JP2007517191A - 自動車安全装置用の物体認識装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの電磁波（１２）を発生するために構成されている信号源（１１）および障害物（１６）から反射される少なくとも１つの電磁波（１８）用の受信機（１４）を備えた自動車搭乗者保護システム用物体認識装置に関する。本発明によれば、評価装置（２０）が設けられて、障害物（１６）から反射されかつ受信機（１４）によって受信される少なくとも１つの電磁波（１８）の偏波を評価し、かつ少なくとも１つの評価信号（２２）を発生するように構成されている。それにより、例えば表面構造のように障害物に関する付加的な情報を得て、自動車搭乗者保護システムのために使用することが可能である。

Description

本発明は、請求項１に記載の自動車安全装置用物体認識装置および請求項１４に記載の方法に関する。

自動車技術において、能動的運転援助システムの重要性が増している。安全レベルをさらに改善するため、近年においては「予測する」安全システム、すなわち、自動車の周囲を光学的に検出し、それによって得られたデータおよび情報を安全コンセプトで利用するシステムが、使用されるようになってきている。

現時点では、いわゆるｃＶ（ｃｌｏｓｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）センサが試験的に使用されている。このようなｃＶセンサは、自動車と障害物との差速度を測定するものであり、レーザ光線やレーダを利用している。差速度を求めるため、測定すべき物体あるいは障害物において反射される信号が受信されるまでの送信される信号の「差伝搬時間」が測定される。

しかしこの方法には、安全に対して限られた説得力のデータや情報しか発生できないという欠点がある。直接得られる情報は、センサに対する物体や障害物の相対速度およびセンサに対するその距離のみである。物体（例えばダンボール、自動車）の性質のように障害物に関するそれ以外の情報は、この方法では得ることができない。すなわちｃＶセンサの速度から、障害物の速度を直接求めることしかできない。

特に障害物の性質や質量に関する情報は、自動車と障害物との衝突の経過に対して重要な役割を果たすので、これらの情報を求めて自動車における安全コンセプトの判断プロセスに取り込むことは、大いに有効であろう。

従って本発明の課題は、相対速度以外に、自動車安全システムによって有利に評価されることのできる少なくとも１つの別の情報を発生できる自動車安全装置用の物体認識装置および方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の自動車安全装置用物体認識装置および請求項１４に記載の方法によって解決される。本発明のそれ以外の実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明の重要な思想は、障害物の所で反射される例えばレーザ光線のような電磁波の偏波を評価することである。偏波を評価することで、障害物の種類特にその表面構造に関する情報を得ることが可能になる。これは、レーザ光のような偏波された電磁波は、異なる物質では、偏波面に対し異なる回転角で反射され、すなわち反射の際偏波回転角が物質に依存する、という認識に基いている。対象物より反射されるレーザ光の偏波面の回転は、適当な光学及び電子機器によって測定し、適当な信号に変換することができる。

さて本発明は、少なくとも１つの電磁波を発生するように構成されている信号源、および障害物から反射される少なくとも１つの電磁波を受信する受信機を装備した自動車搭乗者保護システム用物体認識装置に関する。本発明によれば、評価装置が設けられて、障害物から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波の偏波を評価し、かつ少なくとも１つの評価信号を発生するように構成されている。このように発生される少なくとも１つの評価信号は、自動車搭乗者保護システムの安全装置用の使用可能信号あるいは情報信号として利用することができる。評価装置が、障害物から反射されかつ受信機によって受信される電磁波と送信される少なくとも１つの電磁波との間の偏波の回転角を検出するように構成されている。

その代わりにあるいはそれに加えて、評価装置が、障害物から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波の偏波タイプを検出するように構成されている。

評価の精度を更に高めるために、評価装置が、障害物から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波の波長を検出するように構成されている。

評価を特に正確に行うため、信号源が、発生される少なくとも１つの電磁波の偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプを変化し、特に少なくとも２つの異なるように偏波された電磁波を発生するように構成されている。

更に信号源が、発生される少なくとも１つの電磁波の波長を変化し、特に波長の異なる少なくとも２つの電磁波を発生するように構成されている。

特に評価装置が、評価される偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプおよび／あるいは波長に基いて障害物の表面構造を検出し、特に波長の異なる少なくとも２つの電磁波の偏波特性、なるべくはその関係を評価するように構成されている。

好ましい実施形態においては、評価装置が、検出された表面構造についての情報に基いて、評価信号として、自動車搭乗者保護システムに影響を与えかつ／あるいは制御する情報信号を発生するように構成されている。

搭乗者保護システムの制御装置が、評価信号を閾値と比較する比較装置を有し、閾値を超えた場合、制御装置が、評価信号により少なくとも１つの安全装置を始動させるように構成されている。

