專利名稱：基于雷達(dá)的多功能安全系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及車輛中基于雷達(dá)的安全系統(tǒng)的領(lǐng)域，更具體地，涉及基于雷達(dá)的多功能安全系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)車輛中，雷達(dá)系統(tǒng)用于各種應(yīng)用。這些應(yīng)用包括變道輔助系統(tǒng)(LCA)、路口交通警告系統(tǒng)(CTA)、盲區(qū)探測系統(tǒng)(BSD)等等，其為駕駛員提供輔助以安全地操縱車輛。某些車輛還包括雷達(dá)，如應(yīng)用在自適應(yīng)巡航控制操縱過程中的前視雷達(dá)，它允許車輛根據(jù)其與周圍交通或基礎(chǔ)設(shè)施的靠近做出響應(yīng)。一些解決方案還使用車載雷達(dá)或傳感器來對側(cè)面或尾部撞擊的可能性進(jìn)行分析。這種系統(tǒng)已經(jīng)幫助現(xiàn)代車輛養(yǎng)成了有效的道路禮儀，并且已經(jīng)幫助減少了事故和傷亡。然而，雖然這種基于雷達(dá)的系統(tǒng)具有所提及的優(yōu)勢，但是車輛中大量的這種應(yīng)用會(huì)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造起來龐大、復(fù)雜和昂貴。這些系統(tǒng)的運(yùn)行，在很大程度上取決于車輛的供電，車輛的電池會(huì)早于本來應(yīng)有的預(yù)期而消耗并最終用光。因此，能量損耗成為當(dāng)前已知系統(tǒng)的一個(gè)問題。進(jìn)一步地，復(fù)雜的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致一個(gè)系統(tǒng)與類似系統(tǒng)的干擾，致使久而久之某種功能無效或不起作用。因此，需要一種可以允許這種系統(tǒng)以有效、更簡單的方式運(yùn)行，并且設(shè)計(jì)、制造、力口入并保留在車輛中更簡單和廉價(jià)的替代物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例說明了一種車輛中的多功能安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括鄰近車輛的后角放置的遠(yuǎn)程傳感器，該遠(yuǎn)程傳感器包括以預(yù)定義的角度覆蓋視場的雷達(dá)波。進(jìn)一步地，該遠(yuǎn)程傳感器配置為探測落入與車輛相距預(yù)定義的距離內(nèi)的物體?？刂颇K配置為接收來自遠(yuǎn)程傳感器的信號以計(jì)算在視場中探測到的物體的逼近矢量，并基于該逼近矢量確定物體撞擊車輛的可能性。該控制模塊基于從遠(yuǎn)程傳感器接收到的信號來確定物體的撞擊速度以及撞擊的嚴(yán)重程度，并將撞擊的嚴(yán)重程度與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較。當(dāng)物體跨入所計(jì)算的距離的閾值時(shí)，與控制模塊一起配置的撞擊算法開啟并展開車載安全系統(tǒng)。本發(fā)明的另一實(shí)施例說明了操作車輛中的多功能安全系統(tǒng)的方法。該方法包括通過傳輸和接收由遠(yuǎn)程傳感器產(chǎn)生的雷達(dá)波來探測與車輛相距預(yù)定義的距離內(nèi)的物體。傳感器鄰近車輛的后角放置并以預(yù)定義的角度覆蓋視場，根據(jù)雷達(dá)波的接收來追蹤并分類物體的類型。在被遠(yuǎn)程傳感器探測到之后，物體相對于車輛的逼近矢量被表達(dá)，并允許控制模塊確定撞擊的出現(xiàn)、速度和嚴(yán)重程度。這種情況基于與控制模塊一起配置的撞擊算法來開啟安全系統(tǒng)，將撞擊的嚴(yán)重程度與所計(jì)算的預(yù)定的閾值進(jìn)行比較。當(dāng)物體處于所計(jì)算的距離的閾值內(nèi)時(shí)，這種情況允許展開車載安全系統(tǒng)。


說明書附圖列出并說明了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例。在所有的附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相同或功能上類似的元件。附圖本質(zhì)上是說明性的并且不是按比例繪制的。圖1A表示現(xiàn)有技術(shù)中的示例性車輛盲區(qū)探測系統(tǒng)。圖1B表示現(xiàn)有技術(shù)中具有盲區(qū)探測系統(tǒng)以及示例性路口交通警告系統(tǒng)的車輛。圖1C表示現(xiàn)有技術(shù)中與盲區(qū)探測區(qū)域重疊的示例性路口交通警告系統(tǒng)。圖2表示車輛中示例性基于雷達(dá)的多功能安全系統(tǒng)。圖3表示根據(jù)本發(fā)明的車輛中的系統(tǒng)的示例性硬件布局。圖4表示根據(jù)本發(fā)明的基于雷達(dá)的多功能系統(tǒng)的另一種硬件布局。圖5A表不確定在碰撞路線上向著車輛移動(dòng)的物體的逼近矢量的方法。圖5B表示設(shè)有多功能安全系統(tǒng)的車輛的示例性閾值線。圖6表示具有不同安裝角度的基于雷達(dá)的多功能系統(tǒng)的實(shí)施例。圖7表不使用圖6中所不的系統(tǒng)的車輛。圖8表示運(yùn)行基于雷達(dá)的多功能安全系統(tǒng)的示例性方法。圖9表示根據(jù)本發(fā)明的側(cè)面撞擊保護(hù)系統(tǒng)的示例性方法。圖10表示根據(jù)本發(fā)明的尾部撞擊保護(hù)系統(tǒng)的示例性方法。
