使用车辆中不同位置处的横向加速度进行区域外碰撞检测的制作方法

使用车辆中不同位置处的横向加速度进行区域外碰撞检测
1.相关申请的交叉引用本技术要求美国临时专利申请号63/057,003的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
2.实施例涉及使用在车辆内的不同位置处检测到的横向加速度值来检测涉及车辆的区域外（off-zone）碰撞。


背景技术：

3.当前的车辆安全系统包括被设计成用于检测对车辆的撞击的各种传感器。然而，这些传感器没有被优化来检测车辆的a柱前面的撞击（例如，发生在车辆挡风玻璃或仪表板前方的撞击）和车辆的c柱后面的撞击（例如，发生在后挡风玻璃后面的撞击）。这种类型的撞击被称为“区域外撞击”或“区域外碰撞”。区域外撞击通常发生在变道或合并、交叉路口、掠过护栏以及其他驾驶情形期间。因为这些区域外碰撞难以用常规的系统检测到，所以可能无法响应于碰撞而采取适当的措施。


技术实现要素：

4.因此，除了其他目标，一些实施例的一个目标是使用来自一个或多个加速度传感器的平移加速度来检测涉及车辆的区域外碰撞。
5.一个实施例提供了一种用于检测涉及车辆的区域外撞击的系统。该系统包括定位在车辆车身内的至少两个加速度传感器和电子处理器。电子处理器被配置成从所述至少两个加速度传感器中的第一加速度传感器接收车辆中心线处的第一加速度值，并从所述至少两个加速度传感器中的第二加速度传感器接收车辆中心线处的第二加速度值。电子处理器还被配置成基于第一加速度和第二加速度导出车辆中心线处的近似偏航加速度。电子处理器进一步被配置成将近似偏航加速度与阈值进行比较，并响应于偏航加速度超过阈值而发起一个或多个动作。
6.另一个实施例提供了一种用于检测涉及车辆的区域外碰撞的方法。该方法包括利用电子处理器从至少两个加速度传感器中的第一加速度传感器接收车辆中心线处的第一加速度值，并且利用电子处理器从所述至少两个加速度传感器中的第二加速度传感器接收车辆中心线处的第二加速度值。该方法还包括利用电子处理器基于第一加速度和第二加速度导出车辆中心线处的近似偏航加速度。该方法进一步包括利用电子处理器将近似偏航加速度与阈值进行比较，并且利用电子处理器响应于偏航加速度超过阈值而发起一个或多个动作。
7.另一实施例提供了一种包含指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由电子处理器执行时被配置成执行一组功能，所述一组功能包括从第一加速度传感器接收车辆中心线处的第一加速度值以及从第二加速度传感器接收车辆中心线处的第二加速度值。该组
功能还包括基于第一加速度和第二加速度导出车辆中心线处的近似偏航加速度。该组功能还包括将近似偏航加速度与阈值进行比较，并响应于偏航加速度超过阈值而发起一个或多个动作。
8.通过阅读下面的详细描述和相关附图，这些和其他特征、方面和优点将变得显而易见。应当理解，前面的概述和下面的详细描述都是解释性的，并且不限制所要求保护的方面。
附图说明
9.图1图示了根据一些实施例的用于检测涉及车辆的区域外碰撞的系统。
10.图2图示了根据一些实施例的电子控制器。
11.图3图示了根据一些实施例的用于收集车辆车身中的加速度值的传感器配置。
12.图4a图示了根据一些实施例的车辆上的撞击区域。
13.图4b是图示根据一些实施例如何在二维特征空间中确定撞击区域的曲线图。
14.图5图示了根据一些实施例的用于检测涉及车辆的区域外碰撞的方法。
15.图6图示了根据替代实施例的用于检测涉及车辆的区域外碰撞的方法。
具体实施方式