特に好ましい実施形態では、搭乗者保護システムの制御装置が、評価信号に応じて安全装置を始動させる閾値を変化するように構成されている。例えば本発明による装置によって、障害物としてコンクリートブロックが検出されると、エアバッグの始動用閾値を低下させることができる。

本装置は、プレ・クラッシュ・システム、ｃＶシステム、ＡＤＣシステム、障害物および／あるいは凍結警告システムおよび／あるいは走行路面状態認識システムにおいて使用される。

更に、受信機が、評価装置により制御されて受信特性を変化するように構成されている。例えば受信機は、受信光学系が異なる偏波面に設定されるように制御されることが可能である。従って障害物の反射特性を異なる偏波面で検査し、それにより障害物の性質に関する多くの情報が求められる。

信号源が、少なくとも１つの直線偏波、円偏波、楕円偏波された電磁波を、特に可視光範囲にある波長で発生するように構成されていることが好ましい。それにより、例えば偏波方向の異なる複数のレーザ光線を照射し、障害物における異なるかも知れない反射を評価することが可能になる。また、偏波されない電磁波を送信し、障害物におけるその反射の偏波特性を分析し、特に反射波に含まれる偏波成分および偏波方向を分析し、こうして得られる情報を、コンクリート、木材、金属、ダンボールその他の特定の物質における偏波反射波の偏波のため記憶されている情報と比較することも可能である。

更に本発明は、少なくとも１つの電磁波を発生して発信し、障害物から反射される少なくとも１つの電磁波を受信する、自動車搭乗者保護システム用物体認識方法に関する。本発明によれば、特に障害物との相対速度およびその距離以外に障害物についての付加的な情報を得るため、障害物から反射されかつ受信される少なくとも１つの電磁波の偏波を評価し、少なくとも１つの評価信号を発生させる。

特に、障害物から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波と送信される少なくとも１つの電磁波との間の偏波回転角を検出する。

更に、障害物から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波の偏波タイプを検出することができる。

評価を更に改善するため、障害物から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波の波長を検出することができる。

障害物の性質を検出するのに十分な情報を得るために、発生される少なくとも１つの電磁波の偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプを変化し、特に２つあるいはそれ以上の異なる偏波を持つ電磁波を送信することが好ましい。

更に発生される少なくとも１つの電磁波の波長を変化させ、特に２つあるいはそれ以上の異なる波長の電磁波を送信することができる。

評価される偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプ、および／あるいは波長に基いて、障害物の表面構造を検出することができる。

特に、検出される表面構造の情報に基いて、自動車搭乗者保護システムを制御することができる。

精度を更に高めるため、送信時の送信特性および／あるいは障害物から反射される少なくとも１つの電磁波の受信時の受信特性を変化することができる。

典型的には、少なくとも１つの直線偏波、円偏波、楕円偏波された電磁波、特に可視光の範囲にある波長の電磁波を発生させることができる。

本発明のそれ以外の利点及び応用可能性は、ただ１つの図面に示されている実施例に関する以下の説明から明らかになる。

明細書、特許請求の範囲、要約および図では、後に記載する符号の説明に記載されている符号および名称を使用する。

ただ１つの図１には、衝突や事故の際シートベルト３４とエアバック３８によって保護される搭乗者３６を含む乗用車（ＰＫＷ）３２が示されている。エアバック３８は、（ガス発生器を含む）エアバック制御システム２６により、衝突の際、点火あるいは始動され、膨らんだ状態を破線で示されている。シートベルト３４は、衝突の際該シートベルト３４を引き締めるシートベルトテンショナ２８により監視される。車両搭乗者の安全のために、場合によっては更に障害物の接近や迫る危険の際音や光で警告する乗用車３２の計器盤の範囲に、障害物警告表示器３０が設けられている。

エアバッグ制御システム２６、シートベルトテンショナ２８および障害物警告表示器３０は、自動車安全装置の一部であり、自動車安全装置の制御装置２４によって制御される。このため制御装置２４は、例えば速度センサおよび／あるいは加速度センサのようなセンサの入力信号、および／あるいは例えばＣＡＮバスのような車両バスおよび以下詳しく説明する障害物センサなどのセンサの信号を処理する。

障害物センサは、大体において、レーザ光線１２を乗用車３２の走行方向へ発生する信号源としてのレーザ１０、障害物１６において反射されるレーザ光線１８用受信機としての偏向フィルタを前に備えた受信ダイオード１４、およびレーザ１０を制御しかつ偏光フィルタを前に備えた受信ダイオード１４の出力信号を評価する評価計算機２０を含んでいる。