具體實(shí)施例方式參考附圖做出下面詳細(xì)的說明。描述示例性實(shí)施例是為了說明本發(fā)明的主題，而不是為了限制其由權(quán)利要求所限定的范圍。鍵總體上，本發(fā)明說明了根據(jù)與車輛極為接近的物體做出響應(yīng)的車載多功能安全系統(tǒng)，其中這種接近可能發(fā)生撞擊。鑒于此，該系統(tǒng)還可以應(yīng)用子系統(tǒng)，如變道輔助(LCA)、路口交通警告(CTA)、盲區(qū)探測(BSD)以及尾部和側(cè)面撞擊保護(hù)。安裝至車輛的遠(yuǎn)程傳感器可以配置為探測車輛的側(cè)面和尾部周圍的區(qū)域中的物體。物體危險(xiǎn)地接近車輛，并跨入計(jì)算出的距離的閾值的情況，可以由遠(yuǎn)程傳感器感應(yīng)到。該遠(yuǎn)程傳感器觸發(fā)車載控制模塊智能地展開安全機(jī)構(gòu)，甚至是在物體接觸車輛之前。該遠(yuǎn)程傳感器可以配置為具有寬視場，能夠根據(jù)外部感應(yīng)的活動(dòng)激活所有上述提及的子系統(tǒng)，這通過車輛的每一側(cè)上的單個(gè)遠(yuǎn)程傳感器完成。示例件實(shí)施例圖1A表示傳統(tǒng)的盲區(qū)探測系統(tǒng)(BSD) 100a，其應(yīng)用在具有左側(cè)盲區(qū)102a和右側(cè)盲區(qū)104a的主車輛150中。這種區(qū)包括不直接落入駕駛員的視線中的區(qū)域，并且在許多情況下其也不能通過后視鏡看見。目前應(yīng)用在車輛中的盲區(qū)探測系統(tǒng)通過由傳感器106a傳輸?shù)睦走_(dá)波探測指定區(qū)中物體的存在。該雷達(dá)波配置為以預(yù)定義的角度并在與主車輛150相距預(yù)定義的距離內(nèi)覆蓋視場。這種探測系統(tǒng)運(yùn)行是為了警告駕駛員和/或車載系統(tǒng)根據(jù)在任一盲區(qū)中所探測的物體的存在來做出響應(yīng)?！┚哂懈L的后部物體探測范圍的盲區(qū)探測系統(tǒng)為主車輛150提供了變道輔助系統(tǒng)(LCA)。LCA系統(tǒng)通過指示其他以相同方向在附近的車道上行駛的車輛的存在來輔助駕駛員執(zhí)行變道任務(wù)，其中該車道可能對于主車輛150來說距離過近以至于不能以安全的方式執(zhí)行變道功能。這種系統(tǒng)廣為人知稱為變道輔助(LCA)系統(tǒng)，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的。圖1B示出了傳統(tǒng)的車輛安全系統(tǒng)100b，其配置在主車輛150的一側(cè)上，該安全系統(tǒng)包含雙重遠(yuǎn)程傳感器。一個(gè)遠(yuǎn)程傳感器為朝向主車輛150的前部放置的前傳感器110b，并且另一個(gè)遠(yuǎn)程傳感器為朝向尾部放置的后傳感器112b。該前傳感器IlOb允許BSD系統(tǒng)類似于圖1A掃描主車輛150處于運(yùn)動(dòng)中時(shí)的周邊環(huán)境。如圖所示，可以在前進(jìn)操縱過程中通過前傳感器IlOb掃描并監(jiān)測另一處于盲區(qū)區(qū)域108b中的目標(biāo)車輛104b，允許特定措施以避免可能的碰撞。因此，如BSD和LCA的系統(tǒng)可以通過如所公開的前傳感器IlOb的布置很好地運(yùn)行。圖1B中所示的BSD系統(tǒng)可以保留類似于那些關(guān)于圖1A所提到的功能。在倒車操縱過程中，后傳感器112b的激活能夠允許探測目標(biāo)車輛102b以及它與主車輛150的靠近。這種稱為路口交通警告系統(tǒng)(CTA)的激活，可以在車道、停車場等運(yùn)行，如圖所示，其在主車輛150的后側(cè)掃描更大的區(qū)域106b?；谧矒舻目赡苄?，可以激活車輛制動(dòng)和約束措施，允許適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)對車輛乘員進(jìn)行保護(hù)。如上文所提及的遠(yuǎn)程傳感器的放置，在保留相同功能的同時(shí)，可以改變并朝向主車輛150的前部或朝向其尾部相對于彼此放置得更近。如上文所提及的系統(tǒng)和改變對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的。將前傳感器I IOb和后傳感器112b組合在一起并同時(shí)允許BSD和CTA的功能，這在現(xiàn)代車輛中也得到了廣泛應(yīng)用。