CN108791180B - 约束系统状态的检测和分类 - Google Patents

Abstract

提供用于控制车辆的系统和方法。在一个实施例中，一种用于确定被提供在车辆内的约束系统的状态的方法包括将一个或多个标记部件结合到位于车辆内的约束系统部件中，然后接收与一个或多个标记部件的位置相关联的传感器数据。该方法进一步包括利用处理器基于传感器数据来确定约束系统的状态。

Description

约束系统状态的检测和分类

技术领域

本公开总体上涉及车辆，并且更具体地涉及诸如在这样的车辆中使用的安全气囊、安全带和头约束装置等约束系统。

背景技术

现代车辆通常结合有各种各样的约束系统，诸如带约束装置，头约束装置等。结合这些约束部件，通常采用智能系统来确定单独的座椅是否被占用，乘客是否预先展开了他们各自的安全带以及展开程度，单独的乘员的估计重量/大小以及可用于特征化各种约束系统部件的有效状态的其它这样的信息。虽然这种系统非常有效，但是仍然存在如下情况：由于监测约束系统参数通常需要许多部件(例如，安全带卷轴传感器、座椅重量传感器等)，仍然需要进一步减少这样的约束系统的复杂性、重量和大小，并提高系统准确分类的能力。

因此，期望提供能够检测和分类在车辆和其它移动平台中使用的约束系统的状态的改进型系统和方法。另外，从以下结合附图和前面的技术领域及背景技术进行的详细描述和所附权利要求书中将更清楚地明白本发明的其它理想特征和特性。

发明内容

提供了用于对约束系统事件前状态进行有效检测和分类的系统和方法。在一个实施例中，确定被提供在车辆内的约束系统的状态的方法包括将一个或多个标记部件结合到位于车辆内的约束系统部件中，然后接收与一个或多个标记部件的位置相关联的传感器数据。该方法进一步包括利用处理器基于传感器数据来确定约束系统的状态。

另外，在一个示例中，一个或多个约束系统部件包括带约束装置。

另外，在一个示例中，一个或多个约束系统部件包括头约束装置。

另外，在一个示例中，传感器数据是RF数据、红外数据和光学数据中的至少一个。

另外，在一个示例中，标记部件包括金属纤维、金属涂料和磁性纤维中的至少一种。

另外，在一个示例中，约束系统部件包括编织材料，并且标记部件包括结合到编织材料中的金属纤维。

另外，在一个示例中，约束系统的状态包括指示带约束装置已经伸出的程度的数据。

另外，在一个示例中，该方法包括基于约束系统的状态来采取动作。

另外，在一个示例中，该方法包括将与约束系统的状态有关的数据传输到远程服务器。

在一个实施例中，用于车辆的约束分类系统包括约束系统，该约束系统包括多个约束系统部件和被结合到一个或多个约束系统部件中的多个标记部件。该系统进一步包括传感器以及包括处理器的模块，该传感器被配置为产生与一个或多个标记部件的位置相关联的传感器数据，该模块被配置为利用处理器基于传感器数据来确定约束系统的状态。

另外，在一个示例中，一个或多个约束系统部件包括带约束装置。

另外，在一个示例中，一个或多个约束系统部件包括头约束装置。

另外，在一个示例中，传感器数据是RF数据、红外数据和光学数据中的至少一种。

另外，在一个示例中，标记部件包括金属纤维、金属涂料和磁性纤维中的至少一种。

另外，在一个示例中，约束系统部件包括编织材料，并且标记部件包括结合到编织材料中的金属纤维。

在一个实施例中，车辆包括具有多个约束系统部件的约束系统，其中多个标记部件被结合到一个或多个约束系统部件中。传感器被配置为产生与一个或多个标记部件的位置相关联的传感器数据。包括处理器的约束系统检测和分类模块被配置为基于传感器数据来确定约束系统的状态。

