CN100513219C - 用于增强气味的车辆附件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于增强车辆(10)内气味的车辆附件(30，40，50，60)。该车辆附件(30，40，50，60)包括：(a)用于感测在围绕车辆(10)的环境(20)中存在的可视对象和气味中的至少一个并产生相应的传感器信号的传感器(30，40)；(b)用于接收传感器信号并对其进行分析以探测在环境(20)中是否存在一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的处理器(50)，该处理器(50)可操作地过滤一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到气味的子集；以及(c)用于接受来自所述处理器(50)的指令以产生与一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集相应的一个或多个气味并且将这些气味释放到所述车辆(10)中的、耦联到所述处理器(50)的气息源(60)。

Description

用于增强气味的车辆附件
技术领域
本发明涉及汽车附件，例如涉及可增强车辆中乘客和驾驶员的行驶体验(traveling experience)、安全性和舒适度的附件。而且，本发明还涉及利用这种附件增强行驶体验的方法。此外，本发明涉及为了使附件变得可操作而合并到这种附件中的软件。
背景技术
当代的公路车辆包括机动车、小汽车、货车、卡车等。这些当代车辆逐步提供一定程度的安全特征和用户舒适度，以至乘客和驾驶员感受到被包围在这种车辆中，并由此与外部环境隔离。尽管这种隔离能够增加乘客和驾驶员的舒适度，但是因为驾驶员和乘客常常不清楚他们自己的行驶速度以及发生在他们周围的外部事件，所以这种隔离也会增加发生事故的风险。而且，尽管乘坐敞蓬跑车行驶给驾驶员和乘客提供了速度感，以及使他们能完全感觉到例如气味这样的外部环境，但是并非所有的乘客和驾驶员都热衷于乘坐敞蓬跑车行驶，尤其是在如下雨这样的恶劣天气下。
已知，例如在公开的日本专利申请No.JP-2002283844中所描述的包含在公路车辆中的气味发生器。这些气味发生器能够很方便地与包含车辆中的空调系统协作而实现。上述专利申请涉及防止新发出的气味同先前发出的气味相混合的技术问题。通过使用新鲜空气操作模式来净化公路车辆的内部区域至少可以部分地避免这种混合，在公路车辆中，乘客和驾驶员适应于在引入新发出的气味之前消除先前发出的气味。新鲜空气模式涉及在返回较低风力使新引入的气味循环之前，使用最大风力来提高净化率。例如，新发出的气味可以相当于鲜花气味。通过引入这些气味能够增强驾驶员对于外部条件的意识，由此，通过提高响应于所产生气味的意识能够增强驾驶员和乘客的体验，并提高安全性。
本发明人已经意识到当代的车内气味发生器只能产生有限的气味种类，并且当需要探测相关的外部气味时往往是不可靠。这种有限的种类和不可靠性代表的技术问题就是本发明寻求解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供可操作地增强车辆中乘客和驾驶员安全性及体验的汽车附件，例如关于气味辨别和气味产生。
根据本发明的第一方面，提供了用于增强车辆内气味的车辆附件，该附件包括：
(a)用于感测在围绕车辆的环境中存在的可视对象和气味中的至少一个并产生相应的传感器信号的传感器；
(b)用于接收传感器信号并对其进行分析以探测在该环境中是否存在一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的处理器，该处理器可操作地过滤所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集；以及
(c)耦联到处理器的气息(odour)源，用于接收来自处理器的指令并且产生与一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集相应的一个或多个气味，并将这些气味释放到车辆中。
本发明的优势在于，本发明能够增强车辆中乘客和驾驶员的安全性和体验。
可选地，在附件中，处理器可操作地使用神经网络算法、模板匹配算法和/或相关算法来分析传感器信号，以探测是否存在所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味。这种神经网络算法、模板匹配算法和相关算法在识别表示为数据的对象之间的相似性方面是有效的。
