CN101007525A - 使用相对阻抗测量的车辆占用者检测 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种乘客检测系统。传感器测量电容、电场的影响或其他对乘坐区中的负载发生响应的特性。传感器使用一个或多个电极(例如一个发射和接收电极或一个用于发射的电极和一个或多个用于接收的电极)。其他电极与不同的阻抗相连接。当其他电极与不同阻抗相连接时，利用传感器的测量可以区分占用者和无生命物体、可以区分乘客的特性(例如大小、高度、重量或位置)，或者可以指示占用者的接地状态。

Description

使用相对阻抗测量的车辆占用者检测
技术领域
本发明涉及占用者(occupant)检测系统，具体而言，涉及能够很容易地对乘坐区(seating area)中的物体分类以便例如控制气囊(air bag)或生成警告的占用者检测系统。
背景技术
气囊设备减轻了乘客在机动车碰撞期间体验到的冲击。气囊安装在司机和乘客座椅的前方。气囊可以安装在其他位置，例如安装在面向前方的乘客的侧面。
当面向后方的婴儿座椅(rear facing infant seat，此后称为RFIS)位于前方乘客座椅上时，则希望乘客侧的气囊不要展开(deploy)。可能还希望乘客侧的气囊不要对面向前方的儿童座椅(forward facing child seat，此后称为“FFCS”)或儿童展开。类似地，基于是否儿童或个子矮的人正在倾向气囊，侧面冲撞气囊(side impact airbag)的展开可能要受到限制。还希望在乘坐区仅存在无生命物体时避免展开，以便节省更换成本。
已经提出了用于检测RFCS、FFCS或儿童的乘客检测传感器品种。美国专利No.5,948,031、No.6,329,913和No.6,329,914中公开了使用电场来检测座椅中负载的特性的系统。还提出了使用电容性传感的其他系统，例如检测乘客的存在所导致的相位或频率改变的系统。这两类系统都依赖于从一个或多个天线或电极的发射和接收。
发明内容
本发明由所附权利要求限定，本节中的任何内容都不应被理解为对权利要求的限制。作为介绍，下述实施例包括使用相对阻抗测量的车辆占用者检测。
至少部分基于对地的连接或相对阻抗来检测负载或占用者。传感器测量电容、电场的影响或其他对乘坐区中的负载发生响应的特性。传感器使用一个或多个电极(例如一个发射和接收电极或一个用于发射的电极和一个或多个用于接收的电极)。其他电极与不同的阻抗相连接。当其他电极与不同阻抗相连接时，利用传感器的测量可以区分占用者和无生命物体、可以区分乘客的特性(例如大小、高度、重量或位置)，或者可以指示占用者的接地状态。
根据第一方面，提供了用于占用者乘坐区中的传感的车辆占用者检测方法。将第一电极连接到较低阻抗。当所述第一电极被连接到所述较低阻抗时，在第二电极处测量第一信号。所述第二电极或第三电极在所述测量期间发射。将所述第一电极连接到较高阻抗。当所述第一电极被连接到所述较高阻抗时，在所述第二电极处测量第二信号。所述第二电极或所述第三电极在所述测量期间发射。确定车辆座椅中的作为所述第一和第二信号的函数的负载状态。
根据第二方面，提供了一种用于传感占用者乘坐区中的负载状态的车辆占用者检测系统。开关可操作来将第一电极连接到较低和较高阻抗节点。传感器至少包括第二电极和测量电路。所述测量电路可操作来分别在所述第一电极被连接到所述较低和较高阻抗节点时测量第一和第二信号。在测量所述第一和第二信号期间，所述第一电极不被用于所述测量电路的发射或接收。
根据第三方面，提供了一种用于检测乘客乘坐区中的负载状态的车辆乘客检测系统。信号源可操作来与第二电极或第三电极相连接。开关可操作来将第一电极连接到低和高阻抗节点。测量电路可操作来分别在所述第一电极被连接到所述低阻抗节点和在所述第一电极连接到所述高阻抗节点时测量第一和第二信号。信号源与所述第二或第三电极相连接，以便测量所述第一和第二信号，所述测量电路与所述第二或第三电极相连接，以便测量所述第一和第二信号。处理器可操作来确定作为所述第一和第二信号的函数的负载状态。
根据第四方面，提供了一种用于传感乘客乘坐区中的负载状态的车辆占用者检测方法。该方法包括以下动作：在发射期间利用一个或多个电极进行发射和接收，测量在所述发射和接收期间来自所述一个或多个电极中的至少一个的第一和第二信号，在所述发射和接收期间将不同于所述一个或多个电极的第一电极顺序地连接到较低和较高阻抗，在所述第一电极连接到所述较低阻抗期间测量第一信号，在所述第一电极连接到所述较高阻抗期间测量第二信号，并确定作为所述第一和第二信号的函数的负载状态。
本发明由所附权利要求限定，本节中的内容不应被理解为对权利要求的限制。下面结合优选实施例讨论本发明的其他方面和优点。
附图说明
图1(a)和1(b)是示出了利用电场发射的乘客检测系统的基本操作的示意图，其中图1(a)示出了两个电极之间未被扰动的电场分布，图1(b)示出了当两个电极之间存在物体时的电场分布。
图2是多个电极的布置的一个实施例的示意图。
图3是示出了乘客检测系统的一个实施例的框图。
图4是示出了乘客检测系统的另一实施例的框图。
图5包括电极布置的一个实施例的顶视图和侧视图。
图6是代表检测乘客的方法的一个实施例的流程图。
图7是一个实施例中相对于负载的电极层定位的图示。
图8是代表用于对乘客分类的方法的一个实施例的流程图。
图9是电极布置的一个实施例的示意图。
图10是电极布置的另一实施例的示意图。
图11是具有湿度传感器的接收器通道的一个实施例的电路图。
具体实施方式
附图示出了利用电极来检测占用者或乘客的负载状态的各种实施例。乘客和占用者被用来描述处于任何乘坐位置(例如司机或乘客座椅)中的人。负载状态包括被占用、未被占用，或负载特性，例如有生命、无生命、成人、儿童、大、小、重、轻、前倾，或儿童座椅。
可以测量不同的参数以确定负载状态。例如，测量任何乘客的接地状态。基于接地状态改变阈值或其他测量值。在另一示例中，与不同阻抗相关联的测量值被单独作为参数或与其他测量值一起用来确定乘坐区的负载状态。
在下面的描述中描述了具有相关联的电极、发射器和测量电路的不同的占用者传感器。随后描述了基于在其他情况下不被使用的(一个或多个)电极的不同阻抗连接的一个或多个占用者传感器的使用。
如图1(A)和1(B)所示，检测位于乘客座椅中的两个电极之间的微电场。由于当向一个电极施加高频率低电压信号而另一电极连接到地时电极之间有电势差，因此电场被创建。该电场产生从一个(非发射)电极流动到地的电流(接收电流)。如果电场中存在人体(乘客或占用者)，则电场中的扰动会改变电流。类似地，提供到发射电极的电流(负载电流)也响应于人体的存在而被改变。
