の形態は、エアバッグ展開制御のための多重センサビークル搭乗者検出を含む。
【０００９】
ロード即ち同乗者の特性を検出するセンサに加えて、湿度及び／または水分センサが使用される。同乗者の特性を検出するセンサの測定値は、空気中の湿度または電極付近の湿りを考慮に入れるように変更される。湿度の読みも、湿度センサ付近の湿りに基づいて変更することができる。
【００１０】
ロードまたは搭乗者の特性を検出するセンサに加えて、搭乗者から接地への接続も使用される。搭乗者から接地への接続は、搭乗者の特性を検出するセンサを使用して測定される。搭乗者の特性に関係する測定値は、検出された接地への接続のレベルに応答して変更される。
【００１１】
第１の面によれば、ビークル同乗者検出システム、及び同乗者着座領域内の同乗者を感知する関連方法が提供される。本システムは、同乗者検出システム、及びこの同乗者検出システムに接続されている湿度センサを含む。同乗者検出システムは、湿度センサに応答する。
【００１２】
第２の面によれば、別のビークル同乗者検出システム、及び同乗者着座領域内の同乗者を感知する関連方法が提供される。本システムは、同乗者検出システム、及びこの同乗者検出システムに接続されている水分センサを含む。同乗者検出システムは、水分センサに応答する。
【００１３】
第３の面によれば、ビークル同乗者検出方法、及び同乗者着座領域内の同乗者を感知する関連システムが提供される。本方法は、（ａ）第１の電極を接地に接続するステップと、（ｂ）第１の電極が接地に接続されている間に、第２の電極において第１の信号を測定するステップと、（ｃ）第１の電極を接地から切り離すステップと、（ｄ）第１の電極を接地から切り離している間に、第２の電極において第２の信号を測定するステップと、（ｅ）第１及び第２の信号の関数として、同乗者の接地された状態を決定するステップとを含んでいる。
【００１４】
さらなる面及び長所を以下に記述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付図面は、同乗者の存在または特性を検出するための電極を使用する種々の実施の形態を示している。電極からの測定値は、湿度及び／または水分センサに応答して変更される。またこれらの測定値は、異なる周波数における測定のような電極測定から決定された同乗者の接地への接続の量に応答して変更することができる。接地、湿度、及び／または水分検出は、同乗者検出の測定を変化させる環境状態を斟酌するものである。
【００１６】
図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、同乗者座席内に位置決めされている２つの電極の間の微小電界が検出される。一方の電極に高周波・低電圧信号を印加し、他方の電極を接地に接続させた時に、これらの電極間の電位差の結果として電界が発生する。この電界は、一方の電極（非送信）から接地へ流れる電流（受信電流）を発生させる。もし身体（同乗者または搭乗者）が電界内に存在すれば電界の乱れが電流を変化させる。同様に、送信電極に供給される電流（ローディング電流）も、身体の存在に応答して変化する。
【００１７】
身体は、一方の端子を接地したキャパシタとして働く。身体のインピーダンス（抵抗及び容量）が、接地への電界を分路する。身体がビークルの座席内にあれば、身体の電気的特性に応答して送信及び何れかの受信電極を流れる電流が変化する。例えば、ローディング電流は、身体に近い程、及び大きい身体程大きくなる。この現象を使用し、検出された電流と既知の値とを比較することによって、座席内の同乗者の存在が検出される。詳述すれば、座席内の対象の１つまたはそれ以上の特性（その対象が、座席内に正常に座っている大人サイズの人であるか否かを含む）が得られる。対象から既知の、または予測可能な異なる距離にある電極を使用することによってより多くの情報さえも得られる。従って、座席内の同乗者の存在及び位置が精密に検出される。
【００１８】
湿度、水分、または接地を検出することにより、同乗者の存在及び特性をより正確に決定することができる。これらの検出された環境状態の１つまたはそれ以上が、測定された電流、適用されたアルゴリズム、計算、選択された比較表、その他の値を変更するために使用される。実験または理論に基づいて、湿度、水分、及び接地状態の効果を、同乗者の検出から除去したり、減少させたりする。
【００１９】
図２は、第１の実施の形態による同乗者検出システムの電極Ｅ１乃至Ｅ４を組み入れた座席１を示す斜視図である。電極Ｅ１−Ｅ４は、導電性材料の矩形シートで形成されている。各電極Ｅ１−Ｅ４は他の電極と同一の、または異なる形状であり、方形、らせん状、矩形、長円形、円形、ドーナッツ形、中空の中心を有する矩形または他の多角形、及び／または丸められた形状を含むどのような形状を使用することもできる。電極Ｅ１−Ｅ４は、座席カバーファブリック内に縫い込まれた金属ファイバ、座席の表面に塗布された導電性塗料、座席クッションの下に装備された導電性テープ、導電性シート、または金属板を含む。
【００２０】
電極Ｅ１及びＥ２は座席１の座部（座面）１ａ上に取付けられ、電極Ｅ３及びＥ４は背部（背もたれ）１ｂ上に取付けられている。これらの電極は、着座領域内の同乗者の予測される着座位置に対して位置決めされ、快適な着座を容易にするように取付けられている。代替実施の形態では、同一の、または異なる位置により多くの、またはより少ない電極を使用することができる。例えば、座席背部内に７つの電極を使用し（例えば、６つの電極を座席背部の中心に垂直に配列し、１つの電極をドアに最も近い座席の縁に配置する）、座席の座部上には電極を設けないか、または座席の座部１ａに電極を配列して背部１ｂには電極を配置しないようにする。別の実施の形態では、電極は、床上、ダッシュ内、ドア内、ルーフ内のような同乗者コンパートメント内の他の位置に位置決めすることも、またはそれらを組合わせることもできる。更に別の代替実施の形態では、搭乗者の存在及び位置を検出する赤外線、紫外線、その他のメカニズムを使用する。
【００２１】
座席１は、湿度センサＨ１及び水分センサＷ１をも含んでいる。湿度センサＨ１及び水分センサＷ１は、座席フォームの開口内の１つまたはそれ以上の電極Ｅ１−Ｅ４付近のように、座席１内に位置決めされる。
【００２２】
同乗者検出
図３は、同乗者検出システム４００の１つの実施の形態のブロック図である。
システム４００は、搭乗者感知ユニット４０２、補助拘束システム（ＳＲＳ）４０４、及びディスプレイメータ４０６を含んでいる。搭乗者感知ユニット４０２は、エアバッグの動作を不能にするか、または可能にするための制御信号をＳＲＳ４０４へ供給する。警告灯信号が、ディスプレイメータ４０６の搭乗者警告灯４０８へ供給される。搭乗者警告灯４０８は、搭乗者感知ユニット４０２によって決定された搭乗者の分類を指示する。代替として、搭乗者警告灯４０８は、ＳＲＳ４０４が動作可能にされているか、動作不能にされていることを指示する。ＳＲＳ警告灯４１０は、ＳＲＳ４０４が動作しているか否かを指示する。
【００２３】
搭乗者感知ユニット４０２は、ＳＲＳ４０４が展開のために低電力レベルで動作可能であるのか、展開のために高電力レベルで動作可能であるのか、またはＳＲＳ４０４が動作不能であるのかを決定するために、搭乗者のサイズ及び／または着座姿勢を検出する搭乗者センサ４１２を含む。通信ブロック４１４は、ＳＲＳ４０４と双方向または単方向の何れかで通信する。警告灯制御ブロック４１６は、上述したように搭乗者警告灯４０８を作動させる。オプションとしての記録ブロック４１８は、搭乗者感知ユニット４０２の異常コード、及び／または搭乗者感知ユニット４０２によって決定された搭乗者の種々の特性を記録する。オプションとしてのトラブル診断ブロック４２０は、搭乗者感知ユニット４０２が適切に動作しつつあるか否かを決定し、外部通信を行う。
