CN109689441B - 乘员检测和分类系统 - Google Patents

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Abstract

乘员检测系统，包括控制器、感测电极和屏蔽电极，所述电极布置在车辆座椅中。所述控制器通过感测电路电耦合到所述感测电极和屏蔽电极。所述控制器配置成将输入信号发送到所述感测电极、所述屏蔽电极或这二者，并且测量电流、阻抗或电容值，以确定座椅上对象的存在、对对象进行分类、或执行这二者。

Description

乘员检测和分类系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年7月20日提交的题为Occupant Detection andClassification System(乘员检测和分类系统)的待审临时专利申请序列号62/364,786的优先权，并通过引用将其合并。
背景技术
本公开总体上涉及电容性感测系统和感测方法的领域。更具体地说，本公开涉及用于车辆座椅的电容性感测系统和感测方法。
在乘员分类系统中需要一种用于精确区分乘员与放置在座椅上的对象的系统和方法。在较早的乘员分类系统中，乘员检测系统可以包括均可操作地连接到控制器以用于在车辆中检测乘员的座椅重量传感器和电场传感器。座椅重量传感器适配成生成对车辆座椅上(例如，在关联的座底上)的重量的测量。电场传感器包括至少一个电极，其位于例如座椅罩之下的座底中并且靠近泡沫垫的顶部，并且适配成使得能够区分可能处于车辆座椅的座底上的乘员或对象的类型。
座椅重量传感器响应于车辆座椅上的力。座椅重量传感器例如可以包括例如在座椅框架的拐角处可操作地耦合到座底与车辆之间(例如车辆的座椅框架与底板底盘之间)的至少一个负载路径的一个或多个负载单元，从而测量整个车辆座椅和位于其上的对象或乘员的重量。例如，一个或多个负载单元可以使用应变计、磁限制感测元件、力敏电阻元件或另一类型的感测元件以测量关联负载。例如，座椅重量传感器可以根据美国专利第5,905,210号、第6,069,325号或第6,323,444号的教导得以构造，其中的每一个通过引用合并到本文。
座椅重量传感器可以替代地包括例如根据均通过引用合并到本文的美国专利第5,918,696、第5,927,427号、第5,957,491号、第5,979,585号、第5,984,349号、第5,986,221号、第6,021,863号、第6,045,155号、第6,076,853号、第6,109,117号或第6,056,079号的教导的至少一个质量感测元件(例如力敏电阻元件、薄膜开关元件、压敏电阻触点、压力模式传感器，应变计、弯曲传感器或流体静力重量感测元件)，其可操作地耦合到座椅基座或座椅背部中的一个或多个就坐表面。例如，座椅传感器可以包括流体静力感测元件——例如在座底的座椅罩下方并且由座椅框架支撑的含有流体的囊袋——其中，可操作地连接到囊袋的压力传感器测量其中含有的流体的压力，从而提供对乘员重量的测量。压力传感器可操作地连接到控制器，从而向其提供压力信号，控制器据此确定重量的测量值。车辆座椅的垫内(例如仅座底中)的座椅重量传感器典型地将并非如测量整个车辆座椅的重量的座椅重量传感器那样精确，但将仍提供足以使乘员检测系统响应于此而控制约束执行器(例如气囊充气机模块)的关于车辆座椅上的乘员的重量的信息。特定类型的座椅重量传感器并非认为是限定性的。座椅重量传感器可以例如与座椅框架或座底集成。
