專利名稱：行人傳感裝置以及相關方法
技術領域：
本申請涉及行人傳感裝置，特別是，涉及一種可以檢測出行人與車輛的碰撞的行人傳感裝置，其還涉及相關方法。
背景技術：
近年來，已經采取了各種努力來在車禍的時候提高安全性，不僅僅要保證與車輛發生碰撞的行人的安全，還要改善發生車禍時車內乘客的安全。
作為在碰撞中保護行人的措施，在過去用各種方法來減小沖擊力，沖擊力是車輛的機罩與行人碰撞時作用在行人上的，借此來盡可能地減少傷害值(行人受到的沖擊)。
例如，日本專利臨時公開文本No.11-28994(專利文獻1)公開了一種行人保護裝置，其結構是在在車輛與行人發生碰撞的時候升高車輛的機罩，以便吸收和減輕二次碰撞引起的沖擊，二次碰撞是由于行人與車輛遭遇引起的。特別是，當車輛在行駛過程中與行人發生碰撞并拋起行人的時候，被拋起的行人就與機罩的上表面發生碰撞(二次碰撞)。當發生這種情況的時候，機罩被觸發并被抬高，使得機罩在二次碰撞中吸收和減輕沖擊。這樣在碰撞過程中就可以減輕對行人的傷害。
而且，車輛安裝了越來越多的電子產品，相信這種趨勢會持續增長。安裝在車輛上的每個產品都要通過EMC(電磁兼容性)測試。照例，專利文獻1中公開的行人保護裝置要通過EMC測試。
容易想到的是，同行人保護裝置一起，要有一個行人傳感器被布置成在它需要以合理的方式測量車輛與行人之間發生碰撞的時候來覆蓋保險杠加強件的前方區域。當行人傳感器包括一個傳感器，該傳感器可以利用電流的變化來檢測碰撞的時候，行人傳感器本身可以作為一個天線，電磁波從該天線中發射出去來負面影響其它電子產品。相反，行人傳感器接收其它電子產品所發射出來的電磁波，導致出現錯誤的操作。這樣，行人傳感器就會是不利的產品結構，因為其抗EMC較差。
例如，在行人傳感器包括檢測行人與車輛發生碰撞的線束型傳感器的結構中，如果傳感器的長度較長，通常傳感器就有一個電磁屏蔽結構，以便能提高EMC性能和傳感性能。例如，日本專利臨時公開文本No.6-302985(專利文獻2)公開了一種電磁屏蔽金屬絲網，其由金屬絲網或電鍍了金屬的非金屬絲編織的金屬絲網構成，其可以用來阻擋電磁波。
但是，線束型傳感器采用電磁屏蔽結構，傳感器被例如電磁屏蔽金屬絲網的材料覆蓋來屏蔽電磁波，使用這種傳感器就導致行人傳感裝置的成本大量增加。也就是說，不僅電磁屏蔽金屬絲網的材料本身會增加成本，而且組裝這些部件的成本也會增加。
發明內容
本發明考慮到上述問題，它的目的是提供一種適合安裝在車上的行人傳感裝置及其相關方法，可以檢測車輛與行人之間發生的碰撞。
為了達到上述目標，本發明的一個方面是提供一種行人傳感裝置，該裝置包括行人傳感器，其包括了一個沖擊傳感器，該沖擊傳感器帶有一個安裝在車輛前部的光纖和一個連接到光纖上的光發射和接收單元，使得當沖擊作用在前部的時候，可以產生一個作為穿過光纖的光量的函數的信號；一個判斷單元，可以根據行人傳感器所發出的信號判斷是否有行人與車輛發生碰撞，并產生一個表示該情況的信號。
在本發明的行人傳感裝置中，行人傳感器包括一個由包含光纖的沖擊傳感器，光纖不能發射和接收電磁波。因此，行人傳感器就不會發生錯誤操作，同時不會對其它電子產品產生不利影響。而且，因為光纖不受電磁波影響，所以在光纖本身不需要昂貴的電磁屏蔽裝置，例如電磁屏蔽罩。這樣，行人傳感裝置工作更可靠，并且制造成本更低。
根據本發明的另一方面，車輛的前部帶有保險杠，光纖在保險杠里橫向延伸。
采用這種結構，因為行人傳感器的光纖的直徑較小，并且位于保險杠內很小的空間中，所以在車輛中就不需要很大的空間來安裝行人傳感裝置。這樣，行人傳感裝置就可以在不增加車輛結構的情況下安裝在車輛中的更小空間內。
根據本發明的另一方面，沖擊傳感器包括一個安裝在車輛保險杠上的保險杠加強部件來在其上攜帶光纖。