16.在以下描述和附图中描述和说明了一个或多个实施例。这些实施例不限于本文提供的具体细节，并且可以以各种方式进行修改。此外，可能存在本文没有描述的其他实施例。此外，本文描述的由一个部件执行的功能可以由多个部件以分布式方式执行。同样，由多个部件执行的功能可以由单个部件整合和执行。类似地，被描述为执行特定功能的部件也可以执行本文没有描述的附加功能。例如，以某种方式“配置”的装置或结构至少以该方式配置，但是也可以以未列出的方式配置。此外，本文描述的一些实施例可以包括一个或多个电子处理器，其被配置成通过执行存储在非暂时性计算机可读介质中的指令来执行所描述的功能。类似地，本文描述的实施例可以被实施为存储可由一个或多个电子处理器执行以执行所描述的功能的指令的非暂时性计算机可读介质。如在本技术中所使用的，“非暂时性计算机可读介质”包括所有计算机可读介质，但不包括暂时性传播信号。因此，非暂时性计算机可读介质可以包括例如硬盘、cd-rom、光存储装置、磁存储装置、rom（只读存储器）、ram（随机存取存储器）、寄存器存储器、处理器高速缓存或其任何组合。
17.此外，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，且不应被视为限制。例如，本文使用的“包含”、“含有”、“包括”、“具有”及其变型意味着涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“连接”和“耦合”被广泛使用，并且涵盖直接和间接连接和耦合两者。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括直接或间接的电连接或耦合。另外，电子通信和通知可以使用有线连接、无线连接或其组合来执行，并且可以通过各种类型的网络、通信信道和连接直接或通过一个或多个中间装置来传输。此外，诸如第一和第二、顶部和底部等关系术语在本文可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。
18.图1图示了用于检测涉及车辆105的区域外碰撞的系统100的示例。车辆105可以是汽车、卡车、牵引车拖车或其他类型的车辆。车辆105被图示为具有四个车轮110-113，但是
基于车辆105的类型，可以包括更多或更少的车轮。在一些实施例中，车辆105是自主或半自主车辆。
19.系统100包括至少两个加速度传感器（由第一加速度传感器115和第二加速度传感器116图示，它们可以被称为“加速度传感器115-116”）。加速度传感器115-116检测车辆105的车身中的横向加速度。在一个实施例中，加速度传感器115-116沿着车辆105的中心线120安装在车辆105的车身中。在另一个实施例中，加速度传感器115-116位于车辆105的车身的其他部分处，诸如替代位置117-118处。在该实施例中，加速度传感器115-116可以对称地安装在车辆105的车身中（例如，距中心线20相同的距离）。在另一个实施例中，加速度传感器115-116中的至少一者可以安装在车辆105的质心处。在一些实施例中，加速度传感器115-116被配置成估计沿着车辆105的中心线120的不同点处的横向加速度值，即使加速度传感器115-116没有沿着中心线120安装或定位。
20.系统100还包括电子控制器125。在所示实施例中，电子控制器125位于车辆105的质心处。然而，应当理解，电子控制器125可以位于车辆车身内的其他位置处。
21.图2图示了电子控制器125的一个示例。电子控制器125包括通信接口205、电子处理器210和存储器215。通信接口205允许电子处理器210通过无线或有线通信技术与外部硬件（诸如加速度传感器115-116和/或后端服务器）通信。电子处理器210被配置成访问存储器215，并且尤其执行指令以实施本文描述的方法和功能。电子处理器210可以是微处理器、专用集成电路（“asic”）或类似的处理电路。存储器215是非暂时性的计算机可读介质，并且包含尤其这样的指令，即该指令在由电子处理器210执行时执行本文描述的方法和功能。
22.存储器215尤其包括碰撞检测软件220。碰撞检测软件220使用来自诸如加速度传感器115-116的各种传感器的输入来检测涉及车辆105的撞击。特别地，碰撞检测软件220使用来自加速度传感器115-116的加速度值来检测涉及车辆105的区域外碰撞。
23.图3图示了用于收集车辆车身中的加速度值的传感器配置。在这些配置中，车辆105可以使加速度传感器115-116定位在由y_ufs、y _ecu和y _rear图示的位置中的任何一者处。当撞击车辆305在区域外中接触车辆105时，在车辆105中出现平移加速度和旋转加速度或偏航加速度两者。加速度传感器115-116检测撞击的平移加速度分量。