人体相当于具有连接到地的一个端子的电容器。人体的阻抗(电阻和电容)将电场分流到地。当人体在车辆座椅中时，在发射和任何接收电极处流动的电流的改变响应于人体的电特性而发生。例如，对于较近和/或较大的人体，负载电流较大。利用这一现象，通过将检测电流与已知值相比较来检测座椅中乘客的存在。具体而言，获得座椅中物体的一个或多个特性，包括物体是否是正常地坐在座椅中的成人大小的人。通过使用与物体相距已知或可预测的不同距离的电极来获得更多的信息。因此，座椅中乘客的存在和位置被精确地检测。
湿度(humidity)、水分(moisture)或接地(grounding)检测可以提供对乘客的存在和特性的更准确的确定。这些检测到的环境条件中的一个或多个被用于改变测量的电流、应用的算法、计算、所选定的比较表或其他值。基于实验或理论，从对乘客的检测中去除或减小湿度、水分和接地情况的影响。
图2是根据第一实施例的包含乘客检测系统的电极E1到E4的座椅1的透视图。电极E1-E4是由导电材料的矩形薄片形成的。E1-E4中的每个电极与其他电极具有相同或不同的形状，并且可以使用任何形状，包括正方形、螺旋形、矩形、椭圆形、圆形、圆环形、中空矩形，或其他多边形和/或圆形。电极E1-E4包括编织在座椅罩织物中的金属纤维、涂敷在座椅表面的导电涂料、导电带、导电片，或安装在座椅垫下的金属盘。在一个实施例中，电极E1-E4形成在柔性电路材料(例如PET)上。例如，使用美国专利No.(公开No.(序列号No.10/996,700))公开的电极或电极配置之一，该专利的公开内容通过引用结合于此。
电极E1和E2安装在座椅1的基部1a上，电极E3和E4安装在背部1b上。这些电极是针对乘坐区中乘客的预期乘坐位置定位的，并且被安装为有利于乘坐舒适性。在备选实施例中，可以使用相同或不同位置的更多或更少的电极，例如在座椅背部使用7个电极(例如6个垂直布置在座椅背部中央而一个布置在座椅边缘离门最近处)而座椅底部没有电极，或者座椅底部1b有电极而座椅背部1a没有电极。在其他实施例中，电极位于乘客车厢内的其他位置，例如地板上、仪表板中、门中、车顶中，或它们的组合中。在其他备选实施例中，使用红外、超声或其他机制来检测占用者的存在和位置。
座椅1可以包括湿度传感器H1和/或水分传感器W1。湿度传感器H1和水分传感器W1位于座椅1中，例如在座椅泡沫材料中的孔隙内邻近电极E1-E4中的一个或多个处。
乘客检测：
图3示出了乘客检测系统400的一个概括实施例。系统400包括占用者传感单元402、辅助约束系统(supplementary restraint system，SRS)404和显示计406。占用者传感单元402提供控制信号到SRS 404，以便禁用或使能气囊激活。警告灯信号被提供给显示计406的占用者警告灯408。占用者警告灯408指示占用者传感单元402确定的占用者类别。或者，占用者警告灯408指示SRS 404被使能还是被禁用。SRS警告灯410指示SRS 404是否起作用。
占用者传感单元402包括占用者传感器412，用于检测占用者的大小和/或坐姿以确定以低展开功率水平使能SRS 404、以高展开功率水平使能SRS 404，还是禁用SRS 404。通信块414与SRS 404双向或单向通信。警告灯控制块416激活如上所述的占用者警告灯408。可选的记录块418记录占用者传感单元402的任何失败代码和/或占用者传感单元402所确定的任何占用者的各种表征。可选的故障诊断块420确定占用者传感单元402是否正确地工作并提供外部通信。
占用者传感器412包括电场传感器阵列422、电场驱动器和检测器424以及占用者识别器426。电场传感器阵列422包括如上所述分布的电极。电场驱动器和检测器424包括振荡器和电流测量电路，分别用于生成与电场传感器的电场和测量接收和/或负载电流。接收电流包括在除了用于发射的电极之外的电极中生成的电流。负载电流包括在用于发射的电极中生成的电流。占用者识别器426包括用于作为测量电流的函数对任何占用者分类的处理器或模拟电路。
可以利用各种电路和/或方法来实现系统400。美国专利No.5,948,031、6,161,070、6,329,913、和6,329,914中讨论了一些示例性电路和方法，这些专利的公开内容通过引用结合于此。在备选实施例中，乘客检测系统包括用于检测乘客的存在的电容性、超声、红外、可见光或其他传感系统。
图4示出了图3的系统400的一个实施例。具体而言，系统500包括微处理器502、检测器504、振荡电路506、信号调节器508、传感器510和选择电路512、514。
提供了两个或多个用于生成和检测负载电流的路径。下面描述了一个这种路径。其他路径包括相同或不同的组件。在备选实施例中，使用一个或多个路径来测量接收电流或负载和接收电流二者。在路径中，振荡电路506包括生成AC信号(例如5-12V范围内(例如7V)或其他电压的频率约为90-120kHz的信号)的振荡器。
信号调节器508包括运算放大器516、518和520，以及电阻器522。与振荡电路506相连接的运算放大器516缓冲信号，以便提供恒定电压源。信号通过屏蔽电缆524被提供给传感器510的电极526。响应于信号生成电场。当到传感器510的负载增加时，电阻器522两端的电压增加。电压的改变量被与屏蔽电缆524的屏蔽相连接的运算放大器518缓冲。运算放大器518可以具有高输入阻抗和低输出阻抗，以便将屏蔽的电压电平维持在与中心导体相同的电平上，从而将传感器510从相邻导电材料屏蔽开来。
运算放大器520与检测器504相连接。检测器504包括全波整流电路528和滤波器电路530。通过对运算放大器520的输出进行整流来检测负载电流的幅度或幅度改变。整流后信号被例如模拟低通滤波器这样的滤波器电路530滤波。
图4示出了两个或多个传感器510到检测器504的路径的两个可能的实施例。在一个实施例中，每个路径包括除了微处理器502之外的单独组件(如标记为S-individual的传感器的路径所表示的那样)。在备选实施例中，每个路径还共享振荡电路506和检测器504。或者，也可以使用共享路径和个体路径的组合，如图所示。
优选地使用共享路径。去除个体路径。选择电路512和514包括被微处理器502控制的多个多路转换器或一个共享多路转换器。一个选择电路将振荡电路506连接到每个传感器路径，另一选择电路将检测器504连接到每个传感器路径。为了利用负载电流进行分类，可以使用一个将振荡电路506和检测器504都连接到同一路径的选择电路。为了利用接收电流或接收和负载电流的组合进行分类，选择电路514和512独立地操作。
检测器504的输出与微处理器502(处理器)相连接。处理器502包括用于生成安全约束系统(safety restraint system，SRS)控制信号的ASIC、通用处理器、数字信号处理器或其他数字处理器件。例如，使用包括(一个或多个)模数转换器的日本NEC Corporation制造的PD78052CG(A)微处理器。
微处理器502将模拟信号转换为数字信号。微处理器502测量负载和/或接收电流以便对任何占用者分类。小负载电流幅度指示存在负载。幅度和/或幅度改变代表负载的阻抗改变。负载阻抗作为负载的有效表面(大小)和负载与电极526之间的距离的函数而变化。也可以额外地或替换地测量相位或频率来指示负载的阻抗。
