CN105416222B - 基于传感器的乘员保护系统 - Google Patents

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Abstract

一种为车辆座椅的特定乘员，基于所述乘员的重量和所述座椅的前后位置优化各种车辆安全系统的系统和方法，所述特定乘员比如是车辆驾驶员或者乘客，所述车辆安全系统比如是安全气囊和座椅安全带负载张紧限制器。所述方法感测所述乘员的所述质量和所述座椅的所述位置，并对所述质量和位置的组合进行分类。然后，所述方法为那个组合分类确定所述安全系统的优化设定，并将所述安全系统自动地设定到那个设定。所述方法也可以基于所述乘员是否系了座椅安全带来确定所述安全系统的所述优化设定。

Description

基于传感器的乘员保护系统
技术领域
本发明大体上涉及一种基于驾驶员乘客体型、优化车辆安全系统的性能的系统和方法，更具体的是涉及一种为特定车辆座椅乘员优化车辆安全系统的所述性能的系统和方法，其中，所述方法基于所述车辆座椅的前后位置和所述乘员的重量设定所述安全系统的所述性能。
背景技术
现代车辆经常包括用于为特定车辆驾驶员和/或乘客自动地设定在车辆中的各种部件和特征的系统，所述系统中的许多都是基于所述驾驶员的体型以及所述驾驶员的个人偏好。尤其，现代车辆通常被设计为允许不同体型和偏好的人们调整车辆系统的特征以满足每个人的舒适、方便和操作需求。这些车辆特征可以包括车辆座椅、脚踏板、后视镜、转向杆、等等。为了减少重新调整车辆的所选特征的负担，一些车辆采用了记忆系统，所述记忆系统为一个或多个用户存储优选设定且被配置为根据请求将所述车辆系统自动地调整为所述优选设定。
现代车辆还包括在碰撞事件过程中保护所述车辆乘员的多个安全设备和系统，比如安全气囊系统和座椅安全带系统。车辆安全气囊系统是为保护所述车辆乘员而设计的复杂的系统。例如，安全气囊系统需要设计为使得气囊系统不被激活除非所述碰撞事件足够严重、气囊系统不被激活除非所述碰撞事件是来自于适当的方向，所述安全气囊在所述碰撞事件过程中被足够快地展开，所述安全气囊被填充足够的气体以在所述碰撞事件过程中保护所述车辆乘员，并且所述安全气囊被适当地排气从而使得当所述车辆乘员被压向所述安全气囊时所述气体能以合适的流速从所述安全气囊中逃出，从而耗散所述乘员的动能且不导致高的回弹速度。
车辆座椅安全带系统可以配备负载限制器，所述负载限制器限制施加在所述座椅安全带上的负载，从而该负载限制器提供适当的约束力以在碰撞事件中安全地保护系了安全带的乘员。尤其，在碰撞事件过程中，其中系了所述座椅安全带的人可能以很高的惯性力被推入所述座椅安全带中，所述负载限制器允许所述座椅安全带延伸或者给出一定的量，从而在所述事件过程中所述座椅安全带的力足够高以提供所需的约束，但又不会给这个人导致伤害。
典型地，所述安全气囊的充气速率和排气速率、所述座椅安全带的负载限制器拉力以及在车辆中的其它安全特征是为“普通”人设定的，并且可能没有为更轻重量的和更小体型的人员以及更重重量的和更大体型的人员优化。因此，理想的是提供一种为不同个体自动地个性化设定在车辆上的所述驾驶员安全特征的系统和方法。
目前在本领域中已知的是仅仅基于座椅的乘员的重量设定某些车辆安全系统。此外，目前也在本领域中已知的是仅仅基于所述座椅的前后位置设定某些车辆安全系统。
发明内容
本公开描述了一种为车辆座椅的特定乘员，比如所述车辆驾驶员或者乘客，基于所述乘员的重量以及所述座椅的前后位置优化各种车辆安全系统的系统和方法，所述车辆安全系统比如安全气囊和座椅安全带负载张紧限制器。所述方法感测所述乘员的质量和所述座椅的位置，并将所述质量和所述位置的组合分类。然后所述方法确定用于那个组合分类的安全系统的优化设定，并自动地将安全系统设定为那个设定。所述方法也可以基于所述乘员是否系了座椅安全带来确定所述安全系统的优化设定。
根据下述结合附图的描述和所附权利要求，本发明额外的特征将变得明显。
本申请提供下述技术方案：
方案1.一种为在车辆的座椅中的特定乘员自动地优化在所述车辆上的一个或多个安全系统的设定的方法，所述方法包括：
当所述乘员坐到所述座椅中时，确定所述乘员的质量；
确定所述座椅的前后位置；
对所述乘员的所述质量和所述座椅的所述位置的组合进行分类；
确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个；以及
为那个分类组合设定所述车辆安全系统。
