CN105501081B - 座椅位置的感测和调整 - Google Patents

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Abstract

一种车辆座椅包括联接到车辆地板的座椅基座，联接到该座椅基座以相对于该地板沿纵轴线来回移动的座椅底部，以及联接到该座椅底部以从该座椅底部向上延伸的座椅背部。该座椅背部围绕轴线相对于该座椅底部枢转。

Description

座椅位置的感测和调整
优先权
本申请要求于2014年10月14日提交的美国临时专利序列号62/063,679的优先权利，其内容通过引用明确结合在此。
背景
本披露涉及一种座椅位置感测系统，并且具体地涉及一种在乘用车中的座椅位置感测系统。更具体地，本披露涉及一种带有传感器的座椅位置感测系统。
发明内容
根据本披露，一种车辆座椅包括联接到车辆地板的座椅基座，联接到该座椅基座以相对于该地板沿纵轴线来回移动的座椅底部，以及联接到该座椅底部以从该座椅底部向上延伸的座椅背部。该座椅背部围绕轴线相对于该座椅底部枢转。
在所示的实施例中，该车辆座椅进一步包括座椅位置感测系统，该座椅位置感测系统包括座椅取向单元和座椅运动控制器。该座椅取向单元包括呈加速度计形式的车辆取向传感器，该车辆取向传感器被联接到该车辆地板并且被配置成用于感测该车辆地板的基于重力的纵倾角度，并且还包括呈加速度计形式的座椅背部传感器，该座椅背部传感器被联接到该座椅背部以随之来回移动并且被配置成用于感测该座椅背部的基于重力的后仰角度。
在所示的实施例中，该座椅取向单元还包括线性位置传感器，该线性位置传感器具有加速度计，该加速度计的读数可以用于计算该车辆座椅相对于该车辆地板的纵向位置。该加速度计通过减速单元可旋转地联接到滚轮，当该车辆座椅纵向地向前和向后移动时，该滚轮沿轨道附接到该车辆地板。该车辆座椅的纵向移动的距离可以基于该加速度计的旋转数量来计算。
本披露的额外特征将在本领域的普通技术人员考虑举例展示如目前理解的本披露的最佳执行模式的示意性实施例后变得清楚。
附图说明
详细的说明具体涉及附图，其中：
图1是座椅位置感测系统的一个透视和图解视图，该座椅位置感测系统包括被配置成用以感测车辆地板和座椅靠背相对于重力的取向的一个座椅取向单元，从而使得可以计算出座椅靠背相对于车辆地板的斜倚角度；以及一个座椅运动控制器，该座椅运动控制器被配置成用以将座椅靠背移动或便于手动将其调节到在座椅运动控制器中存储的预先确定的斜倚角度；
图2是图1座椅位置感测系统的等高视图，示出了座椅取向单元包括一个车辆取向传感器，该车辆取向传感器联接至车辆地板并且被配置成用以相对于重力感测车辆基于重力的纵倾角度；以及一个座椅靠背传感器，该座椅靠背传感器联接座椅靠背以便与其一起移动、并且被配置成用以相对于重力感测座椅靠背基于重力的斜倚角度、并且通过从座椅靠背基于重力的斜倚角度减去车辆地板基于重力的斜倚角度来指明座椅取向单元确定座椅靠背相对于车辆地板的一个经调整的纵倾角度；
图3A和3B是图1座椅位置感测系统的一系列的等高视图，指明了由车辆取向传感器测量出的基于重力的纵倾角度根据车辆地板相对于重力的纵倾角度而变化；
图4是图1座椅位置感测系统的透视视图，该座椅位置感测系统带有断开的多个部分以揭示联接至车辆地板的车辆取向传感器、联接至车辆地板并且联接至车辆取向传感器的座椅运动控制器、以及联接至座椅靠背并且联接至座椅运动控制器的座椅靠背传感器；
图5是包括根据本披露的座椅位置感测系统的车辆的透视视图，示出了车辆位于山丘上从而致使车辆具有基于重力的纵倾角度(θA)和基于重力的侧倾角度(θD)；
图6是图5座椅位置感测系统的透视视图，指明了车辆基于重力的纵倾角度并不受存在车辆基于重力的侧倾角度的影响；
图7是根据本披露的座椅位置感测系统的第二实施例的透视和图解视图，示出了座椅取向单元进一步包括一个直线位置传感器，该直线位置传感器联接至座椅底部以便与其一起移动并且被配置成用以提供用来计算车辆座椅相对于车辆地板的纵向位置的测量值；
图8A-C是图7座椅位置感测系统的一系列的等高视图，以三个相对于车辆地板的对应的纵向位置示出了车辆座椅，并且示出了使用多个来自直线位置传感器的相对于重力的矢量测量值来计算直线位置传感器的旋转并且示出了使用计算出的旋转来计算车辆座椅的纵向位置；并且
图9是图7座椅位置感测系统的等高视图，示出了直线位置传感器包括一个加速度计；一个辊子，该辊子被配置成用以随着车辆座椅纵向地向前或向后移动而沿着附接于车辆地板的轨道滚动；以及一个齿轮箱，该齿轮箱使得加速度计与辊子互连以使得辊子的旋转转化成加速度计的旋转，从而使得可以计算出车辆座椅的纵向位置。
具体实施方式
例如，在图1-6中示出了根据本披露的第一实施例的座椅位置感测系统100。例如，在图7-9中示出了第二实施例的座椅位置感测系统700。座椅位置感测系统100针对座椅靠背计算相对于车辆地板的斜倚角度，并且在展示性实施例中响应于乘员指令将座椅靠背移动或便于手动将其调节到先前计算出的乘员所偏好的斜倚角度。座椅位置感测系统700也针对座椅靠背计算相对于车辆地板的斜倚角度，并且另外计算车辆座椅相对于车辆地板的纵向位置。在展示性实施例中，座椅位置感测系统700响应于乘员指令将座椅靠背移动或便于手动将其调节到先前计算出的乘员所偏好的斜倚角度，并且将座椅移动或便于手动将其调节到先前计算出的乘员所偏好的纵向位置。
在图1-6中示出了根据本披露的座椅位置感测系统100(还称为乘员支撑件感测系统100)。座椅位置感测系统100例如被用在与车辆座椅120(还称为乘员支撑件120)相连的车辆143中，该车辆座椅具有一个座椅底部125和一个座椅靠背130。座椅底部125包括锚固至车辆地板135的一个座椅基座127。座椅靠背130从座椅底部125向上延伸并且是通过如以下将阐述的动力或手动机构相对于座椅底部125可绕枢转轴线195旋转移动的。在座椅靠背130、座椅底部125、车辆地板135、和参考平面140之间存在着可变的角度取向。参考平面140为本文有待讨论的可变取向角度提供了测量基准，并且被创建成使得重力矢量(g)垂直于参考平面140延伸，如图1-6中示出的。
座椅位置感测系统100包括一个座椅取向单元105(还称为支撑件取向单元105)和一个座椅运动控制器110(还称为支撑件运动控制器110)。座椅取向单元105感测座椅靠背130和车辆地板135相对于重力的取向并且将这些取向传达给座椅运动控制器110。座椅运动控制器110计算车辆纵倾角度、实际的座椅靠背斜倚角度、和相对于车辆纵倾角度经调整的座椅靠背斜倚角度。通过计算相对于车辆纵倾角度经调整的座椅靠背斜倚角度，座椅位置感测系统100就可以用针对车辆143可以在其上驾驶的诸如纵倾山丘的不平整地形加以控制的方式来感测并且存储座椅靠背130的斜倚角度。这允许了座椅位置感测系统100存储乘员对于座椅靠背130所偏好的斜倚角度，并且允许此后不论车辆143所处地形如何都将座椅靠背130移动或便于手动将其调节到乘员所偏好的斜倚角度。
座椅取向单元105包括一个车辆取向传感器109和一个座椅靠背传感器107。车辆取向传感器109被配置成用以感测车辆143的取向，并且具体是车辆地板135相对于重力的取向。座椅靠背传感器107被配置成用以感测座椅靠背130的取向，并且具体是座椅靠背130相对于重力的斜倚角度。
为感测车辆地板135相对于重力的取向，车辆取向传感器109包括一个加速度计，该加速度计测量并且输出相对于重力沿着三个方向轴线x、y、和z的加速度(αx)、(αy)、和(αz)，如图1、2和3中所指明的。车辆取向传感器109将加速度(αx)、(αy)、和(αz)传达给座椅运动控制器110，该座椅运动控制器计算车辆纵倾角度(θA)。车辆纵倾角度(θA)表示参考平面140与车辆地板135之间的可变的角度。因此，(θA)在车辆143处于平坦地形上时可以采取较小的量值并且在车辆143驶上具有高坡的山丘时可以采取较大的量值。加速度(αx)、(αy)、和(αz)可以被数字编码并且以任何适当的解析度来发送，并且展示性地可以是以10比特解析度来发送的。车辆取向传感器109可以弃用某一最不显著的比特数目，诸如两个最不显著的比特，以便抑制噪声。