可选地，在附件中，气息源可操作地与包含在车辆内的空气循环系统或空调系统共同起作用，用于从车辆的内部区域中净化处理器不再需要的气味，并且在车辆的内部区域中循环所需要的气味，以便降低该气息源中的气味产生材料的消耗。附件的这种实现方式易于使得它更加经济地使用气味产生材料。
可选地，在附件中，用于感测在环境中存在的气味的传感器作为导电聚合物传感器阵列来实现。这种传感器由于成本低、体积小、坚固耐用和低功耗而适合使用。
更加可选地，在附件中，用于感测在环境中存在的气味的传感器能够被加热到至少部分地排出其上累积的污染物的高温。由于聚合物传感器能够排出污染物，因此在考虑到公路和高速公路环境中遇到经空气传播的污染时，聚合物传感器尤其适合使用。
更加可选地，在附件中，用于感测在环境中存在的气味的传感器设置有用于定期校准传感器的一个或多个校准气体源。提供这种校准在确定何时该传感器不再正确运转并且因此需要更换，以及在执行分析算法时使处理器适于改变传感器灵敏度方面是有价值的。由此，潜在地增强了附件的可靠性。
可选地，在附件中，气息源具有多种易于通过热和/或超声激发气化从而产生释放入车辆的气味的材料。热和超声的蒸发技术尤其适合用在车辆上。例如，超声蒸发是潜在地反应的和快速的。
优选地，在附件中，易于产生释放入车辆的气息的多种材料作为可更换滤筒(cartridge)提供。这种滤筒使得附件更容易使用，以确保附件继续可靠地运转。
可选地，在附件中，用于感测在环境中存在的可视对象的传感器作为一个或多个照相机来实现，照相机至少指向下列方向中的一个：沿车辆行驶的前进方向，沿与车辆行驶方向相对的横向方向。更加可选地，用于感测在环境中存在的可视对象的传感器安装在车辆内的一个或多个位置上，在该位置处，传感器的视野被定期进行清洗操作，以移除阻碍视觉的碎屑。有益地，挡风玻璃雨刷可以协作地用于这种清洗意途。
根据本发明的第二方面，提供了利用车辆附件增强车辆内气味的方法，该方法包括下列步骤：
(a)利用传感器感测在围绕车辆的环境中存在的可视对象和气味中的至少一个并产生相应的传感器信号；
(b)在处理器处接收传感器信号，并在处理器处对其进行分析以探测在环境中是否存在一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味，并且在处理器中过滤一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集；以及
(c)在耦联到处理器的气息源处接收指令，以产生与一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集相应的一个或多个气味，并将这些气味释放到车辆中。
根据本发明的第三方面，提供了在计算机处理器中可执行的软件，用于实现根据本发明第三方面所述的方法中步骤(b)中的分析。
根据本发明的第四方面，提供了可更换滤筒，其包括在根据本发明第一方面所述的附件的气息源中使用的气味产生材料，该附件可操作地产生释放到车辆中的气味。
应理解的是：在不背离本发明的范围的情况下，本发明的特征易于以任何组合来组合。
附图说明
现在仅通过实例来描述本发明的实施例，参照下图，其中：
图1是在一种环境中公路车辆行驶的示意图，所述车辆包括作为气味发生器的附件；以及
图2是图1中气味发生器的可更换气味发生滤筒的示意图。
具体实施方式
首先描述本发明的概述，然后将更详细地描述本发明的实施例。在公路车辆中，车辆内的用户至少与存在于车辆外的气味部分隔离。考虑到与车辆内提供的空调相冲突的风噪声，降水进入(ingress ofprecipitation)车辆和输入车辆的热量，并不是特别希望打开车辆的窗户。另外一个问题是有些气味源，例如在田间或农场中的鲜花常常与车辆相距很远，使得车辆内的用户不能充分地觉察到这些气味；由此用户不能享受感觉到所期望气味的益处，在另一方面，这些所期望的气味能增强用户体验和乐趣，以及提高用户意识(user awareness)和注意力。
