CN103569134B - 用于车辆的警示系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供用于给车辆乘员提供触觉反馈的方法和车辆。在一个实施例中,所述方法包括确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个。所述车辆包括设置在座椅中的多个触觉致动器。所述方法还包括基于所确定的内部条件和外部条件来计算脉宽调制(PWM)模式和on/off补偿模式中的至少一个。所述方法还包括产生具有活动时段的信号,所述活动时段包括所计算模式中的至少一个,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年6月22日提交的美国临时申请No. 61/663,516的权益,且在此作为参考引入。
技术领域
技术领域总体上涉及驾驶员警示系统和方法,且更具体地涉及用于与车辆座椅组件有关的触觉装置的控制系统和方法。
背景技术
碰撞规避系统提醒驾驶员可能在驾驶员视线内(例如,由车载车辆传感器检测)或者在驾驶员视线外(例如,根据无线车对车通信、车辆对基础设施通信和/或车辆对行人通信确定)的可能碰撞危险。碰撞规避系统可以产生视觉和/或听觉警示,以提醒车辆驾驶员可能碰撞危险。用于警示驾驶员需要注意的条件的这些典型碰撞规避系统可能是分散注意力和混乱的。这种分散注意力和混乱可能具有增加驾驶员响应时间和减少碰撞规避系统的有效性的可能性。
因此,期望提供使用触觉装置来警示车辆驾驶员的方法和系统,尤其是产生更有效触觉警示的改进方法和系统。本发明的其它期望特征和特性将从随后的详细说明和所附权利要求结合附图以及前述技术领域和背景技术显而易见。
发明内容
提供一种用于警示车辆乘员的方法。在一个实施例中,所述方法包括确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个。所述车辆包括设置在座椅中的多个触觉致动器。所述方法还包括基于所确定的内部条件和外部条件来计算脉宽调制(PWM)模式和on/off补偿模式中的至少一个。所述方法还包括产生具有活动时段的信号,所述活动时段包括所计算模式中的至少一个,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲。
提供一种用于警示车辆乘员的方法。在一个实施例中,所述方法包括确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个。所述车辆包括设置在座椅中的多个触觉致动器。所述方法还包括基于内部条件和/或外部条件来确定来自于触觉致动器的待命令触觉脉冲的高频分量。所述方法还包括基于内部条件和/或外部条件来计算脉宽调制(PWM)模式和on/off补偿模式中的至少一个以致动所述多个触觉致动器且产生具有高频分量的触觉脉冲。所述方法还包括产生具有活动时段的信号,所述活动时段包括所计算模式中的至少一个,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲。
提供一种用于给乘员提供触觉反馈的车辆。在一个实施例中,所述车辆包括:座椅,用于支撑车辆的驾驶员;多个触觉致动器,所述多个触觉致动器设置在座椅中且配置成产生触觉脉冲;以及控制器。所述控制器确定车辆的内部条件和/或外部条件,基于内部条件和/或外部条件来计算脉宽调制(PWM)模式和/或on/off补偿模式,以及产生具有活动时段的信号,所述活动时段包括所计算模式中的至少一个,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲。
方案1. 一种方法,包括:
确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个,所述车辆包括设置在座椅中的多个触觉致动器;
基于所确定的内部条件和外部条件中的至少一个来计算脉宽调制(PWM)模式和on/off补偿模式中的至少一个;以及
产生具有活动时段的信号,所述活动时段包括所计算模式中的至少一个,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲。
方案2. 根据方案1所述的方法,其中,确定所述条件中的至少一个包括确定内部条件,包括确定车辆内部的声音。
方案3. 根据方案1所述的方法,其中,确定所述条件中的至少一个包括确定外部条件,包括确定道路振动频率,且其中,计算所述模式中的至少一个还包括基于道路振动频率来计算所述模式中的至少一个。
方案4. 根据方案3所述的方法,其中,确定道路振动频率包括确定悬架系统中的振动的平均幅度是否高于阈值。
方案5. 根据方案1所述的方法,其中,计算on/off补偿模式包括在触觉致动器超过上限旋转速度时中止命令触觉致动器的致动,且包括在触觉致动器的旋转速度小于下限时恢复命令触觉致动器的致动。
方案6. 根据方案1所述的方法,其中,计算所述模式中的至少一个包括计算如下模式中的至少一个:所述模式产生的触觉脉冲具有在大约55 Hz至大约67 Hz之间的高频分量。
方案7. 根据方案1所述的方法,其中,计算所述模式中的至少一个包括计算如下模式中的至少一个:所述模式产生的触觉脉冲具有在大约40 Hz至大约80 Hz之间的高频分量和在大约50 m/s2和大约72 m/s2之间的垂直于座椅座垫的振动竖直加速度。