为感测座椅靠背130相对于重力的斜倚角度，座椅靠背传感器107包括一个加速度计，该加速度计测量并且输出相对于重力沿着三个方向轴线x、y和z的加速度(βx)、(βy)、和(βz)，如图1和2中所指明的。座椅靠背传感器107将加速度(βx)、(βy)、和(βz)传达给座椅运动控制器110，该座椅运动控制器计算实际的座椅靠背斜倚角度(θB)。实际的座椅靠背斜倚角度(θB)表示座椅靠背130与参考平面140之间的可变的角度。因此，(θB)可以在座椅靠背130向后斜倚的情况下采取较大的量值，并且还可以在车辆143位于具有大坡度的山丘上时采取较大的量值。加速度(βx)、(βy)、和(βz)可以被数字编码并且以任何适当的解析度来发送，并且展示性地可以是以10比特解析度来发送的。座椅靠背传感器107可以弃用某一最不显著的比特数目，诸如两个最不显著的比特，以便抑制噪声。
座椅运动控制器110然后从实际的座椅靠背斜倚角度(θB)减去车辆纵倾角度(θA)来计算经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)。经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)表示座椅靠背130与车辆地板135之间的可变的角度，如图1和2中所指明的。结果是，经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)量度了座椅靠背斜倚角度，从而针对车辆143可以在其上驾驶的任何不平整地形、诸如纵倾山丘而加以控制。经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)会在座椅靠背130向后背斜的情况下采取较大的量值，但会在车辆143从平坦地形移动至纵倾地形时总体上不变并且反之亦然。
通过计算经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)，座椅定位系统100可以用不依赖于车辆143驾驶于其上的地形的方式度量座椅靠背斜倚的量。这是有利的，因为地形可以随时随刻变化，从而致使车辆143的角度取向改变。然而车辆乘员会总体上寻求舒适的座椅相对于车辆143的取向而不考虑车辆143的角度取向。这样，从乘员舒适度的愿景出发，经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)比实际的座椅靠背斜倚角度(θB)更有意义。
座椅运动控制器包括一个用于计算车辆纵倾角度(θA)的第一角度计算器150、一个用于计算实际的座椅靠背斜倚角度(θB)的第二角度计算器151、和一个用于计算经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)的位置计算器160。为计算车辆纵倾角度(θA)，第一角度计算器150使用表征了车辆纵倾角度(θA)是如何随着加速度(αx)、(αy)、和(αz)的变化而改变的多个数学公式，每个数学公式都是相对于重力量度的，如图2所指明的。在此展示性实施例中，使用了公式[arctan((αx)/(αz))]来计算(θA)，如图1中所示出的。相似地，第二角度计算器151使用表征了实际的座椅靠背斜倚角度(θB)是如何随着加速度(βx)、(βy)、和(βz)的变化而改变的多个数学公式，每个数学公式都是相对于重力量度的，如图2种所指明的。在此展示性实施例中，使用了公式[90°+arctan((βx)/(βz))]来计算(θB)。
位置计算器160将经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)计算成实际的座椅靠背斜倚角度(θB)与车辆纵倾角度(θA)之间的差—即，[(θB)-(θA)]。这是因为，如所解释的，经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)表示座椅靠背130相对于车辆143的纵倾角度的斜倚角度，它使得座椅位置感测系统100能够针对车辆143可以在其上驾驶的斜坡加以控制。
通过图3A和3B更详细地展示了第一角度计算器150的操作。图3A示出了车辆143在中度斜坡上使得车辆纵倾角度(θA)为20度的情况。在此，加速度(αy)可以是接近于0的，因为其方向取向大致垂直于重力矢量(g)。加速度(αz)可以具有大的幅值，因为其方向取向和与重力矢量(g)完全相反的方向偏开仅20度。加速度(αx)可以具有相对小的幅值，因为其方向取向和与重力矢量(g)垂直的方向偏开仅20度。(αz)相对大的量值与(αx)相对小的量值相组合就导致了相对小的商[(αx)/(αz)]，这进而导致了[arctan((αx)/(αz))]运算的相对小的结果，即，20°。
相比之下，图3B示出了车辆143在更陡直的斜坡上，车辆纵倾角度(θA)为45度的情况。在此，加速度(αy)可以仍然是接近于0的，因为其方向取向大致垂直于重力矢量(g)。加速度(αz)与图3B相比可以是较小的幅值，因为其方向取向和与重力矢量(g)完全相反的方向偏开得更远，并且更接近于与重力矢量(g)垂直。另一方面，加速度(αx)与图3B相比可以具有增大的幅值，因为其方向取向与垂直于重力矢量(g)的方向偏开得更远。在此实例中，加速度(αz)和(αx)幅值相等，从而导致了商[(αx)/(αz)]与图3A的实例相比更高的量值。这导致[arctan((αx)/(αz))]的计算与图3A的实例相比更大的量值，即45°。
第二角度计算器151的操作在此实例中是与第一角度计算器150的操作相似的，但有两个不同之处。第一，使用的是由座椅靠背传感器107测量的加速度(βx)、(βy)、和(βz)测量而不是加速度(αx)、(αy)、和(αz)。第二，第二角度计算器151将90°加到[arctan((βx)/(βz))]运算上。这是因为在座椅靠背130完全不斜倚时座椅靠背130处于竖直直立位置。这样，0°的座椅靠背斜倚角度(θB)应与座椅靠背130从参考平面140实际移置90°的情况相对应。这样，对[arctan((βx)/(βz))]运算加上了一个90°的调整。
如所解释的，位置计算器160将经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)计算成实际的座椅靠背斜倚角度(θB)与车辆纵倾角度(θA)之间的差—即，[(θB)-(θA)]。在车辆143的乘员将座椅靠背130调整到所希望的取向后，位置计算器160可以在计算好的那个时刻将经调整的座椅靠背斜倚角度(θC)存储到存储器165。存储器165将这一量值存储为优选座椅靠背斜倚角度(θC(pref))。存储器165可以包括任何适当形式的暂时性或非暂时性计算机可读介质，包括诸如RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM的存储器介质或其他的光盘存储，磁盘存储或其他的磁存储装置，或任何可以使用来承载或存储计算机可读数据的其他的介质。
通过将(θC(pref))存储在存储器中，乘员就可以此后命令座椅运动控制器110将座椅靠背130返回到优选座椅靠背斜倚角度(θC(pref))。在其他的实施例中，乘员可以此后手动移动座椅靠背130，并且座椅运动控制器110可以在座椅靠背130处于优选座椅靠背斜倚角度(θC(pref))时接合一个锁定机构。因此，在展示性实施例中，座椅运动控制器110还包括随后将座椅靠背130调整到优选取向的部件，或使得锁定机构在恰当时刻基于手动乘员调整解除接合和接合。这些部件包括用于乘员输入的机构170、存储器调回器175、移动件控制器180、和座椅靠背致动器185。