圖1C相應(yīng)示出了類似配置的組合系統(tǒng)100c，其中由106c和108c表示的CTA范圍分別覆蓋了左側(cè)盲區(qū)102a和右側(cè)盲區(qū)104a的一半。位于主車輛150的兩側(cè)上的單傳感器110c，如圖所示具有更大的掃描范圍并且朝向主車輛150的尾部放置，因此可以同時(shí)允許BSD和CTA的功能。單傳感器IlOc的位置及其覆蓋范圍的區(qū)域可以根據(jù)基于主車輛的行駛方向所需要被覆蓋的區(qū)域而做出改變。圖2表示加入主車輛150中的示例性基于雷達(dá)的多功能安全系統(tǒng)200。如圖所示，該系統(tǒng)200包括鄰近主車輛150的后角放置的遠(yuǎn)程傳感器304，其提供如由區(qū)域202a和202b所示的更寬的視場。在所述的實(shí)施例中，由每個(gè)視場覆蓋的預(yù)定義的角度α為150°，并且角度β為15°。應(yīng)用在此配置中的遠(yuǎn)程傳感器304，為多波束24GHz雷達(dá)，其覆蓋了大約相當(dāng)于與主車輛150相距30米的預(yù)定義的距離的區(qū)域。類似的覆蓋范圍區(qū)域可以使用單波瓣、以不同頻率如24、26、77、78GHZ等運(yùn)行的多波瓣或電子掃描雷達(dá)來完成。這種傳感器布置允許物體和車輛的感應(yīng)達(dá)到擴(kuò)大的區(qū)域并達(dá)到更大的距離的范圍，其允許加入基于單雷達(dá)的系統(tǒng)中的BSD、CTA和LCA的所有功能。此外，如由區(qū)域202a和202b所示的更寬的視場也可以允許系統(tǒng)200包含某些用于側(cè)面和尾部撞擊保護(hù)的附加功能以及子系統(tǒng)。由遠(yuǎn)程傳感器304形成的角度為150°的視場，可以根據(jù)各種車輛大小和形狀需求來改變。此外，不同的車輛應(yīng)用和環(huán)境，還可以確定所需視場的角度和范圍。例如，在汽車運(yùn)動(dòng)事件中，車輛碰撞的可能性較高，所以可以允許安裝在車輛中的遠(yuǎn)程傳感器覆蓋角度為270°的視場。這種配置將允許探測落入范圍達(dá)主車輛150周圍3個(gè)象限的視場內(nèi)的物體和車輛。軍用車輛還可以設(shè)有覆蓋擴(kuò)大的視場的雷達(dá)系統(tǒng)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于維修這種配置所引起的成本較高，因此，可以允許如安裝在商用車輛中的系統(tǒng)200的雷達(dá)系統(tǒng)只覆蓋角度為150°的最佳視場，以保持成本與功能之間的平衡。在所公開的實(shí)施例中，遠(yuǎn)程傳感器304允許角度為150°的視場，然而應(yīng)當(dāng)理解，特定的盲區(qū)將存在于視場之外。如所提及的，區(qū)域208a和208b為存在于主車輛150的兩側(cè)上的盲區(qū)。進(jìn)入這個(gè)區(qū)域的物體將保持探測不到。
圖3表示安裝在主車輛150中的基于雷達(dá)的多功能安全系統(tǒng)200的硬件布局300。該硬件布局300包含在主車輛150的后端通過以下這種方式彼此相對放置的遠(yuǎn)程傳感器304，即，可以允許遠(yuǎn)程傳感器304提供BSD區(qū)域的最佳覆蓋范圍。壓力傳感器308可以包括在前車門中，與主車輛150的后車門上的橫向(y_軸)加速計(jì)306 —起感應(yīng)撞擊壓力。更具體地，這里所使用的遠(yuǎn)程傳感器304可以是具有多普勒測量能力的多波束24GHz雷達(dá)。連接至主車輛150的尾部的照相機(jī)310可以允許探測車輛尾部的物體，從而保護(hù)主車輛150不遭受尾部撞擊。然而，一些配置是可能的，其可以免除任何基于視覺的尾部系統(tǒng)，如照相機(jī)310，來監(jiān)測尾部的物體?？梢园囟ǖ幕谖⑻幚砥鞯男盘柼幚韱卧?，如雷達(dá)處理器302，以處理從遠(yuǎn)程傳感器304獲得的原始信號并將其供應(yīng)給控制模塊，如約束控制模塊(RCM) 312。因此，RCM312可以接收以兼容和經(jīng)處理的信號的形式的輸入，所述信號來自壓力傳感器308、加速計(jì)306和遠(yuǎn)程傳感器304，其轉(zhuǎn)而可以用信號通知車載安全系統(tǒng)，如座椅安全帶、頭枕、安全氣囊等，以對任何探測到的危險(xiǎn)做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。RCM312可以是本領(lǐng)域中眾所周知的基于微處理器的裝置，其具有中央處理單元、易失性(volatile)和非易失性(non-volatile)存儲(chǔ)器單元以及相關(guān)的輸入和輸出總線。更具體地，RCM312可以基于專用集成電路或其他本領(lǐng)域中所公知的邏輯裝置，并且轉(zhuǎn)而可以包括加速計(jì)以感應(yīng)沿著X和Y軸兩個(gè)方向上的碰撞脈沖。RCM312，或類似的控制單元，可以基于從遠(yuǎn)程傳感器304接收到的信號執(zhí)行傳統(tǒng)的盲區(qū)探測和警告功能，其中所述的信號指示了盲區(qū)中存在物體。