另外，在一个示例中，一个或多个约束系统部件包括带约束装置和头约束装置。

另外，在一个示例中，传感器数据是RF数据、红外数据和光学数据中的至少一个。

另外，在一个示例中，标记部件包括金属纤维、金属涂料和磁性纤维中的至少一种。

另外，在一个示例中，约束系统检测和分类模块被配置为基于约束系统的状态来采取动作。

附图说明

下文将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同标号表示相同元件，且其中：

图1是说明了根据各种实施例的具有用于检测约束系统的状态的系统的示例性车辆的功能框图；

图2说明了包括根据各种实施例的系统的车辆的内部；

图3说明了根据示例实施例的车辆内部的乘员和约束装置；

图4是说明了根据各种实施例的系统的数据流图；

图5是说明了根据各种实施例的用于控制车辆的控制方法的流程图；

图6和7说明了根据各种实施例的包括嵌入标记部件的示例性带约束装置部段；并且

图8是根据各种实施例的示例性带约束装置部段的横截面。

具体实施方式

描述了用于检测和分类结合车辆使用的约束系统的状态的系统和方法。例如，标记部件可嵌入带约束装置、头约束装置等中，然后由传感器观察，该传感器被配置为确定车辆内部的那些嵌入式标记部件的本质和空间位置。这些标记部件可包括例如金属纤维，该金属纤维被放置在预定义位置处的带约束装置边带内，使得它们在展开时的相对位置指示约束系统的状态-例如，乘员的存在和位置、乘员的大小、头约束装置的位置、带约束装置已经从卷轴中伸出的程度等。诸如RF传感器等多种传感器可用于特征化嵌入式标记部件。

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制应用和用途。另外，不存在被任何前述的技术领域、背景、摘要或以下详细描述中提出的任何明确的或暗示的理论约束的意图。如本文所使用，术语“模块”是指单独地或呈任何组合的任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。

本公开的实施例在本文可依据功能和/或逻辑块部件和各个处理步骤来描述。应当明白的是，这些块部件可由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实施。例如，本公开的实施例可采用各种集成电路部件(例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行多种功能)。另外，本领域技术人员将明白的是，本公开的实施例可结合任何数量的系统来实践，并且本文所述的传感器平台仅仅是本公开的一个示例性实施例。

为了简明起见，本文可不详细描述与RF感测、车辆约束系统、信号处理、数据传输、信令、控制、机器学习、图像分析以及该系统(和该系统的单个操作部件)的其它功能方面有关的常规技术。另外，本文所包括的各个图式中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应当注意的是，在本公开的实施例中可存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。

参考图1，采用根据各种实施例的系统的车辆10通常包括底盘12、车身14、前轮16和后轮18。车身14被布置在底盘12上并且大致上包围车辆10的其它部件。车身14和底盘12可共同形成车架。车轮16、18各自靠近车身14的相应拐角旋转地联接到底盘12。

在各种实施例中，车辆10由一定等级的自主权来特征化。例如，车辆10可对应于汽车工程师协会(SAE)“J3016”标准分类的自动驾驶等级下的四级或五级自动化系统。使用该术语，四级系统指示“高度自动化”，其指代自动驾驶系统在动态驾驶任务的所有方面的驾驶模式所特有的性能，即使人类驾驶员对干预请求没有做出适当响应。另一方面，五级系统指示“全自动化”，其指代自动驾驶系统在可由人类驾驶员管理的所有道路和环境条件下在的动态驾驶任务的所有方面的全面性能。然而，应当明白的是，根据本主题的实施例不限于自动化类别的任何特定的分类学或标题。另外，根据本实施例的构造检测系统可与利用导航系统提供路线引导的任何车辆结合使用。另外，车辆10可为传统的非车辆。

在所说明的实施例中，车辆10被描绘为乘用车，但是应该明白的是，包括摩托车、卡车、运动型多用途车辆(SUV)、休闲车辆(RV)、船舶、飞行器的任何类型车辆以及采用约束系统的其它可移动平台也可采用本文描述的各种方法和系统。