如所解释的，在随后使用车辆143的过程中，乘员可能希望将座椅背部130调整到优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))。座椅运动控制器110可以包括用于调节座椅背部130的被供动力机构。说明性地，乘员使用乘员输入170来给座椅位置感测系统100发出座椅背部130应调节至优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))的指令。乘员输入可以提供各种各样的机构来提供。例如，车辆143可以包括一个电气按钮(未示出)，该电气按钮被编程为起动座椅背部130移动至优选的取向。可替代地，车辆143可以包括触摸屏界面(未示出)，该触摸屏接口被提供在仪表板之上或附近、头部单元之内、或者乘员可见的其他位置。通过浏览触摸屏界面上显示的多个图形图标，乘员可以选择起动座椅背部130移动至优选取向的图形图标。响应于通过乘员输入170接收来自乘员的指令，存储器调回器175检索优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))。存储器调回器175将(θC(pref))传达至移动器控制器180。
说明性地，必要时，移动器控制器180使座椅背部130相对于座椅底部125自动地旋转，直至由位置计算器160的计算出的当前座椅背部后仰角度(θC)等于优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))。移动器控制器从位置计算器160接收当前座椅背部后仰角度(θC)。移动器控制器180将多个指令发送至座椅背部致动器185以使座椅背部130相对于座椅底部125向前或向后旋转，这取决于当前座椅背部后仰角度(θC)与(θC(pref))的比较结果。座椅背部致动器185可以给电机(未示出)提供动力，该电机可以使座椅背部130相对于座椅底部125围绕枢转轴线195旋转。
例如，如果当前座椅背部后仰角度(θC)大于(θC(pref))，移动器控制器180将指令座椅背部致动器185使座椅背部130向前旋转。如果当前座椅背部后仰角度(θC)小于(θC(pref))，移动器控制器180将指令座椅背部致动器185使座椅背部130向后旋转。座椅背部致动器185将给马达提供动力，该马达将适当地的旋转座椅背部130。
当座椅背部致动器185通过被供动力的马达使座椅背部130旋转时，移动器控制器180继续接收来自位置计算器160关于当前座椅背部后仰角度(θC)的更新后的计算结果。例如，移动器控制器180按预定采样速率(例如每秒10次、每秒100次，等等)来检索更新后的计算。移动器控制器180继续酌情发送指令至座椅背部致动器185，这取决于当前座椅背部后仰角度(θC)与(θC(pref))的比较结果。例如，如果座椅背部致动器185使座椅背部130过远，以至超越(θC(pref))，移动器控制器180可以指令座椅背部致动器185使座椅背部130反向旋转。
当前座椅背部后仰角度(θC)等于(θC(pref))或在其预定公差内时，移动器控制器180指令座椅背部致动器185停止旋转。座椅背侧130然后将处于该乘员优选的取向。
在其他实施例中，必要时，移动器控制器180有助于乘员以手动方式使座椅背部130相对于座椅底部125旋转，直至当前座椅背部后仰角度(θC)等于优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))。在此类实施例中，车辆座椅120可以包括由座椅背部致动器185提供动力的可选择性释放的锁定机构(未示出)，该锁定机构可以具有打开位置和锁定位置。在打开位置，座椅背部130允许相对于座椅底部125旋转。在锁定位置，座椅背部130被阻止相对于座椅底部125旋转。在乘员朝优选取向调整座椅背部130时座椅背部致动器185使该锁定机构保持在打开位置，并且然后响应于座椅背部130实现优选取向而发送指令到该锁定机构以接合在锁定位置。
说明性地，先于通过乘员输入170接收来自乘员的指令，该锁定机构可以默认地处于锁定位置。响应于通过乘员输入170接收来自乘员的指令，存储器调回器175将(θC(pref))传达至移动器控制器180。移动器控制器180从位置计算器160获得当前座椅背部后仰角度(θC)，其中将当前座椅背部后仰角度与(θC(pref))进行比较。如果当前座椅背部后仰角度(θC)不等于(θC(pref))，移动器控制器180给座椅背部致动器185发出指示(θC)不等于(θC(pref))的信号。座椅背部致动器185给该锁定机构提供动力以便解除接合并且采用打开位置。
乘员于是可以使用座椅背部致动器185使座椅背部130相对于座椅底部125旋转。车辆143可以包括显示器，该显示器给乘员提供指示该乘员应当使座椅背部130向前还是向后旋转以将座椅背部130置于该优选取向。例如，如果当前座椅背部后仰角度(θC)大于(θC(pref))，车辆143可以指示座椅背部130应该被向前旋转。如果当前座椅背部后仰角度(θC)小于(θC(pref))，车辆143可以指示座椅背部130应该被向后旋转。
为了使座椅背部130向前或向后旋转，车辆143包括例如电子按钮、电子拨号盘、或允许乘员指令座椅背部致动器185使座椅背部130向前或向后旋转的其他电子机构(未示出)。可替代地，座椅背部致动器185可以包括手动控制、例如旋钮或杠杆(未示出)，该乘员可以通过这些手动控制致使座椅背部130向前或向后旋转。
在该乘员致使座椅背部130旋转时，移动器控制器180继续接收来自位置计算器160关于当前座椅背部后仰角度(θC)的更新后的计算结果，并且将这些值与(θC(pref))进行比较。例如，移动器控制器180可以按预定采样速率(例如每秒10次、每秒100次，等等)来检索更新后的计算。
响应于确定当前座椅背部后仰角度(θC)是等于(θC(pref))还是在其预定公差内，移动器控制器180可以指令座椅背部致动器185接合该锁定机构。作为回应，座椅背部致动器185可以给该锁定机构提供动力来接合并采用锁定位置。这防止了乘员进一步旋转座椅背部130，因此有助于该乘员在将车辆座椅120放置并锁定在优选取向。
取决于移动器控制器180从位置计算器160接收更新后的计算结果的采样以及座椅背部致动器185可以响应于来自移动器控制器180的指令而致使该锁定机构接合的响应时间，乘员可能使座椅背部130旋转过远，以至超越优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))。这是因为当前座椅背部后仰角度(θC)可能在某一具体时间点等于优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))，但移动器控制器180可能没有接受到当前座椅背部后仰角度(θC)的更新后的计算结果，直到一个稍后的取决于该采样速率的时间点在接收到。此外，该锁定机构可能没有接合直到又一个时间点，该时间点取决于移动器控制器180和座椅背部致动器185的发信号速度以及该锁定机构的响应时间。
因此，在某些实施例中，移动器控制器180可以实施预测算法，这些预测算法在乘员使座椅背部130后仰至优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))之前的一个时间点发送信号至座椅背部致动器185。移动器控制器180可以被编程为具有关于其采样速率、针对移动器控制器180和座椅背部致动器185的预先确定的发信号速度以及针对锁定机构的预先确定的响应时间的信息。使用这些信息，移动器控制器180可以计算其给座椅背部致动器185发出指示该锁定机构应当接合的信号的时间与该锁定机构实际上接合的时间之间的预期时间延迟。
在使用过程中，移动器控制器180可以确定乘员使座椅背部130围绕枢转轴线195旋转的旋转速度、并且基于该旋转速度使用外推法来确定预测座椅背部130达到优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))的未来时间点。如果当前时间加上该预期时间延迟等于预测座椅背部130达到优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))的未来时间点或在其预定公差内时，移动器控制器180给座椅背部致动器185发出信号，该座椅背部致动器给该锁定机构提供动力以便采用锁定位置。通过该时间该锁定机构接合，座椅背部130应该已实现大致等于(θC(pref))的后仰角度。