为了至少部分地解决用户遇到的这种问题，本发明涉及气息发生器。图1显示了通常在外部环境20中行驶的公路车辆10。公路车辆10包括气息发生器，其包含光学图像传感器30，一个或多个气味传感器40，用于对图像传感器30和一个或多个气味传感器40产生的信号进行气味分析和图像分析、以及执行与存在的可能气味或潜在气味源有关的决策的处理器50，和用于将所产生的气味导向一个或多个用户100(例如包含在车辆10中的驾驶员和可能的一个或多个乘客)的气息源60。光学图像传感器30可选地作为包含光敏元件阵列的照相机而实现，例如作为当代的电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)像素照相机而实现，由此可操作地向处理器50提供存在于外部环境20中的特征和对象的图像。更可选的是，当车辆10沿前进方向行驶时，光学传感器30定向为自动感测车辆10中驾驶员所能体验到的前方视野。但更可选的是，光学传感器30包括不仅导向前进方向而且导向相对于车辆10的横向方向的多个照相机。
在操作中，光学图像传感器30和一个或多个气味传感器40向处理器50提供信号。该处理器50可操作地分析其接收到的信号，以确定以下事件中的一个或多个：
(a)在环境20中存在气味，而没有相应的可视感测对象被识别；
(b)存在能够引发气味的可视感测对象，但是其不在来自一个或多个气味传感器40的信号中表示；以及
(c)在环境20中存在气味，其通过来自光学传感器30的信号中的相应气味产生对象的图像来确认。
在(a)和(b)的情况中，有益地，在前进以指示气息源60根据所识别的气味或气味源的性质在车辆10中产生相应气味之前，处理器50要求在环境20中存在给定气味或气味产生对象的明确指示。由此，由于确定了以下事件，处理器50能够起气味过滤器的作用：
(i)气息源60是否具有相应于所识别气味或气味产生对象的气味种类；
(ii)所识别气味或气味产生对象的气味是否是例如响应于用户较喜欢的气味轮廓设置输入到处理器50中、以使该气味在车辆10中循环的所期望的气味种类。在这方面，处理器50包括对象分类器，还设置有对象类别库以及与其相关的状态，即相应于对象的气味是否可在车辆10内模仿。
处理器50可选地采用神经网络识别方法的形式，这种方法适于学习，以识别出在环境20中气味和气味产生对象的新种类。而且，该处理器50也可检查在环境20中是否存在气味和对其的视觉确认这两者。此外，可选地，该处理器50也可用于控制气息源60的操作，从而在响应于在处理器50处从传感器30、40接收的信号引入随后的较晚气味之前，净化在车辆10中循环的较早气味。气息源60可操作地发出气流，该气流已经响应于气息源60从处理器50接收指令而被一个或多个气味增强。为了限制在车辆10内产生气味中，气息源60所消耗的材料的量，优选地车辆10内的空气如箭头120所示再循环。
现在将更详细地阐述光学传感器30、气味传感器40、处理器50和气息源60的实现方式。
气息源60能够以几种替代方法实施。有益地，在气息源60中通过超声汽化，热蒸发或雾化使气味产生液体，凝胶或有机聚合物汽化，以响应于在气息源60处从处理器50接收的指令在车辆内产生气味。由于更有优势的响应速度以及更低的能量消耗，在车辆10中的气味的超声产生要优于气味的热蒸发产生。
有益地，一个或多个气味传感器40安装在车辆10的发动机过滤网(engine grill)后面或者车辆10的前保险杆中。而且，光学传感器30可安装在车辆10的挡风玻璃150后面；因为车辆10的挡风玻璃雨刷也能保持光学传感器30的清晰视野，所以这种安装布置是有优势的。
处理器50通过常规的图像分析技术来辨别环境20中的气味产生对象，例如鲜花、母牛、工厂等的图像。这种常规技术包括下列中的一个或多个：视觉模板匹配，图像相关以及神经网络方法。
有益地，处理器50可使用朴素贝叶斯分类器(Naive BayesianClassifier)，其被馈入与愉快的和不愉快的气味相应的信号，以便适当地对处理器50进行编程。
有益地，一个或多个气味传感器40利用导电聚合物复合蒸汽探测器(conducting polymer composite vapor detector)阵列来实现。这些探测器采用炭黑粒子和绝缘有机聚合物的合成物制造的化学敏感电阻阵列。这种探测器可以制作成非常小的尺寸，具有使用时的低功耗以及较低的重量。有机聚合物可选地包含下列物质中的一个或多个：聚(氧化乙烯)、聚(55％乙烯共45％醋酸乙烯酯)、聚(72％丁二烯共28％苯乙烯)、聚(乙烯基咔唑)、聚(醋酸乙烯酯)，聚(己内酯)、聚砜、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(4-乙烯基苯酚)、聚(甲基十八烷基硅氧烷(methyloctadecyl siloxane))。通过使用这种探测器阵列，所述探测器针对不同种类的气味显现出彼此不同的灵敏度，用于处理探测器的导电率测量值的神经网络分析能够探测出存在于环境20中的若干不同种类的气味。如果需要，可以通过定期使用已知的测试气体样本净化探测器来校正探测器的偏移量和不稳定性。可选地，探测器可以制作在陶瓷衬底或者硅衬底上。探测器凭借在探测器中使用的聚合物吸收蒸汽以及相应的空间膨胀，由此改变炭黑粒子的相互空间间隔，进而调节探测器的电导率，来可操作地探测气息和气味。