方案8. 根据方案1所述的方法,还包括计算活动时段的锥形,以修正触觉脉冲的加速度曲线,且其中,计算所述模式中的至少一个包括基于锥形来计算所述模式中的至少一个。
方案9. 一种方法,包括:
确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个,所述车辆包括设置在座椅中的多个触觉致动器;
基于所确定的内部条件和外部条件中的至少一个来确定来自于触觉致动器的待命令触觉脉冲的高频分量;
基于内部条件和外部条件中的至少一个来计算脉宽调制(PWM)模式和on/off补偿模式中的至少一个以致动所述多个触觉致动器且产生具有高频分量的触觉脉冲;以及
产生具有活动时段的信号,所述活动时段包括所计算模式中的至少一个,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲。
方案10. 根据方案9所述的方法,还包括确定道路振动频率,且其中,计算所述模式中的至少一个还包括基于道路振动频率来计算所述模式中的至少一个。
方案11. 根据方案10所述的方法,其中,确定道路振动频率包括确定悬架系统中的振动的平均幅度是否高于阈值。
方案12. 根据方案9所述的方法,其中,确定内部条件包括确定可影响驾驶员感知触觉脉冲的能力的车辆内部的声音。
方案13. 根据方案9所述的方法,其中,计算待命令触觉脉冲的高频分量还包括确定在大约55 Hz至大约67 Hz之间的高频分量和在大约50 m/s2和大约72 m/s2之间的垂直于座椅座垫的振动竖直加速度。
方案14. 根据方案9所述的方法,还包括计算活动时段的锥形,且其中,计算所述模式中的至少一个包括基于锥形来计算所述模式中的至少一个。
方案15. 一种车辆,包括:
座椅,用于支撑车辆的驾驶员;
多个触觉致动器,所述多个触觉致动器设置在座椅中且配置成产生触觉脉冲;以及
控制器,所述控制器:
确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个;
基于内部条件和外部条件中的至少一个来计算脉宽调制(PWM)模式和on/off补偿模式中的至少一个;以及
产生具有活动时段的信号,所述活动时段包括所计算模式中的至少一个,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲。
方案16. 根据方案15所述的车辆,其中,所述控制器还确定内部条件,包括车辆内部的声音。
方案17. 根据方案16所述的车辆,还包括悬架系统,且其中,所述控制器确定悬架系统的振动的平均幅度是否高于阈值。
方案18. 根据方案15所述的车辆,其中,所述控制器计算如下至少一个模式:所述模式产生的触觉脉冲具有在大约40 Hz至大约80 Hz之间的高频分量和在大约50 m/s2和大约72 m/s2之间的垂直于座椅座垫的振动竖直加速度。
方案19. 根据方案15所述的车辆,其中,所述控制器计算如下至少一个模式:所述模式产生的触觉脉冲具有在大约55 Hz至大约67 Hz之间的高频分量。
方案20. 根据方案15所述的车辆,其中,所述控制器还计算活动时段边缘的锥形,且其中,所述控制器基于锥形来计算所述模式中的至少一个。
附图说明
在下文结合如下附图描述示例性实施例,在附图中,类似的附图标记表示类似的元件,且其中:
图1是图示根据示例性实施例的包括驾驶员警示系统的车辆的功能框图;
图2是根据示例性实施例的图1的车辆的车辆座椅组件的示意性侧视图;
图3是根据示例性实施例的图2的座椅组件的部分俯视图;
图4是根据示例性实施例的结合到图3的座椅组件中的马达的侧视图;
图5是根据示例性实施例的致动曲线和加速度曲线的图形图;和
图6-8是图示可以由根据示例性实施例的警示系统执行的警示方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的,且并不旨在限制应用和使用。此外,并不旨在受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中提出的任何明确的或隐含的理论。应当理解的是,贯穿附图,对应的附图标记表示类似或对应的部分和特征。如在此所使用的,术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适部件。
广泛地说,本文讨论的示例性实施例涉及实施为车辆座椅组件的驾驶员警示系统和方法。驾驶员警示系统和方法可包括结合到座椅座垫中的致动器,其提供改进的触觉响应和更有效的安装。
图1是图示包括根据示例性实施例的驾驶员警示系统100的车辆10的功能框图。虽然未示出,车辆具有公知配置,带有用于支撑驾驶员的一个或多个座椅,以及用于将电压供应给车辆10的部件的蓄电池12。关于车辆座椅组件200的附加细节将在下文在简要描述驾驶员警示系统100之后提供。
总体上,驾驶员警示系统100包括一个或多个碰撞规避模块110、通信模块120、控制模块130、触觉警示组件(或触觉反馈组件)140以及一个或多个附加警示装置,包括视觉警示装置150、听觉警示装置152和信息娱乐警示装置154。如上文简介且下文更详细所述,触觉警示组件140可结合到车辆座椅组件200中,车辆座椅组件200也可以认为是驾驶员警示系统100的一部分。在操作期间,还如下文更详细所述,控制模块130从碰撞规避模块110和通信模块120接收表示碰撞条件可能性的输入信号。控制模块130评估输入信号,且在合适时操作触觉警示组件140和/或警示装置150,152,154,以警示驾驶员碰撞条件。因而,驾驶员警示系统100可用于警示驾驶员碰撞条件,从而可以启动碰撞规避策略(例如,制动和/或转向)和/或碰撞缓解响应(例如,制动和/或转向)。虽然本文所示的附图图示了元件的示例性设置,但是在一些实施例中可存在附加中间元件、装置、特征或部件。
