以下、この発明をより詳細に説明するため� ��、この発明を実施するための最良の形態に� ��いて、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
 図1は、車両に搭載されるエアバッグシステ ムの一例を示す図である。図1に示されるよ� �に、車両が前面衝突、側面衝突、あるいは� �転した場合に乗員を保護するエアバッグシ� �テムは、車両の略中央部に設置され、エア� �ッグの展開制御を行うエアバッグコントロ� �ルユニット1(以下、エアバックECU1という)と� ��乗員を保護するフロントエアバッグ2と、サ イドエアバッグ3とにより構成される。
 フロントエアバッグ2、サイドエアバッグ3� �駆動は、エアバックECU1が、車両に搭載され� ��加速度センサやジャイロセンサによって計� ��される加速度や角速度を電圧信号に変換し� ��当該電圧信号を内蔵するマイクロコンピュ� ��タにより計算することで、衝突や横転の際� ��大小を演算することにより実現される。そ� ��て、この演算値があらかじめ設定した閾値� ��越えた場合、駆動回路から点火信号が出力� ��れエアバッグが起動される。

 図2は、図1に示したエアバッグシステム� �システム構成を示す図であり、エアバッグEC U1と、エアバッグユニット30とにより構成さ� �る。

 エアバッグECU1は、入力信号取得部11と、� ��ジタル信号処理部12と、状態判定部13と、エ アバッグ駆動回路14と、加速度を計測するGセ ンサ15と、ジャイロセンサ16と、当該Gセンサ1 5、およびジャイロセンサ16により計測される 、加速度信号成分、角速度信号成分のそれぞ れをデジタル信号に変換するA/Dコンバータ17� ��を有する。また、エアバッグユニット30は� �エアバッグ本体31と、スクイブ(起爆剤)32と� �有する。

 入力信号取得部11は、A/Dコンバータ17から 加速度信号もしくは角速度信号を取得してデ ジタル信号処理部12へ供給する。デジタル信� ��処理部12は、連続する第1と第2と第3の区間� �らなる加速度信号もしくは角速度信号の時� �列において、第1と第3の区間に比較して第2� �区間の乗算係数を変化させて出力信号を生� �し、状態判定部13へ供給する。上記した区間 については図4を用いて後述する。状態判定� �13は、デジタル信号処理部12により生成され� ��出力信号に基づき車両の衝突もしくは横転� ��定を行い、エアバッグ駆動回路14を制御す� �。

 図3は、この発明の実施の形態1に係るデジ� �ル信号処理部12の内部構成をブロック線図で 示したもので、サンプリングの対象となる、 連続する第1と第2と第3の区間からなる加速度 信号もしくは角速度信号の時系列(A/Dコンバ� �タ17の出力)は、関数演算器(K ₁ )122 _-1 、および遅れ要素(Z ^-1 )121 _-1 に入力される。サンプリング値となるZ ^-1 は後段に順次伝播され、各Z ^-1 の出力に接続されるそれぞれの関数演算器122 _-2 ~122 _-n は、各々に設定されたパラメータ(乗算係数K ₁ ~K _2N+N )に基づき、伝播される各Z ^-1 に対して関数演算を施してFIR(Finite Impulse Res ponse)フィルタ処理を施す。また、各関数演算 器122 _-1 ~122 _-n の出力は加算器123により加算され、状態判定 部13としての比較器124に供給される。比較器1 24は、入力値である加算器123の出力に対してF IRフィルタ処理された値が閾値(THR)を超える� �否かにより衝突判定を行い、加算器123の出� �がTHRを超えた場合にエアバッグユニット30を 展開する起動信号を出力する構成になってい る。

 図4は、図3に示した各関数演算器122 _-1 ~122 _-n に設定するFIRフィルタのパラメータ構成を説 明するために示した図である。横軸にサンプ リング時間[ms]を、縦軸に各関数演算器122 _-1 ~122 _-n に設定される乗算係数を示す。ここでは、サ ンプリング時間0~Tの区間(関数演算器K ₁ ~K _N' )を第1の区間、T~2Tの区間(関数演算器K _N'+1 ~K _N'+N )を第2の区間、2T~3Tの区間(関数演算器K _N'+N+1 ~K _2N'+N )を第3の区間と称している。
 図4から明らかなように、デジタル信号処理 部12は、第2の区間中央を境に、第1と第3の区� ��の乗算係数を対称とするFIRフィルタで構成� ��れる。すなわち、第1と第3の区間における� �定値をA1、第2の区間における設定値を、第1� ��第3の区間における設定値より大きな設定値 A2とし、ここでは、第1の区間と、第2の区間� �、第3の区間における乗算係数の設定値の比� ��(重み付け)を1:2:1としている。理由は後述す る。なお、上記したパラメータは、エアバッ グECU1内蔵のメモリ(データテーブル)に最適な 値が書き込まれているものとする。