再次参考图1，车辆10通常包括推进系统20、变速器系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28、致动器系统30、至少一个数据存储装置32、至少一个控制器34以及用于与外部系统48通信的通信系统36。推进系统20在各种实施例中可包括内燃机、诸如牵引电动机等电机和/或燃料电池推进系统。变速器系统22被配置为根据可选速比将来自推进系统20的动力传输到多个车轮16和18。根据各种实施例，变速器系统22可包括分级传动比自动变速器、无级变速器或其它适当的变速器。

制动系统26被配置为向车轮16和18提供制动转矩。在各种实施例中，制动系统26可包括摩擦制动器、线控制动器、诸如电机等再生制动系统，和/或其它适当的制动系统。

转向系统24影响车轮16和/或18的位置。虽然为了说明目的而被描绘为包括方向盘25，但是在本公开的范围内设想的一些实施例中，转向系统24可不包括方向盘。

传感器系统28包括感测自主车辆10的外部环境和/或内部环境的可观察状况的一个或多个感测装置40a到40n。感测装置40a到40n可包括但不限于雷达、激光雷达、全球定位系统、光学相机、热像仪、超声波传感器和/或其它传感器。在各种实施例中，感测装置40a到40n包括能够感测嵌入在带约束装置、头约束装置等中的标记部件的传感器，诸如能够感测嵌入式金属标记部件的位置和配置的RF传感器。

致动器系统30包括一个或多个致动器装置42a到42n，其控制一个或多个车辆特征，诸如但不限于推进系统20、变速器系统22、转向系统24和制动系统26。在各种实施例中，车辆10还可包括图1中未说明的内部和/或外部车辆特征，诸如各种车门、行李箱，以及诸如无线电、音乐、照明、触摸屏显示部件(诸如与导航系统结合使用的部件)等舱室特征。

数据存储装置32存储用于自动控制车辆10的数据。在各种实施例中，数据存储装置32存储可导航环境的限定地图。在各种实施例中，限定地图可由远程系统预定义并且从远程系统获取。例如，限定地图可由远程系统组装并且(以无线方式和/或以有线方式)传送到车辆10并存储在数据存储装置32中。路线信息还可被存储在数据装置32内-即，一组道路段(在地理上与一个或多个限定地图相关联)，其一起限定了用户可从起始位置(例如，用户的当前位置)行驶到目标位置所采取的路线。如将明白的是，数据存储装置32可为控制器34的一部分，与控制器34分开，或作为控制器34的一部分以及单独系统的一部分。

控制器34包括至少一个处理器44和计算机可读存储装置或介质46。处理器44可为任何定制的或商业上可用的处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、与控制模块34相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(呈微芯片或芯片集的形式)、它们的任何组合或通常用于执行指令的任何装置。计算机可读存储装置或介质46可包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是一种持久或非易失性存储器，其可在处理器44断电时用于存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质46可使用诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪速存储器或能够存储数据的任何其它电动、磁性、光学或组合存储器装置的许多已知存储器中的任何一种来实施，其中的某些数据表示由控制器34用于控制车辆10的可执行指令。

指令可包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。指令在由处理器44执行时接收并处理来自传感器系统28的信号，执行用于自动控制车辆10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并且产生控制信号，其被传输到致动器系统30以基于逻辑、计算、方法和/或算法来自动地控制车辆10的部件。虽然图1中仅示出了一个控制器34，但是车辆10的实施例可包括通过任何合适的通信介质或通信介质的组合进行通信并且协作以处理传感器信号、执行逻辑、计算、方法和/或算法且产生控制信号以自动控制车辆10的特征的任意数量的控制器34。在一个实施例中，如下面详细讨论的，控制器34被配置为检测和分类被结合到车辆10中的约束系统的状态。