如圖4中所示，在特定環(huán)境下運(yùn)行的車輛可以采取另外的硬件配置400，其中該車輛需要最大限度的保護(hù)以不遭受外部物體的撞擊。放置在主車輛150的全部四個(gè)角上的遠(yuǎn)程傳感器304，允許探測即便是落入如圖2中由區(qū)域208a和208b所表示的盲區(qū)中的物體。然而，保留較小的區(qū)域402作為所公開的配置中探測不到的盲區(qū)。更具體地，在這種配置中，可以包含類似于關(guān)于圖3所述的附加的雷達(dá)處理器404，其允許及時(shí)執(zhí)行功能。與硬件布局300類似，用于探測尾部的物體的基于視覺的系統(tǒng)可以包含在主車輛150中，以提供防止?jié)撛谧矒舻谋Ｗo(hù)。為此，照相機(jī)310可以固定在主車輛150的背后以提供尾部的視覺信息。如所述的基于雷達(dá)的系統(tǒng)，配置為探測落入與主車輛150相距預(yù)定的距離內(nèi)的物體和車輛，這提供了撞擊保護(hù)系統(tǒng)。這種撞擊保護(hù)系統(tǒng)使用先進(jìn)的技術(shù)來計(jì)算和追蹤作為目標(biāo)物體接近的物體的距離和距離變化率，以確定近似撞擊位置和嚴(yán)重程度。相應(yīng)地，圖5A表示探測目標(biāo)物體(未示出)的示例性基于雷達(dá)的系統(tǒng)的計(jì)算方法500a，該目標(biāo)物體在主車輛150右邊的碰撞路線上運(yùn)行。一旦由雷達(dá)波Rl和R2探測到，就通過RCM312執(zhí)行對目標(biāo)物體的逼近矢量508a的計(jì)算和表達(dá),這通過在目標(biāo)物體相對于主車輛150從第一探測位置502a移動(dòng)至第二探測位置504a時(shí)對其進(jìn)行追蹤來完成?；诒平噶?08a、探測位置502a和504a，并且通過配置在RCM312內(nèi)的計(jì)時(shí)器(未示出)，可以在主車輛150的其中一側(cè)上確立目標(biāo)物體撞擊的某些必備方面，如撞擊的可能性、撞擊的相對方向、預(yù)期的撞擊位置、撞擊速度以及撞擊的量級或嚴(yán)重程度?？梢愿鶕?jù)所計(jì)算的探測位置502a與504a之間的距離、目標(biāo)物體從位置502a移動(dòng)至位置504a所花費(fèi)的時(shí)間來計(jì)算并確定撞擊速度。所提及的該時(shí)間配置為通過計(jì)時(shí)器來計(jì)算。此外，還可以確定撞擊的嚴(yán)重程度，并且其根據(jù)撞擊速度以及物體的類型來計(jì)算，其中該類型通過RCM312來分類，并且分類范圍從卡車到摩托車。因此，可以獲得的撞擊的嚴(yán)重程度的范圍為較高、中等或較低，或者可以通過RCM312得出特定的撞擊嚴(yán)重程度值，該撞擊嚴(yán)重程度值取決于撞擊的速度?？梢曰诮邮盏降膩碜赃h(yuǎn)程傳感器304、并通過RCM312分析的信號來確定并計(jì)算全部這些允許來自車載安全系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)的方面。這種響應(yīng)通過將撞擊的嚴(yán)重程度與通過RCM312計(jì)算的閾值進(jìn)行比較被特別地輔助。應(yīng)當(dāng)理解，所計(jì)算的閾值為對車輛乘員造成損傷的最小撞擊嚴(yán)重程度值?？蛇x地，該閾值可以是適合儲(chǔ)存在RCM312內(nèi)的預(yù)定的值。進(jìn)一步地，如上文所述，目標(biāo)物體的速度還可以通過多普勒技術(shù)來確立。如圖5B中所示，靠近主車輛150的右后角放置的遠(yuǎn)程傳感器304可以具有角雷達(dá)阻擋區(qū)504b。這個(gè)靠近主車輛150的側(cè)面分布的雷達(dá)阻擋區(qū)504b以陰影表示，并且其未被遠(yuǎn)程傳感器304的視場覆蓋。如上文所提及的，該視場充分覆蓋了用于BSD、LCA、CTA和側(cè)面撞擊保護(hù)的區(qū)域。該雷達(dá)阻擋區(qū)504b可以從自主車輛150的側(cè)面向外大約15°的直線開始，該直線從遠(yuǎn)程傳感器304開始。閾值線502b可以是計(jì)算的和預(yù)定義的距自主車輛150的兩側(cè)的距離的閾值，這取決于遠(yuǎn)程傳感器304的掃描范圍，以及目標(biāo)物體的速度。目標(biāo)物體的閾值線502b可以通過三角計(jì)算來確定。例如，如果遠(yuǎn)程傳感器304與近似撞擊位置506a之間的距離(沿著X-軸測量)為3米，則雷達(dá)阻擋區(qū)504b將沿著y-軸從近似撞擊位置506a伸出約0.Sm，其中所述的撞擊位置代表靠近車輛的“A”柱510b的點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解，如果碰撞朝向后車門，則阻擋區(qū)寬度將小于0.Sm。