 図5は、この発明の実施の形態1に係るデジ� �ル信号処理部の動作を説明するために示し� �図であり、具体的には、入力レベルが同じ� �動成分と衝突成分に関して、図4に示す乗算� ��数が設定されたFIRフィルタを通過させた場� ��の出力例を示す図である。
 図5(a)は悪路走行における振動成分を、図5(b )は単発入力における衝突成分を、図5(c)は、F IRフィルタの出力特性を示し、いずれも、横� ��に時間を、縦軸にGを示している。振動成分 と、衝突成分の入力レベルが同じ場合であっ ても、図5(c)の出力特性に示されるように出� �値に大小関係が生じ、振動成分は点線で示� �閾値(THR)以下であるためエアバッグ展開信号 を出力せず、衝突成分のみTHRを超えるため、 FIRフィルタによりエアバッグ展開信号を出力 するような制御が可能になる。

 図6~図10は、この発明の実施の形態1に係る� �ジタル信号処理部12(FIRフィルタ)に設定され� ��パラメータ毎の出力特性を説明するために� ��した図である。ここでは、Nを一定としてN� �を変動(α=N’/N)させ、それぞれ、αを、0.2(図 6)、0.4(図7)、0.6(図8)、0.8(図9)、1.0(図10)とした 場合の出力特性をシミュレーションしたもの である。
 図6~図10のいずれも、(a)はパラメータを、(b) は悪路走行時に100Hzの振動成分が入力される� ��うなケースを想定してその周波数成分をカ� ��トするゲイン特性を、(c)は振動成分と衝突� ��分との出力比較を、(d)はその積分比較を示� ��、また、(c)(d)において、細線は振動成分を� ��太線は衝突成分を示す。

 図6(a)、図7(a)と、図8(a)~図10(a)とを比較して� ��らかなように、第1と第3の区間における乗� �係数の設定値が、第2の区間の設定値より小� ��いケース(α=0.6~1.0)では、図6(c)、図7(c)と、� �8(c)~図10(c)とを比較して明らかなように、衝� ��波形と振動波形とに対応した出力値に差違� ��生じるため、図8(d)~図10(d)に示される積分等 、識別のための追加演算が不要になる。
 特に、図10(c)に示すα=1.0とした場合の出力� �性は、振動成分と衝突成分にほぼ2倍の差が� ��らわれ、したがって識別が容易になる他、� ��の波形に相違があらわれるタイミングが最� ��はやいことがわかる。このときの入力にお� ��る第1の区間と、第2の区間と、第3の区間の� ��算係数の設定値の比率(重み付け)は、図10(a) 示されるように、ほぼ、1(0.025):2(0.05):1(0.025)� �なっている。

 上記した実施の形態1によれば、車両に搭載 されたセンサから得られる過去の一定時間の データに対し、区間毎に乗算係数の重み付け を調整したパラメータ構成を持つフィルタ処 理を行うことで、衝突波形と振動波形それぞ れに対して行われる単純な係数の乗算によっ て、出力される値(あるいは積分値)に差違が� ��じるため、その大小による識別が可能とな� ��。また、FIRフィルタにより、K ₁ ~K _N' とK _N'+N+1 ~K _2N'+N を同数、同値とすれば、入力波形が正負で対 称な場合、出力も対称となる。更に、正負の 入力順序によらず、確実に出力レベルを決定 することが可能になる。
 このように、振動入力と単発入力との識別� ��を改善し、また、早いタイミングで識別が� ��能になるため、悪路走行、ドア強閉、ハン� ��リング、衝突時の部材の共振等により発生� ��る振動成分を減衰させ、衝突時の減速量に� ��結する成分を正確、迅速に抽出することが� ��きる。したがって、このフィルタの出力に� ��づき車両の横転・衝突判定を行うことで、� ��両に搭載されたエアバッグ等を正確に、適� ��なタイミングで駆動することができる。