基于得到的代表接收电流的数字值(例如8位值)，微处理器502确定乘客的大小、形状、位置和/或其他特性。所述特性被确定为数学算法或比较操作的函数。例如，使用EEPROM、RAM或其他存储器器件将数字值与阈值或基于实验代表所述特性的数据相比较。
负载被表征为电极阵列的函数。可以使用一个或多个电极的任何布置。图5示出了电极布置100的一个实施例。多个电极102、104、106、108、110和112被布置为两层。这些层被绝缘体114隔离。绝缘体114包括座椅垫(例如3/8英寸厚的聚乙烯泡沫)、刚体、空气或能透过电磁能量的其他装置。在本实施例中，电极102、104、106、108、110和112包括导电薄膜，但是也可以是导电织物、导电箔或其他导电材料。电极102、104、106、108、110和112与座椅的基部相连接，例如位于基部中央并从座椅的前部到背部以阵列形式排列。
每层中的电极所创建的形状可以是不同的。例如，对于每一层使用不同形状的电极。每层在一个面中，但是可以以非平面的布置方式来布置。对于非平面布置，作为用于进行测量的电极的函数，幻象电极层被创建。
布置100通过位于座椅中、与座椅的外表面相邻或在座椅的外表面处，从而与座椅相连接。因此，布置100与乘客乘坐区相邻。两个或多个层到座椅外表面的距离不同(即到乘客乘坐区的距离不同)。在备选实施例中，布置100是到乘坐区或座椅表面的距离基本相同的单层电极。
在一个实施例中，测量来自多个电极的负载电流。例如，使用图4的系统从每个电极顺序地测量负载电流。在本例中，在测量一个电极的负载电流时，其他电极接地。或者，一个或多个其他电极被电隔离(不连接到地)。在另一备选实施例中，其他电极被顺序地连接到低和高阻抗。
图6示出了用于传感乘客特性的一个优选实施例的流程图。该过程被实时重复。在动作202，生成电场。例如，AC信号被提供给到车辆座椅的外表面的距离不同的至少两个电极之一。振荡电路506(图4)生成具有已知电压幅度和频率的交流(AC)信号。AC信号使得电极在与座椅相邻的乘客区发射微电场。乘坐或放置在座椅上(即在天线电极附近)的物体的电特性扰动电场。该电场扰动改变了在天线电极中流动的电流量，并使得在天线电极上生成的AC信号的相位不同于振荡电路生成的原始AC信号。
在动作204，测量至少两个电极之一处的信号。例如，负载电流或接收电流被检测并被转换成微电压。在图4的实施例中，使用阻抗或电阻元件和差分放大器(或其他放大器)来测量电极中的电流。一个这种阻抗/电阻元件是连接到电极的日本Susumukougyou制造的RR1220P-103-D。差分放大器连接到阻抗/电阻元件两端，并基于阻抗/电阻元件两端的电压差生成电流信号。具体而言，电流差分放大器将振荡电路输出信号的电压电平与在天线电极上生成的电压电平相比较，并生成指示差别的电流信号。
注意，当人坐在座椅中时，电流检测电路的检测电流增大。当行李在座椅中或当座椅空着时，检测电流减小。在任一种情形下，在占用和未占用情况之间的检测电流水平中都存在差别。对于相位差别也是这样。
在动作205，测量至少两个电极中另一个处的信号。例如，负载电流或接收电流被检测并转换为电压。在每个电极处的测量可以是顺序的负载电流测量或顺序的接收电流测量。或者，同时或顺序地在一个电极处测量负载电流而在另一个电极处测量接收电流。
将电流和/或相位差别与存储值相比较，以便准确识别是否有成人乘客坐在前方乘客座椅中。
使用测量电流来确定乘客的高度、位置、大小、朝向、运动和/或其他特性。如美国专利No.5,914,610中公开的那样，可以确定其他特性，该公开内容通过引用结合于此。例如，作为时间的函数的距离R的改变表明运动。
图7示出了使用两层600和602来确定负载604的大小A和距离R。例如，负载604包括乘客乘坐区中座椅上的占用者。负载604到电极的顶层600的距离是R。顶层600和底层602相距距离d。
利用与座椅外表面相距d的两个电极来确定负载A和距离R。负载电流S、负载A和距离R的关系是S＝K(A/R)，其中K是常数。使用至少两个不同的负载电流测量值来确定作为电极之间的距离d的函数的负载和距离，其中一个测量值是离乘客最近的电极(例如顶电极St)的测量值，一个测量值是离乘客最远的电极(例如底电极Sb)的测量值。因此，占用者的特性被确定为电极到座椅外表面的距离之差的函数。St＝K1(A/R)，Sb＝K2(A/(R+d))。A和R的解为A＝(d*Sb*St)/(St-Sb)，R＝(d*Sb)/(St-Sb)。因此，确定负载大小和到电极的距离。在备选实施例中，在没有缩放距离(scaling distance)d的情况下，或者作为在非发射电极处接收的电流的函数，A和R被求解。
使用两个或多个电极，例如图5所示的6个电极。利用电极阵列，可以确定负载的分布。例如，使用不同电极对来确定负载A和距离R，从而提供与阵列的不同位置相邻的负载和距离。使用6个电极来确定3个不同负载和距离。在阵列中布置更多的电极或额外使用非发射电极中的接收电流提供更高的空间分辨率。
在一个实施例中，绝缘体114是柔软的或半刚性的，允许电极层之间的距离可预测地变化。例如，电极位于座垫或泡沫绝缘体的不同侧。因此，层之间的距离作为负载的函数而变化，如d＝f(A)所示。该距离作为乘客的重量的函数而变化。在一个实施例中，d＝c-da，其中c和k是至少部分作为绝缘体的可压缩性和/或实验的函数而确定的常数。可以使用距离d的备选表示，例如d＝c-(k1)A-(k2)A.sup.2，其中c、k1和k2是常数。使用上述等式来确定作为电极之间的距离的函数的负载和到布置100的距离。通过考虑负载对系统的影响可以得到对负载状态的更准确的确定。
基于所确定的负载和距离信息来表征负载状态。例如，负载被分类为(1)在一个或多个位置处的成人，(2)在一个或多个位置处的儿童或体型较小的成人，(3)FFCS中的儿童，(4)RFCS中的婴儿，或(5)其他物体。优选地，通过与预期测量值相比较来确定分类。或者使用通过确定负载分布定位乘客颈部的算法来将占用者分类为大到足以激活气囊或小到不能激活气囊。在另一备选实施例中，测量值的函数确定分类。
图8是使用测得信号来使能或禁用气囊系统或提供作为分类的函数的控制信号的一个实施例的流程图。该流程图被优化以便利用位于车辆座椅基部的图5的电极布置100来进行操作，但是也可以使用其他电极布置。
该系统在过程302确定座椅是否为空。在过程304，系统确定座椅是否被儿童座椅占用。在过程306，系统确定座椅被成人还是儿童占用。在过程308，系统执行各种交叉检验或进一步的处理以便提高分类可靠性。这些过程可以以任何顺序或其组合来执行，例如执行过程308的一个或多个交叉检验作为一个或多个其他过程302、304和/或306的一部分。响应于在另一过程中进行的确定操作，可以跳过一些过程，例如在将座椅分类为空之后跳过所有其他确定操作。可以使用用于分类的不同的过程、算法或计算。
