CN105137815A - 一种穿戴设备、车辆控制系统及车辆控制方法 - Google Patents

一种穿戴设备、车辆控制系统及车辆控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种穿戴设备、车辆控制系统及车辆控制方法。所述穿戴设备能够检测驾驶员的心率，并适于与车载控制装置(2)信号连接，以便所述车载控制装置(2)基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆。本发明的穿戴设备、车辆控制系统和车辆控制方法将驾驶员心率与车辆控制直接结合在一起，基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆，实现了人车一体化，能够大大提高车辆驾驶的安全性。

Description

一种穿戴设备、车辆控制系统及车辆控制方法
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，特别是涉及一种驾驶汽车时使用的穿戴设备，以及包括所述穿戴设备的车辆控制系统及使用所述穿戴设备的车辆控制方法。
背景技术
随着技术的不断发展，对于汽车驾驶的安全性能要求日益提高。
一方面，穿戴设备逐渐开始得到日益广泛的应用。在现有技术中，大部分基于人体健康监测的穿戴设备均是通过穿戴设备在人体健康不良时进行提示与报警。但是，现有技术中穿戴设备仅仅是进行提示与报警，对于汽车驾驶的安全性能的提升作用很小。例如，2014年1月22日公开的中国专利申请第201320218296.5号，披露了一种运动心率手套。所述运动心率手套的手背部设有心率测试器，该运动心率手套对人体心率的监测结果仅仅是通过自身液晶屏进行提示。
另一方面，在现有技术中，开始在车辆上设置健康监测装置。2012年9月19日公开的中国专利申请第201210144126.7号提供了一种可检测人体脉搏波的汽车方向盘辅助装置。该汽车方向盘辅助装置通过设置在方向盘处的传感器来检测驾驶员的脉搏，并在液晶显示屏上实时显示。2015年3月25日公开的中国专利申请第201410811707.0号公开了一种车载心率监测装置，其通过安装在方向盘上的光电传感器，来采集脉搏信号，并将采集信号经处理电路输送至显示器显示；而且以车载音响和车内氛围灯来提供警示信息。这两种技术都有助于提高汽车驾驶的安全性能，但是在驾驶员心率失常不能正常驾驶车辆时，仍难以避免事故的发生。
从而，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷之一。
为实现上述目的，本发明提供一种穿戴设备，所述穿戴设备能够检测驾驶员的心率，并适于与车载控制装置信号连接，以便所述车载控制装置基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆。
优选地，所述穿戴设备是行车手套。
进一步地，所述行车手套包括：手套主体和设置在所述手套主体上的电源单元、心率传感器和心率信号处理单元，
所述电源单元用于对所述心率传感器和心率信号处理单元供电；
所述心率传感器设置在所述手套主体的指套的末端处，用于在驾驶员的手指指尖处以光电容积法测量心率；
所述心率信号处理单元用于接收所述心率传感器的输出信号，并将所述输出信号发送至所述车载控制装置，以便所述车载控制装置基于所述输出信号来控制车辆。
优选地，所述电源单元包括：外部电源输入接口、DC/DC电源稳压模块、二极管和可充电电池，所述DC/DC电源稳压模块将从所述外部电源输入接口输入的电力进行处理后对可充电电池进行供电，所述二极管设置在所述DC/DC电源稳压模块和可充电电池之间，以防止所述可充电电池通过所述DC/DC电源稳压模块向外放电。
优选地，所述心率信号处理单元包括：
信号调理电路，用于对所述心率传感器的输出信号进行放大、滤波、整形和模数转换；以及
RF发射电路模块和发射天线，用于将信号调理电路处理过的信号发送至所述车载控制装置。
优选地，所述电源单元和心率信号处理单元封装在行车手套的手套口处。
本发明还提供一种车辆控制系统，所述车辆控制系统包括用于控制车辆的车载控制装置，以及用于检测驾驶员的心率的穿戴设备，所述车载控制装置与所述穿戴设备信号连接，以基于所述穿戴设备输出的心率信号控制车辆。优选地，所述穿戴设备是如上所述的穿戴设备。
优选地，所述车载控制装置包括：
心率数据接收单元，用于接收与转发来自所述穿戴设备的心率信号；
汽车车身控制器，其与所述心率数据接收单元信号连接，以基于所述心率信号进行警示灯控制；以及
制动器，其与所述心率数据接收单元信号连接，以基于所述心率信号进行制动。
优选地，在心率信号数据超出预先设置的正常范围时，所述心率数据接收单元发出制动信号给制动器，且发出警示信号给汽车车身控制器。
优选地，所述车载控制装置进一步包括汽车车机，用于显示心率数据。