总体上,碰撞规避模块110包括一个或多个车载车辆传感器(例如,照相机、雷达和/或激光雷达),基于车辆传感器信号来检测碰撞可能性信息。碰撞规避模块110可总体上实施为例如:前方碰撞提醒系统、车道偏离提醒或车道保持辅助系统、前方驻车辅助系统、后方驻车辅助系统、前方和后方自动制动系统、后方横穿交通警示系统、自适应巡航控制(ACC)系统、侧面盲区(或点)检测系统、车道变更警示系统、驾驶员注意力系统(例如,注意力分散和/或疲劳度监测)、以及前方行人检测系统和后方行人检测系统。如上所述,驾驶员警示系统100还可以包括通信模块120,以允许车辆之间、车辆和基础设施之间和/或车辆和行人/骑车人之间的通信,以预测由于驾驶员视线内或驾驶员视线外(例如,检测超过驾驶员视线的前方道路危险或交通堵塞)的交通、行人、骑车人或活动引起的可能碰撞。总体上,碰撞规避模块110和/或通信模块120通信地联接到控制模块130,控制模块130基于车辆传感器信号和/或通信来评估碰撞可能性。
控制模块130包括一个或多个子模块或单元132,134,136和138,协作以评估来自于碰撞规避模块110和通信模块120的信号,且作为响应产生控制信号,用于操作触觉警示组件140和/或装置150,152,154中的一个或多个。如下所述,控制模块130可包括监测单元132、用户配置单元134、评估单元136和模式确定单元138。可以理解,图1所示的单元可以与其它控制模块集成或者可以独立地实施用于每个碰撞规避系统。控制模块还可以是安装到车辆的车载诊断连接器(OBD-II)中的插入式装置,用现有车辆模块配置的改型模块(即,使用适配连接器安装在主模块中),或者作为现有车辆系统的更换部分(即,在后视镜组件内)。控制模块还可以是经过短程无线连接(例如,Wi-Fi、蓝牙、NFC或类似物)通信地联接到车辆的无线装置。
总体上,监测单元132监测来自于车辆10的各个部件(尤其是触觉警示组件140)的输入以确定合适操作。如果监测单元132确定部件有故障,监测单元132可产生可传送给车辆驾驶员或技术人员的提醒消息、提醒信号和/或故障条件状态。
用户配置单元134管理配置菜单的显示且管理从与配置菜单交互的用户接收的用户输入。这种配置菜单可以显示在车辆内或远离车辆的显示装置上。在各个实施例中,配置菜单包括可选择选项,在选择时允许用户配置与装置150,152,154和/或触觉警示组件140有关的各个警示设置。触觉警示组件140的警示设置可包括但不限于:振动的发生(例如,是否针对具体方式进行振动)、座椅上振动的位置、振动强度、振动持续时间、振动速率和/或振动脉冲的频率。基于从与配置菜单交互的用户接收的用户输入,用户配置单元134将用户配置警示设置存储在警示设置数据库中。可以理解,警示设置数据库可包括临时存储设置的易失性存储器、在关键循环内存储设置的非易失性存储器、或者易失性和非易失性存储器的组合。
评估单元136用于确定车辆10的当前方式且基于该方式来评估来自于碰撞规避模块110和通信模块120的条件输入信号和通信。基于该评估,评估单元136可以确定存在碰撞条件,例如车辆可能具有碰撞的可能性。在判定碰撞条件后,评估单元136将合适信号发送给模式确定单元138。信号还可以指示碰撞条件的性质。
在指示碰撞条件后,模式确定单元138产生控制信号以操作装置150,152,154和/或触觉警示组件140中的一个或多个。在一个示例性实施例中,控制信号可以基于碰撞条件限定一个或多个警示模式。警示模式包括触觉警示模式、视觉警示模式和/或听觉警示模式。在各个实施例中,模式确定单元138通过基于碰撞条件从警示设置数据库取回预定警示设置和/或用户限定的警示设置来确定警示模式。关于警示模式的附加细节在下文讨论。
警示模式还可以指示装置150,152,154和触觉警示组件140的多个方面的综合。例如,如下所述,触觉警示组件140可包括多个致动器,例如下文讨论的右和左致动器。因而,警示模式可包括方向指令,例如右或左致动器的操作,以提供关于碰撞条件性质的附加信息(例如,碰撞危险的位置)。
可提供任何合适视觉警示装置150和听觉警示装置152。作为示例,视觉警示装置150可实施为车辆10内部的灯,听觉警示装置152可以实施为车辆音响系统的一部分。信息娱乐警示装置154可以对应于与车辆10交互的装置或装置组合。例如,信息娱乐警示装置154可以包括集成在仪表盘内的显示屏和用户接口,例如触摸屏、按钮和/或旋转表盘。与信息娱乐警示装置154有关的警示信号可采用视觉、听觉和/或触觉警示信号(例如,在按压触摸屏区域时手指感觉的触摸屏触觉脉冲)的形式。
触觉警示组件140可以是任何合适触觉警示装置。在一个示例性实施例中,触觉警示组件140实施为车辆座椅组件200的一部分,如现在更详细所述。
图2是根据示例性实施例的车辆座椅组件200的示意性侧视图。座椅组件200可以安装在车辆(例如,上述车辆10)的乘员区域的底板上。在一个示例性实施例中,座椅组件200是机动车的驾驶员座椅,但是在其它示例性实施例中,座椅组件200可以是乘员座椅和/或实施到任何类型的车辆中。
