CN103029668A - 一种基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置及其使用方法，包含传感器垫、MCU处理单元，传感器垫是采用薄膜开关技术制作的传感单元阵列，传感单元之间采用并联方式连接。在其MCU单元中采用如下步骤完成类型辨识任务：1)通过对每个传感单元进行测量，得到一个二值体压分布图；2)对二值体压分布图提取包括体压面积、坐姿臀宽、体压集中度等三个特征参数；3)利用第二步获得实时乘员的特征参数，然后将该特征参数输入已经训练好的分类器中进行分类，最终获得乘员类型信息；本发明提供了一种有效的识别乘员体征的装置，可以有效降低在汽车碰撞过程中由于乘员体征差异导致的气囊对乘员的二次伤害。

Description

一种基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体涉及一种用于检测车辆乘员类型的装置，利用薄膜开关技术和智能识别技术获取车辆乘员类型信息，提供给智能安全气囊系统用于安全气囊的智能控制的基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置及其使用方法，属于交通工具用检测设备技术领域。

背景技术

近些年来，汽车座椅安全带和汽车安全气囊的广泛使用，大大降低了发生交通事故时乘员的伤亡率。但是，由于常规的乘员约束系统是按第95百分位男性乘员且处于正常位置和坐姿设计的，常规的安全气囊极有可能对离位乘员、儿童和小身材妇女造成二次碰撞伤害。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)统计，由于安全气囊的不适当展开以及乘员的不正确坐姿和位置，安全气囊在挽救1000名乘员生命的同时，也导致57名乘员失去了宝贵生命。目前来讲，汽车安全性越来越多地受到各国政府的重视，各发达国家都对汽车碰撞安全性提出强制性要求，并建立了各自的法规。2009年中国汽车技术研究中心启动了安全气囊国家标准的研究项目，未来几年将会出台相应的法规来加强对乘员的保护。安全气囊的智能化促进乘员分类系统的研发，在汽车上装配乘员分类系统是趋势所在。因此，开发智能乘员识别系统，利用传感器系统感知乘员的类型，给安全气囊系统提供乘员类型信息，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种用于检测车辆乘员类型的装置，利用薄膜开关技术和智能识别技术获取车辆乘员类型信息，提供给智能安全气囊系统用于安全气囊的智能控制的基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置，包含传感器垫、MCU处理单元；所述传感器垫上设置有采用薄膜开关技术制作的传感单元阵列，所述传感单元之间采用并联方式连接；所述MCU处理单元与传感器垫相连；当任一传感单元受压充分，该传感单元将处于开关闭合状态，输出小于100欧姆的电阻值；否则处于开关断开状态，输出高于10K欧姆的电阻值。

优选的，所述传感单元，当有人就坐时，输出电阻值将降到下阈值100欧姆以下，当无人就坐时，输出电阻值高于上阈值10K欧姆。

上述基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置的使用方法，包含以下步骤：

A、通过对每个传感单元进行测量，可得到所有传感单元输出的电阻值，从而可知道每个传感单元的导通情况；定义1代表该传感单元导通，0代表该传感单元闭合，可得到一个二值体压分布图；

B、提取参数特征，对二值体压分布图提取包括体压面积、坐姿臀宽、体压集中度等三个特征参数；

C、乘员类型识别；在先期处理过程中获得的N种不同典型乘员类型，建立用于对分类器进行训练的不同典型类型的特征数据库，以获得乘员类型分类器模型，在实时处理中利用第二步获得实时乘员的特征参数，然后将该特征参数输入已经训练好的分类器中进行分类，最终获得乘员类型信息。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明所述的基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置及其使用方法，提供了一种有效的识别乘员体征的装置，具有硬件结构简单、成本低、算法简单、计算量低等优点，可以将在汽车碰撞过程中由于乘员体征差异导致的气囊展开对乘员的二次伤害降到最低，从而提高汽车的被动安全性能。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1是示出本发明的一个优选实施例传感器垫平面示意图；

图2是示出本发明的一个优选实施例的识别流程图。

其中：I1、传感单元；I2、连接线。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明所述的一种基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置，包含传感器垫、MCU处理单元；所述传感器垫上设置有采用薄膜开关技术制作的传感单元阵列，所述传感单元之间采用并联方式连接；所述MCU处理单元与传感器垫相连；当任一传感单元受压充分，该传感单元将处于开关闭合状态，输出小于100欧姆的电阻值；否则处于开关断开状态，输出高于10K欧姆的电阻值；所述传感单元，当有人就坐时，输出电阻值将降到下阈值100欧姆以下，当无人就坐时，输出电阻值高于上阈值10K欧姆。