优选地，所述车载控制装置进一步包括车联网通信盒，用于在所述穿戴设备检测的驾驶员心率超出正常范围的情况下，以无线方式发出报警信号。
优选地，所述车辆控制系统进一步包括手机，所述手机与驾驶员相关联，且与所述穿戴设备和/或所述车载控制装置信号连接，用于设置驾驶员心率的正常范围。
优选地，在所述穿戴设备检测的驾驶员心率超出正常范围的情况下，所述手机向设定的联系方发送报警信息。
本发明还提供一种车辆控制方法，所述车辆控制方法包括：通过穿戴设备检测驾驶员的心率；将检测的心率信号发送至车载控制装置；以及所述车载控制装置基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆。
优选地，所述穿戴设备是如上所述的行车手套。
本发明的穿戴设备、车辆控制系统和车辆控制方法将驾驶员心率与车辆控制直接结合在一起，基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆，实现了人车一体化，能够大大提高车辆驾驶的安全性。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的行车手套的示意图。
图2是根据本发明一实施例的车辆控制系统的电路示意图。
图3是根据本发明另一实施例的车辆控制系统的示意性框图。
附图标记：
1 行车手套 2 车载控制装置
10 手套主体 21 心率数据接收单元
11 电源单元 211 接收天线
111 外部电源输入接口 212 RF接收电路模块
112 DC/DC电源稳压模块 213 心率数据处理器
113 二极管 22 总线
114 可充电电池 23 汽车车机
12 心率传感器 24 汽车车身控制器
13 心率信号处理单元 25 汽车防抱死系统
131 信号调理电路 26 车联网通信盒
132 RF发射电路模块 3 手机
133 发射天线
14 封装套
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
根据本发明的穿戴设备能够检测驾驶员的心率，并适于与车载控制装置信号连接，以便所述车载控制装置基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆。例如，所述穿戴设备是行车手套。行车手套是指在驾驶车辆时佩戴，用于辅助驾驶的手套。可以理解的是，尽管行车手套是优选的，但是在本发明中所述穿戴设备不限于行车手套，还可以是戒指、手表、眼睛等任何适于检测心率的穿戴设备。
根据本发明的车辆控制系统包括用于控制车辆的车载控制装置、以及用于检测驾驶员的心率的穿戴设备，所述车载控制装置与所述穿戴设备信号连接，以基于所述穿戴设备输出的心率信号控制车辆。
根据本发明的车辆控制方法包括：通过穿戴设备检测驾驶员的心率；将检测的心率信号发送至车载控制装置；以及所述车载控制装置基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆。
上述的穿戴设备、车辆控制系统和车辆控制方法将驾驶员心率与车辆控制直接结合在一起，基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆，从而实现了人车一体化，能够大大提高车辆驾驶的安全性。例如，在心率异常时，能够对车辆进行制动，以及/或者使得车辆的外部警示灯闪亮，为周围的车辆进行报警；甚至向紧急联系人发送报警信号。
图1是根据本发明一实施例的行车手套的示意图。图1所示的行车手套1包括：手套主体10和设置在所述手套主体10上的电源单元11、心率传感器12、心率信号处理单元13和封装套14。
手套主体10是行车手套1的结构主体，用于承载行车手套1的其余组成部分，并用于佩戴在驾驶员的手上。手套主体10能够以织物、树脂、橡胶等任何适当的材料制成。可以理解的是，手套主体10的形状不限于图示的实施例。例如，在一个备选实施例中，手套主体10仅仅带有一个中指套用于固定设置心率传感器12，而不具有其余指套，或者其余指套仅仅延伸部分长度，例如，仅仅延伸至相应手指的第一指节处。即使是用于固定心率传感器的指套的形状也是可以根据需要而任意设置的，只要能够将心率传感器固定在手指指尖处即可。例如，在一个实施例中，指套为可多次反复使用的粘带形式，一端设置有绒毛，另一端设置有倒钩，适于与所述绒毛粘接。
电源单元11用于对心率传感器12和心率信号处理单元13供电。可以理解的是，电源单元11能够是任何适当的供电单元，例如，可以采用纽扣电池。
在图2所示的实施例中，电源单元11包括：外部电源输入接口111、DC/DC电源稳压模块112、二极管113和可充电电池114。DC/DC电源稳压模块112将从外部电源输入接口111输入的电力进行处理后对可充电电池114进行供电，二极管113设置在DC/DC电源稳压模块112和可充电电池114之间，以防止可充电电池114通过DC/DC电源稳压模块112向外放电。这样，在可充电电池114的电能耗尽后，能够对电源单元11进行充电，而无需更换电池，便于维护。更有利的是，外部电源输入接口111适于与车载电源连接。