通信系统36被配置为向和从其它实体48(诸如但不限于其它车辆(“V2V”通信)、基础设施(“V2I”通信)、远程运输系统和/或用户装置)无线地传送信息。在示例性实施例中，通信系统36是被配置为经由使用IEEE 802.11标准的无线局域网(WLAN)或通过使用蜂窝数据通信来进行通信的通信系统。然而，诸如专用短程通信(DSRC)信道等附加或替代通信方法也被认为在本公开的范围内。DSRC信道是指专门为汽车使用而设计的单向或双向短程到中程无线通信信道，以及相应的一组协议和标准。

如将明白的是，本文公开的主题提供了可被认为是标准或基准车辆10的某些增强的特征和功能。为此，车辆和基于车辆的远程运输系统可被修改、增强或以其它方式补充以提供下面更详细描述的附加特征。

如上文所提及，描述了用于通过将标记部件(例如，金属纤维、条带等)嵌入到带约束装置、头约束装置等中来检测和分类约束系统的状态的系统和方法，这些标记部件然后由传感器(例如，RF传感器)观察，该传感器被配置为确定车辆内部的那些嵌入式标记部件的本质和空间位置。

在这方面，图2说明了车辆10的内部，高亮显示可能被结合在其中的各种约束系统特征。说明了两个乘员，位于后排座椅的乘员211和位于前排驾驶员座椅的第二乘员212。还说明了各种带约束装置卷轴221、222、223和224，乘员可从其中展开对应的带约束装置。例如，乘客212被示为佩戴带约束装置。正如本领域已知，这种带约束装置的数量和位置可取决于车辆10的设计而变化。

除了带约束装置卷轴221到224之外，车辆10还被示为包括多个头约束装置，诸如头约束装置231和232。在这方面，本文使用短语“约束系统”来涵盖用于在车辆10的操作期间在一定程度上约束乘员的各种部件中的任何部件。虽然本公开主要集中在头约束装置和带约束装置上，但是本发明不限于此，并且还可用于感测其它内部车辆部件的状态。

图2中还示出了分布在整个车辆10内部的一组传感器201和202。这些传感器各自包括能够感测各种嵌入式标记部件的存在的合适硬件和/或软件，如下面更详细讨论的。

图3说明了根据示例实施例的车辆内部的乘员和约束装置。具体地，图3描绘了具有两个乘员的车辆10的后部乘员区域：乘员311和312，这两个乘员均展开了他们相应的带约束装置321和322。安全带已经从它们相应的安全带卷轴(即，用于带约束装置321的卷轴331和221以及带约束装置322的卷轴222和332)中伸出。为了简单起见，与带约束装置一起使用的附加部件(诸如张力减缓器、预张紧器、负载限制器、带扣、舌板等)未在附图中示出，但是为本领域技术人员所理解。

在该附图中还示出了嵌入到带约束装置321和322中的一组标记部件。在该实施例中，带约束装置321已经伸出，使得其暴露一个嵌入式标记部件351，并且带约束装置322已经伸出，使得其暴露两个标记部件352和353。在所说明的实施例中，标记部件351、352和353被示为“条形”标记，但是实施例的范围不限于此，如下面进一步描述的。

如先前所提及，图1的传感器201和202(其数量和位置可能会变化)能够使用任何合适的感测方案来感测标记部件351到353的物理位置。在其中标记部件351到353是金属部件(诸如嵌入式金属纤维)的实施例中，传感器201和202可对应于RF传感器。在所说明的实施例中，RF传感器(201和/或202)包括信号发生器和被配置为识别检测到的标记的图案的反射数据传感器。然后将该信息发送到处理单元，该处理单元帮助分类所记录的图案的对应检测状态。基于传感器和处理单元的复杂性以及车辆内部状态数据(事件前)，如果需要，检测到的标记数据还可帮助确定这些标记在感测环境内的物理位置。在其它实施例中，传感器201和202是光学、IR或其它这样的传感器。