如以上解释的，座椅位置感测系统100计算经调整的座椅背部后仰角度(θC)，该座椅位置感测系统针对车辆纵倾角度(θA)加以控制，该车辆纵倾角度可能产生，因为车辆143在上坡行驶。另一个方面，座椅位置感测系统100还针对不平坦地形进行控制，不平坦地形可以致使车辆143绕x轴横倾，从而产生车辆横倾角度(θD)，如图5和图6所提供的。如图5所示，车辆143是在上坡和横倾地形190上。这导致车辆地板135相对于参考平面140形成正的车辆纵倾角度(θA)和正的车辆横倾角度(θD)。
图6展示了使用以上接合图1所描述的计算结果的第一角度计算器150，该第一角度计算器对正的车辆纵倾角度(θD)加以控制。图6将第一角度执行计算器150在车辆横倾角度(θD)是0°(即，没有横倾)的情形下与在车辆横倾角度(θD)是正的情况下的计算结果进行比较。如图6所示，在两种情形下的计算结果是相同的，即，[arctan((αx)/(αz))]。
说明性地，这些计算相关到一种状况，其中车辆纵倾角度(θD)是0°示出了在左手侧的图6。在此，加速度(αx)，如测量由车辆的取向传感器109、是等于一个加速度重力的成比例地缩放为因子sin(θA)。因此，如车辆纵倾角度(θA)增加从0°至90°、加速度(αx)将增加在值从0到该加速重力的。类似地，加速度(αz)，如测量由车辆的取向传感器109、是等于一个加速度重力的成比例地缩放为因子cos(θA)。因此，如车辆纵倾角度(θA)增加从0°至90°、加速度(αz)将减小在值从加速的重力将0。如先前说明的，角度计算器150计算车辆纵倾角度(θA)作为[arctan((αx)/(αy))]。
这些计算相关到一种状况，其中车辆纵倾角度(θD)是大于0°示出了在该右手侧的图6。如图所示，加速度(αx)和(αz)将两个进一步经缩放的由一个量cos(θD)。因此，如车辆纵倾角度增加从0°至90°、加速度(αx)和(αz)将既减少。然而，因为这两个(αx)和(αz)被该同一个因子减少的cos(θD)，这个因子消除并且具有没有净效应在计算执行由角度计算器150，即，[arctan((αx)/(αz))]是等于[arctan((αx)*cos(θD)/(αz)*cos(θD))]。这样，角度计算器150达到在正确的值用于车辆纵倾角度(θA)无论车辆143也经受一个车辆纵倾角度(θD)。为类似的原因，第二角度计算器151同样达到在正确的值用于实际的座椅背部后仰角度(θB)无论车辆143经受一个车辆纵倾角度(θD)。
车辆取向传感器109、座椅背部传感器107、和座椅运动控制器110可以被安装在多个不同位置中。车辆取向传感器109被展示性地安装至车辆地板135上、在座椅底部125的前端125a下方的位置处，如图1、2、和图3所示。然而，车辆取向传感器109可以安装在车辆143内的其他适合位置处，包括使得车辆取向传感器109与车辆地板135一起在车辆纵倾角度(θA)改变时(例如，当车辆143上坡或下坡行驶时)上倾或下倾的任何位置。总体上，相对于车辆地板135固定的任何位置可以是适合的。
例如，因为座椅底部125被提供在锚固至车辆地板135上的座椅基座127上，所以座椅底部125可以在车辆纵倾角度(θA)改变时相对于车辆地板135维持一致的角度取向。因此，在说明性实施例中，车辆取向传感器109可以被安装至座椅底部125上。在这样的实施例中，经调整的座椅背部下倾角度将相对于座椅底部125、而不是车辆地板135来计算。图1中描绘了相对于座椅底部125计算的一个示例性的经调整的座椅背部下倾角度(θC(座椅底部))。相对于座椅底部125计算经调整的座椅背部下倾角度还允许座椅位置感测系统100针对车辆143可以在其上行驶的不平坦地形进行控制，因为当车辆143上倾时，座椅底部125将以与车辆143一致的角度关系上倾。然而，出于展示性说明的目的，使用的是相对于车辆地板135计算的经调整的座椅背部下倾角度(θC)而不是(θC(座椅底部))，即使都是适合的。
座椅背部传感器107被展示性地安装至横杆145上，该横杆侧向地横跨座椅背部130的后表面130a，如图4所示。然而，座椅背部传感器107可以安装在其他适合位置中，包括使得在座椅背部130相对于座椅底部125进行旋转时座椅背部传感器107相对于座椅背部130维持一致的角度取向的任何位置。在多个展示性实施例中，座椅背部传感器107被安装成与后表面130a的下部相邻、相比头靠200更接近枢转轴线195。在行驶条件期间，由于车辆143遇到的崎岖地形，座椅背部130可以以振动的方式围绕枢转轴线195来回旋转。座椅背部传感器107(被附接至座椅背部130上)也经历这些振动运动，这可能在座椅背部传感器107将加速度(αx)、(αy)、以及(αz)传递至座椅运动控制器110所产生的信号中引入不希望的噪音分量。在这样的振动运动过程中，座椅背部130的较高区域(例如更接近头靠200的这些区域)可能会从这样的振动运动中经历比座椅背部130的下部区域(例如，更接近枢转轴线195的这些区域)更大的位移。这样，将座椅背部传感器107安装成更接近于枢转轴线195可以使得座椅背部传感器107能够产生不易受振动运动所产生的噪音所影响的信号。
座椅运动控制器110被展示性地安装至车辆地板135上、在座椅底部125下方并且从车辆取向传感器109向后，如图2至图4所示。座椅运动控制器是与座椅背部传感器107和车辆取向传感器109通过电缆155而电连通的。然而，座椅运动控制器110可以被定位在车辆143内的任何位置中，使得它可以与座椅背部传感器107和车辆取向传感器109处于有线或无线电连通。
座椅运动控制器110(包括第一角度计算器150、第二角度计算器151、位置计算器160、存储器165、存储器调回器175、以及移动器控制器180)可以在软件中实施、作为目标代码汇编并存储至储存器中、并且在该座椅位置感测系统100的操作过程中可以被调用以便被处理器执行。在一种实施方式中，以上所描述的部件被实施为芯片上的单一系统。以上所描述的部件之间的互连可以通过任何适合的电子通信机构(例如通信总线或电缆)来提供。在其他实施方式中，上述部件可以被实施在分开的硬件模块上并且被放置成通过任何适合的电子通信机构(例如通信总线或电缆)而彼此连通。
例如，图7至9示出了根据本披露的座椅位置感测系统700的第二实施例。座椅位置感测系统700能实现座椅位置感测系统100的功能、并且另外还计算并存储车辆座椅120的优选纵向位置。因此，类似于座椅位置感测系统100，座椅位置感测系统700相对于车辆地板135计算出座椅背部130的经调整的座椅背板后仰角度(θC)。另外，座椅位置感测系统700计算车辆座椅120(包括座椅底部125)相对于车辆地板135的纵向位置(d)。在这个展示性实施例中，纵向位置(d)是从座椅基座127的前端127a到车辆地板135上的参考点、朝向车辆143的前部(例如，靠近油门踏板，未示出)来测量的。然而，可以使用其他参考点来测量车辆座椅120的纵向位置，包括与车轮座椅120为一致的可移动关系的任何部件、以及车辆地板135上或附接至其上的任何部件。
座椅位置感测系统700包括座椅取向单元705和座椅运动控制器710。类似于以上所讨论的座椅取向单元105，座椅取向单元705感测座椅背部130的取向和车辆地板135的取向。座椅取向单元705另外产生来自线性位置传感器702的输出，这些输出被用来计算车辆座椅底部125的纵向位置(d)。类似于以上所讨论的座椅运动控制器110，座椅运动控制器710计算车辆纵倾角度、实际的座椅背部后仰角度、以及相对于该车辆纵倾角度的经调整的座椅背部后仰角度。座椅运动控制器710另外计算线性位置传感器702的旋转量(ρ)并且使用旋转量(ρ)来计算座椅底部125相对于车辆地板135的纵向位置(d)。
座椅取向单元705包括若干个部件，这些部件对应于结合座椅位置感测系统100所描述的相同部件。展示性地，座椅取向单元705包括车辆取向传感器109以用于通过测量并输出加速度(αx)、(αy)、以及(αz)来感测车辆地板135相对于重力的取向。座椅取向单元705还包括座椅背部传感器107，该座椅背部传感器被配置成用于通过测量并输出加速度(βx)、(βy)、以及(βz)来感测座椅背部130相对于重力的取向。