心率传感器12设置在手套主体10的中指套的末端处，用于在驾驶员的手指指尖处以光电容积法测量心率。也就是说，心率传感器12被固定在某一指套的末端，以便驾驶员戴上行车手套后心率传感器12刚好位于人体手指指尖处。从而，当驾驶员戴上行车手套驾驶汽车时，心率传感器12将与驾驶员的手指指尖紧密接触，由此可以采用光电容积法准确采集驾驶员的心率信号。
可以理解的是，心率传感器12也能够设置在中指套之外的其他指套处，对其他手指指尖进行心率测量。当然，对手指其余部分进行心率测量的技术方案也在本发明的保护范围之内。有利的是，所述心率传感器12是光电传感器。对人体心率数据的采集主要有三种方式：一是从人体胸部采集心电信号；二是通过压力传感器测量血压的波动来计算；三是通过光电容积法测量动脉搏动充血容积变化来计算心率。由于心电信号和血压信号的采集设备具有便携性差和信号稳定性差的缺点，本发明采用光电容积法来进行心率数据的采集。在现有技术中，对于光电容积法主要是在人体手腕处进行信号的采集。研究表明，光电法进行心率信号的采集最佳位置是人体手指的指尖。因此，本发明优选采用将心率传感器12设置在手套指套末端处的技术方案，能够在人体手指指尖采集人体心率信号。从而采集的心率信号更加精确、可靠，能够提高车辆控制的精确性，减小误动作的风险。
心率信号处理单元13接收心率传感器12的输出信号，并将所述输出信号发送至车载控制装置2，以便车载控制装置2基于所述输出信号来控制车辆，例如控制车辆进行紧急制动并使得警示灯(例如尾灯)闪亮。有利的是，行车手套1以无线方式与车载控制装置2进行通信，以便车载控制装置2基于行车手套1检测的心率信号来控制车辆。
参见图2，心率信号处理单元包括：信号调理电路131；RF发射电路模块132和发射天线133。信号调理电路131用于对所述心率传感器12的输出信号进行放大、滤波、整形和模数转换。RF发射电路模块132和发射天线133用于将信号调理电路131处理过的信号发送至车载控制装置2。
封装套14用于封装电源单元11和心率信号处理单元13，有利的是以硅胶材料制成，从而具有较好的密封性与柔顺性。参见图1，封装套14设置在手套口处，即处于人体手腕处。更优选的是，处于人体手腕的手背处。从而，在驾驶员操控方向盘时不因为该装置而影响方向盘的操控。
图2是根据本发明一实施例的车辆控制系统的电路示意图。
如图2所示，根据本发明的车辆控制系统除了包括如上所述的行车手套1之外，还包括用于控制车辆的车载控制装置。车载控制装置2与行车手套1信号连接，以基于行车手套1输出的心率信号控制车辆。有利的是，为了减少线束，车载控制装置2与行车手套1之间以无线方式进行通讯。
参见图2，车载控制装置2包括：心率数据接收单元21；数据总线22；汽车车机23；汽车车身控制器24；汽车防抱死系统25；以及车联网通信盒26。汽车车机是指汽车的显示装置及其控制系统，相当于目前俗称的汽车收放机、CD机等整套设备
心率数据接收单元21用于接收与转发来自所述行车手套1的心率信号。心率数据接收单元21包括RF接收电路模块212和心率数据处理器213。RF接收电路模块212实时接收手套电路单元1发射的驾驶员心率信号，并将该信号解调后传输给心率数据处理器213。心率数据处理器213对收到的心率数据分两路进行处理，其一，将心率数据传输给汽车的车机23，由车机进行驾驶员心率数据是实时显示；其二，对心率数据进行实时监测，若监测的心率数据超出预先设置的正常值范围，心率数据处理器213将通过汽车自身的总线22向汽车控制系统发送汽车自动制动和警示的请求信号。也就是说，在心率信号数据超出预先设置的正常范围时，心率数据接收单元21发出制动信号给制动器，且发出警示信号给汽车车身控制器24。
请求信号将通过总线22被汽车的防抱死制动系统(ABS)25所接受，从而实现汽车的自动制动。也就是说，防抱死制动系统25与所述心率数据接收单元21信号连接，以基于所述心率信号进行制动。可以理解的是，防抱死制动系统25也能够由其他制动器或制动装置代替。
同时，请求信号通过汽车总线22也被车身控制器(BCM)24所接受，从而实现汽车通过警示灯进行警示。也就是说，汽车车身控制器24与所述心率数据接收单元21信号连接，以基于所述心率信号进行警示灯控制。
进一步地，该请求信号也同时被车联网通信盒(T-BOX)26所接收，T-BOX26接收到该信号后，会将该信息上传至后面的云平台以便进行实施救援。也就是说，在所述穿戴设备检测的驾驶员心率超出正常范围的情况下，车联网通信盒26以无线方式发出报警信号。