如图1所示，本发明的传感器垫部分是一个7*6的传感单元阵列，共有42个传感单元I1。传感器垫采用薄膜开关技术制作，因此每个传感单元I1相当于一个压力电气开关，当任一传感单元I1受压充分，该传感单元I1将处于开关闭合状态，输出小于100欧姆的电阻值；否则处于开关断开状态，输出高于10K欧姆的电阻值。所有这些传感器单元I1采取并联方式进行电气连接，也即所有传感单元I1的第一电气连接端子并联引出一条公共连接线I2，第二电气连接端子均独立引出一条外部连接线I2，整个传感器垫共有43条对外连接线I2构成传感器的外部接口。这样，传感器公共连接线I2通过对外电气接口接入信号接收端后，每个体压传感单元均可单独工作并输出二值体压信号。

本发明优选实施例采用如图2所示流程进行工作，在S1步骤中，乘员类型检测装置被布置在汽车座垫发泡海棉上，检测装置的外接口输出乘员类型信息。根据实际的用途，可将外接口与相应的控制器件相连接；在S2中，传感器垫感受座垫上方传来的压力信号，将各个体压传感单元的导通信号传递给装置的MCU单元，MCU单元读取电气信号后，对信号进行一定的预处理并得到二值体压分布图；本发明在S3中计算体压面积、坐姿臀宽、体压集中度等三个特征参数。乘员体型越大，臀部面积越大，测量的体压面积就越大，即乘员类型是可以用体压分布图中的占座面积来表征的。由于传感器垫的传感单元数据是不变的，并且传感单位的面积是一定的，因此体压面积可以用导通传感单元的个数总和来表征。从人体统计表中可以看到，不同类型的人坐姿臀宽是不一样的，并且随着体型的增加，坐姿臀宽也会增加。因此，坐姿臀宽也能反映乘员的类型。坐姿臀宽是与占座分布图的宽度成正比的，所以占座宽度可以用来表征乘员类型。用体压集中度来衡量所有导通单元在整个传感器垫中的分布情况，是分散的还是紧凑的，即紧凑程度的量化。用体压区域D表示导通单元所形成最大矩形面积。我们用导通面积S与所形成最大矩形面积的比值来表示体压集中度。

在由点阵表示的二值体压分布图中，可以按下面的方法计算特征参数：二值体压分布图是由0和1组成的n行m列矩阵，元素用x_ij表示，其中i＝1，…，n，j＝1，…，m。当x_ij＝1时，表示在i行j列的传感器单元被导通，即该点的压力达到一定的阈值。当x_ij＝0时，则表示在i行j列的传感器单元未导通。

体压面积等于导通点数和：

$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{\mathrm{ij}}$

占座宽度等于最左端导通单元到最右端导通单元的距离：

H＝max|x_ij-x_ik|

体压集中度等于导通单元数与所形成最大矩形面积的比值S/D，其中区域D为体压分布图边缘形成最大矩形点数之和：

$C=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{\mathrm{ij}}/[\left(\max \right|x_{\mathrm{ij}}-x_{\mathrm{ik}}\left|\right)*\left(\max \right|x_{\mathrm{ij}}-x_{\mathrm{kj}}\left|\right)]$

举例说明特征参数的计算，如S2中所示的二值体压分布图，计算其特征参数分别为：体压面积S＝21，占座宽度H＝6，体压集中度C＝21/30＝0.7。

最后在S4步骤中，所有得到的特征数据被送入支持向量机中，由支持向量机给出最后的分类结果来指导车辆控制单元的相应控制策略。

本发明所述的基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置及其使用方法，提供了一种有效的识别乘员体征的装置，具有硬件结构简单、成本低、算法简单、计算量低等优点，可以将在汽车碰撞过程中由于乘员体征差异导致的气囊展开对乘员的二次伤害降到最低，从而提高汽车的被动安全性能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置，包含传感器垫、MCU处理单元；其特征在于：所述传感器垫上设置有采用薄膜开关技术制作的传感单元阵列，所述传感单元之间采用并联方式连接；所述MCU处理单元与传感器垫相连；当任一传感单元受压充分，该传感单元将处于开关闭合状态，输出小于100欧姆的电阻值；否则处于开关断开状态，输出高于10K欧姆的电阻值。

2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置，其特征在于：所述传感单元，当有人就坐时，输出电阻值将降到下阈值100欧姆以下，当无人就坐时，输出电阻值高于上阈值10K欧姆。

3.根据权利要求1或2所述的基于薄膜开关技术的车辆乘员类型检测装置的使用方法，包含以下步骤：

A、通过对每个传感单元进行测量，可得到所有传感单元输出的电阻值，从而可知道每个传感单元的导通情况；定义1代表该传感单元导通，0代表该传感单元闭合，可得到一个二值体压分布图；

B、提取参数特征，对二值体压分布图提取包括体压面积、坐姿臀宽、体压集中度等三个特征参数；

C、乘员类型识别；在先期处理过程中获得的N种不同典型乘员类型，建立用于对分类器进行训练的不同典型类型的特征数据库，以获得乘员类型分类器模型，在实时处理中利用第二步获得实时乘员的特征参数，然后将该特征参数输入已经训练好的分类器中进行分类，最终获得乘员类型信息。

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