レーザ１０は、大体において単色の直線偏光されたレーザ光線を発生する。障害物１６の性質に応じて、レーザ光線１２の偏光は、反射時に特定の角度回転される。従って反射されるレーザ光線１８の偏光面は、一般に送信されるレーザ光線１２の偏光面とは異なる角度を持っている。この回転は、偏光フィルタを前に備えた受信ダイオード１４により検出され、すなわち評価計算機２０によって処理される適当な出力信号が発生される。

評価計算機２０は、評価の結果を持つ評価信号２２を発生する。評価信号２２は、センサ信号として制御装置２４へ伝送される。制御装置２４において比較回路２５が、受信される評価信号２２を、所定の閾値２７あるいは、種類や規模に応じてなるべく１次元あるいは多次元特性曲線マップとして記憶されている情報と比較する。このような特性曲線マップは、例えば乗用車の前方周辺を走査する特殊な面センサによって発生することができる。

評価信号２２は、エアバッグ制御システまたはガス発生器２６およびシートベルトテンショナ２８のような安全装置類の直接始動には用いられず、制御装置２４用のいわゆる使用可能信号あるいは情報信号として用いられ、制御装置により、エアバッグ３８および／あるいはシートベルトテンショナ２８の点火装置を始動させることができる。

しかし評価信号２２としていわゆる使用可能信号が制御手段２４へ送られる場合、この信号が自動車安全装置の制御装置２４（あるいは例えばエアバッグ制御装置）用の例えば妥当性検査信号としての役割を果たし、それにより制御装置が、それ自体による始動決定に基いて、評価信号２２とのＡＮＤ演算によりこの決定の妥当性を検査できるようにすることは、排除されず、本発明により含まれる。

評価信号２２としていわゆる情報信号あるいは制御信号が送られる場合、この信号は、例えば制御装置２４に設定されている閾値２７あるいは始動閾値を適当に変化するか又は予想される状況に合わせるために用いることが可能である。具体的には、閾値２７が評価信号２２により影響され、すなわち障害物１６の種類に合わされることができる。

結局評価信号２２は、例えば警告信号灯制御手段あるいは障害物警告表示器３０のように自動車搭乗者保護システムの特定の安全装置を直接制御することもできる。この場合信号処理、あるいは閾値比較またはパターン比較（特性曲線マップを含める際）を含む信号前処理は、評価計算機２０において既に行われるのがよい。

さて図示されている実施例において、評価信号２２のレベルが、所定の閾値２７を超過するか、１次元あるいは多次元特性曲線マップの記憶されている情報との比較により、安全にとって危険な状況が推論されると、制御装置が、乗用車３２にある適当な安全装置を始動させるか、安全装置類用の制御信号および／あるいは使用可能信号を発生する。これは、例えば障害物警告表示器３０の始動であるか、あるいは乗用車３２と障害物１６の間隔が特定の最小値を下回って衝突が起こる場合、始動のための使用可能および／あるいはエアバッグ３８およびシートベルトテンショナ２８を始動する制御装置の始動閾値の適応である。

ここで重要なことは、反射されるレーザ光線１８の偏光の評価により得られる情報が、自動車の安全システムのために、例えば障害物の種類や性質に関して、自動車搭乗者保護システムを安全基準に関して更に改善できることである。

本発明の実施例を示す。

符号の説明

１０ レーザ（信号源）
１２ レーザ光線
１４ 偏光フィルタを前に備えた受信ダイオード
１６ 障害物
１８ 反射されるレーザ光線
２０ 評価計算機
２２ 評価信号
２４ 自動車安全装置の制御装置
２５ 比較回路
２６ エアバッグ制御システム
２７ 閾値
２８ シートベルトテンショナ
３０ 障害物警告表示器
３２ 乗用車
３４ シートベルト
３６ 搭乗者
３８ エアバッグ

Claims (24)