方案2.根据方案1所述的方法，其进一步包括确定所述座椅的安全带是否已经被扣上，其中确定所述车辆安全系统的所述设定包括针对所述乘员是否系了所述安全带确定不同设定。
方案3.根据方案1所述的方法，其中，确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个包括为每个所述安全设定确定分类区域，其中，所述分类区域包括乘员质量和座椅位置的多个组合。
方案4.根据方案3所述的方法，其中，所述分类区域的边界通过如下步骤确定：利用涵盖了全部所述乘员质量和座椅位置的多个组合的不同乘员质量和乘员座椅位置创建大量碰撞模拟模型，为每个乘员执行多次碰撞模拟，其中每次模拟是针对所述安全系统设定中的其中之一，并且利用伤害可能性的已知措施计算每个乘员在每个安全系统设定下的整体伤害可能性。
方案5.根据方案1所述的方法，其中，确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个包括确定所述分类组合是否落入三个不同系统设定之一中。
方案6.根据方案5所述的方法，其中，所述三个系统设定是基于小的、中等的和大的身体质量以及前面的、中间的和后面的就座区域。
方案7.根据方案5所述的方法，其中，所述三个不同系统设定包括用于第5百分位女性、第50百分位男性和第95百分位男性的设定。
方案8.根据方案1所述的方法，其中，所述车辆安全系统包括车辆安全气囊系统和车辆座椅安全带负载限制器。
方案9.根据方案1所述的方法，其中，所述座椅是驾驶员座椅或者乘客座椅。
方案10.一种为在车辆的座椅中的特定乘员自动地优化在所述车辆上的一个或多个安全系统的设定的方法，所述方法包括：
当所述乘员坐在所述座椅中时，确定所述乘员的质量；
确定所述座椅的前后位置；
对所述乘员的所述质量和所述座椅的所述位置的组合进行分类；
确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个，其中，所述车辆安全系统的所述设定被确定为三个不同的系统设定；
确定所述座椅的安全带是否已经被扣上；以及
针对那个分类组合以及所述安全带是否扣上设定所述车辆安全系统。
方案11.根据方案10所述的方法，其中，所述三个系统设定是基于小的、中等的和大的身体质量以及前面的、中间的和后面的就座区域。
方案12.根据方案10所述的方法，其中，所述三个不同系统设定包括用于第5百分位女性、第50百分位男性和第95百分位男性的设定。
方案13.根据方案10所述的方法，其中，所述车辆安全系统包括车辆安全气囊系统和车辆座椅安全带负载限制器。
方案14.根据方案10所述的方法，其中，所述座椅是驾驶员座椅或者乘客座椅。
方案15.一种优化系统，所述优化系统为在车辆的座椅中的特定乘员自动地优化在车辆上的一个或多个安全系统的设定，所述优化系统包括：
用于当所述乘员坐在所述座椅中时，确定所述乘员的质量的装置；
用于确定所述座椅的前后位置的装置；
用于对所述乘员的所述质量和所述座椅的所述位置的组合进行分类的装置；
用于确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个的装置；以及
用于为那个分类组合设定所述车辆安全系统的装置。
方案16.根据方案15所述的优化系统，其进一步包括用于确定所述座椅的安全带是否已经被扣上的装置，其中用于确定所述车辆安全系统的设定的所述装置包括针对所述乘员是否系了所述安全带确定不同设定。
方案17.根据方案15所述的优化系统，其中，用于确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个的装置确定所述分类组合是否落入三个不同系统设定之一中。
方案18.根据方案17所述的优化系统，其中，所述三个系统设定是基于小的、中等的和大的身体质量以及前面的、中间的和后面的就座区域。
方案19.根据方案17所述的优化系统，其中，所述三个不同系统设定包括用于第5百分位女性、第50百分位男性和第95百分位男性的设定。
方案20.根据方案15所述的优化系统，其中，所述车辆安全系统包括车辆安全气囊系统和车辆座椅安全带负载限制器。
附图说明
图1是坐在车辆的驾驶员座椅中的车辆驾驶员的侧视说明；
图2是以质量在水平轴线上并且座椅位置在垂直轴线上的图，其示出了对于组合的座椅乘员质量和前后座椅位置的多个分类；
图3是在图2中所示的并且包括优化的安全系统设定的图；