通過這樣的結構，因為保險杠加強部件的剛性支撐結構，行人傳感器的光纖可以被保護防止損壞，這樣行人傳感裝置的使用壽命更長。
根據本發明的另一方面，沖擊傳感器包括一個設置在保險杠加強部件前面的承載板，承載板與其中設置了光纖的保險杠加強部件有一定間隔。
通過這樣的結構，承載板可以使得在撞擊過程中施加到保險杠上的沖擊所產生的壓力被毫無損失地傳遞給光纖。這樣，在與行人碰撞的過程中，承載板就壓迫光纖，保證了檢測精確度的增加。
根據本發明的另一方面，在承載板的前面有一個吸收器，和還有一個保險杠罩設置在吸收器的前表面上。
因為吸收器是位于承載板的前面，并且保險杠罩是位于吸收器的前表面上，就可以防止承載板損壞，同時保證撞擊所產生的壓力可以毫無損失的施加到光纖上，從而可靠地檢測撞擊。
根據本發明的另一方面，在車輛保險杠中有一個沖擊傳遞部件，其帶有多個與光纖關聯的突起，來將沖擊力傳遞給光纖，使得光纖變形，從而改變穿過光纖的傳輸光的光強損失。
通過這樣的結構，由于在保險杠中有沖擊傳遞部件，該部件有多個與光纖關聯的突起，所以沖擊傳遞部件的多個突起可以壓迫光纖，光纖在行人碰撞的過程中就會偏轉，來改變穿過光纖的傳輸光的光強，結果就可以增加行人傳感裝置的檢測精確性。
根據本發明的另一方面，行人傳感裝置還包括一個光發射器和一個光接收器，光發射器向光纖的一端發射光，光接收器從光纖的另一端接收傳輸光。
光發射器和光接收器都非常小，不會增加車內的安裝空間。這樣，行人傳感裝置就可以安裝在車內最小的安裝空間中。
根據本發明的另一方面，提供了一種能檢測在車輛和行人之間碰撞的方法。該方法包括沿著車輛的前部設置光纖，還有一個光發射和接收單元連接在光纖上，使得當沖擊作用在前部的時候，可以產生一個作為穿過光纖的光量的函數的信號，給光纖的一端發射光，從光纖的另一端接收傳輸光，來產生一個信號。該方法還包括根據信號判斷車輛是否與行人發生碰撞，并產生一個能表示該情況的信號。
為了更好的理解本發明并表示本發明如何實現，下面將通過根據本發明的特殊實施例來介紹，參照下列附圖圖1是一輛裝有根據本發明所述的行人傳感裝置的車輛的示意圖；圖2是圖1中所示車輛保險杠的截面圖，其帶有該實施例中的行人傳感裝置；圖3是本實施例中保險杠和行人傳感裝置的分解圖；圖4是構成本實施例中行人傳感裝置的一部分的光纖及其相關聯的部件的放大截面圖；圖5是使用圖4中所示的光纖來檢測壓力的原理圖；圖6是使用圖4中所示的光纖來檢測壓力的原理圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖介紹本發明一個實施例的行人傳感裝置。
圖1是一輛裝有根據本發明所述的行人傳感裝置的示意圖。該實施例中的行人傳感裝置安裝在車輛V上，車輛的前部裝有一個保險杠1，行人傳感裝置包括一個安裝在車輛保險杠1中的行人傳感器2、一個安裝在車輛V上的例如是計算單元3的判斷單元，和多個行人保護裝置30，該行人保護裝置30根據由計算部件3發出的碰撞信號(命令信號)而動作。
車輛V是安裝有本實施例所述的行人傳感裝置的車輛。車輛V包括一個發動機倉E。而且，裝有本實施例所述的行人傳感裝置的車輛V還可以包括帶有保險杠1的任何類型的車輛。也就是說，裝有本實施例所述的行人傳感裝置的車輛V在車輛的車廂的前部帶有一個發動機倉E，但是車輛V也可以是具有車尾行李箱代替發動機倉的類型。
如圖1到3所示，車輛的保險杠1安裝在車輛V的發動機倉E的前面。行人傳感器2安裝在車輛保險杠1上。根據本實施例，行人傳感器2包括一個碰撞傳感器，該碰撞傳感器包括一個牢固安裝在車輛V的前部車體VB的前側部件Vm上的保險杠加強部件10。構成行人傳感器2的一部分的光纖20是沿著保險杠加強部件10的前表面橫向延伸，并為U形結構。在光纖20的前表面上裝有一個基本為板狀的承載板11，其構成碰撞傳感器的一部分，承載板位于吸收器12的前表面上，吸收器12是由彈性材料例如泡沫材料制成的，用來減少施加在承載板11上的沖擊。吸收器12被保險杠罩13所覆蓋。
