CN104071037A - 用于测量驾驶者头部位置的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量车辆中驾驶者的头部位置的系统和方法，包括：布置在驾驶者B柱上且发射红外信号的红外灯，以及布置在乘客A柱上以接收来自于红外灯的红外信号的红外接收传感器。此外，多个红外灯布置在驾驶者座椅的头枕上并发射红外信号，红外接收传感器布置在位于方向盘前方的仪表板上，从而接收来自头枕上红外灯的红外信号。控制器运行红外灯以发射红外信号，并基于由红外接收传感器接收到的红外信号来测量驾驶者的头部位置。

Description

用于测量驾驶者头部位置的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年3月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2013-0034858的优先权及其权益，其申请的全部内容合并在此以作参考。
技术领域
本发明涉及使用红外灯和红外传感器来测量车辆内驾驶者头部的垂直位置和左右位置的方法和系统。
背景技术
近年来，识别车辆内驾驶者的头部位置的技术已经被深度研究，同时提高车辆安全性和便利性的关注也已增加。驾驶者头部位置在算法中被用作重要参数，该算法控制头枕和座椅的操作以及安全气囊的操作，从而防止疲劳驾驶或使事故中对驾驶者头部和脖子的伤害最小化。
在现有技术中，驾驶者的头部位置参考驾驶者座椅的前后位置而计算，因此，驾驶者座椅的位置可以基于来自检测驾驶者座椅前后位置的座椅轨迹位置传感器的信号而确定，并且驾驶者头部位置可以根据所确定的驾驶者座椅位置而确定。
然而，即使在驾驶者座椅的位置不改变时，基于靠背斜度和／或驾驶者在驾驶者座椅中的位置，要测量的驾驶者的头部位置可能不同，因此，难以精确和准确地测量驾驶者的头部位置。
开发的常规方法提供了一种头枕位置调整装置，其包括：多个检测电极，平行地垂直布置在车辆内座椅头枕上并检测座椅中的人员头部与头枕之间的电容；检测电路，其基于检测电极的检测信号来检测头部的垂直位置；以及位置调整单元，其根据检测电路的检测结果并基于头部的垂直位置来调整头枕位置，其中，当头枕与头部之间的距离等于或小于预定距离时，位置调整单元调整头枕的位置，并且当头枕与头部之间的距离大于预定距离时，位置调整单元停止或移动头枕至预定位置。
然而，在常规方法中，当在头枕和／或头部处产生静电时，电容检测电极可能失效，并且电池电极的检测信号可能直接对驾驶者头部产生影响，对人的健康带来潜在的伤害。此外，这一系统可能不能够测量驾驶者头部的左和右位置，即使其提供了基于检测电极的信号检测头部垂直位置的检测电路，和基于头部的垂直位置对头枕垂直位置进行的调整。
在这一部分公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成该国本领域中普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了用于测量驾驶者头部位置的方法和系统，其具有使用红外灯和红外传感器来测量车辆内驾驶者头部的垂直位置和左右位置的优点。
此外，本发明提供了一种用于测量驾驶者头部位置的系统，其在测量头部位置时，使用红外灯和红外传感器，将在驾驶者进入车辆之前所接收到的红外线量设置为红外感测中的缺省值，以克服红外接收传感器的外部光线干扰。
此外，本发明提供了一种用于测量驾驶者头部位置的系统，其使用红外灯和红外传感器测量车辆中驾驶者头部的垂直位置和左右位置，并且可基于测量的驾驶者头部位置，调整头枕和／或座椅的垂直位置以及仪表群(cluster)的显示角度。
本发明的示例性实施方式提供了用于测量驾驶者头部位置的系统，其可以包括：布置在驾驶者B柱(B-pillar)上且发射红外信号的红外灯；布置在乘客A柱(A-pillar)上以接收来自于红外灯的红外信号的红外接收传感器；至少两个或更多个布置在驾驶者座椅的头枕上且发射红外信号的红外灯；布置在位于方向盘前方的仪表板上以接收来自头枕上红外灯的红外信号的红外接收传感器；以及控制器，其运行红外灯发射红外信号，且基于由红外接收传感器接收到的红外信号来测量驾驶者头部位置。
根据本发明示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统还可包括：检测驾驶者座椅门的打开／关闭的门开关以及检测何时驾驶者坐在驾驶者座椅上的驾驶者座椅传感器。
当驾驶者座椅门开关检测到驾驶者座椅门打开的时候，控制器可以通过运行红外灯预定次数，将红外接收传感器接收到的红外信号的大小设定为红外信号的接收缺省值。在设置红外信号的接收缺省值之后，当驾驶者座椅传感器确定驾驶者坐在驾驶者座椅上时，控制器可以在预定时间内运行红外灯，并基于由红外接收传感器接收到的红外信号，测量驾驶者的驾驶者头部位置。