【００２４】
搭乗者センサ４１２は、電界センサ４２２、電界ドライバ及び検出器４２４、及び搭乗者識別装置４２６を含んでいる。電界センサ４２２は、上述したように分布されている電極を備えている。電界ドライバ及び検出器４２４は、電界センサを用いて電界を生成する発振器、及び受信及び／またはローディング電流を測定する電流測定回路を備えている。受信電流は、送信に使用される電極以外の電極内において生成される電流からなる。ローディング電流は、送信に使用される電極内の電流からなる。搭乗者識別装置４２６は、測定された電流の関数として搭乗者を分類するプロセッサ、またはアナログ回路を備えている。
【００２５】
システム４００は、種々の回路及び／または方法を用いて実現することができる。若干の例示回路及び方法が、前記米国特許第5,948,031号、同第6,161,070号、1999年10月５日出願の一連番号09/413,099号、及び2000年９月29日出願の一連番号09/678,215号に開示されているので参照されたい。代替実施の形態の同乗者検出システムは、容量性、超音波、赤外線、可視光、その他の感知システムを使用して同乗者の存在を検出する。
【００２６】
図３のシステム４００の一実施の形態を図４に示す。詳述すれば、システム５００は、マイクロプロセッサ５０２、検出器５０４、発振回路５０６、信号コンディショナ５０８、センサ５１０、及び選択回路５１２及び５１４を含む。
【００２７】
ロード電流を生成し、検出するために２つまたはそれ以上の通路が設けられている。他の通路は、同一の、または異なる成分を備えている。代替実施の形態においては、受信した電流、またはローディング電流及び受信電流の両方を測定するために、１つまたはそれ以上の通路が使用される。この通路内の発振回路５０６は、５乃至12Ｖ（例えば、７Ｖ）または別の電圧の約100−120ｋＨｚの周波数信号のような交流信号を生成する発振器を備えている。
【００２８】
信号コンディショナ５０８は、演算増幅器５１６、５１８、及び５２０、及び抵抗５２２を備えている。発振回路５０６に接続されている演算増幅器５１６は信号を緩衝し、定電圧源を構成している。信号は、シールドケーブル５２４を通してセンサ５１０の電極５２６へ供給される。この信号に応答して電界が生成される。センサ５１０へのロードが増加すると、抵抗５２２にまたがる電圧が増加する。電圧の変化の量は、シールドケーブル５２４のシールドに接続されている演算増幅器５１８によって緩衝される。この演算増幅器５１８は、シールドの電圧レベルを中心導体と同一レベルに維持し、センサ５１０を隣接する導電性材料からシールドするために、高入力インピーダンス及び低出力インピーダンスを有していることが好ましい。
【００２９】
検出器５０４に接続されている演算増幅器５２０は、ローディング電流に電流利得を与える。検出器５０４は、全波整流回路５２８及びフィルタ回路５３０を備えている。ローディング電流の振幅、または振幅の変化は、演算増幅器５２０の出力を整流することによって検出される。整流された信号は、アナログ低域通過フィルタのようなフィルタ回路５３０によって濾波される。
【００３０】
２つまたはそれ以上のセンサ５１０から検出器５０４までの通路に関して、２つの可能な実施の形態を図４に示してある。１つの実施の形態では、各通路は、マイクロプロセッサ５０２を除いて、分離した成分を含んでいる（Ｓ INDIVIDUALセンサとラベル付けされた通路で表されている）。代替実施の形態では、各通路は、発振回路５０６及び検出器５０４を共用する。代替として、図示のように、共用通路及び個々の通路の組合わせが使用される。
【００３１】
好ましくは共用通路を使用する。個々の通路は除去される。選択回路５１２及び５１４は、マイクロプロセッサ５０２によって制御されるマルチプレクサ、または共用マルチプレクサを備えている。一方の選択回路は発振回路５０６を各センサ通路に接続し、他方の選択回路は検出器５０４を各センサ通路に接続する。
ローディング電流を用いて分類するために、発振回路５０６及び検出器５０４の両方を同一通路に接続する１つの選択回路を使用することができる。受信電流、または受信電流及びローディング電流の両方の組合わせを用いて分類するために、選択回路５１４及び５１２は独立的に動作する。
【００３２】
検出器５０４の出力は、マイクロプロセッサ５０２に接続されている。マイクロプロセッサ５０２は、ＡＳＩＣ、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、または他のデジタルデバイスからなり、安全拘束システム（ＳＲＳ）制御信号を生成する。例えば、日本のＮＥＣ製のPD78052CG(A)が使用され、１つのまたは複数のアナログ・デジタル変換器を含む。
【００３３】
マイクロプロセッサ５０２は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。マイクロプロセッサ５０２は、ローディング及び／または受信電流を測定し、搭乗者の存否を分類する。小さいローディング電流振幅は、ロードの存在を指示する。
振幅及び／または振幅の変化は、ロードのインピーダンスの変化を表している。
ロードインピーダンスは、ロードの実効表面（サイズ）、及びロードと電極５２６との間の距離の関数として変化する。ロードのインピーダンスを別の技法で指示させるために、位相または周波数を測定することもできる。
【００３４】
受信した電流を表す得られた８ビット値のようなデジタル値に基づいて、マイクロプロセッサ５０２は同乗者のサイズ、形状、位置、及び／または他の特性を決定する。この特性は、数学的アルゴリズムまたは比較の関数として決定される。例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、または別のメモリデバイスを使用して、デジタル値はしきい値と、または実験に基づく特性を表すデータと比較される。
【００３５】
ロードは、電極のアレイの関数として特徴付けられる。１つまたはそれ以上の電極の配列を使用することができる。図５は、電極の配列１００の一実施の形態を示している。複数の電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２が２つの層内に配列されている。これらの層は、絶縁体１１４によって分離されている。好ましくは、絶縁体１１４は、電磁エネルギに対して透過性の座席クッション（例えば、3/8インチ厚のポリエチレンフォーム）、堅固なボディ、空気、または他のデバイスからなる。この実施の形態では、電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２は導電性フィルムからなるが、導電性ファブリック、箔、その他の導電性材料であることができる。電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２は、座席の座部に接続されている（例えば、座席の座部の中心に、前から後まで位置するアレイとして整列されている）。
【００３６】
各層内の電極によって作られる形状は、異なることができる。例えば、各層毎に異なる形状の電極が使用される。各層は１つの面内にあることが好ましいが、同一面内にない配列に配列することもできる。同一面内にない配列の場合、測定を行うために使用される電極の関数として、電極のファントム層が形成される。