在所说明的实施例中，考虑如下情况：标记部件被类似地配置为用于两个带约束装置321和322-即，这两个带约束装置均包括(在它们的整个长度上)相同数量和类型(例如，形状)的嵌入式标记部件。在这种情况下，该系统能够得出如下结论：因为两个标记部件(352和353)对于带约束装置322是可见的，并且对于带约束装置321只有一个标记部件(351)是可见的，所以带约束装置322已经比带约束装置321展开得更远。由于这种差异，该系统可推断出乘员312比乘员311更大(体积上)。这也可指示乘员312的重量或大小大于乘员311的重量或大小。另外，就系统可检测标记部件351到353在三维空间中的精确位置而言，可导出对乘员311和312的大小和重量的更细粒度的估计。

图3还包括分别嵌入到头约束装置371和372内的一对标记部件354和355。使用上述方法，该系统还可基于标记部件354和355的已知位置来确定头约束装置371和372的位置。

图4是通常说明可由图1的控制器34实施的约束系统检测、处理和分类模块(或简称为“模块”)420的操作的数据流图。在这方面，将理解的是，根据本公开的系统的各种实施例可包括嵌入在控制器34内的任何数量的子模块。如可明白的是，图4中所示的子模块可被组合和/或被进一步划分以类似地操作。可从传感器系统28接收、从与车辆10相关联的其它控制模块(未示出)、从通信系统36接收进入模块420的输入，和/或由图1的控制器34内的其它子模块(未示出)来确定/建模这些输入。

继续参考图4，模块420从适当的感测系统(诸如图2中所示的传感器201和202)接收传感器输入411、412等。该传感器输入可能包括指示标记部件的特定形状的存在和/或那些部件在车辆10的内部的物理位置(例如，三维坐标)的数据。例如，输入411可对应于来自传感器201的传感器信息，而输入412对应于来自传感器202的传感器信息。

模块420被配置为产生输出430，其包括关于被结合到车辆10中的约束系统的状态的信息。如本文所使用，“约束系统状态”包括指示约束系统的各种部件(头约束装置、带约束装置等)是否已经展开以及展开的程度的数据。换言之，约束系统状态可能包括合适的数据结构，其特征在于：车辆内存在多少乘员、乘员所处的位置、每个乘员是否已经展开了带约束装置、带约束装置已经展开的程度(基于例如嵌入式标记部件的位置)、头约束装置的位置等。这种信息可由车辆10的其它系统使用，例如用于安全带提醒、信息娱乐特征的解锁、当预张紧器需要启动时等等。该信息也可被外部实体(诸如图1中的48)共享。

图5是说明了根据各种实施例的用于控制车辆的控制方法的流程图。现在参考图5并且继续参考图1到4，流程图说明了可由图4的模块420执行的控制方法500。如根据本公开可明白的是，该方法内的操作顺序不限于如图5中所说明的顺序执行，而可按照适用和根据本发明的一个或多个不同的顺序来执行。在各种实施例中，方法500可被安排为基于一个或多个预定事件运行，和/或可在车辆10的操作期间持续运行。

首先，在501处，将标记部件结合到(例如，嵌入到)各种约束部件(诸如带约束装置、头约束装置等)中。结合该步骤，模块420被提供有足够的代码和/或数据，用于指定嵌入式标记部件的本质和位置。这可使用本领域已知的任何合适的数据结构来完成。

接下来，在502处，从传感器101和102采集传感器输入411和412。如上文所提及，取决于传感器101、102以及嵌入式标记部件351到353的本质，该输入可包括各种各样的信息。随后，在503处，使用合适的模型来处理传感器输入411和412以产生指示约束系统的状态的输出430。

接下来，在503处，控制器基于约束系统的状态和事件的类型(诸如已经检测到的预碰撞或碰撞事件)来采取动作。这可包括例如安全气囊和/或预张紧器的重新对准或调整，以便为已经检测和分类的每个乘员提供最佳的乘员保护。

