CN105835804B - 用于监测车辆后部乘客就坐区域的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开一种包括具有后部就坐区域的乘客车厢的车辆。一种用于监测乘客车厢后部就坐区域的方法包括监测车辆运行状态和监测后部就坐区域，所述车辆运行状态包括钥匙开状态和钥匙关状态中之一。基于所述监测来检测后部就坐区域中是否有乘客，且基于车辆运行状态和后部就坐区域中是否有乘客执行控制程序。

Description

用于监测车辆后部乘客就坐区域的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于车辆的乘客车厢。
背景技术
在车辆乘客车厢的后部就坐区域中的乘客会产生与位置有关的声音。
发明内容
公开一种包括具有后部就坐区域的乘客车厢的车辆。一种用于监测乘客车厢后部就坐区域的方法包括，监测车辆运行状态和监测后部就坐区域，所述车辆运行状态包括钥匙开状态和钥匙关状态中之一。基于所述监测来检测后部就坐区域中是否有乘客，且基于车辆运行状态和后部就坐区域中是否有乘客执行控制程序。
本发明提供一种用于监测车辆的乘客车厢的后部就坐区域的方法，该方法包括：通过车辆上的控制器监测包括钥匙开状态和钥匙关状态中之一的车辆运行状态；监测后部就坐区域，以检测后部就坐区域中是否有乘客的存在；和基于车辆运行状态以及后部就坐区域中是否有乘客存在来执行控制程序。
所述的方法中，监测后部就坐区域包括监测与多个传感装置相关的输入信号。
所述的方法中，监测与多个传感装置相关的输入信号包括，监测来自后门闩锁传感器、后座安全带/带扣传感器、后座占用传感器、前部和后部麦克风以及后座摄像头中的至少一个的输入信号。
所述的方法中，监测后部就坐区域进一步包括监测来自与后部就坐区域相关的控制元件的促动命令。
所述的方法中，监测来自与后部就坐区域相关的控制元件的促动命令包括，监测来自后门车窗控制开关、后座位置控制部、后座HVAC控制部和后座信息娱乐系统和控制部中的至少一个的促动命令。
所述的方法中，监测后部就坐区域以监测后部就坐区域中是否有乘客存在包括，监测与多个传感装置相关的输入信号和监测从与后部就坐区域相关的控制元件而来的促动命令，且执行传感器融合程序以评估所述输入信号和所述促动命令。
所述的方法中，执行传感器融合程序以评估所述输入信号和所述促动命令包括，采用逻辑运算符来评估输入信号和促动命令。
所述的方法进一步包括执行音频信号处理程序以检测后部就坐区域中是否有乘客存在包括：采用前部和后部麦克风动态捕获音频信号；确定前部和后部麦克风之间音频信号的到达的时间差；确定前部和后部麦克风之间音频信号的功率值的差；和评估音频信号到达的时间差和音频信号功率值的差以确定后部就坐区域中乘客的存在。
所述的方法进一步包括动态执行通过前部和后部麦克风捕获的音频信号的频谱分析，以检测与人语音相关的音频声音和与之相关的功率值。
所述的方法中，基于车辆运行状态和后部就坐区域中是否有乘客存在执行控制程序包括，仅在确定乘客存在于后部就坐区域且车辆处于钥匙开状态时执行后座专用主动降噪程序。
所述的方法中，基于车辆运行状态和后部就坐区域中是否乘客存在执行控制程序包括，在乘客存在于后部就坐区域且车辆处于钥匙关状态时执行婴儿焦虑检测程序。
所述的方法中，执行婴儿焦虑检测程序包括：经由车辆中麦克风收集车辆中的声音；执行语音辨识程序包括车辆中声音的频谱分析；使用频谱分析确定共振峰；评估被监测音频数据的共振峰，以确定它们是否对应于表示焦虑的婴儿语音；和在对应于婴儿语音的共振峰表示焦虑时执行适当动作。
所述的方法中，在共振峰对应于表示焦虑的婴儿语音时执行适当动作包括以下之一：命令一个或多个车辆车窗打开，通过起动车辆和启用HVAC系统调整乘客车厢中的环境温度，和采用车载的额外通信系统和相关GPS来将车辆位置通知给急救人员。