同样，座椅运动控制器710包括若干个部件，这些部件对应于结合座椅位置感测系统100所描述的相同部件。因此，座椅运动控制器710包括用于计算车辆纵倾角度(θA)的第一角度计算器150、用于计算实际的座椅靠背后仰角度(θB)的第二角度计算器151、以及用于计算经调整的座椅靠背后仰角度(θC)的位置计算器160。座椅运动控制器710还包括用于存储优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))的存储器165、用于接收乘员输入的乘员输入端170、用于调用优选的座椅背部后仰角度(θC(pref))的存储器调回器175、以及用于座椅背部130的动力旋转或促进其手动调节的移动器控制器180和座椅背部致动器185。
座椅取向单元705另外包括线性位置传感器702。来自线性位置传感器702的输出被座椅运动控制器710用来计算座椅底部125的纵向位置(d)。为了产生可以用来计算纵向位置(d)的输出，线性位置传感器702包括加速度计765，该加速度计在座椅底部125移动时进行旋转，如图8A-9所示。加速度计765产生基于加速度计765的旋转量(ρ)而改变的输出。基于加速度计765的输出，座椅运动控制器710计算旋转量(ρ)，如图7所示。位置计算器160接着基于数学公式将旋转量(ρ)转换成纵向位置(d)，如图7-8C所示。
展示性地，线性位置传感器702包括与轨道740可选择地接合的滚轮745、旋转轴750、减速单元760、以及加速度计765，如图8A-9所示。轨道740被固定地安装至车辆地板135，并且座椅基座127与轨道740可滑动地接合，例如通过与轨道740中的凹槽可滑动地联接的滑轨(未示出)。滑动座椅基座127能够使得安装至座椅基座127上的座椅底部125带着车辆座椅120一起向前或向后移动到希望的纵向位置。在某些实施例中，座椅基座127可以通过动力机构进行旋转，并且在其他实施例中，座椅基座127可以被乘员手动地移动。
线性位置传感器702联接至座椅底部125上、并且随之纵向地移动。当座椅底部125移动时，滚轮745可旋转地接合轨道740的外表面740a。这样，滚轮745的旋转量与座椅底部125的纵向位移量相关。滚轮745的旋转通过旋转轴750传递，该旋转轴联接至滚轮745上从而随之旋转。旋转轴750通过减速单元760将旋转传递至加速度计765。在一个实例中，减速单元760是齿轮箱，但减速单元760可以是任何其他适合的替代物。在减速单元760是齿轮箱的实例中，该齿轮箱包括多个相互啮合的齿轮(未示出)，这些齿轮具有的齿轮比率被选择成使得加速度计765相对于座椅底部125的纵向位移以预定的旋转速率进行旋转。
在多个展示性实施例中，加速度计765的预定的旋转速率是大致座椅底部125的每5mm纵向位移为1.93°、或者是2.58mm每度。展示性地，轨道740的纵向总长度740b是大致225mm，从而提供了加速度计765在轨道740的纵向总长度740b上总计大致87°的旋转。可以使用其他旋转速率，并且相对于座椅底部125的纵向位移的旋转量较大可以提高准确性。在多个展示性实施例中，加速度计765可以具有足够大的旋转速率而使得加速度计765可以在座椅底部125沿着轨道740的总长度740b移动时完成若干个整转，例如大于360°。由于电缆155连接至加速度计765上，如图9所示，并且可以随之旋转，因此可以提供电缆卷轴或其他电缆管理机构，使得在加速度计765的旋转过程中电缆155不干扰其他部件。
当加速度计765根据其预定的旋转速率旋转时，加速度计765测量并输出沿着三个方向轴x、y和z相对于重力的加速度(γx)、(γy)和(γz)，如图7-9所示。线性位置传感器702将加速度(γx)、(γy)和(γz)发送至旋转计算器715，该旋转计算器使用数学公式来计算加速度计765的旋转量(ρ)。这些数学公式表示了旋转量(ρ)如何随着加速度(γx)、(γy)和(γz)变化，这些加速度各自是相对于重力测量的。在这个展示性实施例中，使用公式[arctan((γx)/(γz))]来计算(ρ)，如图7所示。加速度(γx)、(γy)和(γz)可以被数字地编码并以任何适当的分辨率传输、并且展示性地可以以10比特的分辨率传输。线性位置传感器702可以丢弃某个数量的较差比特，例如两个最差的比特，以抑制噪音。
旋转计算器715将旋转量(ρ)发送至位置计算器160，该位置计算器将旋转量(ρ)转换成座椅底部125的纵向位置(d)。位置计算器160通过针对车辆143可能在其上行驶的任何不平坦地形进行控制、并且通过将加速度计765的预定的旋转速率因子化(factoring)来确定纵向位置(d)。
位置计算器160通过从(ρ)中减去车辆纵倾角度(θA)、即[(ρ)–(θA)]来针对车辆143可能在其上行驶的不平坦地形进行控制。如之前解释的，不平坦地形(例如，坡路)可能导致车辆143被定位成车辆纵倾角度(θA)。这可能致使加速度计765随之上倾，从而造成输出加速度(γx)、(γy)和(γz)改变并且由此造成计算出的旋转量(ρ)改变。由于车辆纵倾角度(θA)可能从一个时刻到下一时刻改变，因此应当针对车辆纵倾角度(θA)来控制旋转量(ρ)，使得座椅底部125的纵向位置计算结果不被车辆纵倾角度(θA)的变化的角度不适当地歪曲。
在控制车辆纵倾角度(θA)之后，位置计算器160通过用恒定缩放因子进行缩放来将加速度计765的预定的旋转速率因子化。例如，当加速度计765以1.93°每5mm纵向位移的速率旋转时，位置计算器160展示性地将[(ρ)–(θA)]缩放2.58mm/度。所得的值表示座椅底部125相对于车辆地板135的纵向位置(d)。
图8A-8C展示了线性位置传感器702、旋转计算器715、和位置计算器160和的操作。在图8A中，车辆座椅120占据第一位置801。线性位置传感器702的加速度计765占据第一取向，如加速度计765的方向轴x和z的取向所反映的。在这个取向下，旋转计算器计算出(ρ)为10°。位置计算器计算出对应的纵向位置(d)是相对小的量。在图8B中，乘员已经将车辆座椅120移动到在第一位置801后方的第二位置802。当车辆座椅120移动到第二位置802时，滚轮745沿着轨道740的外表面740a旋转，从而致使加速度计765旋转到第二取向，如其方向轴x和z的新取向所反映的。在这个取向下，旋转计算器计算出(ρ)为45°。位置计算器计算出对应的纵向位置(d)是第二中间量。最后在图8C中，乘员已经将车辆座椅120移动到在第二位置802后方的第二位置803。当车辆座椅120移动到第三位置803时，滚轮745仍进一步旋转，从而致使加速度计765旋转到第三取向，如其方向轴x和z的新取向所反映的。在这个取向下，旋转计算器计算出(ρ)为85°。位置计算器计算出对应的纵向位置(d)是相对大量。
在车辆143的乘员将座椅底部125调节到希望的纵向位置之后，位置计算器160可以将那时计算出的座椅底部125的纵向位置(d)存储到存储器165中。存储器165将这个值存储为座椅底部125的优选纵向位置(d(pref))。通过将(d(pref))存储在存储器中，乘员可以随后指示座椅运动控制器710将座椅底部125返回到优选纵向位置(d(pref))。替代地，乘员可以手动调节座椅底部125，其中座椅运动控制器710控制一个锁定机构在一旦座椅底部125到达优选纵向位置(d(pref))就将其锁定。因此，在多个展示性实施例中，座椅运动控制器710包括随后将座椅底部125调节到优选纵向位置(d(pref))或有助于用户进行手动调节的部件。这些部件包括乘员输入端170、存储器调回器175、移动器控制器180、以及线性导轨致动器725。
乘员在车辆143的随后使用期间可能希望座椅底部125被调节到优选纵向位置(d(pref))。这可以通过动力机构、以类似于可以通过动力机构来将座椅背部130调节到优选的座椅背部下倾角度(θC(pref))的方式来实现。展示性地，乘员使用乘员输入端170来指示座椅位置感测系统700：座椅底部125应被调节到优选纵向位置(d(pref))。响应于从乘员通过乘员输入端170接收到的指令，存储器调回器175从存储器165调用优选纵向位置(d(pref))并且将(d(pref))发送至移动器控制器180。