图6和7说明了包括嵌入式、所施加的或涂漆的标记部件的带约束装置部段的示例性非限制性示例。在一个实施例中，如图6中所示，带约束装置600(沿着其纵向轴线610)包括一系列标记部件601、602和603，每个标记部件包括依次更大数量的相似间隔的水平条。这些标记部件601到603被说明为沿着带约束装置600等间隔，但是也可能以任意但已知的距离(即，模块420已知的距离)分布。

在另一个实施例中，如图7中所示，带约束装置700包括一系列嵌入式标记部件701到703，每个嵌入式标记部件具有与传感器201和202所观察到的形状不同的形状。如同图6中所示的实施例，标记部件701到703可能以任意但已知的距离间隔开，而不是沿着带约束装置700均匀分布。

图8是根据各种实施例的示例性带约束装置部段的横截面。如上文所提及，标记部件可“嵌入”或以其它方式结合到其相应的头约束装置或带约束装置中。图8说明了如下简化的情况：标记部件802完全嵌入在材料803内，使得标记部件803通常对于单独的观察带约束装置800不可见。在一些实施例中，标记部件803被“编织”到材料802中。继，标记部件803可包括可被结合到类似的编织材料802中的一系列纤维或线状体。

在一个实施例中，材料802是通常用于现代车辆中的这种带约束装置的材料，诸如编织聚酯的“边带”。在一些实施例中，标记部件802是金属材料，诸如铝、钢和/或合金。标记部件802也可使用金属涂料、金属粉末等来涂漆或印刷。在其它实施例中，可采用磁性或不可见标记。

虽然前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当明白的是，存在许多变化。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例并且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。实情是，前文详细描述将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷指引。应当理解的是，在不脱离所附权利要求书和其合法等同物的范围的情况下，可对元件的功能和布置作出各种改变。

Claims (10)

1.一种确定被提供在车辆内的约束系统的状态的方法，所述方法包括：

将多个标记部件结合到位于所述车辆内的约束系统部件中；

接收来自布置在所述车辆内的传感器的传感器数据，其中，所述传感器数据包括关于所述多个标记部件的相应空间位置的信息以及关于所述传感器所检测到的标记部件的数量的信息；

利用处理器基于所述多个标记部件的相应空间位置来确定所述约束系统的状态，其中，所述多个标记部件的相应空间位置确定的所述约束系统的状态包括约束系统部件已经展开的程度；

由所述处理器基于关于所述多个标记部件的相应空间位置以及关于所述传感器所检测到的标记部件的数量的传感器数据导出对乘员的大小和重量的估计。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述约束系统部件包括带约束装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述约束系统部件包括头约束装置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器数据是RF数据、红外数据和光学数据中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标记部件包括金属纤维、金属涂料和磁性纤维中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述约束系统部件包括编织材料，并且所述标记部件包括结合到所述编织材料中的金属纤维。

7.一种用于车辆的约束分类系统，所述约束分类系统包括：

约束系统，其包括多个约束系统部件；

多个标记部件，其被结合到一个或多个所述约束系统部件中；

传感器，其被配置为产生与所述一个或多个所述标记部件的位置相关联的传感器数据，其中，所述传感器数据包括关于所述多个标记部件的相应空间位置的信息以及关于所述传感器所检测到的标记部件的数量的信息；以及

包括处理器的模块，其被配置为基于所述多个标记部件的相应空间位置来确定所述约束系统的状态，其中所述约束系统的状态包括约束系统部件已经展开的程度；

所述处理器还基于关于所述多个标记部件的相应空间位置以及关于所述传感器所检测到的标记部件的数量的传感器数据导出对乘员的大小和重量的估计。

8.根据权利要求7所述的约束分类系统，其中，所述约束系统部件包括带约束装置。

9.根据权利要求7所述的约束分类系统，其中，所述约束系统部件包括头约束装置。

10.根据权利要求7所述的约束分类系统，其中，所述传感器数据是RF数据、红外数据和光学数据中的至少一种。

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