本发明提供一种用于监测车辆乘客车厢的后部就坐区域的方法，车辆乘客车厢包括后座专用主动降噪装置，方法包括：通过车辆上控制器监测车辆运行状态包括以下之一：钥匙开状态和钥匙关状态；监测后部就坐区域以检测后部就坐区域中乘客的存在；和在钥匙开状态时在后部就坐区域中检测到乘客的存在时，控制后座专用主动降噪装置。
本发明提供一种用于监测车辆乘客车厢的后部就坐区域的方法，乘客车厢包括额外车辆通信系统和后座专用主动降噪装置，该方法包括：监测车辆运行状态，所述车辆运行状态包括钥匙开状态和钥匙关状态中之一；监测后部就坐区域以检测后部就坐区域中乘客的存在；和执行控制程序包括在后部就坐区域中检测到乘客存在时基于车辆运行状态操作额外车辆通信系统和后座专用主动降噪装置中之一。
所述的方法中，执行包括操作额外车辆通信系统的控制程序进一步包括，在乘客存在于后部就坐区域且车辆处于钥匙关状态时执行婴儿焦虑检测程序，婴儿焦虑检测程序包括：经由车辆中麦克风收集车辆中的声音，执行语音辨识程序，该语音辨识程序包括车辆中声音的频谱分析，使用频谱分析确定共振峰，评估被监测音频数据的共振峰，以确定它们是否对应于表示焦虑的婴儿语音，且在对应于婴儿语音的共振峰表示焦虑时执行适当动作；其中在对应于婴儿语音的共振峰表示焦虑时执行适当动作包括操作额外车辆通信系统。
所述的方法进一步包括动态执行通过前部和后部麦克风捕获的音频信号的频谱分析，以检测与人语音相关的音频声音和与之相关的功率值。
所述的方法中，监测后部就坐区域以检测后部就坐区域中乘客的存在包括：监测与多个传感装置相关的输入信号和监测从与后部就坐区域相关的控制元件而来的促动命令包括，执行音频信号处理程序以检测后部就坐区域中是否有乘客存在，包括：采用前部和后部麦克风动态捕获音频信号，确定前部和后部麦克风之间音频信号的到达的时间差，确定前部和后部麦克风之间音频信号的功率值的差，和评估音频信号到达的时间差和音频信号功率值的差以确定后部就坐区域中乘客的存在；和执行传感器融合程序以评估输入信号和促动命令。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
参考附图通过例子描述一个或多个实施例，其中:
图1示意性地示出了根据本发明的车辆的乘客车厢的俯视图，所述车辆包括前部就坐区域和后部就坐区域；
图2示意性地显示了根据本发明的用于监测后部就坐区域的传感器集成和融合过程，以通过评估从传感器和控制元件而来的信号输入检测乘客的存在；
图3示意性地显示了根据本发明的用于产生音频输出的音频信号处理程序的实施例，包括语音检测程序、延迟估计程序、声功率差分程序和分类程序；
图4示意性地显示了根据本发明的婴儿焦虑检测程序，用于在停车之后检测车辆的乘客车厢中焦虑婴儿的存在；
图5用图显示了根据本发明的听得见的人声音的频谱分析的例子，以声音幅度(db)与频率(kHz)的关系的方式绘制；和
图6用图显示了根据本发明的用于分析人和其他声音的共振峰分析图的例子，以第一共振峰频率(Hz)相对于第二共振峰频率(Hz)的方式绘制。
具体实施方式
现在参见附图，其中仅显示些示例性实施例的目的而不出于限制本发明的目的显示了附图，图1示意性地示出了车辆10的乘客车厢12的俯视图，车辆包括前部就坐区域13和后部就坐区域16。后部就坐区域16包括单个或多个乘客座位20，通过将前座14的座椅靠背15向前倾斜，通过后门18(如所示)或通过前门(未示出)可进出所述乘客座位。每一个后部乘客座椅20配备有安全带17和附随的带扣。乘客车厢12和后部就坐区域16配备有随后描述的传感器和控制元件中的一个或多个。传感器和控制元件包括后门闩锁传感器19(在车辆10包括后门时)、用于控制邻近的被供电车窗的上升和下降的后门车窗控制开关21、后座安全带/带扣传感器22、后座占用传感器23、后座位置控制部24、后座HVAC控制部25、后座短程无线连接部26、后座信息娱乐系统和控制器27、一个或多个麦克风(优选包括后座麦克风28和前座麦克风29，其联接到车辆中和额外的车辆通信系统35)和后座摄像头30。