【００３７】
配列１００は、座席内に、座席の外面に近接して、または座席の外面に配置することによって座席に接続する。従って、配列１００は同乗者着座領域に近接している。２つまたはそれ以上の層は、座席の外面から異なる距離（即ち、同乗者着座領域から異なる距離）にある。
【００３８】
一実施の形態において、複数の電極からのローディング電流が測定される。例えば、ローディング電流は、図４のシステムを使用して各電極から順次に測定される。この例では、１つの電極のローディング電流が測定されている時には、他の電極は接地されている。代替として、１つまたはそれ以上の他の電極を電気的に絶縁する（接地しない）。
【００３９】
図６は、同乗者の特性を感知するための１つの好ましい実施の形態のフローチャートである。このプロセスは、実時間で繰り返される。ステップ２０２において、電界が生成される。例えば、ビークルの座席の外面から異なる距離にある少なくとも２つの電極の一方に交流信号が供給される。発振回路５０６（図４）は、既知の電圧振幅及び周波数を有する交流（ＡＣ）信号を生成する。この交流信号によって電極は、座席に近接する同乗者領域内に微小電界を放出する。座席（即ち、アンテナ電極の近傍）に座している、または座席上に位置している対象の電気特性は、電界を混乱させる。この電界の混乱は、アンテナ電極内を流れる電流の量を変化させ、アンテナ電極上に発生する交流信号の位相を、発振回路によって生成される元の交流信号とは異ならせる。
【００４０】
ステップ２０４において、少なくとも２つの電極の一方において信号が測定される。例えば、ローディング電流または受信電流が検出され、電圧に変換される。図４の実施の形態では、インピーダンスまたは抵抗素子及び差動増幅器（または、他の増幅器）を使用して、電極内の電流を測定する。このようなインピーダンス／抵抗素子の１つは、電極に接続されている日本のススムコウギョウ製のRP1220P-103-Dである。差動増幅器はインピーダンス／抵抗素子にまたがって接続され、インピーダンス／抵抗素子にまたがる電圧差に基づいて電流信号を生成する。詳述すれば、電流差動増幅器は、発振回路出力信号の電圧レベルと、アンテナ電極上に生成される電圧レベルとを比較し、その差を指示する電流信号を生成する。
【００４１】
電流検出回路において検出される電流は、人が座席に座ると増加することに注目されたい。この電流は、手荷物が座席内にあるか、または座席が空である場合には減少する。何れの場合も、これらの占有された状態と、占有されていない状態との間で検出される電流レベルに差が存在する。位相差についても、同じことが言える。
【００４２】
ステップ２０５において、少なくとも２つの電極の他方において信号が測定される。例えば、ローディング電流または受信電流が検出され、電圧に変換される。各電極における測定は、ローディング電流の順次測定であることも、受信電流の順次測定であることもできる。代替として、ローディング電流を一方の電極において測定し、受信電流を他方の電極において測定する（この測定は同時に、または順次に行われる）。
【００４３】
電流及び／または位相差は、大人同乗者が助手席に座っているか否かを正確に識別するために、格納されている値と比較される。
【００４４】
測定された電流は、同乗者の高さ、位置、サイズ、向き、運動、及び／または他の特性を決定するために使用される。他の特性は、米国特許第5,914,610号に開示されているようにして決定される。例えば、距離Ｒの時間の関数としての変化は運動を表す。
【００４５】
図７は、ロード６０４のサイズＡ及び距離Ｒを決定するために２つの層６００及び６０２の使用を示している。例えば、ロード６０４は電極のトップ層６００から距離Ｒだけ離間している。トップ層６００及びボトム層６０２は、距離ｄだけ離間している。
【００４６】
座席の外面から距離ｄだけ離間している２つの電極を用いて、ロードＡ及び距離Ｒが決定される。ローディング電流Ｓ、ロードＡ、及び距離Ｒの間には、S＝K（A / R）によって表される関係がある（但し、Ｋは定数）。少なくとも２つの異なるローディング電流測定を用いると（１つは同乗者に最も近い電極（例えば、トップ電極）（Ｓt）について、１つは同乗者から最も遠い電極（例えば、ボトム電極）（Ｓb）について）、電極間の距離ｄの関数としてロード及び距離が決定される。即ち、搭乗者の特性は、座席の外面からの電極間の距離の差の関数として決定される。即ち、Ｓt＝K1（A / R）及びＳb＝K2（A /（R＋d））。Ａ及びＲについて解けば、Ａ＝（ｄ*Ｓb*Ｓt）/（Ｓt−Ｓb）、及びR＝（ｄ*Ｓb）/（Ｓt−Ｓb）。以上のようにして、ロードのサイズ及び電極からの距離が決定される。代替実施の形態では、Ａ及びＲは、距離ｄを基準化することなく、及び／または非送信電極において受信された電流の関数として解かれる。
【００４７】
好ましくは、図５に示す６電極のように、２つより多くの電極を使用する。電極のアレイを使用すると、ロードの分布が決定される。例えば、ロードＡ及び距離Ｒは、アレイの種々の位置に近接するロード及び距離を与える異なる対の電極を使用して決定される。６つの電極を使用すると、３つの異なるロード及び距離が決定される。アレイ内により多くの電極を使用するか、または非送信電極内に受信電流を付加的に使用すれば、より高い空間分解能が得られる。
【００４８】
一実施の形態では、絶縁体１１４は柔軟または半硬であり、電極層間の距離を予測可能に変化させることができる。例えば、電極はクッションまたはフォーム絶縁体の異なるサイド上に位置決めされる。その結果、層間の距離はｄ＝ｆ（A）によって表されるようにロードの関数として変化する。距離は、同乗者の重量の関数として変化する。一実施の形態では、ｄ＝ｃ−ｋAである（ｃ及びｋは少なくとも部分的に、絶縁体の圧縮率の関数として、及び／または実験により決定された定数である）。ｄ＝ｃ−（ｋ1）A−（ｋ2）A2のような距離ｄの代替表現を使用することができる（ｃ、ｋ1、及びｋ2は定数）。上述した諸式を使用すれば、ロード及び配列１００からの距離は、電極間の距離の関数として決定される。これは、システムに及ぼすロード衝撃を考慮することによって、ロードをより正確に決定することを可能にする。
【００４９】
決定されたロード及び距離情報に基づいて、ロードが特徴付けられる。例えばロードは、（１）１つまたはそれ以上の位置に居る大人、（２）１つまたはそれ以上の位置に居る子供または小柄の大人、（３）ＦＦＣＳ内の子供、（４）ＲＦＣＳ内の幼児、または（５）別の物体として分類される。この分類は、好ましくは、予測される測定値との比較によって決定する。代替として、搭乗者がエアバッグを作動させてもよいように十分に大柄である、またはエアバッグを作動させるには小柄であると分類するために、ロードの分布を決定することによって同乗者の首を探知するアルゴリズムが使用される。更に別の代替実施の形態では、測定の関数が分類を決定する。
【００５０】
図８は、測定された信号を使用してエアバッグシステムを動作可能にする、または動作不能にするための、及び分類の関数として制御信号を供給するための、一実施の形態のフローチャートである。このフローチャートは、ビークルの座席の座部内に位置決めされた図５の電極配列１００と共に動作するように最適化されているが、他の電極配列を使用することもできる。
【００５１】