當(dāng)沿著逼近矢量508a移動(dòng)的目標(biāo)物體(未示出)跨入閾值線502b并進(jìn)入雷達(dá)阻擋區(qū)504b時(shí)，雷達(dá)目標(biāo)探測必然停止，然而，雷達(dá)處理器302和/或RCM312繼續(xù)估算目標(biāo)物體的蹤跡(基于最后已知的位置和相對速度)，直到由壓力傳感器308和加速計(jì)306確認(rèn)目標(biāo)與主車輛150之間的碰撞。用于信號濾波和預(yù)測的公知技術(shù)可以用于精確地追蹤并預(yù)測目標(biāo)物體的路徑。例如，卡爾曼(Kalman)濾波技術(shù)。對于目標(biāo)物體來說，在碰撞路線上從右后象限接近主車輛150是可能的，因此該目標(biāo)物體由覆蓋該象限中的盲區(qū)探測區(qū)的遠(yuǎn)程傳感器304探測。如上文所述的類似追蹤和矢量計(jì)算在這種情況下執(zhí)行。當(dāng)目標(biāo)物體跨入閾值線502b時(shí)或在這之前撞擊算法優(yōu)選地通過RCM312被初始化，該閾值線502b通過RCM312來計(jì)算。算法初始化可以包括(但不限于)從穩(wěn)態(tài)或“穩(wěn)定”模式轉(zhuǎn)換至預(yù)備碰撞或“激活”模式。在激活模式中，RCM312的計(jì)算機(jī)資源可以集中于側(cè)面撞擊預(yù)測和探測。RCM312可以主要接收來自遠(yuǎn)程傳感器304的數(shù)據(jù)/信號，并以比處于穩(wěn)定模式中時(shí)更高的數(shù)據(jù)速率執(zhí)行計(jì)算。例如，來自壓力傳感器308和/或加速計(jì)306以及來自車輛狀態(tài)傳感器的信號，可以以更高的數(shù)據(jù)速率被接收，其中車輛狀態(tài)傳感器例如是慣性測量單元(MU)和車輪速度傳感器(未示出)。相應(yīng)地，側(cè)面撞擊算法比如果僅僅根據(jù)來自壓力傳感器308和加速計(jì)306的信息的情況更早地開始并且更快地運(yùn)行是可能的。當(dāng)探測到的壓力和/或加速度的水平(取決于壓力傳感器308或加速計(jì)306)達(dá)到一個(gè)閾值時(shí)，側(cè)面撞擊算法可以含有適當(dāng)?shù)能囕d安全或約束裝置的激活和展開，其中該閾值低于在沒有任何來自遠(yuǎn)程傳感器304的預(yù)測、預(yù)接觸的信息時(shí)所使用的僅接觸(非預(yù)測)撞擊閾值。因此獲得了約束展開時(shí)間的減少，而沒有向主車輛150提供增加的附加遠(yuǎn)程傳感器設(shè)備的成本。因此，撞擊算法配置成當(dāng)目標(biāo)物體跨入所計(jì)算的距離的閾值時(shí)用RCM312初始化并展開車載安全系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^類似的系統(tǒng)來類似地感應(yīng)尾部撞擊。遠(yuǎn)程傳感器304設(shè)置的變化可以允許主車輛150周圍的不同的區(qū)域被覆蓋。圖6示出了基于雷達(dá)的多功能安全系統(tǒng)600，該系統(tǒng)具有安裝的具有不同區(qū)域覆蓋范圍的遠(yuǎn)程傳感器304。系統(tǒng)600可以類似于關(guān)于圖2所述的系統(tǒng)運(yùn)行，然而，遠(yuǎn)程傳感器304的不同的設(shè)置角度還可以允許主車輛150的尾部也得到監(jiān)測。第一設(shè)置602類似于到目前為止所述的技術(shù)。然而，遠(yuǎn)程傳感器304的設(shè)置中類似設(shè)置604的變化，可以允許放置在主車輛150的兩側(cè)上的遠(yuǎn)程傳感器304的視場如圖所示彼此在主車輛150的尾部相交。區(qū)域606和608示出了設(shè)置604中的盲區(qū)。當(dāng)視場的角度α保持在150°時(shí)，角度β可以在主車輛150的前部變化為β ’，其變化范圍為37°與45°之間，并且其根據(jù)在為了安全性的車輛設(shè)計(jì)過程中所計(jì)算的最佳范圍而確定。類似于閾值線502b的閾值線可以存在于這種設(shè)置中，該閾值線的計(jì)算和功能可以類似于前面所述內(nèi)容而保留。因此，通過這種配置，車輛150a可以在主車輛150的尾部被探測到。用于確定特定車輛安全方面所需的因素例如遠(yuǎn)程傳感器304的放置(設(shè)置角度)、視場的角度等，在設(shè)計(jì)階段過程中為車輛側(cè)面盲距(SBD)和尾部盲距(RBD)。這兩個(gè)方面都可以根據(jù)下面的關(guān)系來表示:SBD = (HL/2).tan ( β ) RBD = {(HW-Tff.Coef) /2}.tan (270- α - β )其中，α:遠(yuǎn)程傳感器304的視場的角度。β:雷達(dá)相對于 車輛的設(shè)置角度。HL:主車輛150的長度。HW:主車輛150的寬度。TW:目標(biāo)車輛寬度。Coef:雷達(dá)可探測目標(biāo)的有效系數(shù)。圖7示出了如前面的附圖中所示的遠(yuǎn)程傳感器304的設(shè)置604的基于雷達(dá)的多功能安全應(yīng)用700。