CN103085718A - 警告负责方在车辆的客室中存在乘客的系统 - Google Patents

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Abstract

一种警告负责方在车辆的客室中存在乘客的系统，所述系统包括：振动传感器，检测乘客的运动；麦克风，检测乘客产生的声音；处理器，用于接收从振动传感器和麦克风输出的信号，并使用信号的结合来确定是否存在乘客；警告装置，如果处理器确定存在乘客，则向负责方提供警告。所述麦克风还可在通信或语音识别命令系统中使用。两个或多个麦克风还可用于定位声音的声源。

Description

警告负责方在车辆的客室中存在乘客的系统
本申请是申请日为2010年9月26日、申请号为201010294121.3、题为“警告负责方在车辆的客室中存在乘客的系统”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于警告驾驶员(或其他负责方)儿童或其他乘客可能已经不被注意地留在停放车辆的情况的方法和系统。
背景技术
粗心或心烦意乱的车辆驾驶员可能会无意识地将婴儿、儿童或其他人留在停放的车辆内。因此期望在车辆就座位置的一些就座位置或者全部就座位置中(具体地讲，在后排座位中)检测人类乘客，并且如果状态表示驾驶员已经无意识地将乘客留在停放的车内，则提供警告、提醒和/或警报，防止这种发生。
已经提出了解决这种顾虑的系统，但是没有一种系统提供了最佳解决方案。由于错误的检测将会导致对驾驶员的大量错误警告，导致随着时间流逝，驾驶员完全忽略警告，因此，理想的检测和警告系统不该容易出现错误检测。由于基于重量的乘客检测系统不能识别坐在重量传感器上的人类乘客和任何类型的货物，因此，基于重量的乘客检测系统已在这种测试中表现欠佳。
还提出了视觉系统以检测人类乘客。尽管已经在最近几年显著改进了CMOS相机的成本和大小，但是说明视频和精确地检测人类乘客所需的处理功率很大。使用视频的有生命的乘客的识别是不简单的，并且在检测很大的视觉场景和灯光条件时，使用相机覆盖由后座中的孩子表示的多个就座位置(即，躺在座位上，盖着毯子等)已经证实是比较困难的任务。识别留在车辆内的空的儿童座椅和包含小婴儿的儿童座椅也正挑战视频系统。已经提出了各种模板匹配方法，但由于上述原因，都没有成功。
已经提出了能够检测低水平振动的加速计以识别乘客运动和心率，但是它们必须安装在车辆底盘或其他结构部件中。这种传感器可适合于入侵检测，但是对于座位乘客检测，它们距离乘客太远而不能感测较小的乘客并向他们分配唯一的就座位置。基本上，对于较小乘客，从加速计获得的信噪比不利于鲁棒性识别。
为了监控驾驶员的健康和/或机敏度，已经提出了将各种类型的高灵敏度传感器放置在驾驶员接触的车辆部件中(上)以检测运动和/或心率。例如，参见公开号为2006/0219459A1的美国专利。
发明内容
本发明提供了一种用于检测车辆乘客存在的系统和方法，所述车辆乘客已经被无意识地留在停放的车辆，向车辆操作者或者其他负责方警告乘客的存在。
根据本发明的实施例，一种系统，所述系统包括：至少一个振动传感器，布置在车辆客室(passenger compartment)中并用于检测乘客的运动，以输出与检测的运动有关的信号；至少一个麦克风，布置在客室中并用于检测乘客产生的声音，并输出与检测的声音有关的信号；处理器，用于接收从振动传感器和麦克风输出的信号，并使用振动传感器信号和麦克风信号的结合来确定在客室中是否存在乘客；警告装置，如果处理器已经确定客室中存在乘客，则向负责方提供警告。
根据本发明的另一实施例，一种警告负责方乘客已经被无意留在车辆的包厢中的可能性的系统，所述系统包括：多个振动传感器，布置在客室中，所述多个振动传感器布置为与多个限定的就座位置相邻，检测限定的就座位置的乘客的运动，输出与检测的运动有关的信号；多个麦克风，布置在客室中并检测任何一个或多个就座位置的乘客产生的声音，并输出与检测的声音有关的信号；多个门传感器，监控车辆的多个门的打开/关闭状态，并输出与所述打开/关闭状态有关的信号；至少一个动力系传感器，监控车辆动力系的状态，并输出与动力系状态有关的信号；处理器，使用从振动传感器和麦克风输出的信号来确定客室的占用状态，所述占用状态包括乘客的总数以及哪个就座位置被占用，所述处理器还使用来自门传感器和动力系传感器的信号来确定车辆是否处于停放状态；警告装置，当处理器已经确定在客室中存在乘客并且车辆处于停放状态时，则向负责方提供警告。