或者，或另外，能够实现一个或多个气味传感器40以可操作地在高温下自动烧掉在一个或多个传感器40上积聚的任何污染物。
上述可编程用于辨别环境20中的特定对象种类和特定气味种类的神经网络可选地作为在处理器50上可执行的软件实现。
可选地，实现气息源60，使得能在车辆10内引发气味的各种液体、凝胶和聚合物以图2所示的可更换滤筒200的形式提供，用户100可以根据210指示按照需要定期更换滤筒200，例如在车辆10的每次服务期间，例如用户100每驾驶100小时或10000公里的路程。
有益地，处理器50也具有下列部件中的一个或多个：输入-输出通信端口和无线数据链路，使得可以用更先进的对象识别软件和气味识别软件定期更新处理器50，以便使处理器50可以在车辆10的运行寿命周期被更新。
作为车辆10的一部分所包含的用于控制用户100乘坐的车辆10的车内气候的空调系统(图1中未示出)优选地布置为与气息源60协合使用。例如，当处理器50在操作中例如响应于相应对象从光学传感器30的视野中消失或者一个或多个气味传感器40不再探测出相应的外部气味而识别出先前引入到车辆10中的气味将被从车辆中除去时，将处理器50布置为指示空调系统对车辆10内部进行通气，以将先前的气味净化掉。
可选地，将传感器30，40、处理器50和气息源60设计成系统，该系统能够作为升级来改进为现有的公路车辆。可选地，利用公路车辆中包含的先前存在的计算硬件来实现处理器50。
虽然在前面描述了在公路车辆中响应于视觉输入和气味输入来产生气味，但是本发明还具有其他潜在用途，例如在建筑物内、宾馆内、餐馆内、火车上、飞机上、船只上都涉及到一些实例。
在所附的权利要求中，包含在括号内的数字和其他符号用于帮助理解权力要求，但并不意于以任何方式限制权利要求的保护范围。
应理解的是：在不背离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对前面所述的本发明的实施例进行修改。
如“包含”、“包括”、“合并”、“含有”、“是”与“有”这样的表达在解释说明书及其相关的权利要求时应以非专有的方式来诠释，即允许构造为存在没有明确限定的其他项目或组件。提及的单一的情况也应构造为涉及复数的情况，反之亦然。

Claims (12)

1、一种用于增强车辆(10)内气味的车辆附件(30，40，50，60)，所述车辆附件(30，40，50，60)包括：
(a)传感器(30，40)，用于感测在围绕所述车辆(10)的环境(20)中存在的可视对象和气味中的至少一个并产生相应的传感器信号；
(b)处理器(50)，用于接收所述传感器信号，并对其进行分析，以探测在所述环境(20)中存在一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味，所述处理器(50)可操作地过滤所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集；以及
(c)耦联到所述处理器(50)的气息源(60)，用于接收来自所述处理器(50)的指令以产生与所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集相应的一个或多个气味，并且将这些气味释放到所述车辆(10)中。
2、根据权利要求1所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，所述处理器(50)可操作地使用神经网络算法、模板匹配算法和/或相关算法来分析所述传感器信号，以探测存在所述一个或多个感测到的对象和/或所述一个或多个感测到的气味。
3、根据权利要求1所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，所述气息源(60)可操作地与包含在所述车辆(10)内的空气循环系统或空调系统共同起作用，用于从所述车辆(10)的内部区域中净化掉所述处理器(50)不再需要的气味，并且用于使所需要的气味在所述车辆(10)的内部区域中循环，从而降低所述气息源(60)中的气息产生材料(200，210)的消耗。