上述的至少两个或更多个红外灯可以横向布置。控制器可以基于驾驶者头部位置的测量结果来操纵头枕的高度。此外，控制器可以基于驾驶者头部位置的测量结果，操纵车辆仪表群的显示角度。控制器可以基于驾驶者头部位置的测量结果，操纵车辆中驾驶者座椅的高度。此外，控制器可以顺序地运行头枕上的至少两个或更多个红外灯，并且可以以特定的调制脉冲分别运行头枕上的至少两个或更多个红外灯。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，可以使用红外灯和红外传感器来测量车辆中驾驶者头部的垂直位置和左右位置。此外，根据本发明的示例性实施方式，当使用红外灯和红外传感器来测量头部位置时，可以将驾驶者进入车辆之前的红外线量设置为红外感测中的缺省值，以克服外部光线的干扰。
此外，根据本发明的示例性实施方式，可以使用红外灯和红外传感器来测量车辆中驾驶者的垂直位置和左右位置，并基于测量的驾驶者头部位置来调整头枕和座椅的高度且调整仪表群的显示角度。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统的示例性示意图；
图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统中的用于测量垂直方向的头部位置的部件的安装位置的示例性俯视图；
图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统中的用于测量垂直方向的头部位置的部件的安装位置的示例性侧视图；
图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统中的用于测量左右头部位置的部件的安装位置的示例性俯视图；
图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统中的用于测量左右头部位置的部件的安装位置的示例性侧视图。
符号说明
10：用于测量高度的红外灯
15；用于测量高度的红外接收传感器
20：用于左／右测量的红外灯
25：用于左/右测量的红外接收传感器
32：驾驶者座椅门开关
34：驾驶者座椅传感器
110：头枕致动器
120：仪表群致动器
130：座椅致动器
具体实施方式
应理解，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、燃烧、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。
此外，应理解，术语控制器／控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，并且处理器被具体配置为执行所述模块以进行以下进一步描述的一个或多个处理。
此外，本发明的控制逻辑可以实现为包含可由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、快闪驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在连接网络的计算机系统中，以便，例如通过远程信息处理(telematics)服务器或控制器局域网(CAN)以分布式模式存储和执行计算机可读介质。
本文中使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该(a、an、the)”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和／或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和／或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和／或其群组。如本文所使用的，术语“和／或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。
除非具体说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准差范围内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。
下文中，将要参考其中示出了本发明的示例性实施方式的附图更全面地描述本发明。然而，本发明并不局限于在此描述的示例性实施方式，并且可以以其它方式实现。在整份说明书中，除非另外明确地描述，否则“包括”任何部件将被理解为意指包含其它部件，而不是排除其它任何部件。