一个或多个前主动降噪(F-ANC)扬声器(一个或多个)32和一个或多个后主动降噪(R-ANC)扬声器(一个或多个)34操作性地连接到控制器36，控制器36执行主动降噪(ANC)程序，以通过产生用于控制F-ANC扬声器(一个或多个)32的前ANC信号31和产生用于控制R-ANC扬声器(一个或多个)34的后ANC信号33来控制、缓和、抵消和以其他方式改变前部和后部乘客就坐区域13、16中的噪声水平。在一个实施例中，前座和/或后座麦克风29、28中之一或两者可以被并入到F-ANC扬声器(一个或多个)32和/或R-ANC扬声器(一个或多个)34中的麦克风(一个或多个)所代替。除了本文所述的以外或作为替换，可以采用其他传感器和控制元件。控制器36以信号的方式和/或操作性地连接到传感器和控制元件，且可包括一个或多个控制器。应理解，一些实施例可以仅采用上述传感器和/或控制元件的一部分。在一个实施例中，控制器36包括额外的车辆通信系统，即系统可以以无线方式与额外的车辆装置通信，包括蜂窝电话系统、通信卫星连接和/或其他形式的无线通信。控制器36优选包括全球定位系统(GPS)，其提供可用于在地理上定位车辆10的信号。
例如包括控制模块、模块、控制部、控制单元和处理器在内的术语控制器和相似的术语是指是指专用集成电路(一个或多个)(ASIC)、电子回路(一个或多个)、中央处理单元(一个或多个)(例如是微处理器(一个或多个))和存储器和存储装置形式的相关的非瞬时存储器(只读、可编程只读、随机存取、硬件驱动等)中的任何一个或组合。每一个非瞬时存储器部件能存一个或多个软件或固件程序或例行程序形式的储机器可读指令、组合的逻辑回路(一个或多个)、输入/输出回路(一个或多个)和装置、信号调节和缓冲器电路、可被一个或多个处理器访问以提供所述功能性的其他部件。输入/输出回路(一个或多个)和装置包括模拟/数字转换器和监测从传感器而来的输入的相关装置，每一个这种输入被以预设的采样频率或响应于触发事件监测。软件、固件、程序、指令、控制程序、代码、算法和相似的术语是指任何控制器可执行的指令集，包括校准和查找表。每一个控制器执行控制程序(一个或多个)，以提供期望功能，包括监测来自传感装置和其他联网控制器的输入和执行控制和诊断的程序，以控制促动器的操作。程序可以以规律间隔执行，例如在正在进行的操作期间每一个100微秒或3.125‘6.25、12.5、25和100毫秒一次。替换地，程序可以响应于触发事件的发生而被执行。控制器之间以及控制器、促动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线链路、网络通信总线链路、无线链路或任何其他合适的通信链路实现。通信包括交换任何合适形式的数据信号，例如包括，经由传导介质传递电信号、经由空气传递电磁信号、经由光学波导传递光学信号等。每一个控制器能动态执行。如在本文使用的，术语‘动态’和‘动态地’描述了实时执行且以监测或以其他方式确定参数状态为特点的步骤或过程和在程序执行或程序执行的迭代之间有规律地或周期性地更新参数状态。
图2示意性地显示了用于监测后部就坐区域16的传感器集成和融合(fusion)过程40，以通过评估从传感器而来的输入信号和从本文所述的控制元件而来的促动命令而检测其中乘客的存在。从传感器而来的输入信号和从控制元件而来的促动命令包括以下的一个或多个：后门闩锁传感器19，后门车窗控制开关21，后座安全带/带扣传感器22，后座占用传感器23，后座位置控制部24，后座HVAC控制部25，后座短程无线连接26，后座信息娱乐系统和控制器27，联接到车辆内的和额外的车辆通信系统35的前部和后部麦克风29、28(或等同功能件)、和后座摄像头30。从后座摄像头30而来的输入信号经历一个或多个已知影像处理程序60，以辨别可以表示后部就坐区域16中乘客存在的数据。从前部和后部麦克风29、28而来的输入信号经历一个或多个音频信号处理程序50，以辨别可以表示后部就坐区域16中乘客存在的数据。