在某些实施例中，移动器控制器180在必要时自动调节座椅底部125，指导位置计算器160计算出的当前纵向位置(d)等于优选纵向位置(d(pref))。在其他实施例中，移动器控制器180有助于乘员在必要时将座椅底部125相对于车辆地板135手动地滑动，直到纵向位置(d)等于优选纵向位置(d(pref))。
在移动器控制器180自动调节座椅底部125的实施例中，移动器控制器从位置计算器160中调用一个当前纵向位置(d)。移动器控制器180向线性导轨致动器725发送指令以使座椅基座127经由滑轨(未示出)取决于当前纵向位置(d)与(d(pref))相比如何来向前或向后沿着轨道740滑动。例如，如果当前纵向位置(d)大于(d(pref))，移动器控制器180将指示线性导轨致动器725来使座椅基座127向前滑动。如果当前纵向位置(d)小于(d(pref))，移动器控制器180将指示线性导轨致动器725来使座椅基座127向后滑动。
当线性导轨致动器725使座椅基座127滑动时，移动器控制器180继续从位置计算器160接收更新后的关于纵向位置(d)的计算结果。例如，移动器控制器180以预定的采样速率来调用更新后的计算结果，例如以10次每秒、100次每秒等等取决于当前纵向位置(d)与(d(pref))相比如何，移动器控制器180在适当时继续向线性导轨致动器725发出指令。例如，如果线性导轨致动器725使座椅基座127滑动太远而超过(d(pref))，则移动器控制器180可以指示线性导轨致动器725来使滑动方向反向。
当当前纵向位置(d)等于(d(pref))或在其预定公差内时，移动器控制器180指示线性导轨致动器725暂停移动。座椅底部125于是将处于乘员优选的纵向位置。
在其他实施例中，移动器控制器180有助于乘员将座椅底部125相对于车辆地板135手动地调节。在这样的实施例中，车辆座椅120可以包括由线性导轨致动器725供能的一个选择性可释放的锁定机构。在从线性导轨致动器725发信号之后，该锁定机构可以脱接合以采取打开位置、或进行接合以采取锁定位置。在打开位置中，座椅基座127被准许相对于车辆地板135滑动，从而允许乘员手动地调节座椅底部125。在锁定位置中，座椅基座127被阻挡相对于车辆地板135进行移动。当乘员将座椅底部125朝优选纵向位置调节时，移动器控制器180将该锁定机构保持在打开位置、并且接着响应于座椅底部125呈现优选取向而锁定该锁定机构。
展示性地，在从乘员通过乘员输入端170接收到指令之后，该锁定机构可以默认处于锁定位置。响应于从乘员通过乘员输入端170接收到指令之后，存储器调回器175调用(d(pref))并将其发送至移动器控制器180。移动器控制器180从位置计算器160获得当前纵向位置(d)并将其与(d(pref))进行比较。如果当前纵向位置(d)不等于(d(pref))，则移动器控制器180向线性导轨致动器725发出信号来将该锁定机构释放到打开位置。
乘员接着可以通过使用线性导轨致动器725使座椅基座127相对于车辆地板135滑动来移动座椅底部125。车辆143可以包括显示器，该显示器向乘员显示乘员应当将座椅底部125向前还是向后滑动，以便使座椅基座127处于优选位置。例如，如果当前纵向位置(d)大于(d(pref))，则车辆143可以显示，座椅底部125应当被向前移动。如果当前纵向位置(d)小于(d(pref))，则车辆143可以显示，座椅底部125应当被向后移动。
为了使座椅基座127向前或向后滑动，车辆143包括例如电子推钮、电子拨号器、或允许乘员将座椅基座127向前或向后手动滑动的其他电子机构(未示出)。替代地，线性导轨致动器725可以包括手控件，例如旋钮或杠杆(未示出)，通过该手控件，乘员可以手动地致使座椅基座127向前或向后移动。
当乘员致使座椅底部125移动时，移动器控制器180继续从位置计算器160接收关于当前纵向位置(d)的更新的计算结果、并将这些值与(d(pref))比较。例如，移动器控制器180可以以预定的采样速率来调用更新后的计算结果，例如以10次每秒、100次每秒等等响应于确定当前纵向位置(d)等于(d(pref))或在其预定公差内，移动器控制器180可以指示线性导轨致动器725来与该锁定机构接合从而采取锁定位置。这防止乘员进一步滑动座椅基座127，因此有助乘员将车辆座椅120保持和锁定在优选位置中。
取决于移动器控制器180从位置计算器160接收更新后的计算结果的采样速率、以及线性导轨致动器725可以响应于来自移动器控制器180的指令来指示该锁定机构进行接合的响应时间，乘员可以将座椅底部125移动太远，例如超过优选纵向位置(d(pref))。这是因为，当前纵向位置(d)可能在特定时间点是等于优选纵向位置(d(pref))的，但移动器控制器180可能直到依赖于该采样速率的一个之后的时间点才接收到当前纵向位置(d)的更新后的计算结果。此外，取决于移动器控制器180和线性导轨致动器725的发信号速度、以及该锁定机构的响应时间，该锁定机构可能直到更靠后的时间点才进行接合。
因此，在某些实施例中，移动器控制器180可以执行预测算法，来在乘员将座椅底部125移动到优选纵向位置(d(pref))之前的时间点向线性导轨致动器725发出信号。移动器控制器180可以被编程有关于其采样速率、移动器控制器180和线性导轨致动器725的之前确定的发信号速度、以及该锁定机构的之前确定的响应时间的信息。使用此信息，移动器控制器180可以计算出在它向线性导轨致动器725发出信号从而显示该锁定机构应当接合的时间、与该锁定机构实际接合的时间之间的预期时间延迟。
在使用过程中，移动器控制器180可以确定乘员移动座椅底部125的速度、并且基于该速度使用外推法来确定座椅底部125被预测将实现优选纵向位置(d(pref))的未来时间点。如果当前时间加上该预期时间延迟是等于座椅底部125被预测将实现优选纵向位置(d(pref))的该未来时间点、或在该未来时间点的预定公差之内，则移动器控制器180向线性导轨致动器725发出信号来对该锁定机构供能，使之采取锁定位置。到该锁定机构进行接合时，座椅底部125应当已经实现了大致等于优选纵向位置(d(pref))的位置。
如同座椅运动控制器110一样，座椅运动控制器710被展示性地安装至车辆地板135上并且是与座椅背部传感器107、车辆取向传感器109、和线性位置传感器702通过电缆155处于电连通的，如图9所示。然而，座椅运动控制器710可以被定位在车辆143内的任何位置中，使得它可以与座椅背部传感器107、车辆取向传感器109、和线性位置传感器702处于有线或无线电连通。
如同座椅运动控制器110一样，座椅运动控制器710及其所有部件(包括旋转计算器715)可以在软件中实施、作为目标代码汇编并存储至储存器中、并且在该座椅位置感测系统700的操作过程中可以被调用以便被处理器执行。在一种实施方式中，以上所描述的部件被实施为芯片上的单一系统。以上所描述的部件之间的互连可以通过任何适合的电子通信机构(例如通信总线或电缆)来提供。在其他实施方式中，上述部件可以被实施在分开的硬件模块上并且被放置成通过任何适合的电子通信机构(例如通信总线或电缆)而彼此连通。
在多个展示性实施例中，座椅背部传感器107、车辆取向传感器109、和线性位置传感器702可以与温度敏感性部件(例如热敏电阻)相联接，这使得其相应加速度计能够对输出偏移或输出准确性方面由于温度改变而造成的其他变化作出补偿和校正。
在多个展示性实施例中，车辆143包括对座椅背部130可以旋转的速度和/或座椅基座127可以纵向移动的速度进行封顶的机构。速度封顶可能有利于确保位置计算器160在座椅背部130旋转和/或座椅基座127滑动时接收到足够数量的样本。这样，速度封顶可以随着位置计算器160的采样速率而变。
