CN105683004A - 使用生理数据控制车辆点火的系统和方法 - Google Patents

Abstract

下压启动式点火装置测量了驾驶员生理信息以控制车辆点火的启动。下压启动式开关(100)包括触摸板，该触摸板使用电容式传感器感测车辆驾驶员手指，并使用光(100，210)、音频和触觉反馈中的一种或组合来提供信号，以引导车辆驾驶员进入到适宜位置(120)，从而测量生理特征。如果生理测量满足了预定阈值，车辆点火被启动。如果生理测量没有满足预定阈值，车辆点火被锁定。

Description

使用生理数据控制车辆点火的系统和方法

联邦政府利益

本发明是在政府资助并在国家公路交通安全管理局颁发的合同DTNH22-08-H-0018下做出的。政府在本发明中具有某些权利。

相关文献的交叉引用

本发明要求2013年8月27号提出的美国临时申请的优先权，其系列号码为61/870384，名称为“利用LED/触觉通知和测量窗口来“下压启动”的单个/多个电容式传感器”；以及2014年6月26日提出的美国申请的优先权，其系列号码为14/315631，发明名称为“使用生理数据控制车辆点火系统的系统和方法”，两篇文献通过参考方式全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及下压启动点火开关，其使用了电容式传感器和车辆驾驶员的生理数据来控制车辆点火。

背景技术

按压钮或者下压启动点火开关通常用于车辆中进行无匙进入。这种钮通常通过检测车辆中的钥匙而工作，并且在被车辆驾驶员按压的时候激活机械点火。这种系统基于钥匙的靠近程度和可得性工作。因为任何个体会拥有所述钥匙，这些系统不会防止未授权或者不当的个体启动车辆点火。据此，这些系统不提供对抗危险驾驶员的任意秘密或者安全的控制。

发明内容

控制车辆点火的系统和方法在本文中说明。测量车辆驾驶员生理特征的测量窗口包括能够检测车辆驾驶员手指的触摸板上的电容式传感器。控制器耦合到电容式传感器并被配置为提供表示手指放置是否正确的信号给车辆驾驶员。如果手指位置正确，控制者接收来自车辆驾驶员的生理特征的测量窗口的测量。控制器继而确定车辆驾驶员的生理特征的测量是否满足预定阈值，并基于车辆驾驶员生理特征的测量控制车辆启动。

在实施方式中，触觉启动器耦合到触摸板，并被配置为当车辆启动时模拟下压启动按钮。提供给车辆驾驶员的信号包括触觉反馈、视频指示、音频指示或者上述信号的组合。信号可以指示不同类型的放置错误，比如，车辆驾驶员的放置如何是错误的，或者如何修正放置错误。在一些实施方式中，触摸板包括一个或更多的电容传感器。在一些实施方式中，触摸板包括围绕电容传感器(多个)的一个或多个接地平面。测量窗口可以提供光学或者频谱测量，并能够测量一个或更多生理特征，包括，比如，血液酒精含量。

附图说明

本发明的上述和其他特征，包括其特点和其各种优势，在考虑以下的详细说明并结合附图而变得清晰，其中：

图1为根据说明性实施方式的电容式下压启动开关的透视图。

图2A-2E为根据说明性实施方式的电容式下压启动开关的前视图，显示了指纹放置和信号的示例。

图3A为根据说明性实施方式的电容式下压启动开关的电容传感器的前视图。

图3B为根据说明性实施方式的图3A的电容式下压启动开关的透视图。

图4A为根据说明性实施方式的电容式下压启动开关的电容传感器的前视图。

图4B为根据说明性实施方式、图4A的电容式下压启动开关的透视图。

图5为根据说明性实施方式的另一个电容式下压启动开关的前视图。

图6为根据说明性实施方式使用电容式下压启动开关的方法。

具体实施方式

为了提供对本发明的完全理解，某些说明性实施方式现在进行说明，包括电容式下压启动开关，所述开关包括了用以测量车辆驾驶员的生理数据的测量窗口。对本领域技术人员来说可以理解的是，本文所述的电容式开关和系统及方法可以调整并修正为适于所提出的应用，且本文所述系统和方法可以在其他适宜应用中采用，且这样的话其他增加和修正不会偏离本发明的范围。