在用于确定座椅是否为空的过程302中，系统在动作310将计数初始化为0。对于6个电极中的每个电极(i)重复动作314和316，如循环312所示。在动作314，将每个负载电流的值与空阈值相比较。如果负载电流高于阈值，则过程302在动作312累进到下一电极。如果负载电流低于阈值，则空计数变量加1。因此，过程302提供对在任何给定时刻低于空阈值的负载电流值的数量的计数。在一个实施例中，如果任何负载电流值高于该阈值，则座椅被分类为被占用。
在过程302和/或另一过程的一个实施例中，来自两个或多个电极的负载电流被平均，以代表幻象电极负载电流。例如，在图5所示的成对设计的情形下，通过对不同组的电极负载电流取平均来确定4个幻象负载电流，每层两个。将电极102、104、106、108、110和112记为电极S1、S2、S3、S4、S5和S6(其中S1、S3和S5构成第一层，S2、S4和S6构成第二层)，如下计算4个幻象负载电流：
S.sub.avg 1＝(S1+S3)/2
S.sub.avg 2＝(S2+S4)/2
S.sub.avg 3＝(S3+S5)/2
S.sub.avg 4＝(S4+S6)/2
在用于确定座椅是否被儿童座椅占用的过程304中，系统在动作322将儿童座椅计数初始化为0。对四个部分中的每一个(i)重复动作322、324、326和328，如循环322所示。四个部分对应于至少两个电极和相关联的负载电流测量值的四个唯一组合。例如，四个部分包括来自以下四个电极组合的负载电流：(1)电极1、2和3；(2)电极2、3和4；(3)电极3、4和5；以及(4)电极4、5和6。可以使用其他组合。
在动作324，从第一部分中的负载电流确定负载A和距离R。如上所述地确定计算方式。在一个实施例中，如下确定负载A的计算方式：
A0＝(S.sub.avg 1*S2)/(S.sub.avg 1-S2)*(S2).sup.-y；
A1＝(S3*S.sub.avg 2)/(S3-S.sub.avg 2)*(S.sub.avg 2).sup.-y；
A2＝(S.sub.avg 3*S4)/(S.sub.avg 3-S4)*(S4).sup.-y；并且
A3＝(S5*S.sub.avg 4)/(S5-S.sub.avg 4)*(S.sub.avg 4).sup.-y，
其中使用了矫正因子(Sb).sup.-y。基于实验，一个优选值是y＝0.4。如果任何负载A小于等于0，则该值被指定为-1。如下计算R：
R0＝A0/S.sub.avg 1；
R1＝A1/S3；
R2＝A2/S.sub.avg 3；并且
R3＝A3/S5，
其中任何距离R的值在相应的A值等于-1的情况下被指定为99999。
电极层之间的距离作为负载的函数而变化。在动作326，将从电极的负载的距离R与儿童座椅阈值相比较。如果距离R高于阈值，则过程304在动作322累进到下一部分。如果距离R低于阈值，则儿童座椅计数变量增加1。因此，过程304对在任何给定时刻具有高于儿童座椅阈值的距离R的部分的数量进行计数。换言之，确定具有对应于与座椅分隔开的物体的距离值的部分的数量。在一个实施例中，如果四个部分中有三个对应于高于阈值的距离R，则座椅被分类为被儿童座椅占用。如果R1＜R2＜R3，则儿童座椅可以被进一步分类为FFCS，如果R0＞R1＞R2则被分类为RFIS，或者可以使用其他分类方法。
在用于确定座椅被儿童还是成人占用的过程306中，系统在动作334将区域索引初始化为0。对于三次中的每一次，重复动作338和340，以便比较四个部分中每一个的负载值A，如循环336所示。在动作338，将一个部分的负载与另一个部分的负载相比较，例如将动作336的循环计数所定义的部分的负载与区域索引所定义的部分的负载相比较。例如，将部分1的负载与部分0的负载相比较。如果循环计数所定义的部分的负载小于区域索引所定义的负载，则过程306在动作336累进到下一部分和相关联的循环计数。如果循环计数所定义的部分的负载大于区域索引所定义的负载，则区域索引变量被设置为等于当前循环计数变量。因此，过程306确定最大负载值和相关联的部分。将最大负载值与阈值相比较，以便确定负载对应于成人还是儿童。
在一个实施例中，为了执行过程306，排除与最大距离值R相对应的负载值A。这一排除操作可以消除在上述幻象负载电流实施例中对来自两个相邻电极的负载电流取平均所造成的错误数据。
在过程308，执行一个或多个检验和/或其他动作来验证和/或限制分类。例如，将过程302、304和/或306的数字结果作为时间的函数取平均。该移动平均值被用于对任何占用者分类。或者或额外地，在与阈值和/或计算结果相比较之前，将负载电流的测量值作为时间的函数取平均。
在另一示例中，一旦特性被分类，该分类就被锁定一段时间，例如5秒。当对不同的顺序测量集合重复过程302、304和306时，后续的不同分类被丢弃或取平均和忽略，直到一段时间之后。被提供作为控制信号的分类直到阈值时间段之后才会改变。额外地或备选地，分类不被改变，除非一定数量的连续或基本连续的分类指示特性已经改变。在备选实施例中，儿童、RFCS和/或FFCS分类被锁定，直到车辆熄火或确定空分类。
在另一示例中，使用重叠阈值来区分分类类型的优先级。在一个实施例中，设置阈值以使得将分类从成人变为儿童比从儿童变为成人容易。例如，如果分类是成人，则将占用者分类为儿童的最大负载阈值被设置为高于分类开始于儿童的情形。类似地，汽车座椅分类所需的部分的阈值或数量可以作为最近的在先分类的函数而有所不同，使得能够区分成人和/或儿童和汽车座椅的优先级。这种优先级区分提供了阈值之间的灰色地带或区域。例如，较低的阈值可以基于平均6岁大的儿童的负载，而较高的阈值可以基于5％的成年女性。被分类在灰色地带内的任何占用者都根据优先级被分类，例如被分类为儿童。
在一个实施例中，执行检验来验证成人分类不是在座椅基部上放置的食品袋或在某个位置站立的儿童所造成的结果。因为分类为成人有一部分是基于座椅的某个部分或区域处的负载，因此该检验验证负载的分布与坐着的成人的情形相同。将最大负载和每个相邻部分的负载的比值与负载分布阈值相比较。例如，如果最大负载A.sub.max是A1负载并且(A1＞A0的135％或A2＜A3的120％)，则使用“非常规(IRREGULAR)”分类。类似地，如果Amax＝A2并且(A＞A1的135％或A2＞A3的200％)，或者如果Amax＝A3并且(A3＞A2的135％)，则该情况也被判断为“非常规”。或者，将其他部分的负载(例如与相邻区域相关联的)与作为最大负载的相同或更小的阈值相比较。如果负载的分布与成人相对应，则分类被证实。否则，分类被变为儿童。响应于非常规分类提供禁用气囊的控制信号。
可以执行其他检验。如果最大负载A是A0负载，则占用者被认为是没在适当的位置或坐在座椅边缘。该分类被认为是“非常规”。