如图2所示,座椅组件200包括下部座椅构件210、座椅靠背构件220、头枕230和触觉警示组件140(如上文在图1的讨论中简介的触觉警示组件140)。下部座椅构件210限定大致水平表面,用于支撑乘员(未示出)。座椅靠背构件220可以枢转地联接到下部座椅构件210且限定大致竖直表面,用于支撑乘员背部。头枕230操作性地联接到座椅靠背构件220以支撑乘员头部。虽然未示出,但是下部座椅构件210、座椅靠背构件220和头枕230均通过安装在框架上且用盖覆盖的泡沫体形成。
如下文更详细所述,触觉警示组件140安装在下部座椅构件210中,以在预定情况下给乘员提供触觉信号(例如,振动)。如上所述,触觉警示组件140是驾驶员警示系统100的一部分,以警示驾驶员和/或自动地控制(例如,制动或转向)车辆,以有助于驾驶员规避碰撞或减少碰撞撞击速度。
图3是根据示例性实施例的图2的座椅组件200的俯视图。如图3所示,下部座椅构件210总体上包括座椅底座310、第一座垫(bolster)320和第二座垫330。座垫320,330通常分别认为是下部座椅构件210的最左和最右侧。可以理解,在各个其它实施例中,座椅底座310可以没有座垫320,330,例如平座椅。在图3中,座垫320,330设置在座椅底座310的纵向侧面(例如,左侧和右侧)以支撑乘员的腿部和大腿。每个座垫320,330可以认为相对于主要向前行驶方向具有前端部324,334和后端部326,336。如图所示,座椅靠背构件220可以在后端部326,336与座垫320,330的一部分叠置。在座椅设计中通常认识到,座垫320,330设置在下部座椅构件210的侧面上,通常相对于座椅底座310成一角度。
图3还图示了触觉警示组件140的位置方面。具体地,触觉警示组件140包括安装在第一座垫320中的第一致动器322和安装在第二座垫330中的第二致动器332。第一和第二致动器322,332用线束360联接到触觉控制器350。在一个示例性实施例中,触觉控制器350对应于上述控制模块130,但是触觉控制器350可以可选地为独立控制器。可以理解,控制器350可以与其它控制模块集成或者可以独立地实施用于每个碰撞规避系统。控制器还可以是安装到车辆的车载诊断连接器(OBD-II)中的插入式装置,用现有车辆模块配置的改型模块(即,使用适配连接器安装在主模块中),或者作为现有车辆系统的更换部分(即,在后视镜组件内)。控制器还可以是经过短程无线连接(例如,Wi-Fi、蓝牙、NFC或类似物)通信地联接到车辆的无线装置。
通常,第一和第二致动器322,332定位成允许乘员清楚和快速地感知和区分各种类型的触觉信号,而不负面地影响座椅舒适性和座椅耐用性。第一和第二致动器322,332的具体位置还可以取决于座椅设计考虑,包括座椅结构、座垫设计和泡沫厚度。虽然第一和第二致动器322,332描述为位于座垫320,330中,但是在其它实施例中第一和第二致动器322,332可以位于座椅组件200的其它区域,例如座椅底座310、座椅靠背构件220和/或头枕230。
如图所示,第一和第二致动器322,332(例如,两个致动器)配置成独立地给乘员产生期望触觉信号,在左侧,右侧或者左侧和右侧两者。然而,在其它实施例中,可以提供附加致动器。在一个示例性实施例中,在第一和第二座垫320,330中安装第一和第二致动器322,332用于将致动器振动彼此隔离,使得致动器322,332的触觉振动彼此去耦(或隔离)。因而,振动可以高度地局部化。从而,当期望产生这两个致动器中的仅一个(例如,左致动器)时,座椅乘员不经受可能行进通过座垫材料或座椅结构到达其它致动器位置(例如,右致动器)的无意振动。作为一个示例,在已致动的致动器位置垂直于座椅座垫表面的测量竖直加速度的峰值幅度可以是沿平行于马达致动旋转轴线的轴线的测量加速度的峰值幅度的至少七倍。
在一个示例性实施例中,第一和第二致动器322,332位于座垫320,330的前端部324,334和座椅靠背构件220之间的距离的大约三分之二处。在一个示例性实施例中,第一和第二致动器322,332(例如,致动器322,332的前边缘)可以与H点(或臀点)370横向对齐,如示意性所示。在其它实施例中,致动器322,332(例如,致动器322,332的后边缘)位于H点370前面大约25 cm处和/或在H点370前面0 cm和25 cm之间。如车辆设计中通常认识到的,H点370是乘员臀部的理论相对位置,具体地是身体躯干和上部腿部分之间的枢转点。通常,如上所述,致动器322,332考虑性能、座椅耐用性和座椅舒适性定位。然而,本文讨论的示例性位置从识别和理解(例如感觉振动和识别警示方向)角度两者允许有利的乘员反应时间,通常为数百毫秒的量级。在一个示例性实施例中,H点370的位置与没有触觉反馈组件的下部座椅构件相比不变。