如之前解释的，在行驶条件期间，车辆143及其内部部件可能振动。这样的振动可能在座椅背部传感器107、车辆取向传感器109和线性位置传感器702的输出中引入噪音。为了减轻此类噪音对系统准确性的影响，座椅取向单元105、705或座椅运动控制器110、710可以包括过滤器或其他信号处理部件来增强信噪比。
以下带编号的条款包括所考虑到的并且非限制性的实施例：
条款1.一种乘员支撑件感测系统，包括
乘员支撑件，该乘员支撑件包括座椅底部和座椅背部，该座椅底部被适配为联接到地板以相对于该地板沿纵向轴线来回移动，该座椅背部被联接到该座椅底部并且被安排为从该座椅底部向上延伸以相对于该座椅底部围绕轴线枢转，
支撑件取向单元，该支撑件取向单元包括地板取向加速度计和座椅背部加速度计，该地板取向加速度计以相对于该地板固定的位置被联接到该地板并且被配置为用于感测该地板的基于重力的纵倾角度，该座椅背部加速度计被联接到该座椅背部以随之相对于该座椅底部和该地板移动并且被配置为用于感测该座椅背部的基于重力的后仰角度，以及
支撑件运动控制器，该支撑件运动控制器被联接到该乘员支撑件和该支撑件取向单元并且被配置为用于使用从该地板取向加速度计接收的数据来计算地板纵倾角度、使用从该座椅背部加速度计接收的数据来计算实际的座椅背部角度、并且使用该地板纵倾角度和该实际的座椅背部角度来计算经调整的座椅背部角度。
条款2.一种乘员支撑件感测系统，包括
乘员支撑件，该乘员支撑件包括座椅底部和座椅背部，该座椅底部被适配为联接到地板以相对于该地板沿纵向轴线来回移动，该座椅背部被联接到该座椅底部并且被安排为从该座椅底部向上延伸以相对于该座椅底部围绕轴线枢转，
支撑件取向单元，该支撑件取向单元包括地板取向加速度计和座椅背部加速度计，该地板取向加速度计以相对于该地板固定的位置被联接到该地板并且被配置为用于测量并输出相对于该地板的重力的多个加速度(αx)、(αy)、和(αz)，该座椅背部加速度计被联接到该座椅背部以随之移动并且被配置为用于测量并输出相对于该座椅背部的重力的多个加速度(βx)、(βy)、和(βz)，以及
支撑件运动控制器，该支撑件运动控制器被联接到该乘员支撑件和该支撑件取向单元并且被配置为用于使用输出的加速度(αx)、(αy)、和(αz)来计算地板纵倾角度(θA)、使用输出的加速度(βx)、(βy)、和(βz)来计算实际的座椅背部角度(θB)、并且使用该地板纵倾角度(θA)和该实际的座椅背部角度来计算经调整的座椅背部角度(θB)。
条款3.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器包括位置计算器，该位置计算器被配置为用于使用该地板纵倾角度和该实际的座椅背部角度来计算经调整的座椅背部角度。
条款4.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该位置计算器通过从该实际的座椅背部角度中减去该地板纵倾角度来计算经调整的座椅背部角度。
条款5.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步包括移动器控制器和座椅背部致动器，该移动器控制器被联接到该位置计算器以接收该实际的座椅背部角度，该座椅背部致动器被联接到该座椅背部以响应于从该移动器控制器接收的信号来控制该座椅背部相对于该座椅底部的移动。
条款6.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部致动器是电机，该电机被联接到该座椅背部并且被配置成用于响应于从该移动器控制器接收的该信号来相对于该座椅底部移动该座椅背部。
条款7.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部致动器被联接到座椅背部锁定机构并且被配置成用于响应于从该移动器控制器接收的该信号来接合该乘员支撑件的锁定机构以阻挡该座椅背部相对于该座椅底部的移动。
条款8.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步被配置成用于确定该座椅背部相对于该座椅底部的旋转速度并且使用该实际的座椅背部角度、该地板纵倾角度、和该座椅背部的旋转速度来预测未来的经调整的座椅背部角度。
条款9.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中支撑件运动控制器包括移动器控制器，该移动器控制器被配置为用于计算在向包括在该支撑件运动控制器中的座椅背部致动器发布命令与检测到该经调整的座椅背部角度匹配该未来的经调整的座椅背部角度之间的预期时间延迟。
条款10.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该移动器控制器在该预期时间延迟向该座椅背部致动器发送该命令以致使该经调整的座椅背部角度匹配该未来的经调整的座椅背部角度。
条款11.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部包括背靠和头靠，该背靠被联接到该座椅底部以相对于该座椅底部围绕该轴线旋转，该头靠被联接到该背靠以随之移动并且将该背靠定位在该头靠于该座椅底部之间，并且该座椅背部加速度计在该轴线与该头靠之间被联接到该背靠。
条款12.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部加速度计被定位得比在该轴线与该头靠之间的中点更接近该轴线。
条款13.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件取向单元进一步包括线性位置加速度计，该线性位置加速度计被联接到该座椅底部以随之相对于该地板移动并且被配置为用于感测该线性位置加速度计相对于该座椅底部的基于重力的旋转角度。
条款14.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步被配置为用于使用该地板纵倾角度和来自该线性位置加速度计的该基于重力的旋转角度来计算该座椅底部相对于该地板的纵向位置。
条款15.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件取向单元进一步包括转换单元，该转换单元被联接到该座椅底部以随之移动并且被配置为将该座椅底部的来回移动转换为旋转移动，并且该线性位置加速度计被联接到该转换单元以在该座椅底部沿该纵向轴线来回移动时相对于该座椅底部旋转。
条款16.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该转换单元包括滚轮、旋转轴、和减速单元，该滚轮被配置为用于接合包括在该乘员支撑件中的静态轨道，该旋转轴被联接到该滚轮以随之移动，该减速单元具有联接到该旋转轴以随之旋转的输入端和联接到该线性位置加速度计的输出端以致使该线性位置加速度计响应于该滚轮的旋转而旋转。
条款17.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器包括位置计算器，该位置计算器被配置为用于使用该地板纵倾角度和该实际的座椅背部角度来计算该经调整的座椅背部角度、并且使用该地板纵倾角度和该基于重力的旋转角度来计算该纵向位置。
条款18.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该位置计算器通过从该实际的座椅背部角度中减去该地板纵倾角度来计算经调整的座椅背部角度、并且通过从该基于重力的旋转角度中减去该地板纵倾角度来计算该纵向位置。
条款19.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步包括移动器控制器和线性导轨致动器，该移动器控制器被联接到该位置计算器以接收该经调整的座椅背部角度和该纵向位置，该线性导轨致动器被联接到该座椅底部以响应于从该移动器控制器接收的信号来控制该座椅底部相对于该地板的移动。