优选地，提供LED或其他输出器件来指示控制信号的状态。例如，当气囊被禁用时，LED被点亮。
在与典型机动车座椅材料一起使用的实施例中，测量层之间的距离。机动车座椅一般部分由开孔型(open-celled)聚亚安酯泡沫制成。这种泡沫被用作为电极层之间的绝缘体。这种方法可以提高舒适度并使得能更容易或更方便地将传感器形成到座椅中。可以使用其他材料，例如更坚硬或更柔软的材料。
在本实施例中，在计算质量A和距离R时考虑了绝缘层的压缩(例如开孔型聚亚安酯泡沫的压缩)。此外，该压缩可被用来确定占用者的重量W。该重量被用于对负载的表征和相关联的气囊系统控制。
通过测量层之间的距离d来考虑绝缘层的压缩。传感器S被添加到每个电极的绝缘层的对侧，如图9所示。电极的厚度与绝缘体的厚度相比可以忽略，但是为了便于观看，图9中的电极厚度被显示得较大。在备选实施例中，添加与所有电极E中的一个或一个子集相对的传感器S。例如，传感器S被置于与电极的顶层相对，而不是与电极的底层相对。在备选实施例中，使用其他电极E而不是所添加的传感器S。
传感器S包括电极，例如金属箔、带，或上面讨论的其他材料。每个传感器S可以具有任何形状和/或大小，包括与其他传感器S或电极E相似或不同的形状和/或大小。在一个实施例中，传感器S包括与相应的对侧电极相同的形状和更小的面积。例如，每个传感器S的面积约为相应的对侧电极E的面积的1/10。图9示出了这样的布置。如图所示，传感器S的位置接近对侧电极E的中心，但是也可使用其他相对位置。
使用本实施例的传感器S和电极E的布置来测量距离d。在第一实施例中，对电极E中的至少一个进行两次测量，一次是在对侧传感器S浮置(即不被电连接)的情形下，另一次是在对侧传感器S接地的情形下。在第二实施例中，在对侧电极E接地的情形下对传感器S测量负载电流或其他电流。
参考该第一实施例，以底电极E为例。对于其他电极-传感器组合可以使用相同的测量操作。浮置测量操作被表示为：B＝K(A/(R+d)+Sfloat/d)，其中B是底电极E的接收或负载电流(在上面讨论的类似等式中是Sb)，Sfloat代表浮置情况下传感器S的厚度造成的负载。Sfloat是作为传感器S和对侧电极E的相对大小和形状的函数而确定的常数。
当传感器S接地时的测量操作被表示为：Ba＝K(A/(R+d)+Sgnd/d)，其中Ba是底电极E的接收或负载电流(在上面讨论的类似等式中是Sb)，Sgnd代表接地情况下传感器S的厚度导致的负载。Sgnd也是作为传感器S和接地连接的相对大小和形状的函数而确定的常数。
使用开关702允许电极浮置、接地或以其他方式连接到低或高阻抗节点。开关包括晶体管、多路转换器或其他切换器件，如上所述。
上述等式被组合起来以提供：Ba-B＝K(Sgnd/d-Sfloat/d)。Sfload优选地较小。例如，传感器S具有比上面讨论的更小的面积，使得Sfloat在进行确定时可以不被考虑。于是组合等式变为：Ba-B＝K(Sgnd/d)或d＝K(Sgnd/(Ba-B))。为了计算A和R，获得顶和底电极的测量值T和B。可以使用利用传感器S的额外测量操作。求解顶和底电极E：T＝K(A/R)，R＝K(A/T)，B＝K(A/(R+d))。求解A：A＝Const.*(TB/(T-B))*(Sgnd/(Ba-B))。
类似地，如上所述使用(Sgnd/(Ba-B))得到d来求解R。如上所述地使用A和R来表征任何占用者和控制气囊或其他系统。求解A或R的等式中的常数是通过实验确定的，并且可以将这里讨论的任何因素考虑在内。
可以使用其他变量，例如用B.sup.-y乘以该等式以补偿在距离d没被测量的情况下的压缩。通过实验将y选择为0.4。如这里讨论的那样测量距离。在备选实施例中，Sfloat被假设为很大并且被用来计算A和R。
在测量距离d的第二实施例中，将传感器S与振荡信号相连接。图10示出了传感器S配置的一个实施例。可以使用其他配置，例如上面描述的配置或图9所示的配置。图10示出了3个顶电极E和2个底电极E。与顶电极E位置相对的3个传感器S被电连接在一起。在备选实施例中，传感器S是电独立的。
在上述电极测量之后，使用传感器S来测量厚度d。例如，将传感器S连接到振荡信号，并将对侧电极E连接到地。通过将电极E接地，可以最小化任何占用者对电流造成的影响。
测量负载电流。距离d越小，传感器S的负载电流越大。使用实验确定的值，将负载电流被与相应的距离相匹配。该距离在上面讨论的等式中被用于求解A和R。
附录A是使用8位微计算器实现该实施例的示例性软件代码。该代码包括Visual Basic代码。在附录A的代码内，ch(x)代表当前输出读数(以位为单位)，其中x是这里描述的通道号，sys_const(y)代表无负载输出读数(以位为单位)，其中y是这里描述的通道号。Th值代表实验确定的值，例如阈值或绝缘体厚度。作为附录A的示例性代码，系统以串行方式执行以下功能：1)将输出读数转换为电压并针对电缆长度进行补偿，2)执行计算以检验接地占用者情况，3)使用两个频率的数据计算负载的复数阻抗，4)计算与电极相关联的距离(d)，5)计算负载的有效表面积(A)，6)计算负载在顶层电极之上的距离(R)，7)计算用于占用者分类的判断参数(例如有效表面积的平均值、有效表面积的最大值、负载的总电容，等等)，和8)使用判断参数，基于预定阈值对占用者分类。
在一个实施例中，使用距离d来确定占用者的相应重量。压缩量代表了占用者所施加的重量。如上所述地通过实验确定这个关系。较小的距离d指示较重的占用者。
在一个实施例中，确定作为在负载被施加到座椅之前和之后(即在占用者占用座椅之前和之后)的测量值的函数的距离。例如，传感器和电极之间的电容被假设为距离的线性函数。使用图10的传感器布置，传感器的无负载电压V.sub.i等于k*3S/d.sub.0，传感器S的有负载电压V.sub.L等于k*3S/d.sub.L，其中do和d.sub.L分别是无负载和有负载距离，S是与传感器相对的电极的有效表面积，k是常数。求解d.sub.L得出d.sub.L＝d.sub.0(V.sub.L/V.sub.i)。有负载情况下的绝缘体的整体厚度可以被用来确定整体A、R和/或重量值。
将重量或距离与A和R值一起用来表征占用者和控制气囊系统。例如，将阈值和逻辑关系被应用到每个变量(例如W、R和A)来确定任何占用者的特性，例如大小和位置。重量W可以指示占用者是成人还是体型较小的成人/儿童。
在另一示例中，使用两个或多个这些变量的加权组合。可以例如基于实验使用各种组合。例如，将加权和1/3W+1/3Amax+1/3Aavg与阈值相比较来确定任何占用者是成人还是体型较小的成人/儿童。在逻辑上使用R米确定是否使用了儿童垫高椅(booster seat)。可以使用其他函数关系或计算。