如下所述,两个致动器322,332在乘员检测和理解警示(例如,碰撞危险的方向)、座椅舒适性和座椅耐用性方面提供优势。在一个示例性实施例中,致动器322,332可分别独立地产生触觉警示的第一和第二部分,或者独立地操作以产生全部响应。作为示例,两个致动器322,332提供与警示性质和警示指代的方向有关的清楚信号,例如左致动器322至驾驶员的快速脉冲信号表示它们已经偏移经过左车道标记,而没有致动左转向信号灯,类似于闹市区提醒。在左车道偏离的该情况下,附加致动器(例如,还致动右致动器)将减少乘员将致动与左侧事件正确地相关联的机会,且将增加乘员确定发生左侧事件所花费的时间(例如,如果在驾驶员远离道路向前看时发生致动)。类似地,致动器322,332的位置和尺寸在座椅耐用性方面提供优势,可以通过通常使用的滑动进入、反弹和扭动、以及膝盖负载耐用性座椅验证测试进行测量。致动器322,332可以设计成在150,000英里的车辆寿命内工作100,000次致动序列。其它位置可损害乘员检测和警示有效性、座椅舒适性和座椅耐用性。例如,如果触觉装置放置在座椅的刚好前边缘,那么如果乘员的腿相对于座椅的前部部分往后拉,乘员可能不感知座椅振动。
图4是可以结合到上述致动器322,332中的马达400的侧视图。作为示例,一个马达400可以结合到每个致动器322,332中。马达400可以是相对小和轻的马达,例如12 VDC马达,其中,电流驱动磁体或线圈以转动输出轴402。偏心质量体404联接到轴402且与轴402一起旋转,以产生触觉响应。换句话说,偏心质量体404选择性地旋转以产生用于乘员的振动感知。马达400和/或轴402可以定尺寸和定形为产生触觉响应的期望特性。可以提供其它类型的马达和/或致动组件,包括智能材料。
如上所述,触觉控制器350可具有在活动和不活动操作时段内实施的各种预定模式。在活动时段期间,触觉控制器350命令所选择马达400(例如,致动器322中的马达或致动器332中的马达400)旋转,且在不活动时段期间,触觉控制器350不命令所选择马达400旋转。
马达400可以以在座椅座垫(例如,座垫320,330)表面处产生长度、间隔和强度变化的触觉脉冲的方式操作,以产生车辆驾驶员感觉的触觉反馈。触觉脉冲产生的触觉反馈与振动脉冲的位置相结合表示警示类型,例如碰撞条件的性质。触觉控制器350确定合适电压且例如确定“on”时段(其中,电压提供给马达400)和“off”时段(其中,没有电压提供给马达400)的脉宽调制(PWM)模式。
现在参考图5,图示了根据一些实施例的致动曲线500和加速度曲线510的示例。致动曲线500表示发送给马达的指令致动信号,以确定由驾驶员感觉的触觉反馈的强度和持续时间。例如,致动曲线可表示由触觉控制器350产生的平均信号,以命令致动器322,332。致动曲线500包括活动时段502和不活动时段504。例如,活动时段502可以由触觉控制器350产生的正电压信号限定,不活动时段504可对应于由触觉控制器350产生的低或零电压信号。每个活动时段502具有前缘506和后缘508。在一些实施例中,前缘506和/或后缘508可包括锥形509,以调节触觉脉冲的加速度曲线,如下文所述。在活动时段502期间,触觉致动器命令所选择马达旋转。在不活动时段504期间,触觉致动器不命令所选择马达旋转。应当理解的是,活动时段502是施加到马达的平均信号的表示,且实际上可包括快速重复的PWM序列。
加速度曲线510表示座椅座垫表面处的加速度。例如,加速度曲线510可以用放置在第一座垫320的表面处的加速计测量,以测量由于致动器322致动引起的加速度。加速度曲线510包括长度和间隔变化的触觉脉冲512,以产生车辆驾驶员感觉的触觉反馈。触觉脉冲512产生的触觉反馈表示警示类型。加速度曲线510包括第一方向数据514、第二方向数据516和第三方向数据518。在所示实施例中,第一方向数据514对应于垂直于座椅座垫表面测量的加速度,第二方向数据516对应于在相对于马达前后方向在座垫表面处测量的加速度,第三方向数据518对应于在垂直于竖直和前后方向的横向方向在座垫表面处测量的加速度。
在一个示例性实施例中,在已致动的致动器位置垂直于座椅座垫表面的测量竖直加速度的峰值幅度是在未致动的致动器位置在竖直、前后和横向方向的测量加速度的峰值幅度的至少五倍。此外,通过示例的方式,致动曲线可以调节,以产生不同尺寸驾驶员感觉的期望加速度曲线。例如,与马达400的旋转速度相对应的振动的高频分量可以在55至67Hz范围内。高频分量还被选择以减少与道路振动频率的不希望相互作用。振动的竖直加速度可以在50和72 m/s2之间。在一个示例中,竖直加速度水平跨过每个致动器位置在10%内。
总体上,座椅座垫处的加速度曲线510在致动曲线500的活动时段502期间增加,且在致动曲线500的不活动时段504期间减小。致动曲线500的活动时段502和不活动时段504的相对持续时间可以用于表示可能危险的严重性。此外,活动时段502和不活动时段504之间的时间可以减小以指示更紧急的警示。例如,独特触觉警示致动曲线500可以用于在近场迫近碰撞警示和可能超出驾驶员视线的远场建议事件之间进行区分。
现在参考图6,图示了根据一些实施例的控制触觉系统的方法600的流程图。总体上,方法600建立系统警示与振动马达的映射,建立待命令的振动脉冲的数量,建立脉冲的on/off循环重复模式。在所提供的示例中,方法600的操作由触觉控制器350执行。根据本公开可以理解的是,方法内的操作的顺序并不限于图6所示的依次执行,而可以以可应用和根据本公开的一个或多个不同顺序执行。在各个实施例中,方法可以基于预定事件排定运行,和/或可以在车辆操作期间连续地运行。
在第一操作602中,控制器评估与车辆有关的条件。所述条件可包括周围环境和车辆内的条件。例如,触觉控制器350可评估来自于碰撞规避模块110的传感器(例如,照相机、雷达和/或激光雷达)的数据。