根据本发明的另一方面，提供一种检测在车辆的客室中是否存在乘客并警告负责方乘客的存在的方法，所述方法包括：使用振动传感器来感测客室中乘客的运动；感测客室中的声音；产生与感测的运动和声音有关的信号；处理所述信号以确定感测的运动和声音是否表示在客室中存在乘客；如果处理的信号表示在客室中存在乘客，则警告负责方。
附图说明
下面将参照附图来通过非限制性实施例进一步解释本发明，其中：
图1是配备有根据本发明实施例的系统的车辆的示意性俯视图；
图2是本系统的实施例的简化的示意性框图；
图3是可用于与发明结合的运动处理器的实施例的简化的示意性框图；
图4是可用于与发明结合的声音处理器的实施例的简化的示意性框图；
图5是根据本发明实施例的警告算法的流程图。
应该理解，为了简明起见，附图没有必要按比例来绘制，并且特定特征的尺寸也已经被放大。
具体实施方式
图1示出了包括具有前排座位14和后排座位16的客室12的车辆10。示出后排座位包括贯穿客室的宽度的长座位18。跨过长座位，三个振动传感器20排列在通常对应于所述长座位的三个限定的就座位置的位置。所述限定的就座位置可以与就座表面轮廓和/或乘客约束带(未示出)的存在一致。
优选地，振动传感器20通常是足够平并且足够柔韧，从而它们可被集成到座位底部而不会削弱座位的舒适性。它们可被布置在座位底部的表面的顶部或者可嵌入座位底部的表面下面一定距离。作为选择，振动传感器20除了位于座位底部中或者位于座位底部上之外，还可被设置在与多个限定的就座位置之一有关的其他地方，例如，被设置在长座位的座位后背部分。应该定位振动传感器20以有效地检测在婴儿/儿童座椅中受保护的婴儿或儿童产生的振动，其中，所述婴儿或儿童依次被保护在车辆内的限定的就座位置中。
适合在本发明中使用的已知类型的振动传感器是柔韧的电介体感测垫(flexible electret sensing mat)。这种传感器包括一对被包含电子充电包(electrically charged pockets)的聚合体(比如聚丙烯)薄膜分开的薄的片状电极。当经历压缩或扩展时，所述电介体感测垫产生少量电荷。它们对振动非常敏感，并且能够可靠地检测非常小的幅度的振动，比如由人类的心跳所引起的振动。作为选择，可采用足够大小和灵敏度的单个振动传感器来检测由位于后排座椅中或附近的任何就座位置的乘客引起的振动。
可以理解，可针对具有任何数量的几排座位和/或就座位置来实施本发明，并且只为了便于描述而使用图1中显示的示例性车辆结构。
一个或多个麦克风22被布置在客室中。优选地，因为下面描述的原因，使用至少两个麦克风22，并且所述至少两个麦克风22彼此分开。
可以在车辆乘客通信系统中利用一个或多个麦克风22。例如，免提通信和/或语音识别控制系统(比如SYNC)可利用位于车辆的驾驶员/操作员附近的麦克风。
为每个客室门设置门状态传感器24，所述传感器输出用于指示它们对应的门打开还是关闭的信号。还可设置温度传感器26以监控客室中的周围温度。
现在参照图2，简化的示意性框图显示了系统的实施例，在该实施例中，车辆电气通信网络(例如CAN总线28)用于获得各种部件之间的通信。振动传感器20输出与在它们对应的就座位置的任何感测的运动有关的信号。麦克风22输出与在客室感测的声音有关的信号。
动力系状态传感器(PSS)30监控表示车辆是处于驾驶模式还是停放模式的车辆动力系的条件的一个或多个标记。例如，对于由内燃机提供动力的车辆，PSS可以监控点火开关(未示出)的开/关状态和/或变速器(transmission)的停放/驾驶状态。对于由电机提供动力的车辆，PSS可以监控电机的开/关状态。在任何情况下，PSS输出将允许确定车辆电机是否关闭的信号，从而车辆可被认为是停放的。
利用高速通信协议经CAN总线28传送所有传感器输出的信号，如现有技术中所已知的，通过CAN总线28，那些信号可被与所述总线连接的任何其他部件接收。在本发明的可选择的实施例中，振动传感器20可被直接连接至运动处理器以减少通信网络的传送需要。