 なお、N=N’、すなわち、α=1.0の場合の乗算� ��数の第1の区間と第2の区間と、第3の区間に� ��ける設定値の比率を1:2:1とすることにより� �正弦波以外の周期性のある振動波形に対し� �も振動成分を減衰させられるといった効果� �得られる。
 また、乗算係数K ₁ ~K _2N'+N は全て同極性としている。これは、FIRフィル タのパラメータを全てプラスとすることで実 現される。マイナスのパラメータを含むFIRフ ィルタや高次のIIRフィルタでは負成分の入力 に対し正の出力が発生するが、閾値が小さく 、入力Gが過大なケース(オーバーシュート)で は誤判定する可能性があり、逆極性の成分を 出力しないようにすることでこれを防止でき る。更に、ここでは乗算係数K ₁ ~K _2N'+N の総和を1としている。入力波形の最終積分� �(DC成分)を保持するためにLPFを使うが、FIRフ� ��ルタのパラメータの総和が1となるように設 定することで積分波形に含まれる不安定な高 周波成分のみを除去することで衝突速度を保 持することができる。

実施の形態2.
 図11は、この発明の実施の形態2に係るデジ� ��ル信号処理部12の内部構成をブロック線図� �示したものである。
 図3に示す実施の形態1との差異は、加算器12 3と、比較器124との間に、低レベル成分除去� �路125と、積分器126とを付加したことにある� �

 すなわち、図3を用いて説明したFIRフィルタ による加算器123出力に対し、積分器126で積分 演算を施し、比較器124で算出された積分値が 一定値(THR)を超えたと判定された場合にエア� ��ッグの展開信号を出力する。単発入力のみ� ��はエアバッグの展開判定が不十分なケース� ��対しても、累積することでより正確な展開� ��定が可能となる。
 なお、低レベル成分除去回路125は、振動成� ��に含まれるFIRフィルタで減衰された絶対値� ��小さい出力成分を除去して積分器126に出力� ��る。低レベル成分除去の方式としては、図1 2に示す入出力の関係式を用いて絶対値の小� �い成分の除去を実施する。

 図12(a)によれば、入力>G0の場合、出力� �入力を同じとし、入力の絶対値<G0の場合� �出力は0とし、入力<-G0の場合、出力と入力 を同じとすることにより、低レベル成分の除 去を行なう。また、図12(b)によれば、入力> G0の場合、出力は、入力からG0を減算した値� �出力し、入力の絶対値<G0の場合、出力を0� ��し、入力<-G0の場合、出力を入力+G0とする ことにより、低レベル成分の除去を行なう。

 図13は、この発明の実施の形態2に係るデジ� ��ル信号処理部の動作を説明するために示し� ��図であり、具体的には、入力レベルが同じ� ��動成分と衝突成分に関し、図11に示したFIR� �ィルタを通した場合の判定例を説明するた� �に示した図である。
 図13(a)は、悪路走行時におけるエアバッグ� �開不要の振動成分波形と、エアバッグ展開� �の衝突成分波形を、図13(b)は、加算器123の出 力であるFIRフィルタを通した振動成分波形と 衝突成分波形を、図13(c)は、加算器123の出力� ��ら低レベル成分除去回路125により低レベル� ��分を除去した振動成分波形と衝突成分波形� ��、図13(d)は、更に積分器126を介して比較器12 4に入力される振動成分波形と衝突成分波形� �それぞれを示す。なお、図13中、点線は、閾 値レベル(THR)を示す。図13(c)に示されるよう� �、FIRフィルタにより出力された成分に対し� �、低レベル成分除去を実施し、図13(d)に示さ れるように衝突成分のみが積分されることが わかる。

 上記した実施の形態2によれば、積分器126に より、FIRフィルタ通過後の検出値の大きさが 一定値以下の成分を除外して積分し、この積 分器126からの出力が所定値以上の場合には横 転・衝突が発生したものとみなしてエアバッ グを展開させることにより、減衰された振動 成分を積分対象外として積分することで、車 両の衝突成分と振動成分との識別性が向上す る。また、単発入力のみでは十分に閾値に到 達しない要件に対しても衝突成分の累積によ りエアバッグの展開制御が可能になる。
 更に、低レベル成分除去回路125により、FIR� ��ィルタ通過後の不要な低出力成分を除去し� ��検出値に積分を実施することで衝突成分の� ��の抽出が可能となる。また、抽出した衝突� ��分の大小を判定することで、誤動作するこ� ��なく適切なタイミングでエアバッグを起動� ��せることが可能となる。

実施の形態3.
 図14は、この発明の実施の形態3に係るデジ� ��ル信号処理部12の内部構成をブロック線図� �示したものである。
 この発明の実施の形態3に係るデジタル信号 処理部12は、長期区間平均演算器127と、乗算� ��128と、短期区間平均演算器129と、ディレイ� ��路130と、乗算器131と、加算器123とにより構� ��され、加算器123の出力は、図3に示す実施の 形態1、図11に示す実施の形態2同様、比較器12 4に供給され、ここで、衝突判定がなされエ� �バッグの展開制御を行なう構成になってい� �。