触觉控制器350基于所述条件来确定是否命令触觉警示。例如,触觉控制器350可以确定所述条件是否指示可能碰撞(例如,在拥挤空间中驻车时,在驾驶时与趋近车辆高速碰撞,等等)。如果控制器350确定不命令触觉警示,那么控制器返回操作602以继续评估所述条件。如果控制模块确定命令触觉警示,那么控制器执行操作606。
在操作606,控制器基于操作602中评估的条件来确定命令什么类型的触觉警示。例如,触觉警示可表示车道偏离提醒、车道保持辅助、后方横穿交通警示、前方碰撞警示、碰撞迫近制动、自适应巡航控制事件、后方驻车辅助、倒车提醒、前方行人检测、后方行人检测事件或其它类型的事件。
在操作608中,控制器基于触觉警示的类型和触觉致动器的位置来确定命令哪个触觉致动器的模式。例如,控制器350可基于指示的触觉警示的类型命令第一致动器322、第二致动器332或两个致动器。在一个示例中,在驾驶员倒车时,当检测到从车辆10右侧趋近的目标时,位于驾驶员右腿附近的第二致动器332被选择致动。相反,在驾驶员倒车时,当检测到从车辆10左侧趋近的目标时,位于驾驶员左腿附近的第一致动器322被选择致动。致动器类似地选择用于右和左车道偏离提醒或者检测车辆侧面的其它可能危险。
当检测到车辆前方或后方的可能危险时,触觉控制器350可选择位于驾驶员两侧的致动器322,332。马达选择模式可用于指示各个警示。例如,在多个马达位于具体区域中时,所述马达可以同时选择或者以任何模式交替选择。例如,马达可以交替地致动以产生Z字形或圆形模式。
在操作610中,控制器基于触觉警示的类型来选择命令活动触觉时段的数量。如上所述,活动时段对应于通过座椅传输给驾驶员的触觉脉冲。较少活动时段和脉冲可表示较不严重的警示,而更多数量的活动时段和脉冲可表示更严重的警示。例如,五个脉冲可以表示车辆直接前方的迫近碰撞警示,而两个脉冲可表示前方远场交通事件(例如,前方交通堵塞)。
在操作612中,控制器基于触觉警示的类型来选择活动触觉时段和不活动触觉时段的持续时间。通过选择持续时间,可以调节脉冲的长度和脉冲之间的时间。例如,驻车辅助应用可使用脉冲之间的间隔时间或脉冲数量来表示车辆距目标的接近度。脉冲之间的间隔可通过增加不活动时段的持续时间来增加。在第一次检测目标时,可提供一个脉冲、两个脉冲或独特脉冲特征。随着车辆移动更接近目标,脉冲之间的间隔时间(或脉冲特征)减小,直到到达最小间隔时间,且/或脉冲数量可以增加(例如,可以触发五个脉冲)。接近警示的强度设置可以不同于碰撞警示设置,以减少客户不舒适或烦恼。
在另一个示例中,系统之间的警示节奏可以快速触发以指示多情形事件。例如如果存在与侧面事件并发的前方事件,致动曲线500的活动时段502和不活动时段504之间的时间可以减小,以指示多个警示状态。例如,不是以100 ms间隔交替前方-侧面-前方-侧面警示,警示可以以50 ms交替。可选地,与安全系统确定的较高优先级事件有关的活动时段502可以更频繁地命令。例如,如果认为前方警示更严重,那么座椅将产生诸如前方-前方-侧面-前方-前方-侧面的模式。模式可以基于各个系统警示或者可以在多警示情形的环境中定制。
下文提供警示模式的活动和不活动时段的长度的示例。车道偏离提醒(LDW)事件的触觉警示可以由80 ms的活动时段和120 ms的不活动时段命令的三个脉冲表示。后方横穿交通警示(RCTA)事件可以由100 ms的活动时段和100 ms的不活动时段命令的三个脉冲表示。前方碰撞警示(FCA)、碰撞迫近制动(CIB)或自适应巡航控制(ACC)事件可以由100 ms的活动时段和100 ms的不活动时段命令的五个脉冲表示。后方驻车辅助(RPA)第一次检测事件可以由70 ms的活动时段和130 ms的不活动时段命令的一个或两个脉冲表示。RPA和前方驻车辅助(FPA)附近目标事件可以由70 ms的活动时段和130 ms的不活动时段命令的五个脉冲表示。ACC“通知(go notifier)”事件(在车辆停止之后,使用ACC发送信号给驾驶员,他们跟随的车辆继续前进)可以由100 ms的活动时段和100 ms的不活动时段命令的三个脉冲表示。应当理解的是,可以包含其它相对和绝对时间时段,而不偏离本公开的范围。
在各个实施例中,警示方式可以在任一时刻表示多个警示方式(例如,在紧邻的时间内可发生前方碰撞提醒和车道偏离提醒)。在这种情况下,各个警示方式中的一个或多个的确定警示模式可以裁定以确定预定模式,可以组合或相加以产生独特的、叠加的和/或累加的模式,而不需要裁定,且/或可以同时呈现,而不需要裁定。在不需要裁定的该后一情况下,如果在执行警示(例如,车道偏离提醒)时请求另一警示(例如,前方碰撞提醒),例如,座椅振动警示可以产生每个所需致动器的所需模式(或波形),且然后将新模式与当前执行模式的剩余时间求和,且执行每个所需致动器的结果。每个致动器的活动时间和不活动时间将通过求和过程影响,然而,如果对于该时刻请求多于一个警示的活动时间,在活动时间期间的振动强度可以保持(或者如果期望,增加)。
在操作614中,控制器产生信号以命令触觉致动器的选择模式、活动触觉时段的选择数量、以及活动和不活动触觉时段的持续时间。例如,控制器350可以产生信号以命令致动器322,332提供触觉脉冲512。
现在参考图7,图示了根据一些实施例的控制触觉系统的方法700的流程图。例如,控制器350可产生具有活动时段502的信号,以命令致动器322,332产生脉冲514。总体上,方法700基于提供给控制器的实际蓄电池电压使用触觉致动器的脉宽调制(PWM)控制来建立恒定致动感觉。