システムは、プロセス３０２において、座席が空であるか否かを決定する。プロセス３０４において、システムは座席にチャイルドシートが取付けられているか否かを決定する。プロセス３０６において、システムは座席に大人が座っているのか、または子供が座っているのかを決定する。プロセス３０８において、システムは種々のクロスチェックを遂行するか、分類の信頼性を高めるためにさらなる処理を遂行する。これらのプロセスは、プロセス３０８の１つまたはそれ以上のクロスチェックを、１つまたはそれ以上の他のプロセス３０２、３０４、及び／または３０６の一部として遂行するように、どのような順序または組合わせで遂行しても差し支えない。別のプロセスにおいて行われた決定に応答して、若干のプロセスをスキップすることができる（例えば、座席が空であると分類されれば、他の全ての決定をスキップする）。分類のための異なるプロセス、アルゴリズム、または計算を使用することができる。
【００５２】
座席が空であるか否かを決定するためのプロセス３０２において、システムはステップ３１０においてカウントを０に初期化する。ループ３１２によって表されているように、ステップ３１４及び３１６が６つの各電極（ｉ）毎に繰り返される。ステップ３１４においては、各ローディング電流毎の値が空しきい値と比較される。もしローディング電流がしきい値より大きければ、プロセス３０２はステップ３１２において次の電極へ移る。もしローディング電流がしきい値より小さければ、空カウント変数が１だけ増加される。以上のように、プロセス３０２は、所与の時点におけるローディング電流（空しきい値よりも低い）の数のカウントを供給する。一実施の形態では、もしローディング電流値の何れかがしきい値よりも高ければ、その座席は占有されていると分類する。
【００５３】
プロセス３０２及び／または別のプロセスの一実施の形態においては、２つまたはそれ以上の電極からのローディング電流は、ファントム電極ローディング電流を表すために平均される。例えば、図５に示すように対になっている設計の場合には、電極ローディング電流の異なるグルーピングを平均することによって、４つの（各層毎に２つずつ）ファントムローディング電流が決定される。電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２を、電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、及びＳ６とラベル付けすれば（但し、Ｓ１、Ｓ３、及びＳ５が第１の層を構成し、Ｓ２、Ｓ４、及びＳ６が第２の層を構成する）、４つのファントムローディング電流は以下のように計算される。
Ｓavg1＝（Ｓ1＋Ｓ3）／２
Ｓavg2＝（Ｓ2＋Ｓ4）／２
Ｓavg3＝（Ｓ3＋Ｓ5）／２
Ｓavg4＝（Ｓ4＋Ｓ6）／２
【００５４】
座席にチャイルドシートが取付けられているか否かを決定するためのプロセス３０４においては、システムはステップ３２０においてチャイルドシートカウントを０に初期化する。ループ３２２によって表されているように、ステップ３２２、３２４、３２６及び３２８は４つの各セクション（ｉ）毎に繰り返される。
４つのセクションは、少なくとも２つの電極と、関連するローディング電流測定との独特な４つの組合わせに対応する。例えば、これら４つのセクションは、以下のような４つの電極の組合わせとローディング電流からなる。即ち、（１）電極１、２、及び３、（２）電極２、３、及び４、（３）電極３、４、及び５、及び（４）電極４、５、及び６である。他の組合わせを使用することもできる。
【００５５】
ステップ３２４において、第１のセクション内のローディング電流からロードＡ及び距離Ｒが決定される。これらの計算は、上述したようにして決定される。
一実施の形態では、ロードＡの計算は以下のようにして決定される。
Ａ0＝（Ｓavg1*Ｓ2）／（Ｓavg1−Ｓ2）*（Ｓ2）-y
Ａ1＝（Ｓ3*Ｓavg2）／（Ｓ3−Ｓavg2）*（Ｓavg2）-y
Ａ2＝（Ｓavg3*Ｓ4）／（Ｓavg3−Ｓ4）*（Ｓ4）-y
Ａ3＝（Ｓ5*Ｓavg4）／（Ｓ5−Ｓavg4）*（Ｓavg4）-y
ここに、補正係数 （Ｓb）-y が使用されている。実験に基づく１つの好ましい値は、ｙ＝0.4である。もし何れかのロードＡが０より小さいか、または等しければ、この値には−１が割当てられる。Ｒは以下のように計算される。
Ｒ0＝Ａ0／Ｓavg1
Ｒ1＝Ａ1／Ｓ3
Ｒ2＝Ａ2／Ｓavg3
Ｒ3＝Ａ3／Ｓ5
ここに、もし対応するＡ値が−１に等しければ、距離Ｒ値には99999が割当てられる。
【００５６】
好ましくは、電極の層間の距離を、ロードの関数として変化させる。ステップ３２６において、電極からロードまでの距離Ｒは、チャイルドシートしきい値と比較される。もし距離Ｒがしきい値より大きければ、プロセス３０４はステップ３３２から次のセクションへ移る。もし距離Ｒがしきい値より小さければ、チャイルドシートカウントが１だけ増加される。以上のように、プロセス３０４は、所与の時点における距離Ｒ（チャイルドシートしきい値よりも大きい）を有するセクションの数をカウントする。換言すれば、座席から離間している物体に対応する距離値を有するセクションの数が決定される。一実施の形態では、もし４つのセクションの３つがしきい値より大きい距離Ｒに対応すれば、その座席にはチャイルドシートが取付けられているものと分類される。チャイルドシートは、もしR1＜R2＜R3であればＦＦＣＳとして、またもしR0＞R1＞R2ならばＲＦＣＳとして、またはその他の方法で更に分類することができる。
【００５７】
座席にチャイルドシートが取付けられているのか、または大人が座っているのかを決定するプロセス３０６においては、システムはステップ３３４において領域指標を０に初期化する。ループ３３６によって表されているように、４つの各セクション毎のロード値Ａを比較するために、ステップ３３８及び３４０は３回ずつ繰り返される。ステップ３３８において、１つのセクションのロードが別のセクションのロードと比較される（例えば、ステップ３３６のループカウントによって限定されるセクションのロードと、領域指標によって限定されるセクションのロードとが比較される）。例えば、セクション１のロードがセクション０のロードと比較される。もしループカウントによって限定されるセクションのロードが、領域指標によって限定されるセクションのロードより小さければ、プロセス３０６はステップ３３６において次のセクション及び関連ループカウントへ進む。もしループカウントによって限定されるセクションのロードが、領域指標によって限定されるセクションのロードより大きければ、その領域指標変数は現在のループカウント変数に等しくセットされる。以上のように、プロセス３０６は、最大ロード値及び関連セクションを決定する。この最大ロード値がしきい値と比較されて、ロードが大人に対応するのか、または子供に対応するのかが決定される。
【００５８】
一実施の形態では、最大距離値Ｒに対応するロード値Ａは、プロセス３０６を遂行するために除外される。この除外により、上述したファントムローディング電流実施の形態内の２つの隣接する電極からのローディング電流を平均することによってもたらされる偽データが排除される。
【００５９】
プロセス３０８においては、１回またはそれ以上のチェック及び／または他のステップが遂行され、分類を確認及び／または制限する。例えば、プロセス３０２、３０４、及び／または３０６の数値結果が、時間の関数として平均される。
このランニング平均は、搭乗者を分類するために使用される。代替として、または付加的に、しきい値との比較及び／または計算の前に、ローディング電流の測定値が時間の関数として平均される。
【００６０】