图1是根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统的示例性示意图。图2至图5是示出根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统中的部件安装位置的示例性视图。
根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的方法和系统是这样的系统，其可以使用红外灯和红外传感器测量车辆中驾驶者的垂直位置和左右位置。
根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统可以包括：布置在驾驶者B柱(DBP)上且发射红外信号的红外灯10；布置在乘客A柱(PAP)上以接收来自红外灯10的红外信号的红外接收传感器15；至少两个或更多个布置在驾驶者座椅的头枕(HR)上且发射红外信号的红外灯20；布置在位于方向盘(SW)前方的仪表板(DB)上以接收来自头枕(HR)上红外灯20的红外信号的红外接收传感器25；以及控制器100，其运行红外灯10和20以发射红外信号，且基于由红外接收传感器15和25接收到的红外信号来测量驾驶者的头部位置。
根据本发明的示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统还可包括：门开关32，其检测驾驶者座椅门的打开和关闭，以及驾驶者座椅传感器34，其检测驾驶者已坐在驾驶者座椅上。此外，该系统还可包括调整头枕高度的电致动器110、调整仪表群显示角度的电致动器120以及调整座椅高度的电致动器130。
在本发明的示例性实施方式中，红外灯10可以是，例如，红外发光二极管(LED)，但应理解，本发明的范围并不限于此。本发明的精神可被应用于能发射红外光的任何装置，对应于红外LED，即使其不是红外LED。
红外灯10的安装位置可以基于驾驶者头部的一般位置。例如，红外灯10可位于驾驶者B柱(DBP)上，其中红外信号从驾驶者头部(MH)中央的周围区域反射。
在本发明的示例性实施方式中，红外接收传感器15可以是，例如可以感应和接收红外信号的传感器。红外接收传感器15可布置在乘客A柱(PAP)上对应于红外灯10高度的高度。在本发明的示例性实施方式中，布置在头枕(HR)上的红外灯20可以是，例如红外LED，但应理解的是本发明的范围并不限于此。本发明的精神可被应用于能发射红外光的任何装置，对应于红外LED，即使其不是红外LED。
布置在头枕(HR)上的红外灯20可以横向布置，如图4和图5所示。此外，红外灯2可以在头枕(HR)上横向地以直线或之字形(zigzag)布置，如图5所示。
在本发明的示例性实施方式中，接收来自头枕(HR)上的红外灯20的红外信号的红外接收传感器25可以布置在，例如位于方向盘(SW)前方的仪表板(DB)上。驾驶者座椅门开关32可以是当驾驶者的门打开和关闭时打开和关闭的开关，但应理解的是本发明的范围并不限于此。本发明的精神可应用于任何开关，只要其检测驾驶者座椅门的打开和关闭。在本发明的示例性实施方式中，驾驶者座椅传感器34可以是，例如当驾驶者坐在驾驶者座椅上时输出打开信号或关闭信号的开／关开关，但应理解的是本发明的范围并不限于此。本发明的精神可应用于其它装置，即使它们是不同的，只要它们可以检测驾驶者坐在驾驶者座位上即可。
在本发明的示例性实施方式中，调整头枕高度的电致动器110、调整仪表群显示角度的电致动器120和调整座椅高度的电致动器130可由电动机或电磁阀操作，但应理解的是本发明的范围并不限于此。即使其它结构不同，但只要其结构可以电力地调整头枕(HR)高度、仪表群显示角度和座椅高度，本发明的精神就可应用于该结构。
控制器100可以包括一个或多个由预定程序操作的微处理器和／或硬件。在下文中，参考图1至图5描述根据本发明示例性实施方式的用于测量驾驶者头部位置的系统的操作。
控制器100可被配置为在驾驶者座椅门开关3检测到驾驶者的座椅门打开时运行红外灯10预定次数(例如，三次)。此外，当运行红外灯10时，控制器100可以传输调制的红外脉冲信号。当通过控制器100从红外灯发射出预定次数的红外信号时，从红外灯10发射的红外信号可由红外接收传感器15接收而没有外部干扰，因为驾驶者可能还未进入车辆。
当红外接收传感器15接收到从红外灯10发射的红外信号时，控制器100可被配置为将由红外接收传感器15接收到的红外信号的大小设置为红外信号的接收缺省值。因此，当基于红外信号测量头部位置时，本发明的示例性实施方式可以克服外部光线干涉的影响。用于测量驾驶者左右位置的红外接收信号25的接收缺省值可以依照设置用于测量驾驶者头部高度的红外接收传感器15的接收缺省值的方法以相同方式设置。