如圖所示，即使車輛的前面的很大的區(qū)域經(jīng)歷了盲區(qū)，設(shè)置604也可以很好地運(yùn)行以探測側(cè)面和尾部的物體和車輛，其與CTA、LCA、BSD等一起允許積極的尾部和側(cè)面撞擊保護(hù)。因此，車輛150a通過設(shè)置604能夠被很好地監(jiān)測。然而，設(shè)置604經(jīng)歷了較小的多余重疊區(qū)域708。如上文所提及的，應(yīng)當(dāng)理解，應(yīng)用700將在主車輛150的前面遭受比圖2中的系統(tǒng)200所示更寬的盲區(qū)。相應(yīng)地，如圖2中所示的區(qū)域208a，對于應(yīng)用700來說變得更大，因此其對應(yīng)于圖 中更寬的區(qū)域208a’，并且圖2中的208b對應(yīng)于圖7中更寬的區(qū)域208b’。類似地，圖2中由區(qū)域202a所表示的視場對應(yīng)于圖7中的范圍202a’，并且圖2中的區(qū)域202b對應(yīng)于圖7中的范圍202b’。尾部撞擊保護(hù)系統(tǒng)可以可選地包含基于視覺的系統(tǒng)，或者在主車輛150的背后包含照相機(jī)，這樣的話可以通過如圖2中所示排列遠(yuǎn)程傳感器304來允許減小這種在主車輛150的前面的盲區(qū)。然而，這種與關(guān)于圖3所述的照相機(jī)310的布置類似的系統(tǒng)將需要附加單元來智能地控制來自尾部的撞擊。相應(yīng)地，基于視覺的系統(tǒng)可以包括處理進(jìn)入視覺信號的處理器，以及分析圖像并激活相應(yīng)的車載約束機(jī)構(gòu)以保護(hù)乘員的算法。應(yīng)當(dāng)理解，如這樣的配置會(huì)給主車輛150造成額外的系統(tǒng)復(fù)雜性。BSD、LCA和CTA的應(yīng)用在本領(lǐng)域中是公知的，將側(cè)面和尾部撞擊子系統(tǒng)并入應(yīng)用700中的方法在下文做出說明:圖8說明了運(yùn)行基于雷達(dá)的多功能安全應(yīng)用700的示例性方法800。在主車輛150的運(yùn)行路線中的任何點(diǎn)，應(yīng)用700持續(xù)監(jiān)測落入其視場內(nèi)的物體。在階段802，具有寬視場的應(yīng)用700可以在車輛一開始操作時(shí)就開始運(yùn)行。然而，也可以可選擇地通過配置在車輛范圍內(nèi)的人機(jī)界面開始。在階段804，遠(yuǎn)程傳感器304傳輸雷達(dá)波，監(jiān)測落入其視場內(nèi)的物體。所傳輸?shù)牟ㄔ谄鋸囊晥鲋写嬖诘奈矬w反射之后的接收，可以在階段806啟動(dòng)對這種物體的探測和追蹤。進(jìn)一步地，在階段808，基于進(jìn)入信號，應(yīng)用700探測遠(yuǎn)程傳感器304的視場中的進(jìn)入目標(biāo)的存在。因?yàn)橹鬈囕v150周圍的環(huán)境可以包含多個(gè)車輛，提供了多個(gè)反射點(diǎn)和表面，所以應(yīng)用700可以接收多個(gè)這種來自不只一個(gè)源的反射信號。因此，應(yīng)用700追蹤并聚集這種信號，并且計(jì)算所追蹤的目標(biāo)列表，其檢查信號是屬于一個(gè)物體還是多個(gè)物體。例如，由應(yīng)用700所接收的多個(gè)來自物體的相同的速率、時(shí)間以及恒定的物體進(jìn)入速度的信號，將區(qū)分物體是兩輪車還是卡車，或者在移動(dòng)的車輛與靜止的柱子之間做出區(qū)別。因此，追蹤和物體的類型的分類在階段808中執(zhí)行，接著這種進(jìn)入物體的探測在階段810中執(zhí)行。在下一個(gè)階段812，危險(xiǎn)的性質(zhì)的分類根據(jù)雷達(dá)波的接收來處理。應(yīng)用700將追蹤的目標(biāo)式樣分類并確定可能的撞擊的性質(zhì)。例如，如果車輛從尾部接近主車輛150，應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)必須做出響應(yīng)并開啟可以保護(hù)乘客不受到尾部撞擊的車輛約束，而不是激活在側(cè)面撞擊過程中進(jìn)行保護(hù)的約束。類似地，由于CTA與LCA不同，所以應(yīng)用700不會(huì)對路口交通警告狀況啟動(dòng)LCA0相應(yīng)地，應(yīng)用700根據(jù)探測到的危險(xiǎn)激活一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)，如BSD、CTA、側(cè)面撞擊保護(hù)、尾部撞擊保護(hù)或LCA。這發(fā)生在各階段814、816、818、820和822中。當(dāng)車輛運(yùn)行完成時(shí)，應(yīng)用700最終在最后的階段824停止運(yùn)行。此外，可以在主車輛150中提供可選擇的人機(jī)界面以停止或禁用應(yīng)用700。圖9不出了如上文提及的側(cè)面撞擊保護(hù)子系統(tǒng)818。在階段902,子系統(tǒng)818作為主車輛150中的應(yīng)用700的一部分開始運(yùn)行。