图4-7是以质量在水平轴线上并且座椅位置在垂直轴线上的多个图，其示出了对于优化的安全系统设定的各种实施例；以及
图8是示出了用于系了安全带的和未系安全带的乘员的优化安全系统设定的过程的流程图。
具体实施方式
本发明涉及基于所述组合的乘员质量和座椅位置优化车辆安全系统的位置的系统和方法，下面对本发明的实施例的讨论本质上仅仅是示例性的，并不以任何方式限制本发明或其应用或使用。
图1是车辆10的驾驶员座椅区域的侧视说明，其示出了坐在驾驶员座椅14中的驾驶员12。所述车辆10包括驾驶员安全气囊系统16，其通常安置在所述车辆10的方向盘18之内。所述驾驶员座椅14包括座椅安全带20以及座椅安全带接合传感器30，所述座椅安全带20具有上面所讨论的类型的负载限制器22，所述座椅安全带接合传感器30被提供在座椅安全带带扣32中，以确定所述座椅安全带20是否已经被扣上。所述座椅安全带带扣32被示出在所述驾驶员12的错误一侧，仅仅是为了示意目的。所述车辆座椅14还包括座椅定位器24，比如合适的电机，所述座椅定位器24在座椅区域中向前地和向后地定位所述座椅14，其中，座椅位置传感器26确定所述座椅14的位置。在所述座椅14中的质量传感器28提供所述驾驶员12的重量的测量值，其中，所述质量传感器28可以是适用于在此描述的目的的任何传感器。控制器34接收来自所述传感器26、28、及30的传感器信号，并且根据本文的讨论为所述安全气囊系统16和所述负载限制器22提供优化设定信号。应注意的是，对所述驾驶员座椅区域的描绘也可以是对所述车辆10的乘员座椅区域的描绘，其中，所述乘员座椅区域包括除了所述方向盘18以外的其他相同部件，并且其中，乘员侧安全气囊被安置在所述车辆10的仪表板中。如此，所述驾驶员12将在下面被概括地称为所述座椅乘员。
本发明提出了一种用于自动地优化在所述车辆10上的不同的车辆安全系统，比如所述安全气囊系统16和所述负载限制器22，的设定的系统和方法，以在车辆碰撞事件中为特定车辆座椅乘员提供更好的系统性能，比如在安全气囊的第一阶段和第二阶段充气之间所述安全气囊展开时间延迟，安全气囊排气口尺寸和座椅安全带负载限制器力水平。尽管只有所述安全气囊系统16和所述座椅安全带负载限制器22被具体地示出和描述，本领域技术人员可很好理解的是，本发明的所述系统和方法可以应用于能以不同的设定和位置被优化的任何车辆安全系统或设备，所述不同的设定和位置对于不同体型的座椅乘员来说可能是更好的。一个更进一步的示例包括在车辆碰撞事件中设定所述方向盘18的位置。
正如将在下面详细讨论的那样，所述方法包括感测作为组合的分类的所述座椅14的所述前后位置和所述驾驶员12的所述质量，确定那个分类是在什么安全系统优化设定中，以及然后自动地将所述车辆安全系统设定为用于那个特定座椅乘员的那个设定。在一个非限制的实施例中，所述方法对三种座椅乘员体型使用优选的或优化的安全系统设定，这三种体型是由全国健康和营养检查调查(NHANES)收集的统计数据所提供的第5百分位女性(F5)、第50百分位男性(M50)和第95百分位男性(M95)。
图2是以座椅乘员质量在水平轴线上并且前后座椅位置在垂直轴线上的图，其中，所述乘员质量以列布置并被赋予特定质量值1、2、……、M，以及所述车辆前后座椅位置以排布置并被赋予特定座椅位置值1、2、……、N，从而每列和每排的每个交叉区域就标志着限定特定分类的分类方框38，特定分类比如是C11、C12、C21、C22、……、CMN。所述分类方框38的数目对不同车辆和系统来说是针对具体应用的。
图3是对图2中示出的所述图的说明，其中，所述分类方框38的集合被组合为组并被赋值，所述值为车辆10上的所述安全系统和设备提供所述优化的设定或位置，这些安全系统和设备能针对由这些分类确定的所述座椅乘员而被调整。通常，提供用于三种乘员身体质量等级和三种就座区域的所述安全系统的所述设定，所述三种乘员身体质量等级是小、中和大，以及三种就座区域是前、中和后。例如，区域40标志着一组对于更低乘员质量和更近座椅位置的分类方框C11、C21、C12和C22。对于落在所述区域40之内的任何分类，所述安全设备在这个实施例中将被设定为用于第5百分位女性。区域42和44标志着一组对于更低乘员质量和更远座椅位置、更高乘员质量和更近座椅位置，以及中等乘员质量和中等座椅位置的分类。对于落在所述区域42和44之内的任何分类，所述安全设备在这个实施例中将被设定为用于第50百分位男性。同样地，区域46标志着一组对于高乘员质量和更远座椅位置的分类，其中，所述安全设备的所述设定在这个实施例中将被优化为用于第95百分位男性。