在另一实施例中，确定电极阵列上的重量分布，或者针对座椅的特定部分确定单独的A、R或d值。例如，使用图10的传感器阵列，距离d2、d3、d4、d5和d6分别对应于5个电极。当Cap.sub.1-2、Cap.sub.1-4和Cap.sub.1-6是分别与电极2、4和6相关联的电容改变时，测得的通道1传感器电压或相关联的电流CH.sub.1等于Cap.sub.1-2+Cap.sub.1-4+Cap.sub.1-6，因为电容改变由电流差来表示。Cap.sub.1-2等于kS(1/d.sub.2-1/d.sub.0)；Cap.sub.1-4等于kS(1/d4-1/d.sub.0)；Cap.sub.1-6等于kS(1/d6-1/d.sub.0)。假设Cap.sub.1-2、Cap.sub.1-4和Cap.sub.1-6等于或近似等于每个相应通道CH.sub.2、CH.sub.4和CH.sub.6处的电压或电流，并且定义总通道电压CH.sub.T等于CH.sub.2+CH.sub.4+CH.sub.6，d2等于(CH.sub.T*d.sub.0)/(CH.sub.T+m*CH.sub.1*CH.sub.2*d0)；d4等于(CH.sub.T*d.sub.0)/(CH.sub.T+m*CH.sub.1*CH.sub.4*d.sub.0)；d6等于(CH.sub.T*d.sub.0)/(CH.sub.T+m*CH.sub.1*CH.sub.6*d.sub.0)，其中m是常数，d3和d5被假设为与相邻电极相关联的距离的平均值。也可以针对每个部分单独确定A和R值。
使用座椅各个部分的单独的A、R和/或d值来表征负载。例如，使用这些值来确定要应用哪些阈值或算法、指定占用者分布、计算最大值、最小值或平均值、允许对占用者的表征进行比较，或者矫正其他值或其他用途(见附录A和B)。可以使用作为距离分布的函数的重量分布来进一步表征占用者。
各种测量、计算或确定中的任何一个或多个可以响应于乘客车厢内的环境条件。乘客检测系统响应于对一个或多个环境条件的检测，例如乘客的接地状态、湿度和水分。
接地情况检测：
在上述基于阻抗的乘客检测系统中，未被使用的电极在负载或接收测量期间接地。电容性传感乘客检测系统也可以将未被使用的电极接地。为了考虑到乘客的不同接地状态，利用与地断连的未被使用的电极来进行额外的测量。
将第一电极连接到地，同时在第二电极处测量信号。开关或多路转换器514(图4)将电极连接到地。在第二电极处测量负载或接收电流。例如，参考图5，在一个电极102、104、106、108、110或112处测量负载电流，同时其他电极接地。在提供传感器S(见图9和10)的情况下，将传感器与提供给电极的振荡信号相连接。或者将传感器接地或允许其浮置。
然后，将第一电极与地断连，允许第一电极浮置(即不被电连接)。例如，将开关或多路转换器514(图4)开路。在备选实施例中，将第一电极与地断连并连接到振荡电路506(图4)或另一信号源。例如，将相同的振荡信号被施加到第一和第二电极。在第二电极处测量负载或接收电流，同时将第一电极与地断连。在提供传感器S(见图9和10)的情况下，将传感器与提供给电极的振荡信号相连接。或者，将传感器接地或允许其浮置。
可以对在每个电极处进行的测量重复上述连接和断连以及相关联的测量序列。例如，对每个电极进行两次测量，一次一个或多个其他电极接地，另一次所述一个或多个其他电极与地断连。在备选实施例中，对所有电极的中的一个电极或一个子集执行连接和断连以及相关联的测量序列。
对序列的两个测量值进行比较。与其他电极的相同接地连接相关联的测量值可以被取平均或组合。这种来自不同电极的类似测量值也可以被取平均或组合。
如果与不同接地连接相关联的两个测量值基本相同，则乘客被正确接地。如果两个测量值显著不同，则乘客没有接地。显著不同的值包括与接地水平相对应的值，所述接地水平基于利用乘客检测系统的实验而得出不同的乘客特性确定结果。在一个实施例中，显著不同的值包括彼此相差约5-100％(优选地相差50-100％，更优选地相差75-100％)的值。在备选实施例中，提供了与三个或更多个接地水平相关联的两个或多个阈值。
在确定乘客被正确地接地的情况下，在其他电极接地时获得的测量值被用于表征乘客，如上所述。在确定乘客没有接地或部分接地的情况下，改变信号、算法、表值、计算或其他参数来考虑到乘客的减小的阻抗的影响。例如，作为接地状态的函数，测量得到的信号值被乘以某个权重，或者用于检测乘客的表被选择。可以有选择地应用权重，例如仅对用于乘客检测的信号值(例如与其他电极的接地相关联的信号值)应用，或者对这些信号值的子集应用。
在图5、9和10的实施例的示例中，将与乘客乘坐区最接近的层上的电极的测量值乘以一个权重，将离乘客乘坐区较远的层上的电极的测量值乘以另一权重。在一个实施例中，较小的权重(例如2/3)被应用到上层测量值，较大的权重(例如9/10)被应用到下层测量值。可以使用其他测量值，还可以使用除了乘法以外的其他函数或用其他函数来代替乘法。
相对阻抗
在上面的接地状态实施例中，真实接地或有效接地提供了低阻抗连接。振荡或浮置提供了高阻抗连接。可以使用切换阻抗连接来确定负载状态。对于给定的测量，在其他情况下不被使用的电极在不同阻抗之间切换。
使用不同阻抗连接来传感占用者乘坐区中的负载状态的车辆占用者检测系统使用上述实施例之一。或者使用不同的实施例。例如，为乘坐区提供两个、三个或其他数量的电极。电极位于座椅基部、座椅背部或基部和背部二者中。可以使用多个层，但是一个实施例包括到乘坐区的座椅表而有基本相同的距离的全部或大部分电极。
例如多路转换器这样的开关可操作来将电极连接到较低和较高阻抗节点。较低阻抗节点包括地连接或有效地连接。较低阻抗节点可以是比在测量期间使用的发射信号更低频的信号的电路位置。例如，低阻抗节点是DC电压源，其中发射信号是AC信号，例如90-120KHz信号。低阻抗节点可以是已知的阻抗组件，例如连接到地的电容器和/或电阻器。可以提供任何值的阻抗，例如约等于0、1/10欧姆、100欧姆，或其他值。
较高阻抗节点是第二已知阻抗组件，例如与地相连接的电容器或电阻器，或其他电路组件，或未知阻抗。较高阻抗是任何值，但是高于较低阻抗值。例如，较高阻抗值是10欧姆、开路(无穷大)或其它值。在一个实施例中，通过将电极连接到发射信号源(例如振荡器)或将电极连接到屏蔽电极来提供较高阻抗。
对于从不同电极进行的顺序测量和/或发射，在其他情况下不被使用的一个或多个电极可以是先前或随后被使用的电极。所述开关或不同的开关连接这些电极以便被传感器用作为发射和/或接收电极，或连接这些电极以便在不同阻抗连接之间切换。
传感器包括一个或多个其他电极和测量电路。传感器可以在不同时刻连接到不同电极。传感器包括与一个电极相连接的例如振荡器这样的信号源。测量电路与另一电极(例如接收电流)或同一电极(例如负载电流)相连接。开关连接到当前没被传感器使用的一个或多个电极。例如，开关连接到在给定测量中没被测量电路用于发射或接收的电极。
利用将电极连接到较低和较高阻抗节点的开关，测量电路可操作来顺序地测量信号。在不同时刻进行不同测量，例如当在其他情况下不被使用的电极在一个时刻与低阻抗节点相连接时，以及在另一个时刻与高阻挡节点相连接时。测量电路测量负载信号、接收信号、电容、相位、频率、阻抗或其他类型的信号。测得信号是模拟信号或数字信号。测得信号响应于发射和开关的状态之一。