如本文所使用的，术语“电场传感器”指代响应于受感测的对象对电场的影响而生成信号的传感器。通常，电场传感器包括：至少一个电极，至少一个施加信号被施加至其；和至少一个电极——其可以与施加信号被施加到的一个或多个电极相同——在其处测量接收到的信号(或响应)。施加信号生成从至少一个电极到至少一个电极的环境中的接地或到另一至少一个电极的电场。所施加的和接收到的信号可以与相同的一个或多个电极或与不同的电极关联。与给定电极或电极组关联的特定电场取决于电极或电极组的性质和几何结构以及其周围环境的性质(例如周围环境的介电特性)。对于固定的电极几何结构，电场传感器的接收到的一个或多个信号响应于施加的一个或多个信号以及影响所得电场的环境的性质(例如具有与其周围环境不同的介电常数或电导率的对象的存在和位置)。
一种形式的电场传感器是电容性传感器，其中，对于给定的电极配置，从接收到的信号与施加的信号之间的关系测量一个或多个电极的电容。通过引用合并到本文的IBMSystems Journal(IBM系统杂志),Vol.35,Nos.3&4,1996,pp.587-608中公开的J.R.Smith的技术论文"Field mice(表演者):Extracting hand geometry from electric fieldmeasurements(从电场测量值提取手型)"描述用于进行非接触式三维位置测量的电场感测(更具体地说，目的是向计算机提供三维位置输入的用于感测人手的位置)的概念。普遍称为电容性感测的操作实际上包括与各种可能的电流路径对应的由作者称为“加载模式”、“分流模式”和“发射模式”的独特机制。在“分流模式”下，将以低频率振荡的电压施加到发射电极，并且通过电流放大器测量接收电极处感应的位移电流，其中位移电流可能被正受感测的对象改变。在“加载模式”下，待感测的对象改变发射电极相对于接地的电容。在“发射模式”下，发射电极通过直接电连接或经由电容性耦合与用户的身体进入电路传输，其随后变为相对于接收器的发射器。
因此，电场传感器要么是普遍称为电容性传感器的对象，要么更通常地是以任何上述模式进行操作的电场传感器。电场传感器包括至少一个电极，其可操作地耦合到至少一个施加的信号，从而响应于施加的信号在至少一个电极附近生成电场。施加的信号例如包括振荡或脉冲信号。至少一个电极可操作地耦合到感测电路，感测电路响应于对应电极处的电场而输出至少一个响应信号，其中，响应信号响应于电场传感器附近的对象的至少一个电场影响特性(例如介电常数、电导率、大小、质量或距离)。例如，对于作为电容性传感器的电场传感器，感测电路测量至少一个电极相对于另一电极或相对于连接到电路接地的周围接地(例如车辆座椅的座椅框架)的电容。输出至少一个响应信号的感测电路例如还生成至少一个施加的信号。感测电路和关联的至少一个施加的信号可以适配成响应水浸透的车辆座椅对来自电场传感器的测量值的影响。
电场传感器从施加到至少一个电极的施加的信号生成电场，并且从电场对响应信号的影响感测关联的至少一个电极附近(例如车辆座椅的座底中)的对象。传感器的至少一个电极(施加信号被施加至其)以及感测电路的灵敏度都适配成使得电场传感器例如实质上不响应于座底之上距离大于50mm的对象，但实质上响应于正常地直接就坐在车辆座椅上的乘员。
电场传感器的至少一个电极适配成使得提供区分应部署约束执行器(例如气囊充气机模块)的就坐条件与不应部署约束执行器的就坐条件，从而避免对乘员产生比相反在未部署约束执行器的情况下乘员将遭受的伤害更大的伤害。例如，电极适配成使得至少一个电极相对于电路接地的电容对于应部署约束执行器的就坐条件(例如，乘员就坐在车辆座椅上的实质上正常的位置中，或大身躯紧靠座底之上)比不应部署约束执行器的就坐条件(例如，车辆座椅空，婴儿、儿童或加高座椅(婴儿或儿童就坐或未就坐在其中)在车辆座椅上，或乘员在车辆座椅上处于与正常就坐位置实质上不同的位置)实质上更大。至少一个电极(例如位于座椅罩之下并且与待在车辆座椅上感测的区域实质上是相同的尺寸)从座底的背部附近延伸到座底的前部附近。如以下在本文中描述的那样，移除或选择性地屏蔽至少一个电极的部分，从而选择性地减少其在婴儿、儿童或加高座椅中的婴儿或儿童最靠近车辆座椅的区域附近的灵敏度，从而提供就坐在儿童座椅中的儿童和直接就坐在车辆座椅上的乘员之间进行区分。响应于车辆座椅上的儿童座椅中的儿童，座底中的电场传感器的电极相对于空车辆座椅的电容的增加相对很小。