上述信号输入到控制器可执行的传感器融合程序44。传感器融合程序44以分析的方式组合从不同来源而来的传感数据和促动命令，使得得到的信息能更准确地检测后部就坐区域16中乘客的存在。传感器融合程序44采用多个逻辑运算符，例如OR门、NOR门、AND门等，且在一个或多个传感器指示出乘客存在时采用数据加权方式来评估所有传感数据并检测乘客的存在。通过组合和评估多个传感器和控制元件的输出，可减少与检测后座乘客存在相关的类型I(假阳性)错误的发生和类型II(假阴性)错误的发生。传感器融合程序44产生输出信号45，该输出信号表示乘客是否存在于后部就坐区域16中。输出信号45可以是离散信号，其具有与后部就坐区域16中有乘客存在相关的“1”输出和与后部就坐区域16中没有乘客存在相关的“0”输出。输出信号45被声音控制程序60采用，以基于乘客(一个或多个)的位置(一个或多个)产生音频输出。在输出信号45表示一个或多个乘客存在于后部就坐区域16中的高可能性(1)且车辆处于运行中时，控制器36执行针对后座的主动降噪(R-ANC)程序，该程序包括产生合适的后部ANC信号33，用于控制R-ANC扬声器(一个或多个)34。这涉及在F-ANC扬声器(一个或多个)32和R-ANC扬声器(一个或多个)34产生信号，以在整个车厢中消除发动机噪声。在输出信号45表示一个或多个乘客存在于后部就坐区域16中的低可能性(0)且车辆处于运行中时，控制器36执行针对前座的主动降噪(F-ANC)程序，该程序包括产生用于控制F-ANC扬声器(一个或多个)32的合适的前部ANC信号31，并停用或停止用于控制R-ANC扬声器(一个或多个)34的后部ANC信号33。这涉及仅在后座没有检测到乘客时，仅在F-ANC扬声器(一个或多个)32处产生信号，以消除前部就坐区域中的发动机噪声。
图3示意性地显示了图2所示的音频信号处理程序50的实施例，以基于采用一个或多个麦克风捕获的音频信号来检测后座中乘客的存在。音频信号处理程序50包括语音检测程序52、延迟估计程序54、声功率差分程序(sound power differentiator routine)56和分类器程序58。语音检测程序52动态执行通过前部和后部麦克风29、28捕获的声音的频谱分析，以检测与人的语音相关的听得见的声音，且确定与听得见的声音相关的功率值。人语音具有已知的样式，其可使用频谱分析检测。与人的语音相关且与功率值相关的检测到的听得见声音被输入到延迟估计程序54和声功率差分程序56。延迟估计程序54测量且估计在前部和后部麦克风29、28之间的与人语音相关的相似信号到达的时间差。与被后部麦克风28测量的相同信号相比，来自后部就坐区域16的乘客的语音相关信号在被前部麦克风29测量时存在时间延迟。与被前部麦克风29测量的相同信号相比，来自前部就坐区域13的乘客的语音相关信号在被后部麦克风28测量时存在时间延迟。这种时间延迟可用于检测前部就坐区域13和后部就坐区域16中乘客(一个或多个)的位置(一个或多个)。
声功率差分程序56测量和评估功率的量，例如与前部和后部麦克风29、28之间人语音相关的相似信号的分贝计量(db)。与通过后部麦克风28测量相同信号相比，从后部就坐区域16中的乘客而来的语音信号的功率值在被前部麦克风29测量时减小。与通过前部麦克风29测量相同信号相比，从前部就坐区域13中的乘客而来的语音相关信号的功率值在被后部麦克风28测量时减小。这种功率减小可用于检测前部就坐区域13或后部就坐区域16中乘客(一个或多个)的位置(一个或多个)。