別の例として、特性が分類された後に、その分類を５秒間のような時間にわたってロックする。異なるセットの順次測定に関してプロセス３０２、３０４、及び３０６が繰り返されるても、その後の異なる分類は破棄されるかまたは平均され、ある時間の後まで無視される。制御信号として供給されるこの分類は、しきい値時間の後まで変化しない。付加的に、または代替として、ある数の連続した、または実質的に連続した分類がその特性が変化したことを指示しない限り、この分類は変化しない。代替実施の形態では、子供、ＲＦＣＳ、及び／またはＦＦＣＳであるとの分類は、ビークルがターンオフされるか、または空であると分類決定されるまでロックされる。
【００６１】
更に別の例として、分類の型を優先させるために重畳しきい値が使用される。
一実施の形態では、これらのしきい値は、分類を子供から大人へ変化させるよりも容易に、大人から子供へ変化させるようにセットされる。例えば、もし分類が大人であれば、搭乗者を子供として分類するための最大ロードしきい値を、分類が子供であるとして分類した場合よりも高くセットする。同様に、自動車の座席の分類のために要するしきい値またはセクションの数を最も新しい先行分類の関数として異ならせ、大人及び／または子供に自動車の座席を優先付けする。この優先付けは、しきい値間にグレーゾーンまたは領域を与える。例えば、低めのしきい値は平均６歳の子供のロードに基づくことができ、高めのしきい値は第５百分順位の成人女性に基づくことができる。グレーゾーン内に分類されたどの搭乗者も、子供としての分類のような優先順位に従って分類される。
【００６２】
一実施の形態では、座席の座部上の１つのスポットまたはグローサリバッグ内に子供が立った結果として大人と分類されたのではないことを検証するチェックが遂行される。大人であるとしての分類は、部分的に、座席の少なくとも１つのセクションまたは領域におけるロードに基づいているから、このチェックは、そのロードが、着座している大人のロード分布を呈しているか否かを検証する。最大ロードと各隣接セクションのロードとの比が、ロード分布しきい値と比較される。例えば、もし最大ロードＡmaxがＡ1ロードであり、そして（Ａ1＞Ａ0の135％、またはＡ2＜Ａ3の120％）であれば、“不正規”分類が使用される。同様に、もしＡmax＝Ａ2であり、そして（Ａ2＞Ａ1の135％、またはＡ2＞Ａ3の200％）、またはもしＡmax＝Ａ3であり、そして（Ａ3＞Ａ2の135％）であれば、この状態もまた“不正規”として判定される。代替として、隣接する領域に関連するような他のセクションのロードを、最大ロードと同一の、またはそれより小さいロードしきい値と比較する。もしロードの分布が大人に対応すれば、その分類は確認される。それ以外の場合には、その分類は子供に変化される。不正規分類に応答して、エアバッグを動作不能にする制御信号が供給される。
【００６３】
他のチェックを遂行することができる。もし最大ロードＡがＡ0ロードであれば、搭乗者は位置をずらしているか、または座席の縁に座っているものと見做される。この分類は、“不正規”と見做される。
【００６４】
好ましくは、制御信号の状態を指示するために、ＬＥＤまたは他の出力デバイスを設ける。例えば、エアバッグが動作不能にされている場合にＬＥＤを点灯させる。
【００６５】
典型的な自動車座席材料と共に使用するための一実施の形態では、層間の距離が測定される。典型的には、自動車の座席は、部分的に、オープンセル型ポリウレタンフォームで製造されている。このフォームは、電極層間の絶縁体として使用される。このアプローチにより快適性を改善することができ、また座席内にセンサをより容易に、またはより都合良くモールドすることが可能になる。より固い、またはより柔軟な材料のような他の材料を使用することもできる。
【００６６】
この実施の形態では、質量Ａ及び距離Ｒを計算する際に、絶縁層の圧縮（例えば、オープンセル型ポリウレタンフォームの圧縮）を考慮に入れる。更に、この圧縮は、搭乗者の重量Wを決定するために使用することができる。重量は、ロードを特徴付けるのに、及びエアバッグシステムの関連制御に使用される。
【００６７】
絶縁層の圧縮は、層間の距離ｄを測定することによって斟酌する。図９に示すように、各電極毎に、絶縁層の反対側にセンサSが追加されている。電極の厚みは絶縁体の厚みｄに比して無視することができるが、図９には理解し易いように誇張して示してある。代替実施の形態では、１つの程度の少ない、または全ての電極EのサブセットのセンサＳが、対向して追加される。例えば、電極のトップ層に対向してセンサＳが配置されているが、ボトム層の電極には設けられていない。代替実施の形態では、追加されるセンサＳの代わりに、他の電極Eが使用される。
【００６８】
センサＳは、上述したように、金属箔、力布、または他の材料のような電極からなっている。各センサＳは、どのような形状及び／またはサイズでも差し支えない（他のセンサＳまたは電極Ｅと類似の、または異なる形状及び／またはサイズを含む）。一実施の形態では、センサＳはそれぞれが対向している電極と同一の形状であるが、面積はこれらの電極より小さい。例えば、各センサＳの面積は、それぞれが対向している電極Ｅの面積のほぼ1/10である。図９は、このような配列を示している。センサＳは、対向する電極Ｅの中心付近に位置決めされているように図示されているが、他の相対位置を使用することもできる。
【００６９】
この実施の形態のセンサＳ及び電極Ｅの配列は、距離ｄを測定するために使用される。第１の実施の形態では、電極Ｅの少なくとも１つについて２つの測定値を入手する。即ち、一方の測定値は対向センサＳを浮かせて（即ち、電気的に接続しないで）求め、他方の測定値は対向センサＳを接地して求める。第２の実施の形態では、対向する電極Ｅを接地してセンサＳのローディング電流または他の電流が測定される。
【００７０】
この第１の実施の形態を参照して、ボトム電極Ｅを例として取り上げる。他の電極・センサ組合わせについても同じ測定を使用することができる。浮いた状態での測定は、
Ｂ＝Ｋ（Ａ/（Ｒ＋ｄ）＋Ｓfloat /ｄ）
によって表される。ここに、Ｂはボトム電極Ｅの受信またはローディング電流（前述したものと類似の式におけるＳb）であり、Ｓfloatは浮かせた状態の厚みセンサＳによってもたらされるロードを表している。Ｓfloatは、センサＳ及び対向する電極Ｅの相対サイズ及び形状の関数として決定される定数である。
【００７１】
センサＳを接地しての測定は、
Ｂa＝Ｋ（Ａ/（Ｒ＋ｄ）＋Ｓgnd /ｄ）
によって表される。ここに、Ｂaはボトム電極Ｅの受信またはローディング電流（前述したものと類似の式におけるＳb）であり、Ｓgndは接地した状態の厚みセンサＳによってもたらされるロードを表している。Ｓgndも、センサＳ及び接地された接続の相対サイズ及び形状の関数として決定される定数である。
【００７２】
電極は、スイッチ７０２を使用して浮かせることも、または接地することもできる。スイッチは、上述したように、トランジスタ、マルチプレクサ、または他のスイッチングデバイスからなる。
【００７３】
上述した式を組合わせると、次式が得られる。
Ｂa−Ｂ＝Ｋ（Ｓgnd /ｄ−Ｓfloat /ｄ）
【００７４】
Ｓfloat は、好ましくは小さくする。例えば、センサＳは上述したように小さめの面積であり、Ｓfloat を決定から除外することができる。そこで、組合わされた式は次のようになる。
Ｂa−Ｂ＝Ｋ（Ｓgnd /ｄ）、または
ｄ＝Ｋ（Ｓgnd /（Ｂa−Ｂ））
【００７５】
Ａ及びＲを計算するために、トップ及びボトム電極の測定Ｔ及びＢが求められる。センサＳを使用した付加的な測定を使用することができる。トップ及びボトム電極Ｅについて解けば、