在如上所述设置了红外信号的接收缺省值之后，控制器100可被配置为使用驾驶者座椅传感器34确定驾驶者是否坐在驾驶者座椅之上(例如，在驾驶者座椅上检测到入座运动)。当在驾驶者座椅上感应到入座运动时，控制器100可被配置为运行红外灯10和20预定时间(例如，大约3秒)，从而允许红外灯10和20发射调制的红外信号。
控制器100可被配置为在运行红外灯10和20发射红外信号之后，计算由红外接收传感器15和25接收到的红外信号的量。例如，当由红外接收传感器15接收到的红外信号的计算量是发射出的红外信号的大约90-100％时，控制器100可被配置为确定驾驶者头部位置不在相应高度。
当确定驾驶者头部位置不在相应高度时，控制器100可被配置为基于接收到的红外信号的计算量来操作头枕致动器110，以调整头枕(HR)的高度从而与驾驶者头部相配。控制器100可被配置为通过操作座椅致动器130来调整座椅高度，以允许驾驶者头部(MH)与头枕(HR)相配，并且可被配置为通过操作仪表群致动器(120)调整仪表群显示角度，从而与驾驶者头部(MH)相配。
此外，在由红外接收传感器15接收到的红外信号的计算量为发射的红外信号的大约0％的情况下，当驾驶者的头部位置(MH)处于相应位置时，即，位置与头枕(HR)相配时，控制器100被配置为不操作头枕致动器110和／或座椅致动器130和／或仪表群致动器120。
此外，在由红外接收传感器15接收到的红外信号的计算量为发射的红外信号的大约1-90％时，控制器100可被配置为确定头发或其它头发配饰是否处于相应高度。当确定了头发或其它头发配饰(例如，除了驾驶者头部位置外的物体)位于相应高度时，控制器100可被配置为通过基于接收到的红外信号的量来操作头枕致动器110和／或座椅致动器130和／或仪表群致动器120，从而调整头枕(HR)和／或座椅和／或仪表群以对于使用安全性和便利性是适合的。
另一方面，控制器100可被配置为，当在头枕(HR)左侧的红外灯20接收到发射的红外信号且在右侧的红外灯20没有接收到发射的红外信号时，确定驾驶者头部位置(MH)向右倾斜，作为检测仪表板(DB)上的红外接收传感器25的接收信号的结果。相反，控制器100可被配置为，当在头枕(HR)左侧的红外灯20没有接收到发射的红外信号且在右侧的红外灯20接收到发射的红外信号时，确定驾驶者头部位置(MH)向左倾斜，作为检测仪表板(DB)上的红外接收传感器25的接收信号的结果。此外，控制器100可被配置为，当头枕(HR)左右侧的红外灯20接收到大致相同量的发射红外信号或没有接收到任何信号时，确定驾驶者的头部位置(MH)基本位于头枕(HR)的中心，作为检测仪表板(DB)上的红外接收传感器25的接收信号的结果。
由于仅有一个红外接收传感器25可布置在仪表板(DB)上，控制器100可被配置为从右侧顺序地运行红外灯20预定时间，以检测头枕(HR)上的红外灯20的位置。或者，控制器100可被配置为通过运行红外灯20分别发射特定的调制红外脉冲信号，来检测头枕(HR)上的红外灯20的位置。
当如上所述测量了驾驶者头部的左右位置时，控制器100可被配置为操作头枕致动器110和／座椅致动器130和／或仪表群致动器120，从而与测量的驾驶者头部的左右位置相配。
因此，根据本发明的示例性实施方式，可以使用红外灯和红外传感器测量车辆中驾驶者头部位置的垂直位置和左右位置，并且可以操作头枕、座椅和／或仪表群的位置从而与驾驶者头部的位置相配。
虽然已结合目前被认为是示例性实施方式的那些来描述本发明，但是应当理解本发明不局限于所公开的实施方式，相反，其意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等价布置。

Claims (20)

1.一种用于测量驾驶者的头部位置的系统，包括：
布置在驾驶者B柱上且配置为发射红外信号的红外灯；
布置在乘客A柱上以接收来自所述红外灯的红外信号的红外接收传感器；
布置在驾驶者座椅的头枕上且配置为发射红外信号的多个红外灯；
布置在位于方向盘前方的仪表板上以接收来自所述头枕上的红外灯的红外信号的红外接收传感器；以及
配置为运行红外灯以发射红外信号并基于由红外接收传感器接收到的红外信号来测量驾驶者头部位置的控制器。
2.如权利要求1所述的系统，还包括：
配置为检测驾驶者座椅门的打开和关闭的门开关；
配置为检测所述驾驶者座椅上的入座运动的驾驶者座椅传感器，