1. 少なくとも１つの電磁波（１２）を発生するように構成されている信号源（１０）、および障害物（１６）から反射される少なくとも１つの電磁波（１８）を受信する受信機（１４）を装備した自動車搭乗者保護システム用物体認識装置において、評価装置（２０）が設けられて、障害物（１６）から反射されかつ受信機（１４）によって受信される少なくとも１つの電磁波（１８）の偏波を評価し、かつ少なくとも１つの評価信号（２２）を発生するように構成されていることを特徴とする、自動車搭乗者保護システム用物体認識装置。
2. 評価装置（２０）が、障害物（１６）から反射されかつ受信機（１４）によって受信される電磁波（１８）と送信される少なくとも１つの電磁波との間の偏波の回転角を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 評価装置（２０）が、障害物（１６）から反射されかつ受信機（１４）によって受信される少なくとも１つの電磁波（１８）の偏波タイプを検出するように構成されていることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の装置。
4. 評価装置（２０）が、障害物（１６）から反射されかつ受信機（１４）によって受信される少なくとも１つの電磁波（１８）の波長を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項１あるいは２あるいは３に記載の装置。
5. 信号源（１０）が、発生される少なくとも１つの電磁波（１２）の偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプを変化し、特に少なくとも２つの異なるように偏波された電磁波（１２）を発生するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の装置。
6. 信号源（１０）が、発生される少なくとも１つの電磁波（１２）の波長を変化し、特に波長の異なる少なくとも２つの電磁波（１２）を発生するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の装置。
7. 評価装置（２０）が、評価される偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプおよび／あるいは波長に基いて障害物の表面構造を検出し、特に波長の異なる少なくとも２つの電磁波の偏波特性、なるべくはその関係を評価するように構成されていることを特徴とする、先行請求項の１つに記載の装置。
8. 評価装置（２０）が、検出された表面構造についての情報に基いて、評価信号（２２）として、自動車搭乗者保護システム（２４，２６，２８，３０）に影響を与えかつ／あるいは制御する情報信号を発生するように構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 搭乗者保護システムの制御装置（２４）が、評価信号（２２）を閾値（２７）と比較する比較装置（２５）を有し、閾値（２７）を超えた場合、制御装置（２４）が、評価信号（２２）により少なくとも１つの安全装置（２６，２８，３０）を始動させるように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 搭乗者保護システムの制御装置（２４）が、評価信号（２２）に応じて安全装置（２６，２８）を始動させる閾値（２７）を変化するように構成されていることを特徴とする、請求項８あるいは９に記載の装置。
11. プレ・クラッシュ・システム、ｃＶシステム、ＡＤＣシステム、障害物および／あるいは凍結警告システムおよび／あるいは走行路面状態認識システムにおいて使用されることを特徴とする、請求項９あるいは１０に記載の装置。
12. 受信機（１４）が、評価装置（２０）により制御されて受信特性を変化するように構成されていることを特徴とする、先行請求項の１つに記載の装置。
13. 信号源（１０）が、少なくとも１つの直線偏波、円偏波、楕円偏波された電磁波を、特に可視光範囲にある波長で発生するように構成されていることを特徴とする、先行請求項の１つに記載の装置。
14. 少なくとも１つの電磁波（１２）を発生し、送信し、障害物（１６）から反射される少なくとも１つの電磁波（１８）を受信する、自動車搭乗者保護システム用物体認識方法であって、障害物（１６）から反射されかつ受信される少なくとも１つの電磁波（１８）の偏波を評価し、少なくとも１つの評価信号を発生させることを特徴とする、自動車搭乗者保護システム用物体認識方法。
15. 障害物（１６）から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波（１８）と送信される少なくとも１つの電磁波との間の偏波回転角を検出することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 障害物（１６）から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波（１８）の偏波タイプを検出することを特徴とする、請求項１４あるいは１５に記載の方法。
17. 障害物（１６）から反射されかつ受信機によって受信される少なくとも１つの電磁波（１８）の波長を検出することを特徴とする、請求項１４，１５あるいは１６に記載の方法。
18. 発生される少なくとも１つの電磁波（１２）の偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプを変化し、特に２つあるいはそれ以上の異なる偏波を持つ電磁波（１２）を送信することを特徴とする、請求項１４〜１７の１つに記載の方法。
19. 発生される少なくとも１つの電磁波（１２）の波長を変化させ、特に２つあるいはそれ以上の異なる波長の電磁波（１２）を送信することを特徴とする、請求項１４〜１８の１つに記載の方法。
20. 評価される偏波、特に偏波角、偏波面および／あるいは偏波タイプ、および／あるいは波長に基いて、障害物の表面構造を検出することを特徴とする、請求項１４〜１９の１つに記載の方法
21. 検出される表面構造の情報に基いて、自動車搭乗者保護システム（２４，２６，２８，３０）を制御することを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 送信時の送信特性および／あるいは障害物（１６）から反射される少なくとも１つの電磁波（１８）の受信時の受信特性を変化することを特徴とする、請求項１４〜２１の１つに記載の方法。
23. 少なくとも１つの直線偏波、円偏波、楕円偏波された電磁波、特に可視光の範囲にある波長の電磁波を発生させることを特徴とする、請求項１４〜２２の１つに記載の方法。
24. 偏波されない電磁波を送信し、障害物におけるその反射を偏波特性に関して分析し、特に反射波に含まれる偏波成分および偏波方向に関して分析し、これにより得られた情報を、コンクリート、木材、金属、ダンボールその他特定の物質における偏波反射波に関して記憶されている情報と比較することを特徴とする、請求項１４〜２３の１つに項記載の方法。

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