Ｔ＝Ｋ（Ａ/Ｒ）、及びＲ＝Ｋ（Ａ/Ｔ）
Ｂ＝Ｋ（Ａ/（Ｒｄ））
Ａについて解くことによって、
Ａ＝定数*（ＴＢ/（Ｔ−Ｂ））*（Ｓgnd /（Ｂa−Ｂ）
【００７６】
同様に、Ｒは距離ｄについて、 （Ｓgnd /（Ｂa−Ｂ）を使用して上述したように解かれる。Ａ及びＲは、搭乗者を特徴付け、エアバッグまたは他のシステムを制御するために上述したように使用される。ＡまたはＲのための式内の定数は実験を通して決定され、上述した諸要因の何れかを斟酌することができる。
【００７７】
距離ｄが測定されない場合に圧縮を補償するために、式にＢ-yを乗ずるようなさらなる変数を使用することができる。実験によって、ｙとして0.4が選択されている。好ましくは、距離は上述したようにして測定する。他の代替実施の形態では、Ｓfloatが重要であるものとし、Ａ及びＲを計算するために使用される。
【００７８】
距離ｄを測定するための第２の実施の形態では、センサＳは振動信号に接続される。センサ形態の１実施の形態を図１０に示す。上述したような、または図９に示すような他の形態を使用することもできる。図１０は、３つのトップ電極Ｅ及び２つのボトム電極Ｅを示している。トップ電極Ｅに対向する３つのセンサＳは、相互に電気的に接続されている。代替実施の形態では、センサＳは電気的に独立している。
【００７９】
上述した電極測定に続いて、センサＳが厚みｄを測定するために使用される。
例えば、センサＳを振動信号に接続し、対向する電極Ｅを接地する。電極Ｅを接地することによって、搭乗者によってもたらされる電流の衝撃が最小になる。
【００８０】
ローディング電流が測定される。距離ｄが小さいと、センサＳのローディング電流は大きくなる。実験的に決定された値を使用して、ローディング電流を対応する距離に整合させる。この距離は、Ａ及びＲを解くための上式内に使用されている。
【００８１】
８ビットマイクロコンピュータを使用して、この実施の形態を実現するための例示ソフトウェアコードを付録Ａに記述してある。このコードは、ビジュアルベーシックコードからなる。付録Ａのコード内のｃｈ(ｘ)は現在の出力の読み（ビットで）であり（ｘは、その中に記載されているチャンネル数）、sys const(ｙ)はアンロードされた出力の読み（ビットで）を表している（ｙは、その中に記載されているチャンネル数）。またTh Valuesは実験的に決定されたしきい値、または絶縁体厚みのような値を表している。付録Ａの例示コードの場合、システムは以下の機能を直列的に遂行する。１）出力の読みを電圧に変換し、ケーブル長を補償する、２）接地された搭乗者状態をチェックするために計算を遂行する、３）２周波数データを使用してロードの複素インピーダンスを計算する、４）電極に関連する距離（ｄ）を計算する、５）ロードの実効表面積（Ａ）を計算する、６）トップ層電極上のロードの距離（Ｒ）を計算する、７）搭乗者分類に使用される判定パラメータ（例えば、実効表面積の平均、実効表面積の最大値、ロードの合計容量等）を計算する、及び８）判定パラメータを使用し、所定のしきい値に基づいて搭乗者を分類する。
【００８２】
一実施の形態では、距離ｄを使用して搭乗者の対応する重量を決定する。圧縮量は、搭乗者によって加えられつつある重量を表している。この関係は、上述したように実験的に決定される。距離ｄが小さいことは、搭乗者の体重が大きいことを指示している。
【００８３】
一実施の形態では、座席にロードが加わる前後の（即ち、搭乗者が着座する前後の）測定の関数として決定される。例えば、センサと電極との間の容量が、距離の関数として線形であるものとする。図１０のセンサ配列を使用すれば、センサの無ロード電圧Ｖiはｋ*３Ｓ/ｄ0に等しく、センサＳのロード電圧ＶLはｋ*３Ｓ/ｄLに等しい。但し、ｄ0及びｄLはそれぞれ無ロード及びロードされた距離であり、Ｓはセンサに対向している電極の実効表面積であり、ｋは定数である。ｄLについて解けば、 ｄL＝d0（ＶL /Ｖi）である。ローディング状態の下にある絶縁体のこの総合厚みは、総合Ａ、Ｒ、及び／または重量値を決定するために使用することができる。
【００８４】
重量または距離は、Ａ及びＲ値と共に搭乗者を特徴付け、エアバッグシステムを制御するために使用される。例えば、搭乗者のサイズ及び位置のような特性を決定するために、各変数（例えば、Ｗ、Ｒ、及びＡ）にしきい値及び論理関係が適用される。重量Ｗは、搭乗者が大人であるのか、または小柄の大人／子供であるのかを指示することができる。
【００８５】
別の例として、これらの変数の２つまたはそれ以上の重み付けされた組合わせが使用される。実験に基づくというような、種々の組合わせも使用できる。例えば、1/3Ｗ＋1/3Ａmax＋1/3Ａavgの加重平均としきい値とを比較して、搭乗者が大人であるのか、または小柄の大人／子供であるのかを決定する。Ｒは、チャイルドブースタシートが使用されているか否かを決定するために論理的に使用される。他の機能関係または計算を使用することもできる。
【００８６】
さらなる実施の形態では、電極アレイにまたがる重量分布が決定されるか、または座席の特定のセクションのために分離したＡ、Ｒ、またはｄ値が決定される。例えば、図１０のセンサ配列を使用した場合、距離ｄ2、ｄ3、ｄ4、ｄ5、及びｄ6は、それぞれの５つの電極に対応する。Cap1-2、Cap1-4、及びCap1-6はそれぞれ、電極２、４、及び６に関連する容量変化であり、この容量の変化は電流差によって表されるから、測定されたチャンネル１センサ電圧または関連電流CH1はCap1-2＋Cap1-4＋Cap1-6に等しい。Cap1-2はｋＳ（1/ｄ2−1/ｄ0）に等しく、Cap1-4はｋＳ（1/ｄ4−1/ｄ0）に等しく、そしてCap1-6はｋＳ（1/ｄ6−1/ｄ0）に等しい。Cap1-2、Cap1-4、及びCap1-6が各関連チャンネルCH2、CH4、及びCH6における電圧または電流に等しいか、またはほぼ等しいものとし、また合計チャンネル電圧CHTをCH2＋CH4＋CH6に等しいと定義すれば、ｄ2は （CHT*ｄ0）/（CHT＋ｍ* CH1 * CH2 *ｄ0）に等しく、ｄ4は （CHT*ｄ0）/（CHT＋ｍ**CH1 * CH4 *ｄ0）に等しく、そしてｄ6は（CHT*ｄ0）/（CHT＋ｍ* CH1 * CH6 *ｄ0）に等しい。ここに、ｍは定数である。ｄ3及びｄ5は、隣接する電極に関連する距離の平均であるとしている。Ａ及びＲ値は、各セクション毎に別々に、同じようにして決定することができる。
【００８７】
座席のセクションのための分離したＡ、Ｒ、及び／またはｄ値は、ロードを特徴付けるために使用される。例えば、これらの値は、どのしきい値またはアルゴリズムを適用するのかを決定するために、搭乗者の分布を指定するために、最大値、最小値、または平均値を計算するために、搭乗者の特性を補償できるようにするために、または他の値または他の使用を補正するために（付録Ａ及びＢ参照）使用される。距離分布の関数としての重量分布は、搭乗者を更に特徴付けるために使用することができる。
【００８８】
種々の測定、計算、または決定の何れか１つまたはそれ以上は、同乗者コンパートメント内の環境状態に応答させることができる。同乗者検出システムは、同乗者の接地状態、湿度、及び水分のような１つまたはそれ以上の環境状態に応答する。
【００８９】
接地状態検出
上述したインピーダンスをベースとする同乗者検出システムにおいては、ローディング測定中、使用されない電極は接地される。容量感知同乗者検出システムも、使用されない電極を接地する。同乗者の異なる接地状態を考慮するために、接地から切り離されている使用されていない電極を使用して付加的な測定が行われる。