在操作702中,控制器选择活动触觉时段(在此期间,控制器将命令来自于触觉致动器的触觉脉冲)的模式。例如,控制器350可以通过执行上述方法600的操作来选择活动触觉时段502的模式。
在操作704中,控制器确定触觉脉冲的期望强度。例如,控制器350可以通过从查询表取回期望强度来确定强度。在一个示例中,控制器350可以确定触觉脉冲512将使用独特强度值紧密隔开(例如,BUZZ- buzz或buzz- BUZZ,其中,大写表示独特强度值)以产生独特脉冲特征。
在操作706中,控制器确定在活动触觉时段期间产生的信号的期望电压,以实现触觉脉冲的期望强度。例如,施加到马达400的期望电压可以基于直流马达400的旋转速度和施加到马达400的电压之间的正比关系来确定。在一个示例中,控制器350从查询表取回期望强度且省去操作704。
在操作708中,控制器确定供应给控制器的实际蓄电池电压。车辆中供应的实际蓄电池电压在点火循环内和点火循环之间可能变化。在一个实施例中,控制器350测量由蓄电池12供应给控制器350的实际电压。在操作710中,控制器确定实际电压是否在阈值内。阈值表示控制器将不修正活动时段的期望电压附近的电压范围。例如,当期望电压是11伏且实际供应蓄电池电压是11.1伏时,控制器350可确定不修正活动时段。
当实际蓄电池电压不在阈值内时,控制器在操作712中计算模拟期望电压的脉宽调制(PWM)模式。总体上,PWM模式是“on”时段(其中,电压提供给马达)和“off”时段(其中,没有电压提供给马达)的快速序列。
在操作714中,控制器基于所计算PWM模式来产生活动触觉时段的信号。例如,PWM模式可在致动曲线500的活动时段502期间命令给马达400以控制传输给马达的功率。由于DC马达速度与电压成比例,PWM模式通过模拟期望电压产生恒定振动强度。例如,当蓄电池电压高于期望值时,可以减少PWM模式中“on”时段的比例。此外,PWM模式可以调节以产生不同强度的振动。例如,为了产生具有较高强度的振动,可以增加PWM模式中“on”时段的比例。
现在参考图8,图示了根据一些实施例的控制触觉系统的方法800的流程图。例如,控制器350可产生具有活动时段502的信号,以命令致动器322,332产生脉冲512。总体上,方法800建立用于宽范围用户的期望振动特性,从而可以消除或减少调节控制。此外,方法800可以用于实现期望高频马达特性,如下所述。
在操作802中,控制器基于触觉警示的类型来确定触觉脉冲的标准振动强度。例如,控制器350可以使用确定标准振动强度的查询表或连续函数关系。在一个示例中,标准振动强度基于在按尺寸计最低5%的人和最大5%的人之间的用户感觉的“警示而不讨厌”检测水平来选择。
在操作804中,控制器确定车辆的内部和外部条件。在操作806中,控制器确定车辆条件是否表示振动强度要修正。当振动强度要修正时,控制器计算活动时段502的调节,以实现修正振动强度。例如,控制器350可以计算将实现修正振动强度的PWM模式。
在一个示例中,内部车辆条件包括可影响驾驶员感知振动的能力的车辆内部的感测或预测声音。例如,在收音机上播放的具体歌曲或音乐的检测可以用于通过基于低频内容的存在或收音机音量而增加振动强度来调节警示模式。其它内部条件可包括驾驶员注意力分散模块、疲劳驾驶员模块或半自主驾驶系统(例如,巡航控制、自适应巡航控制、车道保持或车道对中系统)的启用状态的输出。
外部车辆条件可包括但不限于可影响驾驶员感知振动的能力的车辆外部的感测或预测声音或振动。例如,车辆悬架系统指示的车辆振动的检测可以用于在不平道路条件期间调节警示模式。模式可以基于来自于悬架系统的振动的性质或幅度来调节。例如,如果在预定时间内的平均幅度高于阈值,警示模式可以调节以增加振动强度(例如,离散值或者基于幅度确定的值)。
在操作812,控制器确定期望活动时段曲线。例如,活动时段502的前缘506和后缘508可以通过引入变化PWM模式而成锥形,以提供不同触觉反馈曲线。例如,PWM模式可以调节,以得到加速度线性或指数增加的触觉脉冲512。类似地,触觉脉冲512的端部部分可以通过调节PWM模式而变化。增加触觉脉冲512中的加速度的速率可以用于指示警示的严重性。例如,快速增加触觉脉冲512的强度指示迫近近场警示,缓慢增加触觉脉冲512的强度指示远场没那么重要的警示。
在操作814,控制器确定期望高频特性。例如,控制器350可以调节致动曲线500、PWM模式和马达特性,以产生不同尺寸驾驶员感觉的期望加速度曲线。在一个示例中,与马达的旋转速度相对应的振动的高频分量在55至67 Hz范围内。高频分量还被选择以减少与道路振动频率的不希望相互作用(例如,致动振动的屏蔽)。
在操作816,控制器计算活动时段的调节以实现期望高频特性和触觉脉冲曲线。例如,控制器350可以调节活动时段502期间的PWM模式或on/off补偿模式。总体上,on/off补偿模式在触觉致动器超过上限旋转速度时停止命令触觉致动器的致动,且在触觉致动器的旋转速度小于下限时恢复命令触觉致动器的致动。
虽然已经在上述详细描述中说明了至少一个示例性实施例,但应当理解,存在大量的变型。还应当理解的是,示意性实施例仅仅是示例,并不旨在以任何方式对本公开的范围、应用或构造构成限制。相反,上述详细描述将向本领域的技术人员提供应用示例性实施例的便捷路径。应当理解,可对元件的功能及设置进行各种改变而不脱离所附权利要求及其合法等价物界定的本公开范围。