在階段904，子系統(tǒng)818分類任何進(jìn)入的側(cè)面碰撞目標(biāo)，其幫助在如汽車與摩托車的物體之間做出區(qū)分。在下一個(gè)階段906中，基于進(jìn)入物體與主車輛150的相對速度評估和確定碰撞威脅。根據(jù)撞擊的可能性，碰撞威脅的評估形成了用于配置碰撞威脅閾值的輸入。這種閾值計(jì)算在下一個(gè)階段908中執(zhí)行，并且配置為通過RCM312來提供撞擊的量級或嚴(yán)重程度的值。接下來的階段910確認(rèn)碰撞威脅是否比所計(jì)算的閾值更小或更大。如果發(fā)現(xiàn)威脅更小，則可以警告子系統(tǒng)818返回階段904并恢復(fù)為監(jiān)測周圍的物體。然而，如果發(fā)現(xiàn)威脅大于閾值，則子系統(tǒng)818進(jìn)入下一個(gè)階段912，以配置閾值線并等待直到進(jìn)入物體跨入閾值線。如果進(jìn)入物體跨入閾值線，則子系統(tǒng)818進(jìn)入下一個(gè)階段914，否則將再次警告子系統(tǒng)818返回階段904。應(yīng)當(dāng)理解，閾值線與關(guān)于圖5B所示的閾值線502b在功能性上類似。在階段914，進(jìn)入物體跨入閾值線的瞬間，展開可復(fù)位約束，如座椅安全帶、可復(fù)位側(cè)面墊式安全氣囊等。因此，在下一個(gè)階段916中開啟側(cè)面撞擊算法來主動(dòng)地監(jiān)測側(cè)面壓力和加速計(jì)傳感器。在階段918，壓力傳感器308和加速計(jì)306都被持續(xù)監(jiān)測。隨著來自進(jìn)入物體的信號被遠(yuǎn)程傳感器304接收，用于壓力傳感器308和加速計(jì)306的閾值在階段920基于物體的分類和相對速度被降低并確立。進(jìn)一步地，在階段922，如果傳感器信號超過所確立的閾值，則車載約束被激活。這種激活在隨后的階段924具有早于傳統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)毫秒、以及時(shí)方式保護(hù)車輛乘員的優(yōu)勢。在抑制的激活和隨后的展開之后，子系統(tǒng)818最后在階段926停止運(yùn)行并退出。如上文所提及的，在階段920，如果探測到的物體接近撞擊時(shí)發(fā)展成較低的速度，則用于壓力傳感器308和加速計(jì)306的閾值不會(huì)降低，這是因?yàn)檩^小的撞擊不必安全氣囊展開。圖10示出了類似的基于雷達(dá)的多功能安全應(yīng)用700內(nèi)的子系統(tǒng)820，其集中在主車輛150的尾部撞擊保護(hù)上。相應(yīng)地，子系統(tǒng)820在階段1002開始運(yùn)行。此開始可以與車輛的點(diǎn)火系統(tǒng)一起被自動(dòng)開啟，或者通過車輛范圍內(nèi)所提供的人機(jī)界面來提供。對來自尾部的物體的碰撞的評估在接下來的階段1004中執(zhí)行。這種評估基于從由遠(yuǎn)程傳感器304監(jiān)測的物體接收的信號。因此，威脅閾值根據(jù)撞擊的可能性、形成用于配置碰撞威脅閾值的輸入的碰撞威脅的評估來確定，這都發(fā)生在階段1006中。在階段1008，如果發(fā)現(xiàn)碰撞威脅值小于閾值，則子系統(tǒng)820恢復(fù)返回監(jiān)測周圍物體的階段1004。另一方面，如果發(fā)現(xiàn)碰撞威脅大于閾值，則在階段1010子系統(tǒng)820開啟車載安全和約束系統(tǒng)并等待物體跨入閾值線，其中的閾值線類似于關(guān)于圖5B中所述的閾值線502b。這種開啟基于配置有RCM312的撞擊算法。基于跨入閾值線，在階段1012子系統(tǒng)820在撞擊之前運(yùn)行以展開可復(fù)位的約束裝置。因此，應(yīng)用700通過以及時(shí)的方式開啟并展開車載安全系統(tǒng)保護(hù)車輛乘員不遭受尾部的撞擊，這是通過持續(xù)監(jiān)測周圍環(huán)境完成的。最后，一旦撞擊已經(jīng)發(fā)生并且車載約束展開，則在階段1014，子系統(tǒng)820將運(yùn)行以停止并退出操作，或者將返回操作的開始。圖8中所示的其他安全系統(tǒng)如BSD、LCA和CTA的運(yùn)行，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所周知的，因此不在本發(fā)明中贅述。本說明書列出了多個(gè)具體的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例中的變化將在具體實(shí)施方式