条款20.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中支撑件取向单元进一步包括线性位置加速度计，该线性位置加速度计被联接到该座椅底部以随之相对于该地板移动并且被配置为用于测量和输出相对于该线性位置加速度计的重力的多个加速度(γx)、(γy)、和(γz)，该支撑件运动控制器被配置为用于计算该线性位置加速度计的旋转量(ρ)，并且该支撑件运动控制器被配置为用于将该旋转量(ρ)转换为该座椅底部相对于该地板的纵向位置。
条款21.如任何其他条款或条款组合所述的乘员支撑件感测系统，其中该减速单元是齿轮箱。
虽然已经以具有某一详细程度的示例方式描述并展示了某些实施例，应注意的是仅通过举例的方式做出了说明和图示。可以在零件和操作的构造、组合和安排的细节中做出许多变化。响应地，此类变化预期被包括在本披露的范围内。

Claims (18)

1.一种乘员支撑件感测系统，包括
乘员支撑件，该乘员支撑件包括座椅底部和座椅背部，该座椅底部被适配为联接到地板以相对于该地板沿纵向轴线来回移动，该座椅背部被联接到该座椅底部并且被安排为从该座椅底部向上延伸以相对于该座椅底部围绕轴线枢转，
支撑件取向单元，该支撑件取向单元包括地板取向加速度计和座椅背部加速度计，该地板取向加速度计以相对于该地板固定的位置被联接到该地板并且被配置为用于感测该地板的基于重力的纵倾角度，该座椅背部加速度计被联接到该座椅背部以随之相对于该座椅底部和该地板移动并且被配置为用于感测该座椅背部的基于重力的后仰角度，以及
支撑件运动控制器，该支撑件运动控制器被联接到该乘员支撑件和该支撑件取向单元并且被配置为用于使用从该地板取向加速度计接收的数据来计算地板纵倾角度、使用从该座椅背部加速度计接收的数据来计算实际的座椅背部角度、并且使用该地板纵倾角度和该实际的座椅背部角度来计算经调整的座椅背部角度，
其中，该支撑件运动控制器包括位置计算器，该位置计算器被配置为用于使用该地板纵倾角度和该实际的座椅背部角度来计算经调整的座椅背部角度，以及
其中该位置计算器通过从该实际的座椅背部角度中减去该地板纵倾角度来计算经调整的座椅背部角度。
2.如权利要求1所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步包括移动器控制器和座椅背部致动器，该移动器控制器被联接到该位置计算器以接收该实际的座椅背部角度，该座椅背部致动器被联接到该座椅背部以响应于从该移动器控制器接收的信号来控制该座椅背部相对于该座椅底部的移动。
3.如权利要求2所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部致动器是电机，该电机被联接到该座椅背部并且被配置成用于响应于从该移动器控制器接收的该信号来相对于该座椅底部移动该座椅背部。
4.如权利要求2所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部致动器被联接到座椅背部锁定机构并且被配置成用于响应于从该移动器控制器接收的该信号来接合该乘员支撑件的锁定机构以阻挡该座椅背部相对于该座椅底部的移动。
5.如权利要求1所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步被配置成用于确定该座椅背部相对于该座椅底部的旋转速度并且使用该实际的座椅背部角度、该地板纵倾角度、和该座椅背部的旋转速度来预测未来的经调整的座椅背部角度。
6.如权利要求5所述的乘员支撑件感测系统，其中支撑件运动控制器包括移动器控制器，该移动器控制器被配置为用于计算在向包括在该支撑件运动控制器中的座椅背部致动器发布命令与检测到该经调整的座椅背部角度匹配该未来的经调整的座椅背部角度之间的预期时间延迟。
7.如权利要求6所述的乘员支撑件感测系统，其中该移动器控制器在该预期时间延迟向该座椅背部致动器发送该命令以致使该经调整的座椅背部角度匹配该未来的经调整的座椅背部角度。
8.如权利要求1所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部包括背靠和头靠，该背靠被联接到该座椅底部以相对于该座椅底部围绕该轴线旋转，该头靠被联接到该背靠以随之移动并且将该背靠定位在该头靠与该座椅底部之间，并且该座椅背部加速度计在该轴线与该头靠之间被联接到该背靠。
9.如权利要求8所述的乘员支撑件感测系统，其中该座椅背部加速度计被定位得比在该轴线与该头靠之间的中点更接近该轴线。
10.如权利要求1所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件取向单元进一步包括线性位置加速度计，该线性位置加速度计被联接到该座椅底部以随之相对于该地板移动并且被配置为用于感测该线性位置加速度计相对于该座椅底部的基于重力的旋转角度。
11.如权利要求10所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步被配置为用于使用该地板纵倾角度和来自该线性位置加速度计的该基于重力的旋转角度来计算该座椅底部相对于该地板的纵向位置。
12.如权利要求11所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件取向单元进一步包括转换单元，该转换单元被联接到该座椅底部以随之移动并且被配置为将该座椅底部的来回移动转换为旋转移动，并且该线性位置加速度计被联接到该转换单元以在该座椅底部沿该纵向轴线来回移动时相对于该座椅底部旋转。
13.如权利要求12所述的乘员支撑件感测系统，其中该转换单元包括滚轮、旋转轴、和减速单元，该滚轮被配置为用于接合包括在该乘员支撑件中的静态轨道，该旋转轴被联接到该滚轮以随之移动，该减速单元具有联接到该旋转轴以随之旋转的输入端和联接到该线性位置加速度计的输出端以致使该线性位置加速度计响应于该滚轮的旋转而旋转。
14.如权利要求11所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器包括位置计算器，该位置计算器被配置为用于使用该地板纵倾角度和该实际的座椅背部角度来计算该经调整的座椅背部角度、并且使用该地板纵倾角度和该基于重力的旋转角度来计算该纵向位置。
15.如权利要求14所述的乘员支撑件感测系统，其中该位置计算器通过从该实际的座椅背部角度中减去该地板纵倾角度来计算经调整的座椅背部角度、并且通过从该基于重力的旋转角度中减去该地板纵倾角度来计算该纵向位置。
16.如权利要求15所述的乘员支撑件感测系统，其中该支撑件运动控制器进一步包括移动器控制器和线性导轨致动器，该移动器控制器被联接到该位置计算器以接收该经调整的座椅背部角度和该纵向位置，该线性导轨致动器被联接到该座椅底部以响应于从该移动器控制器接收的信号来控制该座椅底部相对于该地板的移动。
17.一种乘员支撑件感测系统，包括
乘员支撑件，该乘员支撑件包括座椅底部和座椅背部，该座椅底部被适配为联接到地板以相对于该地板沿纵向轴线来回移动，该座椅背部被联接到该座椅底部并且被安排为从该座椅底部向上延伸以相对于该座椅底部围绕轴线枢转，
支撑件取向单元，该支撑件取向单元包括地板取向加速度计和座椅背部加速度计，该地板取向加速度计以相对于该地板固定的位置被联接到该地板并且被配置为用于测量并输出相对于该地板的重力的多个加速度，该座椅背部加速度计被联接到该座椅背部以随之移动并且被配置为用于测量并输出相对于该座椅背部的重力的多个加速度，以及
支撑件运动控制器，该支撑件运动控制器被联接到该乘员支撑件和该支撑件取向单元并且被配置为用于使用该地板取向加速度计的输出的加速度来计算地板纵倾角度、使用该座椅背部加速度计的输出的加速度来计算实际的座椅背部角度、并且使用该地板纵倾角度和该实际的座椅背部角度来计算经调整的座椅背部角度。
18.如权利要求17所述的乘员支撑件感测系统，其中支撑件取向单元进一步包括线性位置加速度计，该线性位置加速度计被联接到该座椅底部以随之相对于该地板移动并且被配置为用于测量并输出相对于该线性位置加速度计的重力的多个加速度，该支撑件运动控制器被配置为用于计算该线性位置加速度计的旋转量，并且该支撑件运动控制器被配置为用于将该旋转量转换为该座椅底部相对于该地板的纵向位置。
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