 具体的には、実施の形態3に係るデジタル信 号処理部12は、車両に搭載されたセンサユニ� ��ト20からの信号に対して、長期区間平均演� �器127と、短期区間平均演算器129による長期� �区間平均と短期の区間平均処理とを組み合� �せ、第1と第3の区間に比べ、第2の区間に対� �て乗算係数の重み付けを変化させている。� �に詳しくは、ディレイ回路130により短期の� �間平均を所定時間だけ遅らせた出力と、長� �の区間平均の出力とをそれぞれ乗算器128でα 倍、乗算器131でβ倍した結果を、加算器123で� ��算することによりFIRフィルタ処理を行う構� ��としている。
 なお、ここで、ディレイ回路130による遅延� ��間は、長期の区間平均の半分としている。� ��間積分を組み合わせることで特定の遅延時� ��を設定することにより、実施の形態1で示し たデジタル信号処理部12と同じ効果が得られ� ��。入力波形が正負で対称な場合出力も対称� ��なる。更に、正負の入力順序によらず、確� ��に出力レベルを決定することが可能になる� ��

 上記した実施の形態3によれば、区間平均 の組み合わせにより、実施の形態1で示した� �ジタル信号処理部12と同様の効果が得られ、 更に、実施の形態1で必須のFIRフィルタへパ� �メータを設定するために必要なデータテー� �ルを持つ必要がない。

実施の形態4.
 図15は、この発明の実施の形態4に係るデジ� ��ル信号処理部12の内部構成をブロック線図� �示したものである。
 図14に示す実施の形態3との差異は、加算器1 23と、比較器124との間に、低レベル成分除去� ��路125と、積分器126とを付加し、更に、ディ� ��イ回路130により短期の区間平均を所定時間� ��け遅らせた出力を、長期の区間平均の出力� ��ら加算器123で減算して低レベル成分除去回� ��125に供給することにある。すなわち、図14� �用いて説明したFIRフィルタによる加算器123� �出力に対し、積分器126で積分演算を施し、� �較器124で算出された積分値が一定値(THR)を超 えたと判定された場合にエアバッグの起動信 号を出力する。単発入力のみではエアバッグ の展開判定が不十分なケースに対しても衝突 成分を累積することでより正確な展開判定が 可能となる。

 上記した実施の形態4によれば、短期の区間 平均を所定時間遅らせた出力を長期の区間平 均の出力から減算する構成とし、減衰された 振動成分を積分対象外として積分することで 、車両の衝突成分と振動成分との識別性が向 上する。また、単発入力のみでは十分に閾値 に到達しない要件に対しても衝突成分の累積 によりエアバッグの展開制御が可能になる。
 更に、低レベル成分除去回路125により、FIR� ��ィルタ通過後の不要な低出力成分を除去し� ��後に積分を実施することで衝突成分のみの� ��出が可能となる。また、抽出した衝突成分� ��大小を判定することで、誤動作することな� ��適切なタイミングでエアバッグを起動させ� ��ことが可能となる。なお、図14に示した実� �の形態3と同様、区間平均の組み合わせによ� ��実施の形態1で示したデジタル信号処理部12� ��同様の効果が得られ、実施の形態1で必須の FIRフィルタへパラメータを設定するために必 要なデータテーブルを持つ必要がない。

 以上説明のようにこの発明によれば、FIRフ� ��ルタのパラメータを適切に設定することに� ��り、不要な振動成分を除去し、衝突や横転� ��の減速成分を抽出することができ、正確に� ��かつ適正なタイミングでエアバッグを駆動� ��ることができる。
 なお、図2に示すエアバッグECU1を構成する� �入力信号取得部11と、デジタル信号処理部12� ��、状態判定部13と、エアバック駆動回路32の それぞれが持つ機能は、具体的には、エアバ ッグECU1内蔵のマイクロコンピュータが内蔵� �メモリに記録されたプログラムを逐次読み� �し実行することにより実現されるものとす� �。また、上記したエアバッグECU1が持つ各構� ��ブロックの機能は、上記のように全てをソ� ��トウエアによって実現しても、あるいはそ� ��少なくとも一部をハードウエアで実現して� ��よい。例えば、デジタル信号処理部12や、� �態判定部13における処理は、1または複数の� �ログラムによりコンピュータ上で実現して� �よく、また、その少なくとも一部をハード� �エアで実現してもよい。