换句话说，电场传感器具有相对短的范围，并且原则上当乘员的大表面相对靠近传感器时感测乘员。正常地直接就坐在座椅罩上的乘员的身体的大表面典型地相对靠近电极。当婴儿或儿童处于儿童座椅中时，他们的身体的大部分脱离座底表面升高若干英寸，对电场传感器产生相对小的影响。座底中的电场传感器在紧靠在座椅罩上的大身躯(例如在座椅中正常就坐的、面向前方的乘员)与位于车辆座椅上的婴儿或儿童座椅(包括面向后部的、面向前部的和加高座椅)之间进行区分。当车辆座椅包含儿童座椅(包括面向后部的婴儿座椅、面向前部的儿童座椅和加高座椅)时，或当车辆座椅为空的时，在座底附近检测不到面向前方的乘员，并且因此，电场传感器使得约束执行器被禁用。
可以通过各种方式构造电场传感器的电极，并且构造方法并非认为是限定性的。例如，可以使用采用已知印制电路板技术(例如对涂覆到介电衬底的导电材料的蚀刻或沉积)的刚性电路板或柔性电路构造电极。替代地，电极可以包括与车辆座椅或其构件不同或是它们的集成部分的分立式导体(例如导电膜、片或网)。一个或多个电极连同关联衬底的组件有时称为感测板或电容性感测板。
上述技术还已经合并在使用加热器作为传感器的乘员分类系统中。座椅可以包括：加热器控制器，用于调节座底和/或座椅背部中的加热器；和电子控制单元(ECU)，耦合到座底和/或座椅背部中的传感器，以检测并且分类座椅上的对象或乘员。ECU可以包括感测和测量电路。如果传感器集成到加热器系统中，则加热器控制器和ECU可以串行连接，从而可以通过ECU由例如加热器控制器向导体(即感测和加热器设备)提供电力和/或控制信号。虽然一般在车辆的座底之下提供加热器控制器和ECU，但在各种实施例中，可以在车辆中的其他地方提供加热器控制器。
迄今，现有技术的乘员分类系统已经取决于上述电容性感测方法或座椅重量轨道系统。座椅重量轨道系统测量座椅轨道的偏转并且确定座椅上的重量。这给出5种测量状态：1岁、3岁、6岁、第5百分位女性、第50百分位男性。该系统是昂贵并且笨重的(电动车辆的关心点)。
使用座椅重量轨道系统、电容性感测和加热器作为传感器实施例的乘员分类系统的实施例已经受美国和国外的监管机构严格审查。例如，在美国，联邦机动车辆安全标准第208号(FMVSS 208)已经意识到使用电容性感测和加热器作为用于乘员分类的传感器实施例的缺陷。具体地说，这些先前的实施例没有充分地提供车辆乘员之间的清楚的乘员分类区分，其应利用在上述技术组合在一起。例如，在电容性感测的情况下，系统并非足够精确以提供超出“大”(例如，第5百分位尺寸的女性和更大)和“小”(婴儿或空的车辆座椅)的分类。使用电容性感测的乘员分类系统例如可以用提供唯一的分类阈值的在重量级别中的婴儿-女性分离法来普通的类划分进行区分。然而，该阈值并不提供最佳分辨率以区分大和小类别内的乘员的特性。
婴儿-女性分离度是使用如上所述的电容的基于重量的测量系统，但仅提供双状态解决方案。国家公路交通安全管理局颁布的若干公开可得的图表示出美国法规FMVSS208已经如何映射传统乘员分类系统(即，使用加热器作为用于电容性感测的传感器技术的系统)中的特定的不可识别的和不可分类的灰色区带。这些公开文档中的灰色区带反映当乘员处于传统的小分类与大分类之间(例如大于6岁儿童并且小于第5百分位女性的小成人、以及尺寸在第5百分位女性与第50百分位男性之间的成人)时，当前使用的乘员系统在确定物理特性和关联安全协议方面是极度无效的。以下表示出如今用以说明乘员分类的特定类别：在图1A的图表中：