24.车辆105的中心线120处的偏航加速度可以使用由加速度传感器115-116检测到的两个平移加速度值来近似。在一个实施例中，每个测量点（例如，加速度传感器115-116）处的线性加速度可以被解释为平移加速度（其在所有测量点处是相同的值）与围绕车辆105的质心的旋转加速度的总和。基于偏航加速度和从质心到测量点的半径向量来确定旋转加速度，，其中为偏航加速度，为旋转加速度，并且为半径向量。
25.利用位于距质心不同距离r1和r2处的两个不同测量点，这些测量点中的每一者处的线性加速度可以被总结在以下等式中：
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等式 1，
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等式 2。
26.距离r1和r2是已知的量。换句话说，当加速度传感器115-116安装在车辆105中时，加速度传感器115-116被放置在车辆105内距车辆105的质心具有已知距离的位置处，并且该距离不必被确定。
27.然后，如等式3所示，可通过取两个线性加速度、的差来获得偏航加速度。
28.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等式 3。
29.然后，可以根据来自第一加速度传感器115的第一加速度和来自第二加速度传感器116的第二加速度之间的差导出偏航加速度。
30.在第二实施例中，如果测量点中的一个位于车辆105的质心附近（），使得旋转加速度变为零，则等式4可以替代地用于通过取第一加速度和第二加速度的商来获得偏航加速度。
31.ꢀꢀꢀꢀꢀ
等式 4。
32.基于等式3抑或等式 4，可以通过求解来导出车辆105的中心线120处的偏航加速度。
33.如果加速度传感器115-116没有直接安装在车辆105的中心线120上，则来自加速度传感器115-116的加速度值仍然有意义。特别地，如果加速度传感器115-116中的一者被关于中心线120对称安装的一对传感器代替（例如，115被替代位置117-118处的2个传感器代替）（出于分类或标记的目的，其可以被称为“次级传感器”），则可以取两个加速度传感器117和118的平均值来获得车辆105的中心线120上的传感器115的近似加速度值。在其他实施例中，可以由加速度传感器117和118获得最大加速度或最小加速度。
34.碰撞检测软件220还可以包括阈值查找表或阈值曲线。阈值查找表和阈值曲线包含用于对导出的偏航加速度的值进行比较，以便确定是否已经发生了区域外碰撞。查找表和曲线可以基于车辆105的类型（例如，汽车相对于牵引车拖车）和车辆105的车辆结构来确定。将导出的偏航加速度输入到查找表中或者与曲线进行比较，并且如果导出的偏航加速度超过针对车辆105的期望值，则检测到区域外碰撞。在查找表中，x轴是取自加速度传感器115-116中的一者（优选地是最靠近车辆105的质心的加速度传感器）的横向加速度。横向加速度也可以通过取加速度传感器115-116处的加速度值的平均值来获得，如果加速度传感器115-116中的一者安装在车辆105的前端中且另一个加速度传感器安装在车辆105的后端中，这尤其有用。基于横向加速度，确定阈值。
35.碰撞检测软件220还执行撞击位置检测。例如，图4a图示了车辆105上的撞击区域405、406、407和408。点a和p图示了车辆105的中心线120上的加速度传感器115-116在其处测量横向加速度的点。点a和点p存在于同一纵向线上，在该实施例中是中心线120。因为点a和点p存在于同一条纵向线上，所以一点（例如点p）处的加速度可以用下面所示的等式5来表征。
36.ꢀꢀꢀꢀꢀ
等式 5在 等式5中，是纵向线上a点和p点之间的纵向距离，这两点都在该纵向线（在本例中是中心线120）上。从等式5中，然后可以导出偏航加速度，如以下等式6所示。
37.ꢀꢀꢀꢀꢀ
等式 6。
38.通过使用在点a和点p处确定或估计的加速度，可以确定偏航加速度。