圖2是保險杠1的截面圖，圖3是車輛保險杠1的分解圖，表示了車輛保險杠1的各部件的布置。而且，在圖3中，去掉了保險杠罩13。
行人傳感器2位于車輛V的前面，用來檢測行人與車輛V的碰撞。行人傳感器2包括一個沿著保險杠加強部件10的前表面拉伸的光纖20和一個光發射和接收單元21，該光發射和接收單元21包括一個用來向光纖20的一端發射光的光發射器21a(見圖5)和一個從光纖20的另一端接收傳輸光的光接收器21b(見圖5)。光發射和接收單元21位于保險杠加強部件10的一端(靠近副駕駛座位的一側上)的附近，但是也可以位于靠近駕駛座位的相對端中。
光纖20可以用條紋材料(striated material)制成，一端連接并固定在光發射和接收單元21的光發射器21a上，另一端連接并固定在光發射和接收單元21的光接收器21b上。
更具體的，光纖20位于保險杠加強部件10上，并且光纖20從保險杠加強部件10的一端(靠近副駕駛座位的一側上)延伸到位于光纖20外面的另一端(靠近駕駛座位的一側上)，該另一端向光纖的一端折回，形成從車前看為一個U形圖案。
如圖4所示，光纖20包括一個由塑料光學纖維制成的光纖體22、一個彎曲板23和一個模制體24，該彎曲板23作為沖擊傳遞部件安裝在光纖體22的前面并且在多個接觸點處具有和光纖體22關聯的橫向間隔的突起230，該模制體24是用樹脂制成的，通過模制體，光纖體22和彎曲板23固定在一起，并且突起230與直線延伸的光纖體22保持鄰接結合。
塑料光學纖維是用大直徑的光纖制成的，并且包括一個芯部，光穿過芯部的大部分截面。用來制造光纖的塑料光學纖維本身不僅成本很低，而且也可以減少光學連接、連接頭和處理費用的成本，塑料光學纖維具有很強的抗震動和抗彎曲性能，適合用于車上。
彎曲板23基本為帶狀結構，可以覆蓋光纖體22的前表面，其相對表面具有在與光纖體22伸展方向相垂直的方向上延伸的突起230。每個突起230形成在光滑彎曲的末端中，以便提供一個彎曲表面230a，并朝著光纖體22延伸。光纖20沒有切斷電磁波的部件。
光發射和接收單元21發射和接收穿過光纖體22的光。光發射和接收單元21的光發射器21a發射穿過光纖體22的光。由光發射器發射的光并沒有特別限制于所提供的光穿過光纖體22。
例如，光發射器21a的一個例子可以包括一個光源，光源可以是例如商業可獲得的LED，可以發射650nm波長的光。光發射器21a可以包括一個在使用相關現有光纖的裝置中作為發光裝置使用的裝置。而且，光發射器21a還被配置成具有調整入射到光纖體22上的光的光強的能力。
光接收器21b用來接收從光發射器21a發射到光纖體22并且穿過光纖體22的光。光接收器21b測量穿過光纖體22的光的強度。光接收器21b并沒有特別限制于所提供的光接收器21b測量穿過光纖體22的光的強度，其還可以包括一個在使用相關的現有光纖的裝置中作為光接收裝置使用的裝置。
計算單元3可以處理來自行人傳感器2的輸出信號以以此判斷是否與行人發生碰撞，并因此產生行人碰撞信號。而且，行人傳感器2和計算單元3通過一個傳輸裝置連接起來，該傳輸裝置可以傳遞來自行人傳感器2的輸出信號。特別是，計算單元3還處理從行人傳感裝置2的光發射器21a發射到光纖體22的光的光強和行人傳感裝置2的光接收器21b所測量的光的光強。根據接收的這些光強，計算單元3計算出在光纖體22中造成光強的損失，來確定是否有行人與車輛碰撞。計算單元3還可以包括一個計算裝置，例如可以是一個ECU，其在現有技術中是公知的。