如上所述，乘员质量和前后座椅位置的每个组合都将被确定为特定分类，其中，每个分类标志着与所述车辆10相关的每个所述安全系统的特定设定。图4-7是示出在图2和3中的图的说明，其中，基于图中的特定分类区域定义所述设定。因此，取决于所述特定的安全设备，所述特定的车辆，是所述驾驶员座椅还是所述乘客座椅正在被监测等等，所述特定组设定可以为乘员质量和座椅位置的不同的组合进行调整。在这个实施例中，区域50标志着对于所述第5百分位女性的设定，区域52标志着对于所述第50百分位男性的设定，以及区域54标志着对于所述第95百分位男性的设定。在图4中示出的实施例中，仅采用两个设定。
用于确定所述区域50、52和54的边界的一种适当的技术可以如下所述。首先，利用涵盖了所有所述分类方框38的不同乘员质量和乘员座椅位置创建大量的碰撞模拟模型。接着，为每个乘员执行三个碰撞模拟，其中，每个模拟都是针对为所述第5百分位女性、所述第50百分位男性和所述第95百分位男性而优化的所述安全系统设定中的其中之一。然后，利用伤害可能性的已知措施来计算每个乘员在每个安全系统设定下的整体伤害可能性。如果所述分类方框38的所述边界被移动，一些乘员将改变他们的安全系统设定，这进而将改变他们的伤害可能性。因此，所述安全系统可以通过调整所述分类方框边界进行优化，以便最小化所有可能乘员的所述整体伤害可能性。
此外，用于特定安全系统设定的分类组可以基于通过所述传感器32确定所述座椅安全带20是否被扣上被修改。换句话说，根据所述乘员的所述质量和所述座椅位置被自动地设定的所述安全系统和设备可以根据所述乘员是否系了所述座椅安全带20具有不同的优化设定。尤其，在这个实施例中，用于特定分类的设定可以对于两种座椅安全带带扣状态，即扣上和未扣上，而改变。因此，可以对于三种乘员身体质量等级，即小、中和大，和三种就座区域，即前、中和后，以及对于所述座椅安全带20是否被扣上分别地提供所述安全系统和设备的所述设定。
图8是示出了用于自动地优化所述车辆安全系统和设备的设定的过程的流程图60，如上所述。在方框62处，算法确定正在被监控的特定座椅已经被占用。接着，在方框64处，所述算法确定所述座椅的前后就座区域并感测所述乘员的身体质量。然后，在决定菱框66处，所述算法确定所述座椅安全带20是否被扣上。如果所述乘员在决定菱框66处系带了安全带，那么在方框68处，所述算法将利用所述就座区域值和所述身体质量值提供针对系带了安全带的乘员的优化安全系统设定以设定所述安全系统；以及如果所述乘员在决定菱框66处未系安全带，那么在方框70处，所述算法利用所述就座区域值和所述身体质量值提供针对未系带安全带的乘员的优化安全系统设定以设定所述安全系统设定。
正如本领域的技术人员将很好理解的那样，为描述本发明而在此讨论的若干和各种步骤和流程可能是指通过计算机、处理器或者使用电现象操纵和/或转换数据的其它电子计算设备执行的操作。这些计算机和电子设备可能采用各种易失和/或非易失存储器，其包括存储有可执行程序的非瞬态计算机可读媒介，所述可执行程序包括能够由所述计算机或处理器执行的各种代码或者可执行指令，其中，所述存储器和/或计算机可读媒介可能包括包括所有形式和类型的存储器以及其它的计算机可读媒介。
上述公开的讨论仅仅描述了本发明的示例性实施例。本领域的技术人员将容易地从这样的讨论和从所述附图以及权利要求中意识到在不脱离如在下述权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中作出各种改变、修改和变型。

Claims (15)

1.一种为在车辆的座椅中的特定乘员自动地优化在所述车辆上的一个或多个安全系统的设定的方法，所述方法包括：
当所述乘员坐到所述座椅中时，确定所述乘员的质量；
确定所述座椅的前后位置；
对所述乘员的所述质量和所述座椅的所述位置的组合进行分类，其中所述乘员的所述质量被分成小、中或大，并且所述座椅的所述位置被分成前、中或后，从而得到了九种可能的分类组合；
确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个，其中所述分类组合被分配到三种安全系统设定中的其中一种，并且所述安全系统设定包括小质量-前座椅、大质量-后座椅和其它组合；以及