下压启动点火钮已经被安装在很多类型的车辆中。一般来说，按钮靠近车辆仪表盘中的方向盘附近定位，通常也是钥匙点火开关定位的地方。下压启动按钮通过按压按钮来被激活并且导致机械开关被激活。这种钮由钥匙控制，且可以限制为仅在钥匙被检测到靠近各自的驾驶座位的时候启动。对激活点火开关增加额外的安全限制是有所需要的。

众所周知，在酒精的影响下驾驶是危险的，且到了某个血液酒精水平的时候是违法的。检测酒精水平和生理筛检在减少威胁生命车辆状况中是极其重要的。将这种筛检和点火控制器结合仅会让具有适当生理数据和/或血液酒精水平的驾驶员访问且打开车辆。将筛检功能增加到下压启动按钮，也增加了不需要占据受限制的额外仪表盘空间的优势。据此，本文所述实施方式与下压启动点火控制器相关，所述控制器包括了测量车辆驾驶员的生理数据的测量窗口。

参见图1，该图示出了电容式下压启动开关100的示例实施方式。在实施方式中，下压启动开关可以包括车辆驾驶员熟悉的元件，比如，让人想象到钥匙点火或者按压钮点火的大体上圆形的形状。文本或者词语也可以包括，比如“发动机”、“停止”、“启动”或其他词，为驾驶员提供了与车辆状况有关的信息。下压启动开关也包括测量窗口120以及一个或更多的信号指示器110a-c。测量窗口120可以被定位在触摸板130中，该触摸板的形状一般被设计为具有符合手指的轮廓。。指示器110a-c被示为灯，并且可以是发光二极管(LED)或者其他灯。也可以使用其他指示器。

下压启动开关100可以被安装在汽车仪表板上，且可以执行为车辆制造过程的一部分，或者作为售后装置单独出售。下压启动开关100可以耦合到(未示出)车辆中的配电板(electricalpanel)，以将动力提供给装置，以及耦合到车辆的音频系统，从而提供集成的音频反馈。在一些实施方式中，下压启动开关100可以包括具有处理器电路的控制器，该电路能够执行本文所述方法。在其他实施方式中，下压启动开关100可以耦合到车辆中的处理电路，执行本文所述的一些或者所有方法。

本文所述下压启动开关100包括围绕测量窗口定位的一个或更多电容传感器。开关100是便利且具有活动安全特征的，这些特征使用光谱仪分析，从而测量驾驶员的生理特征。不像传统的按钮点火开关，下压启动开关100的按钮不是机械式系统，而是包括了沿着手指痕迹的单个或者多个电容传感器。

此外，电容传感器被用于检测车辆驾驶员的存在。特别地，传感器检测驾驶员手指是否正确定位在轮廓触摸板130中，这样测量窗口120被适当地覆盖。测量窗口120为测量装置提供了屏幕，该装置可以测量驾驶员的生理特征。一些类型的测量装置包括光度计、光学传感器和光学装置。生理特征的一些示例包括指纹、为获得血液酒精水平的手指分光分析，物理的、生理的或者药理分析，或者其他特点。触摸板130中的电容传感器被用于向驾驶员提供驾驶员的手指放置是否适当的反馈。电容传感器耦合到处理器(未示出)，该处理器激活信号，比如，光110a-c，以显示出手指放置是否正确。

参见图2A到2E，其示出了说明性下压启动开关的视频反馈的一些示例。图2A-2E的每一个示出了围绕下压启动开关的触摸板轮廓的光指示器210，其中手指放在该触摸板轮廓中。触摸板区域包括了检测手指放置的一个或多个电容传感器，手指放置通过控制器处理，以使用光指示器210提供反馈，比如手指放置是否正确。正确的手指放置是很重要的，这样轮廓区域中的测量窗口(不能看见是因为被手指盖住了)可以测量手指。当手指放置不当，电容传感器感测手指位置，使得照亮信号210出现。在图2A中，手指放置太高，这样顶部灯210点亮。在图2B中，手指放置太过向左，将导致左侧的灯210点亮。图2C显示了相反的问题，手指太过向右，那么右侧灯210点亮。图2D显示了手指太低，但是居中，这样下部灯210点亮。在图2E中，手指处于正确位置，所有的灯210都亮了。