处理器可操作来确定作为不同的测得信号的函数的负载状态。负载状态分被占用状态或未被占用状态、人或物体、成人或儿童，或者其组合。可以确定这里讨论的任何负载状态(例如参见以上讨论的特性)或其他已知的或后来开发的负载状态。
处理器可操作来确定作为与不同阻抗连接相关联的信号的比较结果的函数的负载状态。例如，与低阻抗连接相关联的信号和与高阻抗连接相关联的信号之比是比较值。可以使用其他函数，包括减法或加法。可以使用非线性函数。比较操作可以对利用相同配置(例如相同的发射、接收和在其他情况下不被使用的电极)测得的信号进行，但是利用不同配置测得的信号也可被比较。
比较结果指示负载状态。在一个实施例中，比较结果本身区分两种不同的负载状态，例如人和无生命物体，或人(5％成人)和有或没有婴儿的儿童座椅。在另一实施例中，比较结果是用于区分两个或多个负载状态的两个或多个参数之一。例如，使用与不同电极相关联的测量值和一个或多个电极的一个或多个比较值来区分所有期望的负载状态，例如两个或多个不同的负载状态。在另一示例中，参数包括响应于不同发射频率(例如90和120KHz)而确定的测量值和/或比较值。接地状态被测量或使用，或者不被测量或使用。或者，使用响应于不同阻抗连接的不同测量值来在不生成比较值的情况下单独确定负载状态。
在一个实施例中，如上所述地使用负载状态来防止气囊激活。或者，使用负载状态来生成座椅安全带警告，如美国专利No.(公开No.(序列号11/248,895))中公开的那样，该申请的公开内容通过引用结合于此。仅针对某些负载状态(例如非儿童座椅)生成座椅安全带警告，而不针对其他负载状态(例如儿童座椅或无生命物体)生成。
在车辆占用者检测方法中，在不同时刻将在其他情况下不被使用的电极连接到不同的阻抗，以便在占用者乘坐区进行传感。可以使用上述实施例或不同的实施例。
第一电极连接到较低阻抗(例如地)、比在测量期间使用的发射信号频率低的信号、已知阻抗或者比另一节点低的另一阻抗。在第一电极连接到较低阻抗的同时，在第二电极处测量一个或多个信号。第二电极或第三电极在测量期间发射，例如响应于振荡信号进行发射。在一个实施例中，测得信号是负载电流，但是额外地或备选地，也可以响应于从第三电极的发射在第二电极处测量接收信号。
在不同时刻，将第一电极连接到较高阻抗，例如允许第一电极浮置(例如开路)、将第一电极连接到屏蔽电极，或将第一电极连接到较高阻抗组件。当第一电极被连接到较高阻抗时，在第二电极处测量一个或多个信号。第二电极或第三电极在测量期间发射。以任何顺序执行针对低和高阻抗进行的连接和相关联的测量。对每个连接可以进行多个测量。
使用一个或多个电极来在发射期间进行发射和接收。在发射和接收期间从所述一个或多个电极中的至少一个测量信号。在发射和接收期间，将不同于所述一个或多个电极的电极顺序地连接到较低和较高阻抗。在电极连接到较低阻抗期间测量一个或多个信号，在电极连接到较高阻抗期间测量一个或多个信号。
确定作为测得信号的函数的车辆座椅的负载状态。负载状态分被占用或未被占用、人或物体、成人或儿童，或其他状态。例如，负载状态被确定为成人乘客或物体，例如有或没有儿童的儿童座椅。使用查找表、阈值或其他函数来确定负载状态。在一个实施例中，比较响应于不同阻抗连接的测得信号，例如比率。具有或不具有其他测量参数的比较结果确定负载状态。
使用负载状态来防止气囊激活、使能或禁止生成座椅安全带警告，或其他用途。
湿度检测：
乘客检测系统可以对湿度敏感。参考图2和10，可选的湿度传感器H1检测湿度水平。乘客检测系统对湿度传感器作出响应，从而考虑到湿度对乘客检测的影响。
图11示出了与振荡电路506和检测器504(图4)相连接的湿度传感器电路。提供了除用于电极的通道之外的通道以便将湿度传感器800与微处理器502相连接。湿度传感器800被连接为乘客检测系统500中的电极或天线。在测量每个电极的电流的每个测量循环中或者以更高或更低的频率顺序地测量湿度水平。
湿度传感器电路包括湿度传感器800、电阻器802和804，以及缓冲器806和808。发射缓冲器806与振荡电路或另一信号源相连接，测量缓冲器808与检测器504相连接。
湿度传感器800包括电容型湿度传感器。例如，湿度传感器800包括响应于振荡驱动信号而进行操作的固态电容性湿度传感器。可以使用其他类型的湿度传感器。湿度传感器800位于座椅遮罩(seat trim)和座垫泡沫之间，以便传感遮罩、乘坐区或乘客车厢中的水汽或液体的量。在一个实施例中，湿度传感器800的位置与至少一个电极相邻。在备选实施例中，湿度传感器800位于座椅泡沫的孔隙中、位于座椅旁边或位于乘客车厢内的另一位置。在另一备选实施例中，湿度传感器800包括位于空气处理(例如空气加热或调节)单元内。
将例如振荡信号这样的信号从发射缓冲器806提供到湿度传感器800。以任何频率(例如120-125KHz)将振荡信号提供给发射缓冲器806。
电阻器802和804包括分压器，并且串联连接在湿度传感器800和发射缓冲器806之间。在一个实施例中，电阻器802和804之一或二者包括用于温度补偿的电热调节器。与湿度传感器800相邻的电阻器802两端的电压降被提供给测量缓冲器808。电压降对应于湿度传感器800中的电流。因此，分压器、测量缓冲器808和检测器504构成电压检测器，但是可以使用其他电压检测器。在一个实施例中，连接到湿度传感器的电阻器802是一个1K欧姆的电阻器，连接到发射缓冲器806的电阻器804是一个10K欧姆的电阻器。可以使用其他电阻器或电路来测量湿度水平。
检测器504将测量缓冲器808的输出转换为代表湿度传感器800中的电流的RMS值的DC电压。在一个实施例中，从测得的湿度水平和温度测量值计算绝对湿度。使用来自位于乘客车厢内的温度计的输出，微处理器502计算绝对湿度。在备选实施例中，来自检测器504的测得的湿度水平被单独使用或与其它值结合起来使用。
作为湿度水平的函数，改变或选择测得值、算法、过程或表。例如，提供将测得电流与乘客的存在或特性关联起来的多个表(例如20个表)。作为湿度与测量电容或阻抗之间的关系的函数，每个表与不同湿度水平或水平范围相对应。在另一示例中，作为湿度水平的函数，代表电极处的电流的测得值被改变。在一个实施例中，在给定10到50摄氏度之间的温度时，对于最大湿度，值被改变大约5％。可以提供其他改变量。改变或表选择的分辨率和相关联的量基于湿度与测得值的实验或理论关系。
水分检测：
乘客检测系统可以对与天线、电极或其他传感器相邻的液体敏感。可以提供一个或多个可选的水分传感器。乘客检测系统对水分传感器作出响应，从而考虑到液体对乘客检测的影响。