Figure BDA0001987496020000031
再次，这些类别示出六岁儿童和重量可以显著小于100磅的小成人之间的不可靠的灰色区带。相同种类的灰色区带出现在重量超过120磅的女性与重量例如低于135磅的男性之间。在规定汽车制造商如何在车辆中设计车辆座椅、安全气囊部署状态以及大量安全特征的法规中，这些类别的精确度是极度重要的。基于上述考虑，来自监管机构的新指南(例如经由国家公路和运输安全管理局的美国新车评估计划程序)要求改进乘员分类技术以补救传统分类系统中的灰色区带。实际上，将不再允许特定现有技术(例如较旧的座椅轨道位置传感器)用于乘员分类目的。
发明内容
在一个实施例中，本公开描述一种用于对车辆中的乘员进行分类的系统，其中，所述系统包括：至少一对乘员分类传感器，每个乘员分类传感器具有可安装在车辆座椅的座底中的感测电极和与所述感测电极相对的位于所述车辆座椅中的屏蔽电极。相应感测电路针对所述至少一对中的每个乘员分类传感器可操作地耦合到相应的所述感测电极和屏蔽电极。具有对计算机存储器的访问权的控制器可操作地耦合到所述相应感测电路。所述控制器进行操作以将所述相应感测电路配置为多个电路配置，其中，在所述电路配置内，所述感测电极和所述屏蔽电极电耦合到所述感测电路。所述控制器将控制信号发送到所述感测电路并且测量多个感测电流测量值。每个感测电流测量值对应于所述电路配置之一，其中，所述感测电路还配置成检测由于位于所述车辆座椅上的对象的存在而引起的所述至少一对感测电极上的感测电流的至少一个电流特性的变化。与所述至少一对感测电极对应的所述感测电路向所述控制器提供与所述相应感测电极上的所述感测电流的相应变化对应的相应输出信号。所述存储器存储根据阈值边界建立乘员分类的阈值数据，并且所述控制器使用所述相应输出信号作为坐标对，以相对于所述阈值边界而针对坐标对识别相应乘员分类。
在另一实施例中，所述存储器存储根据包括x轴上的第一乘员分类传感器的Q值和y轴上的第二乘员分类传感器的附加Q值的坐标系中的阈值边界建立乘员分类的阈值数据，其中，Q值表示每个乘员分类传感器的相应感测电极上的感测电流信号的正交分量的量值。
附图说明
本发明的这些和其他特征、方面和优点将从以下描述和在下面简要描述的在附图中所示的随附示例性实施例变得显而易见。
图1是根据示例性实施例的并入乘员分类特征的车辆座椅的示意图。
图2A-图2C是根据示例性实施例的电容性感测系统的示意图。
图3是根据一个示例性实施例的乘员检测系统的电路图。
图4是如本文所公开的多区带乘员分类传感器装置的示意图。
图5是示出通过如本文所描述的乘员分类系统的实施例识别的三个类的阈值特性的示意图。
图6A是根据本发明的实施例的具有前部底盘区域和后部弹簧区域的车辆座椅基座的示意图。
图6B是类似于图6A的车辆座椅并且示出用于如本文所描述的乘员分类系统的车辆座椅基座中的可用空间的示意图。
图7是图6A的车辆座椅基座的立体视角的示意图。
图8是用于安装到如本文所描述的车辆座椅中的支撑结构上的前部和后部乘员分类传感器的俯视平面图。
图9A是图6A的车辆座椅(具有叠加在其上作为传感器布置的示例实施例的乘员分类传感器布置)的俯视平面图。
图9B是图6A的车辆座椅(具有叠加在其上作为分离或双传感器布置的示例实施例的乘员分类传感器布置的不同实施例)的俯视平面图。
图10是利用通过将感测电流测量值的正交分量作为纵坐标来构建的x-y坐标系的乘员分类阈值边界系统的曲线图。