如本领域技术人员可以理解的，可以使用其他类型的信号和指示器。信号或者指示器的一些示例包括：显示向哪个方向移动手指的灯，给出语言反馈的音频反馈，触觉反馈，比如提供震动或者移动，以在特定方向上轻推手指，不同类型的灯-闪光、闪动、旋转、颜色或者其他信号。

尽管未示出，下压启动开关可以耦合到触觉启动器，该启动器可以提供定位反馈以及模拟按压钮启动。触觉启动器基于从电容传感器接收到的信息通过处理器激活，以将触觉提供给触碰触摸板的手指，比如，通过导致电容传感器下方的电气震动。

反馈信号也送给驾驶员，以指示测量是否已经完成或者是不是没有完成并且需要再次进行。这种反馈也可以是灯、音频反馈和触觉反馈之一或其组合。

参见图3A和3B，所示出的下压启动开关300的说明性实施方式包括了定位在轮廓触摸板330中并被电容传感器340围绕的测量窗口320。在这个实施方式中，示出了三个电容传感器以及接地平面。接地平面被用于围绕，但不是触碰，电容传感器，以归一化电容传感器的读数。使用具有电容传感器的接地平面提供了提高的测量精度和可重复性。下压启动开关中电容传感器的数量是基于成本、生成效率、精度和冗余以及其他因素而做出的设计决定。比如，可以使用一个电容传感器，或者图4A和4B中示出的四个。下压启动开关400包括都在轮廓触摸板430中的围绕测量窗口420的四个电容传感器440。

图5示出了下压启动开关500的说明性实施方式，其包括了多个灯510和515，测量窗口520，触摸板530以及电容传感器540。如本文所述，灯510和515可为驾驶员提供与手指放置以及测量状况有关的视觉反馈。可以使用不同数量、类型和组合的发光信号，包括定位、颜色、闪光、闪动和旋转信号。测量窗口520提供了测量装置的屏幕，比如分光计或者其他装置，以获得车辆驾驶员的生理特征。测量窗口520定位在轮廓触摸板530中，并被检测驾驶员手指的电容传感器540围绕。

本文所述下压启动开关可以用于能启动的任意类型车辆。车辆可以表现为安装有无匙进入/启动的任意其他车辆。当驾驶员靠近具有下压启动开关的车辆，其基于解锁活动解锁，比如，在预定距离处检测到的信号，编码进入，或者其他车辆解锁。一旦车门打开，下压启动开关的灯被激活，这样可将驾驶员引导到触摸板。这样的特征选择性地可以仅在夜间使用时可用。

使用本文所公开下压启动开关的方法按照图6的流程进行。在605处，车辆驾驶员使用定位在触摸板中的一个或多个电容传感器来检测，其中触摸板的轮廓被设计以配合驾驶员的手指。电容传感器将表示驾驶员手指已经被电容传感器感测到的信息输送到耦合到传感器的控制器。在610处，控制器中的处理电路被用于确定车辆驾驶员的放置是否正确。特别地，控制器确定驾驶员手指是否以这样的方式定位在触摸板上：位于触摸板中的测量窗口精确地捕获到了来自驾驶员手指的生理信息。理想地，手指放置为完全覆盖测量窗口。这种定位信息被围绕测量窗口的电容传感器来检测。如果放置不正确，信号在步骤615处提供给车辆驾驶员。信号可以是一个或多个亮起的指示器、音频反馈、触觉反馈或其组合。信号因该引导驾驶员改变手指放置，并让传感器重新检测驾驶员手指，在步骤605处继续进行下一步。

然而，如果手指放置是正确的，该流程在620处继续车辆驾驶员的生理特征的测量。在实施方式中，触摸板中的测量窗口扫描驾驶员手指或者取样并使用一些分析，比如，光学或者频谱，获得关于驾驶员的生理信息。在示例中，生理信息可以是血液酒精水平。在另一示例中，信息可以与使用指纹识别有关。测量扫描由处理器接收，该处理器分析数据，在步骤625处确定数据是否满足阈值。比如，对于血液酒精水平，该水平可以与驾驶时血液酒精的法定标准相对比，或者与一些其他预定阈值相比。在另一个示例中，对于指纹光学分析，数据可以与授权用户指纹的数据库进行匹配。