【００９０】
第２の電極において信号が測定されている間、第１の電極は接地されている。
スイッチまたはマルチプレクサ５１４（図４）が電極を接地に接続する。例えば（図５参照）、ローディング電流は電極１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、または１１２の１つにおいて測定され、他の電極は接地されている。センサＳが設けられている場合には（図９及び１０参照）、このセンサは、電極へ供給される振動信号に接続される。代替として、センサは接地するか、または浮かせることができる。
【００９１】
次いで、第１の電極を接地から切り離し、第１の電極を浮かせる（即ち、電気的に接続されない）ことができるようにする。例えば、スイッチまたはマルチプレクサ５１４（図４）を開く。代替実施の形態では、第１の電極を接地から切り離し、発振回路５０６（図４）または別の信号源に接続する。例えば、第１及び第２の両電極に同じ振動信号を印加する。ローディングまたは受信電流を第２の電極において測定し、第１の電極は接地から切り離す。センサＳが設けられている場合には（図９及び１０参照）、このセンサは、電極へ供給される振動信号に接続する。代替として、センサは接地するか、または浮かせることができる。
【００９２】
関連測定シーケンスによる上述した接続及び切り離しは、各電極における測定に関して繰り返すことができる。例えば、各電極毎に２回の測定を行う（１回目は、１つまたはそれ以上の電極を接地し、２回目は１つまたはそれ以上の電極を接地から切り離して行う）。代替実施の形態では、関連測定シーケンスによる接続及び切り離しは１つの電極、または全ての電極のサブセットについて遂行する。
【００９３】
シーケンスの２回の測定を比較する。他の電極の同一接地接続に関連する測定を平均するか、または組合わせることができる。異なる電極からのこれらの類似測定も平均するか、または組合わせることができる。
【００９４】
もし異なる接地接続に関連する２回の測定が実質的に同一であれば、同乗者は適切に接地されているのである。もし２回の測定が実質的に異なれば、同乗者は接地されていない。実質的に異なる値は、同乗者検出システムを用いた実験に基づく異なる同乗者特性決定をもたらす接地レベルに対応する値からなる。一実施の形態では、実質的に異なる値は、互いに約５−100％、好ましくは50−100％、より好ましくは75−100％異なる値からなる。代替実施の形態では、３つまたはそれ以上の接地レベルに関連する２つまたはそれ以上のしきい値が設けられている。
【００９５】
同乗者が適切に接地されていると決定された場合には、他の電極を接地して得られた測定を使用し、上述したようにして同乗者を特徴付ける。同乗者が接地されていない、または部分的にしか接地されていないと決定された場合には、同乗者の低下したインピーダンス効果を斟酌するように、信号、アルゴリズム、表値、計算、または別のパラメータが変更される。例えば、測定された信号値にはある重みが乗算されるか、または接地状態の関数として同乗者を検出するために使用される表が選択される。重みは、同乗者検出のために使用される信号値（例えば、他の電極を接地しての信号値）に、またはこれらの信号値のサブセットにのように、選択的に適用することができる。
【００９６】
図５、９、１０の実施の形態のための例では、同乗者着座領域に最も近い層上の電極について測定された値に１つの重みが乗じられ、同乗者着座領域から離れた層上の電極について測定された値に別の重みが乗じられる。一実施の形態においては、上側層測定には2/3のような小さめの重みが適用され、下側層測定には9/10のような大きめの重みが適用される。他の重みも使用することができ、またこのような乗算に加えて、または代替として他の関数を使用することができる。
【００９７】
湿度検出
同乗者検出システムは、湿度に感応させることができる。図２及び１０を参照する。湿度センサＨ１は湿度レベルを検出する。同乗者検出システムは、同乗者の検出に及ぼす湿度効果を考慮に入れるように湿度センサに応答する。
【００９８】
図１１は、発振回路５０６及び検出器５０４（図４）に接続される湿度センサ回路を示している。電極のためのチャンネルとは別のチャンネルが、湿度センサ８００をマイクロプロセッサ５０２に接続するために設けられている。湿度センサ８００は、同乗者検出システム５００内の電極またはアンテナとして接続されている。湿度レベルは、各電極における電流測定の各サイクル内に順次に、またはより多くの、またはより少ない頻度で測定される。
【００９９】
湿度センサ回路は、湿度センサ８００、抵抗８０２及び８０４、及びバッファ８０６及び８０８を含む。送信用バッファ８０６は発振回路または別の信号源に接続され、測定用バッファ８０８は検出器５０４に接続される。
【０１００】
湿度センサ８００は、容量型湿度センサからなる。例えば、湿度センサ８００は、振動ドライブ信号に応答して動作するソリッドステート湿度センサからなる。他の型の湿度センサを使用することもできる。湿度センサ８００は座席トリムとクッションフォームとの間に位置決めされ、トリム、着座領域、または同乗者コンパートメント内の水蒸気または液体の量を感知する。一実施の形態では、湿度センサ８００は少なくとも１つの電極に近接して位置決めされる。代替実施の形態では、湿度センサ８００は、同乗者コンパートメント内の座席フォーム、座席の傍ら、または別の位置に位置決めされる。更に別の代替実施の形態では、湿度センサ８００は、空気処理（例えば、空気加熱または空調）ユニット内に位置決めされている湿度センサからなる。
【０１０１】
振動信号のような信号が、送信用バッファ８０６から湿度センサ８００へ印加される。この振動信号は120−125ｋＨｚのような周波数で、送信バッファ８０６へ周期的に供給される。
【０１０２】
抵抗８０２及び８０４は分圧器を構成しており、湿度センサ８００と送信用バッファ８０６との間に直列に接続されている。一実施の形態では、抵抗８０２及び８０４の一方または両方は、温度補償用サーミスタからなっている。湿度センサ８００に近接する抵抗８０２にまたがる電圧降下が、測定用バッファ８０８へ印加される。この電圧降下は、湿度センサ８００内の電流に対応する。従って、分圧器，測定用バッファ８０８、及び検出器５０４は電圧検出器を構成しているが、他の電圧検出器を使用することもできる。一実施の形態では、湿度センサに接続されている抵抗８０２は１ｋΩの抵抗であり、送信用バッファ８０６に接続されている抵抗８０４は10ｋΩの抵抗である。湿度レベルを測定するために、他の抵抗または回路を使用することができる。
【０１０３】
検出器５０４は、測定用バッファ８０８の出力を、湿度センサ８００内の電流のＲＭＳ値を表す直流電圧に変換する。一実施の形態では、測定された湿度レベル及び温度測定から絶対湿度が計算される。同乗者コンパートメント内に位置決めされた温度計からの出力を使用して、マイクロプロセッサ５０２は絶対湿度を計算する。代替実施の形態では、検出器５０４からの測定された湿度は単独に使用されるか、または他の値と組合わされる。
【０１０４】
測定された値、アルゴリズム、プロセス、または表は、湿度レベルの関数として変更または選択される。例えば、同乗者の存在または特性について測定された電流に関連付けた複数の（例えば、20）表が設けられている。各表は、湿度と、測定用容量またはインピーダンスとの間の関係の関数として、異なる湿度レベルまたはレベルの範囲に対応する。別の例として、電極における電流を表す測定された値は、10℃と50℃との間の温度が与えられると、最大湿度に対して約５％だけ変更される。他の変更量を与えることもできる。分解能及び関連変更量または表選択は、実験または湿度と測定された値との理論的関係に基づく。