39.基于针对点a和点p中的至少一者确定的加速度，并且基于确定的偏航加速度，碰撞检测软件220执行撞击位置检测。碰撞检测软件220使用二维特征空间来确定撞击区域405-408中的哪个已经接收到撞击。图4b中示出了二维特征空间450的一个示例。
40.二维特征空间450图示了基于点a和点p中的一者处的横向加速度的特征和基于偏航加速度的特征之间的关系。在二维特征空间450中，基于横向加速度的特征的正值指示车辆105已经在右侧上受到撞击并且正在向左移动，并且正值指示基于偏航加速度的特征的正值指示车辆105正在逆时针方向上旋转。如果基于点a和p中的所述一者的横向加速度的特征的值是正的，并且基于偏航加速度的特征的值是正的（象限一455），则在撞击区域407或右后撞击区域中检测到撞击。如果基于点a和p中的所述一者的横向加速度的特征的值是正的，并且基于偏航加速度的特征的值是负的（象限四460），则在撞击区域408或右前撞击区域中检测到撞击。如果基于点a和p中的所述一者的横向加速度的特征的值是负的，并且基于偏航加速度的特征的值是负的（象限三465），则在撞击区域406或左后撞击区域中检测到撞击。如果基于点a和p中的所述一者的横向加速度的特征的值是负的，并且基于偏航加速度的特征的值是正的（象限二470），则在撞击区域405或左前撞击区域中检测到撞击。
41.回到图1，电子控制器125通过有线方式（诸如车辆通信总线、控制器局域网（“can”）总线或直接电连接）或者通过无线方式（诸如无线收发器）与加速度传感器115-116通信地连接。电子控制器125还与其他车辆系统130通信，诸如包括气囊的车辆安全系统。在一个实施例中，如果车辆105是自主或半自主车辆，则电子控制器125还可以被配置成与远程位置处的后端服务器无线通信，所述后端服务器诸如是制造商的服务器、所有者的服务器等。
42.图5图示了根据一个实施例的用于检测涉及车辆105的区域外碰撞的方法500。方法500包括用电子处理器210从第一加速度传感器115接收车辆105的中心线120上的点的第一加速度值（框505）。方法500还包括利用电子处理器210从第二加速度传感器116接收车辆150的中心线120上的第二点的第二加速度值（框510）。
43.在一个示例中，电子处理器210然后根据如上所述的等式3确定第一加速度和第二加速度之间的差（框515）。然后，根据等式3，从第一加速度和第二加速度之间的差的结果导出车辆105的中心线120处的近似偏航加速度（框520）。
44.一旦电子处理器210已经导出车辆105的中心线120处的近似偏航加速度，就将偏航加速度与从存储在存储器215中的查找表或曲线获得的阈值进行比较（框525）。如果偏航加速度超过车辆105的阈值，则已经检测到区域外碰撞，并且电子处理器210被配置成发起一个或多个动作（框530）。
45.在一个实施例中，如果检测到区域外碰撞，则电子处理器210可以被配置成生成发送到车辆系统130的命令，以在除了执行其他安全措施意外，在车辆105中部署安全气囊。在另一个实施例中，电子处理器210被配置成还向与车辆105相关联的后端服务器发出警报，指示已经发生了区域外碰撞。例如，后端服务器可以由车辆105的所有者、车辆105的制造商等拥有。电子处理器210还可以被配置成向相关安全机构发送警报，诸如执法机构或救护车服务机构。
46.图6图示了根据第二实施例的用于检测涉及车辆105的区域外碰撞的方法600。方法600包括用电子处理器210从第一加速度传感器115接收第一加速度（框605）。方法400还
包括利用电子处理器210从第二加速度传感器116接收第二加速度（框610）。
47.在一个示例中，电子处理器210然后根据如上所述的等式4确定第一加速度和第二等式之间的商（框615）。然后根据等式4从第一加速度和第二加速度之间的商导出车辆105的中心线120处的近似偏航加速度（框620）。
48.一旦电子处理器210已经导出车辆105的中心线120处的近似偏航加速度，就将偏航加速度与从存储在存储器215中的查找表或曲线获得的阈值进行比较（框625）。如果偏航加速度超过针对车辆105的阈值，则已经检测到区域外碰撞，并且电子处理器210被配置成发起一个或多个动作（框630），诸如在车辆105中部署安全气囊或者如上所述向后端服务器发送警报。