运动处理器32接收通过振动传感器20输出的电信号，并处理那些信号，这是确定检测的振动是否由就座位置中的任何一个位置的人引起所必需的。图3是运动处理器32的一个可能实施例的示意图。由振动传感器20产生的电信号被发送到包括电荷存储器34、低通滤波器36和高增益放大器38的信号调节器。这种处理步骤对于区分座位乘客运动(主动或者被动)和其他外来振动是必要的，所述外来振动由例如路面上的车辆运动或被风移动的停放车辆所引起。信号被传送到模数转换器40，如果必要，在通过乘客状态算法44分析信号之前可执行附加信号处理42。乘客状态算法44确定就座位置中的哪个位置被人占用，这个输出被传送到CAN总线28，这是所述处理中的后续操作所必需的。可以以各种方式(比如概率、百分比确定和/或可由模糊逻辑处理使用的值)来表达座位占用确定。
现在参照图4，描述了声音处理器46的一个可能实施例的示意性示图。声音处理器46接收通过麦克风22输出的信号，并对那些信号进行处理，这是确定检测的声音是否是由客室中的人类乘客引起所必需的。这种处理步骤可包括输出信号的滤波、放大和/或模数转换。声音被传送到包含在现有的SYNC系统或单独的用于处理的外部模块中的微处理器。首先，信号被转换为数字数据以被微处理器进行处理。实时获得乘客的频域和时域声音信号，然后发送到用于做检测决定的基于规则的分类算法。如果使用两个或多个麦克风，则在各个麦克风接收的声音数据被处理以确定声音的声源的位置。例如，可使用三角测量法将在不同麦克风处声音的不同到达时间用来计算声音的声源。也可使用如麦克风输出信号所表现的其他声学特征(比如相移)。
声音处理器46还可执行涉及将麦克风22接收的声音与已知和/或存储的乘客声音的声学声音信号进行匹配的处理步骤。例如，在特定车辆旅程或经过大量时间可获得乘客声音的频域和时域声学信号。从声音信号提取的斜度(pitch)、谱距、倒谱(cepstral)系数和其他合适的数字声音信号处理参数可被用于信号分析。为了做乘客检测决定，声学声音信号分析结果被用于基于规则的分类算法以识别特定乘客(例如，通常使用车辆的家庭成员)的声音。如专利号为7353088B2的美国专利申请较完全公开的那样，声音处理器46可采用中枢网络以执行需要的信号分析和基于规则的分类，所述美国专利的公开包含于此以资参考。
应该理解，这里使用的术语“语音”包括人类产生的任何用嗓子发声的声音，以包括婴儿可产生的任何声音(比如哭)，即使那些声音不符合正常的“语音”的定义。
声音处理器46的后处理输出至少应该是确定是否已经在客室中检测到人类产生的声音。所述输出还可包括一个或多个声音的声源的位置和/或检测的声音和已知/存储的声学语音信号之间的任何相互关系。
乘客状态模块(OSM)48通过CAN总线28或如图2所示的虚线所表示的直接通信链路接收运动处理器32和声音处理器46输出的信号。OSM48解释包含在传感器信号中的振动和声学数据，以确定乘客是否处于被监控的就座位置中。被提供了合适的传感器数据的OSM48还可确定车辆中的任何乘客的数量和/或位置。可以以现有技术中的已知方式，通过基于上下文的汇集和组合逻辑(context-based aggregation and combinational logic)来实现这些确定。
警告模块50通过CAN总线28或通过如图2示出的虚线所示的直接电连接来从OSM48接收座位占用输出。警告模块50和/或OSM48也从门状态传感器24和动力系状态传感器30接收信号作为警告逻辑算法的进一步输入，所述警告逻辑算法确定在车辆停下并且门被关上(表示驾驶员想要离开停放的车辆)之后，是否应该通知驾驶员或其他负责方车辆中有乘客。
在图5中示出这种警告算法的流程图。在这个算法中，假定只对于后面就座位置来执行占用监控，然而，假定提供了正确的传感器，则可对于前排座位位置执行相同的监控。
在表示车辆被停放的车辆点火处于“关”(或根据车辆中的动力系的类型的等同条件)，在框100开始算法。在框110，从振动传感器20和麦克风22收集对于正被监控的座位的座位占用信息。应该注意，在车辆运转(被停放之前)的同时，可利用振动传感器20和麦克风22，以向其他车辆系统(比如乘客安全系统或娱乐系统)提供占用数据。在此，车辆是静止的，并且引擎关闭，从而将不需要振动和声音处理器来处理来自它们对应的传感器的外来信号。