【０１０５】
水分検出
同乗者検出システムは、アンテナ、電極、その他のセンサに近接する液体に感応することができる。１つまたはそれ以上の水分センサが設けられている。同乗者検出システムは水分センサに応答し、同乗者の検出に及ぼす液体の効果を斟酌する。
【０１０６】
一実施の形態では、同乗者検出システムの電極から分離して水分センサが設けられている。図２及び１０を参照する。水分センサＷ１は水分レベルを検出する。水分センサＷ１は、布または他の水分吸収または保持材料によって分離されている２つの電極からなる。例えば、２つの矩形電極が１ｍｍの布テープによって分離されている。代替実施の形態では、水分センサＷ１の２つの電極の一方は同乗者検出システムの電極の一方からなっている。他の水分センサも使用することができる。水分センサＷ１は、座席１のファブリックカバーリング内に、座席絶縁体のトップまたはボトム表面上に、または絶縁体内に位置決めされる。一実施の形態では、水分センサＷ１は、同乗者検出システムの電極の１つまたはそれ以上に近接して位置決めされる。
【０１０７】
水分センサＷ１の２つの電極の間の抵抗を測定する。例えば、振動電流または直流信号を印加して電圧降下を測定する。抵抗は、２つの電極の間に吸収された水分または液体の量の関数として変化する。
【０１０８】
代替実施の形態では、水分センサは、搭乗者の存在を検出するために使用されるものと同一の電極の１つまたはそれ以上からなる。水分を検出するために、２つの異なる送信周波数に応答する測定が行われる。例えば、125ｋＨｚ及び90ｋＨｚを順次に送信し、それに応答するローディング及び受信測定が行われる。測定中、非送信または非受信電極は接地される。
【０１０９】
送信された波形に対する各測定の位相角遅延が、マイクロプロセッサ５０２または別のデジタルまたはアナログデバイスによって計算される。例えば、以下の式が使用される。
【数１】
2008302930.tif 000003
但し、ｖi1及びｖo1は低い周波数送信に応答して測定された電圧であり、ｖi2及びｖo2は高い周波数送信に応答して測定された電圧であり、ω1及びω2は送信周波数である。
【０１１０】
測定に関係する電極と、他の電極との間の抵抗Ｒは、位相角の関数として計算される。
【数２】
2008302930.tif 000004
ここに、Ｒ0は測定用電極に関連するチャンネルの出力インピーダンスである。
容量も同様に解くことができる。
【数３】
2008302930.tif 000005
【０１１１】
電極間の抵抗または抵抗変化は、その電極に関連する水分レベルを表す。もし抵抗変化があるしきい値を越えれば、同乗者検出システムの電極は濡れていると見做される。一実施の形態では、水分レベルは同乗者検出システムの各電極毎に別々に測定される。代替実施の形態では、１つの電極または電極のサブセットが使用される。
【０１１２】
同乗者の存在は、測定された水分に応答して決定される。マイクロプロセッサ５０２または別のアナログまたはデジタルデバイスは、測定された水分の関数として変化を実現する。一実施の形態では、あるしきい値より高い水分レベルに応答して異常信号を生成する。同乗者の存在の検出は、水分量の結果としての異常として決定される。別の実施の形態では、同乗者を検出するための上述した値、アルゴリズム、表、または計算の何れかを、検出した水分レベルの関数として変更または選択する。変更の型または量は、同乗者の検出に及ぼす水分レベルの効果を示す実験に基づく。
【０１１３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、発振器からの信号出力の周波数は、検出すべき対象に依存して、120ｋHz以外であることができる。更に、信号の電圧振幅は５乃至12Ｖの範囲外であることができ、また出力波形は正弦波以外の波形であることができる。電極は、ルーフライナー内、床上、座席背部内、ダッシュボード上、及び／または後席の前の座席上のような同乗者着座領域に近接する異なる位置に位置決めすることができる。本システムは、ビークルの前方衝撃エアバッグ、サイド衝撃エアバッグ、シートベルト制御装置、温度制御装置、その他のデバイスと共に動作させるために使用することができる。ローディング電流であるのか、受信電流であるのか、またはそれらの組合わせであるかには拘わらず、測定は同乗者を分類するための種々のアルゴリズムの何れかと共に使用することができる。本システムは、占有者の特性に依存してデバイスを制御する病院のベッドのような、他の応用に対しても使用することができる。２層より多くの電極を使用することもできる。０、１つ、またはそれ以上の環境センサ、及び関連測定シーケンスも使用することができる。
【０１１４】
以上に、種々の実施の形態を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変化及び変更を考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】電界送信を使用する同乗者検出システムの基本動作を示す図であって、（ａ）は２つの電極間の妨害されない電界分布を示し、（ｂ）は２つの電極間に物体が存在する場合の電界分布を示している。
【図２】複数の電極の配列の一実施の形態の斜視図である。
【図３】同乗者検出システムの一実施の形態のブロック図である。
【図４】同乗者検出システムの別の実施の形態のブロック図である。
【図５】電極の配列の一実施の形態の側面図及び上面図である。
【図６】同乗者を検出する方法の一実施の形態のフローチャートである。
【図７】一実施の形態におけるロードに対する電極層の位置決めを示す図である。
【図８】同乗者を分類する方法の一実施の形態のフローチャートである。
【図９】電極の配列の一実施の形態を示す図である。
【図１０】電極の配列の別の実施の形態を示す図である。
【図１１】湿度センサを有する受信機チャンネルの一実施の形態の回路図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  座席
１００  電極の配列
１０２〜１１２  電極
１１４  絶縁体
４００  同乗者検出システム
４０２  搭乗者感知ユニット
４０４  補助高速システム
４０６  ディスプレイメータ
４０８  搭乗者警告灯
４１０  ＳＲＳ警告灯
４１２  搭乗者センサ
４１４  通信ブロック
４１６  警告灯制御ブロック
４１８  記録ブロック
４２０  トラブル診断ブロック
４２２  電界センサ
４２４  電界ドライバ及び検出器
４２６  搭乗者識別装置
５００  同乗者検出システム
５０２  マイクロプロセッサ
５０４  検出器
５０６  発振回路
５０８  信号コンディショナ
５１０  センサ
５１２、５１４  選択回路
５１６、５１８、５２０  演算増幅器
５２２  抵抗
５２４  シールドケーブル
５２６  電極
５２８  全波整流器
５３０  フィルタ回路
６００  電極のトップ層
６０２  電極のボトム層
６０４  ロード
７０２  スイッチ
８００  湿度センサ
８０２、８０４  抵抗
８０６、８０８  バッファ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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