图11是利用通过将感测电流测量值的正交分量作为纵坐标来构建的x-y坐标系的乘员分类阈值边界系统的曲线图。
具体实施方式
附图详细示出示例性实施例。然而，应理解，本申请不限于说明书中阐述的或附图中示出的细节或方法。还应理解，术语仅用于描述的目的，而不应视为是限制性的。
可以通过许多方式实现用于乘员分类系统或乘员感测系统(例如，用于检测车辆座椅的占用状态的系统)中使用的电容性或电场型传感器。例如，根据一个实施例，可以将AC电流提供给位于车辆座椅中的感测电极。去往传感器的电流或电流的变化可以被测量并且用作从感测电极到接地的阻抗的指标。在特定车辆座椅配置中，可以提供座椅加热器。
在乘员分类系统中，使用来自感测关于位于车辆座椅上的对象的特性的传感器的信息对乘员进行分类。一些系统感测座椅的总重量。当电容性传感器用以对乘员进行分类时，使用各种技术感测座椅罩之上的环境，以变化乘员的介电和导电性质。导电感测元件布置在座椅中，并且根据一个实施例，从电极到接地的阻抗可以用作座椅罩之上的乘员状况的指标。
乘员检测和分类系统配置成使得就座表面之下的环境不影响乘员的分类。当提供座椅加热器时，典型地采用电阻性加热器。电阻性加热器实质上是位于车辆座椅中的接地引线或导体。用于乘员分类和检测系统的感测电极可以布置在座椅加热器之上。如果感测电极与加热器之间的方位改变，则偏移电容将改变，并且该变化可能对系统精确地分类乘员的能力产生负面影响。例如，检测系统可以配置成包括用于测量空座椅传导的偏移。如果测量的空座椅偏移(例如，由于电极和加热器的方位的变化)显著漂移，则系统不能精确地对乘员进行分类。
根据各种示例性实施例，用于汽车乘员分类的感测系统可以使用座椅中的各种导体作为感测电极。例如，感测系统可以包括位于“屏蔽”导体附近的“传感器”导体或组件。这两个导体(一般在非限定性示例中实施为平面电极)在本申请中统称为“乘员分类传感器”。因此，在本文所描述的实施例中，“乘员分类传感器”具有两个构件，即传感器部分和伴随的屏蔽。
如下所述，用于任一电极的“传感器”和“屏蔽”指定可以颠倒。术语“上”和“下”指代用于车辆座椅中的电极的相应位置，其中，上电极位于下电极与坐落在座椅中的乘员之间。换句话说，上电极典型地搁置在车辆顶棚与车辆底板之间，其中，下电极位于上电极与车辆底板之间。类似地，本文使用的右和左指定通常是从用户从方向盘或前风挡观看车辆座椅的视角来看的，如图5中所定向的那样。对于指定为近端和远端的边缘和表面的提及是从座椅上的直立位置中的乘员的脊椎或背部的视角来看的。一些实施例可能提及从座底的左边缘到座底的右边缘穿过车辆座椅横向延伸的第一轴(即，左和右指定与面向用于乘员进入的相应车辆门的车辆座椅边缘是同义的)。另一轴可以包括从座底的前部边缘到后部边缘延伸的中心线(即，前部和后部指定与面向车辆的前部机罩和后部箱的座椅边缘是同义的)。
在任何给定的实施例中，“屏蔽”导体配置成减少感测系统对与屏蔽相对的对象的灵敏度或者来自与屏蔽相对的对象的干扰(例如，当下平面电极是屏蔽时，屏蔽防止来自较低位置的座椅底盘、座椅加热器等的干扰；当上平面电极是屏蔽时，屏蔽可以防止来自座椅上的对象的干扰)。在一个实施例中，由于提供屏蔽电极，乘员感测系统可以保持在相同的感测配置中，以用于在屏蔽防止系统对感测电极之下的对象进行感测的同时感测座椅之上的对象。电容性感测乘员分类系统可以使用从感测电极获得的测量值，以对车辆座椅的乘员进行分类，并且确定是否提醒乘员紧扣其安全带。
根据其他示例性实施例，感测系统可以在厚的泡沫块或任何其他弹性间隔物的相对侧上使用多个电极。电极自身可以是但不限于适当厚度的铜板(例如铜带)。可以在电极处于各种配置中时进行测量。还根据其他示例性实施例，感测系统可以将重量感测概念与电容性感测概念组合或集成到单个系统中。集成系统可以连同电容性信息一起使用重量压力信息，以识别乘员状况并且产生优选分类。