在实施方式中，可以获得多于一种类型的生理测量。

如果生理特征测量被确定为满足了阈值，车辆会在630开启。如果生理特征被确定为未满足阈值，车辆会在635处锁定，驾驶员接收到表示生理特征测量与预定阈值不相符的适宜信号，并且如果驾驶员尝试重启开关流程将继续进行到步骤605。

在实施方式中，步骤605处的驾驶员的检测取决于车辆驾驶员座位上是否检测到有人。

尽管未示出，耦合到下压启动开关的处理器或者控制器可以用于执行本文所述方法中的步骤。这种控制器包括了传统电脑的元件，包括存储器RAM和ROM，处理单元CPU，可以链接到开关和其他车辆部件的通信接口。比如，控制器可以链接到音频接口，这样音频信号可以在车辆音频系统中播放。

虽然本发明各种实施方式都已经在本文中示出并做出说明，对本领域技术人员来说清楚的是，这样的实施方式仅通过示例的方式提供。多种变形、改变和替换对于本领域技术人员来说都可以在不偏离本发明的情况下做出。应该理解的是，本文所述的本发明实施方式的各种替换方式可以在实践本发明中采用。下面的权利要求限定了本发明的范围，且落入这些权利要求范围之中的方法阿和结构及其等同方式都被本发明覆盖了。

Claims (23)

1.一种控制车辆点火的系统，所述系统包括：

测量窗口，用以测量车辆驾驶员的生理特征，所述测量窗口包括触摸板上的电容传感器，所述电容传感器能够检测车辆驾驶员的手指；及

控制器，耦合到电容传感器，并被配置为：

将表示手指放置是否正确的信号提供给车辆驾驶员；

如果手指位置正确，接收来自测量窗口的对车辆驾驶员生理特征的测量；

确定车辆驾驶员生理特征的测量是否满足预定阈值；及

基于车辆驾驶员生理特征的测量来控制启动车辆。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括耦合到触摸板的触觉启动器，所述触觉启动器配置为当车辆启动的时候模拟下压启动按钮。

3.根据权利要求2所述的系统，其中提供给车辆驾驶员的信号包括触觉反馈。

4.根据权利要求1所述的系统，其中提供给车辆驾驶员的信号表示如何放置是错误的。

5.根据权利要求1所述的系统，其中提供给车辆驾驶员的信号表示如何纠正放置中的出错。

6.根据权利要求1所述的系统，其中信号包括视觉指示器。

7.根据权利要求1所述的系统，其中信号包括音频指示器。

8.根据权利要求1所述的系统，其中触摸板包括多个电容传感器。

9.根据权利要求1所述的系统，其中生理特征包括血液酒精水平。

10.根据权利要求1所述的系统，其中测量窗口被配置为测量多于一种的生理特征。

11.根据权利要求1所述的系统，其中触摸板包括围绕电容传感器的接地平面。

12.一种控制车辆点火的方法，所述方法包括：

检测在点火控制器的触摸板上的电容传感器处的车辆驾驶员手指；

将表示手指放置是否正确的信号提供给车辆驾驶员；

如果手指位置正确，从触摸板上的测量窗口接收对车辆驾驶员生理特征的测量；

确定车辆驾驶员生理特征的测量是否满足预定阈值；及

基于车辆驾驶员生理特征的测量来控制车辆启动。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括耦合到触摸板的触觉启动器，所述触觉启动器被配置为当车辆启动的时候模拟下压启动按钮。

14.根据权利要求13所述的方法，其中提供给车辆驾驶员的信号包括触觉反馈。

15.根据权利要求12所述的方法，其中提供给车辆驾驶员的信号表示如何放置是错误的。

16.根据权利要求12所述的方法，其中提供给车辆驾驶员的信号表示如何纠正放置中的出错。

17.根据权利要求12所述的方法，其中信号包括视觉指示器。

18.根据权利要求12所述的方法，其中信号包括音频指示器。

19.根据权利要求12所述的方法，其中触摸板包括电容传感器。

20.根据权利要求12所述的方法，其中触摸板包括多个电容传感器。

21.根据权利要求12所述的方法，其中生理特征包括血液酒精水平。

22.根据权利要求12所述的方法，其中测量窗口被配置为测量多于一种的生理特征。

23.根据权利要求12所述的系统，其中触摸板包括围绕电容传感器的接地平面。