图3是根据本发明另一实施例的车辆控制系统的示意性框图。图示的车辆控制系统除了包括上述的行车手套1与车载控制装置2之外，进一步包括手机3。手机3与驾驶员相关联，例如，可以是驾驶员日常使用的手机，也可以是仅仅在驾驶时与驾驶员绑定的手机。
手机3与行车手套1和车载控制装置2信号连接，用于设置驾驶员心率的正常范围。
在另一个实施例中，手机3与行车手套1和/或车载控制装置2信号连接，接收心率信号或心率报警信号，在驾驶员心率超出正常范围的情况下，手机3向设定的联系人发送报警信息。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种穿戴设备，其特征在于，能够检测驾驶员的心率，并适于与车载控制装置(2)信号连接，以便所述车载控制装置(2)基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆。
2.如权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备是行车手套(1)。
3.如权利要求2所述的穿戴设备，其特征在于，所述行车手套包括：手套主体(10)和设置在所述手套主体(10)上的电源单元(11)、心率传感器(12)和心率信号处理单元(13)，
所述电源单元(11)用于对所述心率传感器(12)和心率信号处理单元(13)供电；
所述心率传感器(12)设置在所述手套主体(10)的指套的末端处，用于在驾驶员的手指指尖处以光电容积法测量心率；
所述心率信号处理单元(13)用于接收所述心率传感器(12)的输出信号，并将所述输出信号发送至所述车载控制装置(2)，以便所述车载控制装置(2)基于所述输出信号来控制车辆。
4.如权利要求3所述的穿戴设备，其特征在于，所述电源单元(11)包括：外部电源输入接口(111)、DC/DC电源稳压模块(112)、二极管(113)和可充电电池(114)，所述DC/DC电源稳压模块(112)将从所述外部电源输入接口(111)输入的电力进行处理后对可充电电池(114)进行供电，所述二极管(113)设置在所述DC/DC电源稳压模块(112)和可充电电池(114)之间，以防止所述可充电电池(114)通过所述DC/DC电源稳压模块(112)向外放电。
5.如权利要求3所述的穿戴设备，其特征在于，所述心率信号处理单元包括：
信号调理电路(131)，用于对所述心率传感器(12)的输出信号进行放大、滤波、整形和模数转换；以及
RF发射电路模块(132)和发射天线(133)，用于将信号调理电路(131)处理过的信号发送至所述车载控制装置(2)。
6.如权利要求3-5中任一项所述的穿戴设备，其特征在于，所述电源单元(11)和心率信号处理单元(13)封装在行车手套(1)的手套口处。
7.一种车辆控制系统，其包括用于控制车辆的车载控制装置，其特征在于，进一步包括用于检测驾驶员的心率的穿戴设备，所述车载控制装置(2)与所述穿戴设备信号连接，以基于所述穿戴设备输出的心率信号控制车辆。
8.如权利要求7所述的车辆控制系统，其特征在于，所述穿戴设备是如权利要求2-6中任一项所述的穿戴设备。
9.如权利要求8所述的车辆控制系统，其特征在于，所述车载控制装置(2)包括：
心率数据接收单元(21)，用于接收与转发来自行车手套(1)的心率信号；
汽车车身控制器(24)，其与所述心率数据接收单元(21)信号连接，以基于所述心率信号进行警示灯控制；以及
制动器，其与所述心率数据接收单元(21)信号连接，以基于所述心率信号进行制动。
10.如权利要求9所述的车辆控制系统，其特征在于，在心率信号数据超出预先设置的正常范围时，所述心率数据接收单元(21)发出制动信号给制动器，且发出警示信号给汽车车身控制器(24)。
11.如权利要求7所述的车辆控制系统，其特征在于，所述车载控制装置进一步包括汽车车机(23)，用于显示心率数据。
12.如权利要求7所述的车辆控制系统，其特征在于，所述车载控制装置(2)进一步包括车联网通信盒，用于在所述穿戴设备检测的驾驶员心率超出正常范围的情况下，以无线方式发出报警信号。
13.如权利要求9-12中任一项所述的车辆控制系统，其特征在于，进一步包括手机(3)，所述手机(3)与驾驶员相关联，且与所述穿戴设备和/或所述车载控制装置(2)信号连接，用于设置驾驶员心率的正常范围。
14.如权利要求13所述的车辆控制系统，其特征在于，在所述穿戴设备检测的驾驶员心率超出正常范围的情况下，所述手机(3)向设定的联系方发送报警信息。
15.一种车辆控制方法，其包括：
通过穿戴设备检测驾驶员的心率；
将检测的心率信号发送至车载控制装置(2)；以及
所述车载控制装置(2)基于所述穿戴设备检测的心率信号来控制车辆。
16.如权利要求15所述的车辆控制方法，其特征在于，所述穿戴设备是如权利要求1-6中任一项所述的穿戴设备。
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