4、根据权利要求1所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，将用于感测在所述环境(20)中存在的气味的所述传感器(40)实现为导电聚合物传感器阵列。
5、根据权利要求4所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，用于感测在所述环境(20)中存在的气味的所述传感器(40)能够被加热到至少部分地排出其上累积的污染物的高温。
6、根据权利要求4所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，用于感测在所述环境(20)中存在的气味的所述传感器(40)设置有用于定期校准所述传感器(40)的一个或多个校准气体源。
7、根据权利要求1所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，所述气息源(60)设置有多种材料，其易于通过热和/或超声激发被气化以产生释放入所述车辆(10)的气味。
8、根据权利要求7所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，所述易于产生释放入所述车辆(10)的气味的多种材料作为可更换的滤筒(200)提供。
9、根据权利要求1所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，将用于感测在所述环境(20)中存在的可视对象的所述传感器(30)实现为一个或多个照相机(30)，所述照相机至少指向下列方向中的一个：沿所述车辆(10)行驶的前进方向，沿与所述车辆(10)的行驶方向相对的横向方向。
10、根据权利要求9所述的车辆附件(30，40，50，60)，其中，用于感测在所述环境(20)中存在的可视对象的所述传感器(30)安装在所述车辆(10)内的一个或多个位置上，在该位置处，定期对所述传感器的视野进行清洗操作，以移除阻碍视觉的碎屑。
11、一种利用车辆附件(30，40，50，60)增强车辆(10)内气味的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)利用传感器(30，40)感测在围绕所述车辆(10)的环境(20)中存在的可视对象和气味中的至少一个，并产生相应的传感器信号；
(b)在处理器(50)处接收所述传感器信号，并在那里对其进行分析，以探测在所述环境(20)中存在一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味，并且在所述处理器(50)中过滤所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集；以及
(c)在耦联到所述处理器(50)的气息源(60)处接收指令以产生与所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的所述子集相应的一个或多个气味，并且将这些气味释放到所述车辆(10)中。
12、一种可更换滤筒(200)，包含在车辆附件(30，40，50，60)中的气息源(60)中使用的、用于产生释放到车辆(10)中的气味的气味产生材料，所述车辆附件(30，40，50，60)包括：
(a)传感器(30，40)，用于感测在围绕所述车辆(10)的环境(20)中存在的可视对象和气味中的至少一个并产生相应的传感器信号；
(b)处理器(50)，用于接收所述传感器信号，并对其进行分析，以探测在所述环境(20)中存在一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味，所述处理器(50)可操作地过滤所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集；以及
(c)耦联到所述处理器(50)的气息源(60)，用于接收来自所述处理器(50)的指令以产生与所述一个或多个感测到的对象和/或一个或多个感测到的气味的子集相应的一个或多个气味，并且将这些气味释放到所述车辆(10)中。
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