和環(huán)境中具體實(shí)施本發(fā)明的主題的過程中自然地出現(xiàn)。還應(yīng)當(dāng)理解，這種變化和其他，都屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。那些可能的變化和上文列出的具體的實(shí)例都不是為了限制本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明的范圍只由權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種車輛中的多功能安全系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包含: 鄰近車輛的后角放置的遠(yuǎn)程傳感器，該遠(yuǎn)程傳感器包括以預(yù)定義的角度覆蓋視場的雷達(dá)波，該遠(yuǎn)程傳感器配置為探測落入與車輛相距預(yù)定義的距離內(nèi)的物體； 控制模塊，其配置為接收來自遠(yuǎn)程傳感器的信號以計(jì)算在視場中探測到的物體的逼近矢量，并基于該逼近矢量確定物體撞擊車輛的可能性，該控制模塊基于從遠(yuǎn)程傳感器接收到的信號來確定撞擊速度、撞擊位置以及撞擊的嚴(yán)重程度，并將撞擊的嚴(yán)重程度與所計(jì)算的閾值進(jìn)行比較；以及 與控制模塊一起配置以基于物體跨入所計(jì)算的距離的閾值來開啟并展開車載安全系統(tǒng)的撞擊算法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，多功能安全系統(tǒng)包含下列系統(tǒng)中的至少一種: 盲區(qū)探測系統(tǒng)； 變道輔助系統(tǒng)； 路口交通警告系統(tǒng)；或 撞擊保護(hù)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，遠(yuǎn)程傳感器為多波束24GHz雷達(dá)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，遠(yuǎn)程傳感器為掃描頻率在24至78GHZ范圍內(nèi)的電子掃描雷達(dá)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的系統(tǒng)，其特征在于，所計(jì)算的閾值為對車輛乘員引起損傷的最小的撞擊嚴(yán)重程度值，該撞擊嚴(yán)重程度值取決于撞擊的速度。
6.一種操作車輛中的多功能安全系統(tǒng)的方法，其特征在于，該方法包含: 通過傳輸和接收由遠(yuǎn)程傳感器產(chǎn)生的雷達(dá)波來探測與車輛相距預(yù)定義的距離內(nèi)的物體，傳感器鄰近車輛的后角放置并以預(yù)定義的角度覆蓋視場； 追蹤并分類物體的類型，分類根據(jù)雷達(dá)波的接收來執(zhí)行，響應(yīng)通過多功能安全系統(tǒng)來確立； 基于來自遠(yuǎn)程傳感器的信號的接收通過控制模塊表達(dá)物體的逼近矢量以確定撞擊的可能性； 通過控制模塊確定撞擊的速度和嚴(yán)重程度； 基于與控制模塊一起配置的撞擊算法開啟車載安全系統(tǒng)； 將撞擊的嚴(yán)重程度與所計(jì)算的閾值進(jìn)行比較；以及 當(dāng)物體處于所計(jì)算的與車輛相距的距離的閾值內(nèi)時(shí)，展開車載安全系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，車載安全系統(tǒng)包含下列系統(tǒng)中的至少一種: 盲區(qū)探測系統(tǒng)； 變道輔助系統(tǒng)； 路口交通警告系統(tǒng)；或 撞擊保護(hù)系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，物體的速度使用多普勒技術(shù)來確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，遠(yuǎn)程傳感器為多波束24GHz雷達(dá)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，遠(yuǎn)程傳感器為掃描頻率在24至78GHZ范圍內(nèi)的電子掃描雷達(dá)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所計(jì)算的閾值為對車輛乘員引起損傷的最小的撞擊嚴(yán)重程度值，其中撞擊嚴(yán)重 程度值取決于撞擊的速度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于通過遠(yuǎn)程傳感器提供車輛中的多功能安全的系統(tǒng)和方法。該遠(yuǎn)程傳感器配置為通過雷達(dá)波以預(yù)定義的角度、并在預(yù)定義的距離內(nèi)探測周圍的物體。控制模塊通過所計(jì)算的探測到的物體的逼近矢量來計(jì)算物體撞擊車輛的速度、嚴(yán)重程度和可能性。該控制模塊還將撞擊的嚴(yán)重程度與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，并配置撞擊算法以基于物體跨入所計(jì)算的距離的閾值來開啟和展開車載安全系統(tǒng)。
文檔編號B60R21/013GK103204121SQ20131001393
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者樂家良, 馬諾哈普拉薩德·K·拉奧, 埃里克·L·里德 申請人:福特全球技術(shù)公司