Claims (16)
1.一种用于车辆的警示方法,包括:
确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个,所述车辆包括设置在座椅中的多个触觉致动器;
基于所确定的内部条件和外部条件中的至少一个来计算脉宽调制模式和on/off补偿模式中的至少一个,on/off补偿模式包括在触觉致动器超过上限旋转速度时中止命令触觉致动器的致动,且包括在触觉致动器的旋转速度小于下限时恢复命令触觉致动器的致动;
根据脉宽调制模式和on/off补偿模式中的至少一个产生具有活动时段的信号,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲;以及
计算活动时段的锥形,以修正触觉脉冲的加速度曲线,且其中,所述信号基于锥形来产生。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的警示方法,其中,内部条件包括车辆内部的声音。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的警示方法,其中,外部条件包括道路振动频率,且其中,计算所述模式中的至少一个还包括基于道路振动频率来计算所述模式中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的警示方法,其中,确定道路振动频率包括确定悬架系统中的振动的平均幅度是否高于阈值。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的警示方法,其中,所述信号产生的触觉脉冲具有在55 Hz至67 Hz之间的高频分量。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的警示方法,其中,所述信号产生的触觉脉冲具有在40 Hz至80 Hz之间的高频分量和在50 m/s2和72 m/s2之间的垂直于座椅座垫的振动竖直加速度。
7.一种用于车辆的警示方法,包括:
确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个,所述车辆包括设置在座椅中的多个触觉致动器;
基于所确定的内部条件和外部条件中的至少一个来确定来自于触觉致动器的待命令触觉脉冲的高频分量;
基于内部条件和外部条件中的至少一个来计算脉宽调制模式和on/off补偿模式中的至少一个以致动所述多个触觉致动器且产生具有高频分量的触觉脉冲,on/off补偿模式包括在触觉致动器超过上限旋转速度时中止命令触觉致动器的致动,且包括在触觉致动器的旋转速度小于下限时恢复命令触觉致动器的致动;
根据脉宽调制模式和on/off补偿模式中的至少一个产生具有活动时段的信号,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲;以及
计算活动时段的锥形,以修正触觉脉冲的加速度曲线,且其中,所述信号基于锥形来产生。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的警示方法,还包括确定道路振动频率,且其中,计算所述模式中的至少一个还包括基于道路振动频率来计算所述模式中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的警示方法,其中,确定道路振动频率包括确定悬架系统中的振动的平均幅度是否高于阈值。
10.根据权利要求7所述的用于车辆的警示方法,其中,内部条件包括可影响驾驶员感知触觉脉冲的能力的车辆内部的声音。
11.根据权利要求7所述的用于车辆的警示方法,其中,计算待命令触觉脉冲的高频分量还包括确定在55 Hz至67 Hz之间的高频分量和在50 m/s2和72 m/s2之间的垂直于座椅座垫的振动竖直加速度。
12.一种车辆,包括:
座椅,用于支撑车辆的驾驶员;
多个触觉致动器,所述多个触觉致动器设置在座椅中且配置成产生触觉脉冲;以及
控制器,所述控制器:
确定车辆的内部条件和外部条件中的至少一个;
基于内部条件和外部条件中的至少一个来计算脉宽调制模式和on/off补偿模式中的至少一个,on/off补偿模式包括在触觉致动器超过上限旋转速度时中止命令触觉致动器的致动,且包括在触觉致动器的旋转速度小于下限时恢复命令触觉致动器的致动;以及
根据脉宽调制模式和on/off补偿模式中的至少一个产生具有活动时段的信号,以命令所述多个触觉致动器产生触觉脉冲,
所述控制器还计算活动时段边缘的锥形,且其中,所述控制器基于锥形来产生所述信号。
13.根据权利要求12所述的车辆,其中,所述内部条件包括车辆内部的声音。
14.根据权利要求13所述的车辆,还包括悬架系统,且其中,所述控制器确定悬架系统的振动的平均幅度是否高于阈值。
15.根据权利要求12所述的车辆,其中,所述信号产生的触觉脉冲具有在40 Hz至80 Hz之间的高频分量和在50 m/s2和72 m/s2之间的垂直于座椅座垫的振动竖直加速度。
16.根据权利要求12所述的车辆,其中,所述信号产生的触觉脉冲具有在55 Hz至67 Hz之间的高频分量。
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