計算單元3根據所執行的行人與車輛是否發生碰撞的判斷產生一個命令信號，通過該指令信號，行人保護裝置30被啟動來減輕施加在行人身上的撞擊，從而在二次撞擊中提高對行人的安全性。
根據圖5和6，描述在該實施例中行人傳感裝置的檢測原則。
通常，光纖是由芯部和具有不同折射率的包層材料制成的。由于在芯部和包層材料的接觸面處的折射率不同，所以光發生反射并通過光纖傳送(傳輸)。由光在接觸面上反射所引起的光強的損失是恒定的。也就是說，如果入射到光纖中的入射光的光強是恒定的，那么在光纖保持固定的情況下，穿過光纖的傳輸光的光強也是恒定的。
更具體的，如圖6所示，光纖的光強取決于連接損失、光纖變形引起的損失和由于干擾引起的其它損失等等，該連接損失涉及反射、光線照射的一個端面上的表面粗糙度和元件定向等等。在這些損失中，光纖變形引起的損失是對光強影響最大的因素。
如果光纖是由于受到壓力而變形，那么穿過光纖的光的入射角就相對于接觸面變化。如果入射角變化，那么反射引起的光強損失也變化。也就是說，通過測量在光纖變形之前傳輸光的光強和光纖變形后傳輸光的光強之間的在光纖變形之前傳輸光中的變化量允許根據所測量的光強的變化量來計算出在光纖中所引起的彎曲量。然后，計算單元3就可以計算施加在光纖上的壓力值。這就使得該實施例中的行人傳感裝置使用光纖來檢測行人所施加的壓力。
下面，將介紹本發明中行人傳感裝置的工作過程。
在本發明所述的行人傳感裝置中，光從光發射和接收單元21的光發射器21a照射到行人傳感器2的光纖20的光纖體22的一端，光發射和接收單元21的光接收器21b測量穿過光纖20的光纖體22所傳輸的光強。
首先，假設安裝在車輛V前部的車輛保險杠1與行人發生碰撞。在車輛保險杠1與行人發生碰撞時，車輛保險杠1在壓力的作用下就變凹，這樣保險杠1就在車輛V的行駛方向上發生變形。從車輛V的方向來看，壓力按順序作用于保險杠罩13、吸收器12、承載板11、光纖20和保險杠加強部件10上，然后，壓力作用在車輛V的前側部件Vm上。因為保險杠加強部件10和前側部件Vm都是用剛性材料制成的，所以位于保險杠加強部件10的前面的光纖20就受到施加給保險杠加強部件10的壓力的作用。
當這種情況發生的時候，壓力通過承載板11作用在光纖20上。由于有承載板11就使得作用在車輛保險杠1上的壓力毫無損失地被傳遞到光纖20上。
作用在光纖20上的壓力通過設置在光纖體22前面的彎曲板23壓迫光纖20的光纖體22。由于光纖體22被對著彎曲板23壓下，所以光纖體22在與彎曲板23的突起230鄰接結合中的部分處發生變形。光纖體22的變形導致通過光纖體22的傳輸光的光強發生變化(減少)。也就是說，將被光發射和接收單元21的光接收器21b測量的傳輸光的光強發生變化。
計算單元3可以根據輸出信號計算施加到光纖體22上的壓力，該輸出信號表示傳輸光的光強的減少量，其是由光發射和接收單元21的光接收器21b所發出的。這樣，根據計算的壓力，計算單元3根據施加在車輛保險杠1上的壓力來判斷是否有行人與車輛V發生碰撞。
當執行判斷的時候，計算單元3用來對負載(壓力)進行積分運算，負載由行人傳感器2測量，其是當車輛V與物體發生碰撞時由該物體施加到車輛保險杠1上的，計算方程為[Δ(f·t)＝m·Δ]。然后，積分值被剛發生碰撞之前的車輛V的速度(ΔV)除。這樣就可以計算出與車輛保險杠1發生碰撞的物體的質量。當這種情況發生的時候，如果該質量落入行人的體重值(例如，從一個孩子(6歲)的體重到一個成人體重之間)的范圍內，那么就可以判斷車輛V與行人發生了碰撞。