从延迟估计程序54和声功率差分程序56而来的信号输出被分类程序58有规律地且周期性地监测，所述分类程序评估上述信号输出且在钥匙开/钥匙关循环的多个语音间隔期间聚合这种信号，以估计乘客的位置，包括估计每一个循环期间后部就坐区域16中乘客的存在。如可理解的，评估多个语音间隔减少类型I(假阳性)错误和类型II(假阴性)错误的可能性。分类程序58产生输出信号59，所述输出信号表示后部就坐区域16中有一个或多个乘客存在的可能性。
图4示意性地显示了婴儿焦虑检测程序400，其作为一个或多个控制程序(其被简化为存储在非瞬时存储装置中以用于被控制器36执行的算法代码)执行，以用于检测车辆(其采用如上所述的车辆10的乘客车厢12的实施例)停止之后车辆中焦虑婴儿的存在。提供表格1，其中列出了数字标记的图块和相应功能，其与婴儿焦虑检测程序400对应。
表格1
婴儿焦虑检测程序400如下执行，且响应于车辆的钥匙关事件而开始(402)。车辆中传感器(例如参考图1所述的)被监测以确定它们是否表示车辆中仍留有乘客的可能性，且尤其是在后部就坐区域16中留有乘客(404)。这种监测包括但不限于检测经由门闩锁(一个或多个)19而对一个或两个后门的打开和随后关闭，检测后座安全带17中之一是否保持扣紧，检测通过后座占用传感器23示出的后座椅20中之一上有持续的质量，和经由后座摄像头30检测身体的存在或身体的运动。在车辆中传感器没有指示车辆中(且尤其是后部就坐区域16中)留有乘客的可能性(404)(0)时，婴儿焦虑检测程序400结束执行，而没有进一步动作(430)。在车辆中的传感器指示出有可能在车辆中(且尤其是后部就坐区域16中)留有剩余乘客(404)(1)时，车辆中的麦克风(一个或多个)启用以收集和评估车辆中的声音(406)。这可包括确定是否存在多个麦克风，例如参考图1所述的后座麦克风28和前座麦克风29(408)。如果是(408)(1)，则监测后部就坐区域16的麦克风，即后部麦克风28被打开(412)。否则(408)(0)，用于监测后部就坐区域16的可用麦克风打开(410)。这可包括在车辆仅具有一个麦克风时打开车辆上的单个麦克风。
以信号方式联接到麦克风29的控制器(例如BCM36)收集音频数据且执行语音辨识程序，其优选包括一些形式的被监测音频数据的频谱分析(414)。频谱分析用于执行被监测音频数据的共振峰分析(416)。共振峰被限定为人声音的独特或有意义的频率分量，且是从复杂声音的频率范围获得的，在复杂声音频率范围中存在听得见的声谱中的绝对或相对最大声音幅度。共振峰表示以共振频率和幅度为特点的一个或多个声音共振点。
图5用图显示了人声音505的一个例子的频率-幅度谱(frequency-amplitudespectrum)500，声音幅度(db)520绘制在垂直轴线上，频率(kHz)510绘制在水平轴线上。如所示的，在不同共振频率512、514和516下分别存在三个幅度峰值522、524和526。幅度峰值522、524和526的量随该例子中共振频率的增加而下降。下降的幅度峰值522、524和526和相应共振频率512、514和516还被称为共振峰F1、F2和F3，其中共振峰F1是指与频率-幅度谱500的最大幅度峰值相关的共振频率，共振峰F2是指与比频率-幅度谱500的最大幅度峰值小的第二峰值相关的共振频率，且共振峰F3是指与比频率-幅度谱500的最大幅度峰值小且比第二峰值小的第三峰值相关的共振频率。应理解，共振峰F1、F2和F3的情况因不同人的声音而不同。这种频率分析可针对任何人或其他声音执行，针对不同声音可识别不同共振峰。分析过程可被开发和执行，以动态提供用于车辆上控制器所采用的人声音样本的频谱分析。