为那个分类组合设定所述车辆安全系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括确定所述座椅的安全带是否已经被扣上，其中确定所述车辆安全系统的所述设定包括针对所述乘员是否系了所述安全带确定不同设定。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个包括为每个所述安全系统设定确定分类区域，其中，所述分类区域包括乘员质量和座椅位置的多个组合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述分类区域的边界通过如下步骤确定：利用涵盖了全部所述乘员质量和座椅位置的多个组合的不同乘员质量和乘员座椅位置创建大量碰撞模拟模型，为每个乘员执行多次碰撞模拟，其中每次模拟是针对所述安全系统设定中的其中之一，并且利用伤害可能性的已知措施计算每个乘员在每个安全系统设定下的整体伤害可能性。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述三种安全系统设定包括所述小质量-前座椅的用于第5百分位女性的设定、所述其它组合的用于第50百分位男性的设定和所述大质量-后座椅的用于第95百分位男性的设定。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆安全系统包括车辆安全气囊系统和车辆座椅安全带负载限制器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述座椅是驾驶员座椅或者乘客座椅。
8.一种为在车辆的座椅中的特定乘员自动地优化在所述车辆上的一个或多个安全系统的设定的方法，所述方法包括：
当所述乘员坐在所述座椅中时，确定所述乘员的质量；
确定所述座椅的前后位置；
对所述乘员的所述质量和所述座椅的所述位置的组合进行分类，其中所述乘员的所述质量被分成小、中或大，并且所述座椅的所述位置被分成前、中或后，从而得到了九种可能的分类组合；
确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个，其中所述分类组合被分配到三种安全系统设定中的其中一种，并且所述安全系统设定包括小质量-前座椅、大质量-后座椅和其它组合；
确定所述座椅的安全带是否已经被扣上；以及
针对那个分类组合以及所述安全带是否扣上设定所述车辆安全系统。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述三种安全系统设定包括所述小质量-前座椅的用于第5百分位女性的设定、所述其它组合的用于第50百分位男性的设定和所述大质量-后座椅的用于第95百分位男性的设定。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述车辆安全系统包括车辆安全气囊系统和车辆座椅安全带负载限制器。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述座椅是驾驶员座椅或者乘客座椅。
12.一种优化系统，所述优化系统为在车辆的座椅中的特定乘员自动地优化在车辆上的一个或多个安全系统的设定，所述优化系统包括：
用于当所述乘员坐在所述座椅中时，确定所述乘员的质量的装置；
用于确定所述座椅的前后位置的装置；
用于对所述乘员的所述质量和所述座椅的所述位置的组合进行分类的装置，其中所述乘员的所述质量被分成小、中或大，并且所述座椅的所述位置被分成前、中或后，从而得到了九种可能的分类组合；
用于确定所述分类组合落入多个安全系统设定中的哪一个的装置，其中所述分类组合被分配到三种安全系统设定中的其中一种，并且所述安全系统设定包括小质量-前座椅、大质量-后座椅和其它组合；以及
用于为那个分类组合设定所述车辆安全系统的装置。
13.根据权利要求12所述的优化系统，其进一步包括用于确定所述座椅的安全带是否已经被扣上的装置，其中用于确定所述车辆安全系统的设定的所述装置包括针对所述乘员是否系了所述安全带确定不同设定。
14.根据权利要求12所述的优化系统，其中，所述三种安全系统设定包括所述小质量-前座椅的用于第5百分位女性的设定、所述其它组合的用于第50百分位男性的设定和所述大质量-后座椅的用于第95百分位男性的设定。
15.根据权利要求12所述的优化系统，其中，所述车辆安全系统包括车辆安全气囊系统和车辆座椅安全带负载限制器。
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