其中，所述控制器被配置为，当驾驶者座椅门开关检测到所述驾驶者座椅门打开时，将通过运行红外灯预定次数而由红外接收传感器接收到的红外信号的大小设置为红外信号的接收缺省值。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还被配置为在设置了所述红外信号的接收缺省值之后，响应于确定所述驾驶者座椅上的入座运动，运行所述多个红外灯预定时间并基于由红外接收传感器接收到的红外信号测量驾驶者的头部位置。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述多个红外灯横向布置。
5.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置为基于测量驾驶者头部位置的结果，操纵所述头枕的高度。
6.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置为基于测量驾驶者头部位置的结果，操纵车辆内仪表群的显示角度。
7.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置为基于测量驾驶者头部位置的结果，操纵车辆内所述驾驶者座椅的高度。
8.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置为顺序地运行所述头枕上的多个红外灯。
9.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置为以特定的调制脉冲分别运行所述头枕上的多个红外灯。
10.一种测量驾驶者的头部位置的方法，包括：
通过布置在驾驶者B柱上的红外灯发射红外信号至布置在乘客A柱上的红外接收传感器；
通过布置在驾驶者座椅的头枕上的多个红外灯发射红外信号至布置在位于方向盘前方的仪表板上的红外接收传感器；
通过控制器运行红外灯以发射红外信号；以及
通过所述控制器基于由红外接收传感器接收到的红外信号来测量驾驶者的头部位置。
11.如权利要求10所述的方法，还包括：
利用门开关通过所述控制器来检测驾驶者座椅门的打开和关闭；
通过驾驶者座椅传感器来检测所述驾驶者座椅上的入座运动；以及
当驾驶者座椅门开关检测到所述驾驶者座椅门打开时，通过所述控制器，将通过运行红外灯预定次数而由红外接收传感器接收到的红外信号的大小设置为红外信号的接收缺省值。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：
在设置了所述红外信号的接收缺省值之后，响应于确定所述驾驶者座椅上的入座运动，
通过所述控制器运行所述多个红外灯预定时间；以及
通过控制器基于由红外接收传感器接收到的红外信号来测量驾驶者的头部位置。
13.如权利要求12所述的方法，还包括：
通过所述控制器基于测量驾驶者头部位置的结果来操纵头枕的高度。
14.如权利要求12所述的方法，还包括：
通过所述控制器基于测量驾驶者头部位置的结果来操纵车辆内仪表群的显示角度。
15.如权利要求12所述的方法，还包括：
通过所述控制器基于测量驾驶者头部位置的结果来操纵车辆内所述驾驶者座椅的高度。
16.如权利要求12所述的方法，还包括：
通过所述控制器顺序地运行所述头枕上的多个红外灯。
17.如权利要求12所述的方法，还包括：
通过所述控制器以特定的调制脉冲分别运行所述头枕上的多个红外灯。
18.一种包含由控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
控制布置在驾驶者B柱上的红外灯发射红外信号至布置在乘客A柱上的红外接收传感器的程序指令；
控制布置在驾驶者座椅的头枕上的多个红外灯发射红外信号至布置在位于方向盘前方的仪表板上的红外接收传感器的程序指令；
控制器红外灯发射红外信号的程序指令；以及
基于由红外接收传感器接收到的红外信号来测量驾驶者的头部位置的程序指令。
19.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：
利用门开关来检测驾驶者座椅门的打开和关闭的程序指令；
控制驾驶者座椅传感器来检测所述驾驶者座椅上的入座运动的程序指令；以及
当驾驶者座椅门开关检测到所述驾驶者座椅门打开时，将通过运行红外灯预定次数而由红外接收传感器接收到的红外信号的大小设置为红外信号的接收缺省值的程序指令。
20.如权利要求19所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：
在设置了所述红外信号的接收缺省值之后，响应于确定所述驾驶者座椅上的入座运动，
运行所述多个红外灯预定时间的程序指令；以及
基于由红外接收传感器接收到的红外信号来测量驾驶者的头部位置的程序指令。
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