图6用图显示了用于分析人和其他声音的共振峰分析图600的例子，第一共振峰频率F1 610(Hz)绘制在垂直轴线上，第二共振峰频率F2 620(Hz)绘制在水平轴线上。使用参考图5所述的频率-幅度谱分析500针对声音数据样本获得第一共振峰频率F1 610和第二共振峰频率F2 620。第一群(cluster)622被显示，且相对于用于第一共振峰F1 610的相对高频率，其包括用于第二共振峰F2 620的相对较低频率，所述相对低频率通常与成年男性声音模式相关。第二群624被显示，且相对于用于第一共振峰F1 620的相对低频率，其包括用于第二共振峰F2 620的相对高频率，所述相对高频率通常与成年女性声音模式相关。第三群626被显示，且相对于用于第一共振峰F1 610的相对高频率，其包括用于第二共振峰F2620的相对高频率，所述用于第二共振峰的相对高频率通常与焦虑中的婴儿有关的声音模式相关。可开发其他共振峰分析。
再次参见图4，共振峰分析包括评估被监测音频数据的共振峰，以确定它们是否对应于或包括婴儿语音(418)。如果不(418)(0)，则婴儿焦虑检测程序400结束执行，而没有进一步动作(430)。在评估对应于或包括婴儿语音的被监测音频数据的共振峰时(418)(1)，数据进一步被分析(420)以确定声音是否对应于表示焦虑的语音(422)。这可包括评估，以将被监测音频数据与幽咽、哭喊、尖叫或表示焦虑的其他表现相关的共振峰频率相关联，例如参考图6所述的。在分析未指示焦虑(422)(0)时，婴儿焦虑检测程序400结束执行，而没有进一步动作(430)。
在分析指示焦虑(422)(1)时，可如车辆上控制器36所指引地那样进行适当动作(424)。适当动作的例子可包括，控制器36命令一个或多个车辆车窗打开，经由控制开关21打开被供电的后部车窗；控制器36起动车辆且经由后座HVAC控制部25启用HVAC系统，以调整乘客车厢中的环境温度；控制器36采用额外的车辆通信系统35，以呼叫车辆所有人的手机并经由额外的车辆通信系统35和相关GPS将车辆位置通知给急救人员。
附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (7)

1.一种用于监测车辆的乘客车厢的后部就坐区域的方法，该方法包括：
通过车辆上的控制器监测包括钥匙开状态和钥匙关状态中之一的车辆运行状态；
监测后部就坐区域，以检测后部就坐区域中是否有乘客的存在，包括监测与多个传感装置相关的输入信号和监测从与后部就坐区域相关的控制元件而来的促动命令，且执行传感器融合程序以评估所述输入信号和所述促动命令；和
基于车辆运行状态以及后部就坐区域中是否有乘客存在来执行控制程序，包括执行音频信号处理程序以检测后部就坐区域中是否有乘客存在包括：
采用前部和后部麦克风动态捕获音频信号；
确定前部和后部麦克风之间音频信号的到达的时间差；
确定前部和后部麦克风之间音频信号的功率值的差；和
评估音频信号到达的时间差和音频信号功率值的差以确定后部就坐区域中乘客的存在。
2.如权利要求1所述的方法，其中监测与多个传感装置相关的输入信号包括，监测来自后门闩锁传感器、后座安全带/带扣传感器、后座占用传感器、前部和后部麦克风以及后座摄像头中的至少一个的输入信号。
3.如权利要求1所述的方法，其中监测后部就坐区域进一步包括监测来自与后部就坐区域相关的控制元件的促动命令。
4.如权利要求3所述的方法，其中监测来自与后部就坐区域相关的控制元件的促动命令包括，监测来自后门车窗控制开关、后座位置控制部、后座HVAC控制部和后座信息娱乐系统和控制部中的至少一个的促动命令。
5.如权利要求1所述的方法，其中执行传感器融合程序以评估所述输入信号和所述促动命令包括，采用逻辑运算符来评估输入信号和促动命令。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括动态执行通过前部和后部麦克风捕获的音频信号的频谱分析，以检测与人语音相关的音频声音和与之相关的功率值。
7.如权利要求1所述的方法，其中基于车辆运行状态和后部就坐区域中是否有乘客存在执行控制程序包括，仅在确定乘客存在于后部就坐区域且车辆处于钥匙开状态时执行后座专用主动降噪程序。
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