通過使用本實施例的行人傳感裝置，就可以按照上述順序來執行行人的碰撞。本實施例中的行人傳感裝置最好被配置成當計算單元3判斷與行人發生碰撞時，產生一個行人碰撞信號作為命令信號，以便使行人保護單元30工作。命令信號可以包括一個可以有選擇地啟動各個行人保護單元30的信號。啟動行人保護單元30中所選擇的一個可以減輕對與車輛發生碰撞的行人的傷害。從計算單元3提供命令信號給其的行人保護單元30并沒確特別限定，其可以包括在本領域公知的行人保護裝置。
通過本實施例中的行人傳感裝置，與車輛發生碰撞的行人可以被光纖檢測到，因此就可以防止行人傳感器的錯誤檢測，并且不會對電子產品產生不利影響。本實施例中行人傳感裝置不需要采用例如電磁屏蔽的裝置來阻斷電磁波，所以可以降低制造成本。也就是說，本實施例中的行人傳感裝置的優點在于，可以降低制造成本，而且不會由于發射和接收電磁波而使得電子產品產生錯誤操作。
雖然已經詳細說明了本發明的一個優選實施例，但是對于本領域的普通技術人員來說，根據本說明書的提示，可以作出各種變形或對細節的更改。因此，所公開的特定結構僅僅是示范性的，而不是對發明范圍的限定，本發明的范圍由隨后的權利要求范圍及其等效范圍來確定。例如，雖然在本實施例中的行人傳感裝置是安裝在車輛的前保險杠上，但并沒有限定本實施例中的行人傳感裝置不能用于車輛的后保險杠上。
權利要求
1.一種行人傳感裝置，包括一個行人傳感器(2)，其包括沖擊傳感器，該沖擊傳感器具有一個在車輛V的前部延伸的光纖(20)和一個連接到該光纖上的光發射和接收單元，使得當沖擊作用在前部時產生一個作為穿過光纖的光量的函數的信號；一個判斷單元(3)，根據行人傳感器(2)所產生的信號來判斷車輛V是否與行人發生碰撞，并產生一個表示該情況的信號。
2.如權利要求1所述的行人傳感裝置，其特征在于，車輛V具有在其前部布置的保險杠(1)；和其中光纖(20)在車輛的保險杠中橫向延伸。
3.如權利要求2所述的行人傳感裝置，其特征在于，沖擊傳感器包括一個安裝在車輛的保險杠(11)上的保險杠加強部件(10)，其用來攜帶光纖(20)。
4.如權利要求3所述的行人傳感裝置，其特征在于，沖擊傳感器包括一個設置在保險杠加強部件(10)前面的承載板(11)，該承載板與其中設置了光纖的保險杠加強部件有一定間隔。
5.如權利要求4所述的行人傳感裝置，還包括在承載板的前面設置的一個吸收器(12)；和設置在該吸收器的前表面上的保險杠罩(13)。
6.如權利要求2所述的行人傳感裝置，其特征在于，沖擊傳感器包括在車輛保險杠中設置的一個沖擊傳遞部件(23)，其具有多個與光纖關聯的突起(230)以便將沖擊力傳遞給光纖，使光纖變形，從而改變穿過光纖的傳輸光的光強損失。
7.如權利要求1所述的行人傳感裝置，其特征在于，所述光發射和接收單元包括一個光發射器(21a)，其向光纖(20)的一端發射光；和一個光接收器(21b)，其從光纖(20)的另一端接收傳輸光。
8.一種檢測在車輛V和行人之間碰撞的方法，該方法包括沿著車輛V的前部設置光纖(20)和連接該光纖的一個光發射和接收單元，使得當沖擊作用在前部時產生一個作為穿過該光纖的光量的函數的信號；給該光纖(20)的一端發射光；在該光纖(20)的另一端接收傳輸光，以產生一個信號；和根據所述信號判斷車輛是否與行人發生碰撞，并產生一個表示該情況的信號。
全文摘要
公開了一種行人傳感裝置以及相關方法，該裝置具有一個安裝在車輛V的保險杠1上的行人傳感器2。行人傳感器2包括一個沖擊傳感器，該沖擊傳感器包括沿著保險杠1延伸的光纖20，用來根據穿過光纖的傳輸光來產生一個信號，行人傳感器2還包括一個判斷單元3，其根據該信號確定車輛V是否與行人發生碰撞。
文檔編號G01V8/24GK1757544SQ200510071658
公開日2006年4月12日 申請日期2005年3月18日 優先權日2004年3月18日
發明者大高孝治 申請人:株式會社電裝