49.以下示例说明了本文描述的示例系统和方法。示例1：一种用于检测涉及车辆的区域外碰撞的系统，该系统包括定位在车辆车身内的至少两个加速度传感器；以及电子处理器，其被配置成：从所述至少两个加速度传感器中的第一加速度传感器接收车辆中心线处的第一加速度值；从所述至少两个加速度传感器中的第二加速度传感器接收车辆中心线处的第二加速度值；基于第一加速度值和第二加速度值导出车辆中心线处的近似偏航加速度；将近似偏航加速度与阈值进行比较；并且响应于偏航加速度超过阈值而发起一个或多个动作。
50.示例2：示例1的系统，其中，第一加速度传感器和第二加速度传感器定位在车辆中心线处。
51.示例3：示例1或示例2的系统，其中，第一加速度传感器和第二加速度传感器位于距车辆质心的两个不同的纵向距离处。
52.示例4：示例1-3中任一示例的系统，其中，由第一加速度传感器和第二加速度传感器组成的组中的一者包括对称地定位在车辆的车身内的一对次级传感器。
53.示例5：示例1-4中任一示例的系统，其中，基于第一加速度值和第二加速度值中的至少一者来确定阈值。
54.示例6：示例1-5中任一示例的系统，其中，所述一个或多个动作包括部署车辆的安全系统。
55.示例7：示例1-6中任一示例的系统，其中，所述一个或多个动作包括向与车辆相关联的后端系统发送一个或多个警报。
56.示例8：一种用于检测涉及车辆的区域外碰撞的方法，该方法包括：用电子处理器从至少两个加速度传感器中的第一加速度传感器接收车辆中心线处的第一加速度值；用电子处理器从所述至少两个加速度传感器中的第二加速度传感器接收车辆中心线处的第二加速度值；利用电子处理器，基于所述第一加速度值和所述第二加速度值，导出车辆中心线处的近似偏航加速度；用电子处理器将近似偏航加速度与阈值进行比较；以及响应于偏航加速度超过阈值，利用电子处理器发起一个或多个动作。
57.示例9：示例8的方法，其中，第一加速度传感器和第二加速度传感器定位在车辆中心线处。
58.示例10：示例8或示例9的方法，其中，第一加速度传感器和第二加速度传感器位于距车辆质心的两个不同的纵向距离处。
59.示例11：示例8-10中任一实施例的方法，其中，由第一加速度传感器和第二加速度
传感器组成的组中的一者包括对称设置在车辆的车身内的一对次级传感器。
60.示例12：示例8-11中任一示例的方法，其中，基于第一加速度值和第二加速度值中的至少一者来确定阈值。
61.示例13：示例8-12中任一示例的方法，其中，所述一个或多个动作包括部署车辆的安全系统。
62.示例14：示例8-13中任一示例的方法，其中，所述一个或多个动作包括向与车辆相关联的后端系统发送一个或多个警报。
63.示例15：一种包含指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由电子处理器执行时被配置成执行一组功能，该组功能包括：从位于车辆车身中的第一加速度传感器接收车辆中心线处的第一加速度值；从位于车辆的车身中的第二加速度传感器接收车辆中心线处的第二加速度值；基于第一加速度值和第二加速度值导出车辆中心线处的近似偏航加速度；将近似偏航加速度与阈值进行比较；以及响应于偏航加速度超过阈值，发起一个或多个动作。
64.示例16：示例15的非暂时性计算机可读介质，其中，第一加速度值和第二加速度值是平移加速度值。
65.示例17：示例15或示例16的非暂时性计算机可读介质，其中，基于第一加速度值和第二加速度值中的至少一者来确定阈值。
66.示例18：示例17的非暂时性计算机可读介质，其中，使用查找表来确定阈值。
67.示例19：示例17的非暂时性计算机可读介质，其中，使用曲线来确定阈值。
68.示例20：示例15-19中任一示例的非暂时性计算机可读介质，其中，一个或多个动作包括部署车辆的安全系统。
69.因此，本文描述的实施例尤其提供了用于检测涉及车辆的区域外碰撞的系统和方法。在以下权利要求中阐述了各种特征、优点和实施例。