系统监控门条件传感器24(120)。首先，如果后门打开(130，是)，则系统将标志设置为1，然后检查驾驶员的门是否打开(140)。如果驾驶员的门还没有打开，则方法转回框110。
一旦确定驾驶员的门是打开的(140，是)，检查后座位占用(150)。如果否，则过程结束。如果后座被占用，则再次监控门开关(160)，如果后门打开(170)，则将标志设置为1。如果驾驶员的门保持打开(180，是)，则方法返回框160。当驾驶员的门关闭(表示驾驶员已经离开车辆)时，在框190启动定时器。然后监控后门(200)，如果后门没有打开(210，否)，则检查标志值(220)。如果标志等于0，则检查定时器以察看阈值时间是否已经过去(230)。选择阈值时间以给驾驶员足够时间来离开车辆，打开后门并帮助后座乘客从车辆里出来。当阈值时间已经过去而后门没有打开(230，是)时，在240激活警告。如果在阈值时间过去之前打开后门(210，是)，则定时器被重置为零(250)。在260再次检查后门开关，当后门关闭(270，是)时，启动定时器(280)。再次检查后排座位占用(290)，当阈值时间已经过去(300，是)，如果后面座位被占用(310，是)，则激活警告(240)。
所述警告可以以将通知驾驶员或其他负责人后排座位占用状态的任何形式。所述警告可以是通过车辆中安装的扬声器52产生的可听见的信号，或者天线54可被用于将警告发送到驾驶员携带的接收装置(钥匙链、蜂窝电话、个人数字助手(PDA)等)。如果想的话，可通过蜂窝电话呼叫、文本消息或者无线通信的其他手段来警告除驾驶员之外的负责人、服务人员或者代理人。
产生的警告可按频率和/或强度渐强，直至被警告方已按合适的方式进行响应，比如，返回车辆并打开车门。警告还可根据温度传感器感测的周围温度而渐强，当具有不舒服的热或冷的温度时发出更频繁和/或更强烈的警告。
尽管已经详细描述了执行本发明的最佳方式，但是熟悉与本发明有关的现有技术的技术人员会知道各种用于实施本发明的可选择的设计和实施例，本发明由权利要求进行限定。

Claims (8)

1.一种用于检测在车辆的客室中存在乘客并警告负责方存在乘客的方法，所述方法包括：
监控车辆的门的打开/关闭状态；
监控动力系部件的状态；
处理与门打开/关闭状态和动力系状态有关的信号以进行确定；
使用与乘客就座的就座位置相关联的振动传感器来感测客室中乘客的运动；
感测客室中的声音；
产生与感测的运动和声音有关的信号；
处理信号以确定感测的运动和声音是否指示在客室中存在乘客；以及
如果处理的信号指示车辆处于停放状态并且在客室中存在乘客，则向负责方进行警告。
2.如权利要求1所述的方法，其中，感测声音的步骤包括感测在客室中至少两个分离位置的声音，处理信号的步骤包括基于在所述至少两个分离位置感测的声音之间的区别来确定声音源位置。
3.如权利要求1所述的方法，其中，由作为车辆乘客通信系统的部件的至少一个麦克风来执行感测声音的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其中，感测运动的步骤包括监控与对应的多个限定的就座位置相邻的多个振动传感器，处理信号的步骤还包括基于振动传感器信号来监控限定的就座位置的乘客状态。
5.如权利要求1所述的方法，其中，处理信号的步骤包括在车辆中存在的至少第一人和第二人的语音模式之间进行区分。
6.如权利要求5所述的方法，其中，处理信号的步骤包括采用用于在语音模式之间进行区分而训练的中枢网络。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
监控客室的周围温度；
处理与周围温度有关的信号；以及
使用与周围温度有关的信号来确定是否激活警告装置。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：
使用与周围温度有关的信号来调节警告的强度、频率和渐强程度中的至少一个。
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