在一个实施例中，提供了与乘客检测系统的电极相分离的水分传感器。参考图2和10，水分传感器W1检测水分水平。水分传感器W1包括由布料或其他水分吸收或保持材料分隔的两个电极。例如，两个矩形电极被1mm的布带分隔。在备选实施例中，水分传感器W1的两个电极之一包括乘客检测系统的电极之一。可以使用一个水分传感器。水分传感器W1位于座椅1的织物遮盖物内、在座椅绝缘体的上表面或下表面上，或者在绝缘体内。在一个实施例中，水分传感器W1与乘客检测系统的一个或多个电极相邻。
测量水分传感器W1的两个电极之间的电阻。例如，施加振荡或DC信号并测量电压降。电阻作为两个电极之间吸收的水分或液体量的函数而变化。
在备选实施例中，水分传感器包括与用于检测占用者的存在的电极相同的一个或多个相同电极。为了检测水分，进行响应于两个不同发射频率的测量。例如，进行响应于125KHz和90KHz的顺序发射的负载或接收测量。在测量期间，非发射或非接收电极被接地。
利用微处理器502或另一数字或模拟器件计算相对于发射波形的每个测量值的相位角延迟。例如使用以下等式：
cos Θ 1 = ( V i 1 2 * V o 2 2 * ω 2 2 - V i 2 2 * V o 1 2 * ω 1 2 V i 1 2 * V o 1 2 * ω 2 2 - V i 1 2 * V o 2 2 * ω 1 2 ) 1 / 2
cos Θ 2 = ( V i 1 2 * V o 2 2 * ω 2 2 - V i 2 2 * V o 1 2 * ω 1 2 V i 2 2 * V o 1 2 * ω 2 2 - V i 2 2 * V o 2 2 * ω 1 2 ) 1 / 2
其中V.sub.i1和V.sub.o1是响应于较低频率发射的测量电压，V.sub.i2和V.sub.o2是响应于较高频率发射的测量电压，.omega..sub.1和.omega..sub.2是发射频率。
作为相位角的函数，与测量相关联的电极和其他接地电极之间的电阻R被计算：
R = V o 1 * R o V i 1 * COSCΘ 1 - v o 1 = V o 2 * R o V i 2 * COSΘ 2 - V O 2
其中R.sub.o是与测量电极相关联的通道的输出阻抗。可以类似地求解电容：
C = V i 1 * sin Θ 1 V o 1 * R o * ω 1 = V i 2 * sin Θ 2 V o 2 * R o * ω 2
电极之间的电阻或电阻改变指示与电极相关联的水分水平。如果电阻改变超过阈值，则乘客检测系统的电极被认为是湿的。在一个实施例中，对于乘客检测系统的每个电极单独测量水分水平。在备选实施例中，使用多个电极中的一个或一个子集。
响应于测得水分来确定乘客的存在。微处理器502或另一模拟或数字器件实现作为测得水分的函数的改变。在一个实施例中，响应于高于阈值的水分水平生成错误信号。对乘客的存在的检测因为水分量而被确定为错误的。在另一实施例中，作为检测到的水分水平的函数，用于检测乘客的存在的上述任何值、算法、表或计算被改变或选择。改变的类型或量基于表明水分水平对乘客检测的影响的实验。
本发明不限于上面提供的实施例。例如，依赖于要检测的物体，从振荡器输出的信号的频率可以不是120KHz，或者可以被改变以获得额外数据。此外，信号的电压幅度可以在5到12伏的范围之外，输出波形可以不是正弦波。电极可以位于与乘客乘坐区相邻的不同位置，例如在车顶衬里中、在地板上、在座椅背中、在仪表板上和/或在后排座椅前方的座椅上。该系统可用来与很多不同系统(包括前冲撞气囊、侧冲撞气囊、座椅安全带控制、温度控制和车辆的其他设备)中的一个或多个一起操作。测量值(不论是负载电流、接收电流、电容或其组合)可以与各种算法中的任何算法一起使用以便分类乘客。该系统还可以用于其他应用，例如用于依赖于占用者特性来控制设备的医院病床。可以使用多于两层电极。可以使用零个、一个或多个环境传感器和相关联的测量序列的任何组合。
虽然这里描述了各种实施例，但是在不脱离本发明的范围的情况下可以作出改变和修改，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
本申请是2003年4月23日递交的共同未决美国专利申请No.10/422,329的部分继续申请，所述申请No.10/422,329是2001年3月2日递交的美国专利申请No.09/798,788的分案申请，这两份申请的公开内容通过引用结合于此。

Claims (11)

1.一种用于占用者乘坐区中的传感的车辆占用者检测方法，该方法包括：
(a)将第一电极连接到具有比地大的阻抗的较低阻抗；
(b)当所述第一电极被连接到所述较低阻抗时，在第二电极处测量第一信号，所述第二电极或第三电极在所述测量期间发射；
(c)将所述第一电极连接到较高阻抗；
(d)当所述第一电极被连接到所述较高阻抗时，在所述第二电极处测量第二信号，所述第二电极或所述第三电极在所述测量期间发射；
(e)确定车辆座椅中的作为所述第一和第二信号的函数的负载状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中(e)包括确定所述乘坐区的被占用或未被占用状态。
3.如权利要求1所述的方法，其中(e)包括区分人和物体；
还包括：
(f)在所述负载状态是人的情况下，而不在所述负载状态是物体的情况下，生成座椅安全带警告。
4.如权利要求1所述的方法，其中(c)包括：
将所述第一电极连接到用于所述较高阻抗的屏蔽电极；
允许所述第一电极浮置；或者
将所述第一电极连接到较高阻抗组件。
5.如权利要求1所述的方法，其中(b)包括响应于来自所述第三电极的发射，在所述第二电极处测量接收信号。
6.如权利要求1所述的方法，其中(a)包括将所述第一电极连接到比所述测量期间使用的发射信号的频率低的信号。
7.如权利要求1所述的方法，其中(e)包括将所述第一信号与所述第二信号相比较，比较结果是用于确定所述负载的多个参数之一。
8.一种用于传感占用者乘坐区中的负载状态的车辆占用者检测系统，该系统包括：
第一和第二电极；
可操作来将所述第一电极连接到较低和较高阻抗节点的开关，所述较低阻抗不同于地阻抗；以及
至少包括所述第二电极和测量电路的传感器，所述测量电路可操作来分别在所述第一电极被连接到所述较低和较高阻抗节点时测量第一和第二信号，在测量所述第一和第二信号期间，所述第一电极不被用于所述测量电路的发射或接收。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述较低阻抗节点是比在所述测量期间使用的发射信号的频率低的信号的位置。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述较低阻抗节点包括第一已知阻抗组件，其中所述较高阻抗节点包括第二已知阻抗组件。
11.如权利要求16所述的系统，其中所述较高阻抗节点包括屏蔽电极，或者开路。
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