座椅背部和座底中的电极中的每一个可以合并到传感器板或任何其他支撑结构中，如图8所示。传感器板可以包括分层结构。可以通过各种方式构造传感器板和感测电极，并且构造方法并不认为是限定性的。例如，可以使用采用已知印制电路板技术(例如对涂覆到介电衬底的导电材料的蚀刻或沉积)的刚性或柔性电路板来构造传感器板。替代地，传感器板可以是具有作为感测元件的分立式导体(例如导电膜、片或网)的泡沫垫或座底盘自身。如上所述，感测电极可以起到座椅加热元件的作用，从而为乘员提供舒适的就坐环境。如果包括加热，则温度传感器可以布置在加热元件的输出附近，其可以用于控制座椅的温度。控制器可以包括温度控制器，其合并可以接收来自温度传感器的测量值以确定传感器板的温度的温度测量电路和可以向加热元件提供信号以控制其操作的温度生成电路，从而可以在闭环流程中保持座椅的期望温度。传感器板还可以包括屏蔽电极，以用于屏蔽感测电极免受来自周围导电构件的干扰。
根据各种示例性实施例，感测系统可以使用用于(例如，使用高频电流测量或其他方法)进行电容性测量的电子方法。传感器组件材料可以包括用于电极的任何类型的导电材料(例如铜、导电墨水、导电织物等)以及用于传感器于屏蔽之间的间隔物的任何可压缩材料(例如非编织毡，编织材料、泡沫、聚合物、电介质、用以允许空气流以用于强制空气气候控制座椅的材料或在1psi以下的压力下将显著压缩的任何其他材料)。
总体上参考附图，描述了使用传感器(例如电容性车辆传感器)以检测座椅占用情况并且检测座椅上的重量的乘员分类系统。乘员分类系统通常可以包括传感器和屏蔽。对于实现乘员感测的一个实施例，传感器可以定向在屏蔽之上，以减少位于屏蔽之下的对象(例如座椅加热器)对传感器测量值产生的影响。分类系统可以包括重量或力感测能力。当感测重量时，传感器和屏蔽可以(例如，经由电子切换)切换定向，其中，传感器定向在屏蔽之下，以减少放置在座椅的顶部上的对象(例如电子设备)对传感器测量值产生的影响。乘员感测和重量或力感测测量值可以一起用以确定座椅上的对象是否是人，并且可以减少错误地将对象检测为人。
参考图1，根据示例性实施例，示出车辆10，其中乘员12位于车辆10的座椅14中。座椅14可以包括乘员分类和检测系统16。如图1所示，乘员分类系统16通常可以在座椅14中位于车辆10的乘员12所坐落的区域下方，或可以位于座椅14或车辆10的其他区域中。
乘员分类系统16通常可以包括传感器、屏蔽和用于感测并且分类座椅14的占用情况的电子器件。例如，传感器可以用以提供与对象归因于对象的导电性和重量二者而对传感器产生的影响对应的测量值。可以评估来自传感器的测量值以确定座椅14中的对象或乘员的存在。乘员分类系统16可以包括座椅加热系统和/或用于车辆10的座椅14的其他系统或配置成结合它们进行操作。
乘员分类系统16包括包含感测电极的电容性或电场传感器。电容性传感器可以通常能够感测例如对象的接近度、位置或重量等的性质。来自感测电极的各种测量值可用以检测座椅中的对象的存在。例如，系统可以测量电容的变化(例如两个导电对象之间的电性质的变化)。当乘员12坐落在座椅14上时，系统可以检测电容变化以通过乘员分类系统16确定乘员12的存在。
根据一个实施例，如图2A所示，基于电容性的乘员分类系统200包括上平面电极202和下平面电极204。在图2A的实施例中，上平面电极202是感测电极202，并且下平面电极204是屏蔽电极。在典型或正常测量模式或配置期间，系统200检测来自感测电极(最靠近乘员206的上平面电极202)的信号的变化以确定乘员是否存在。屏蔽电极(即，对于该实施例，是下平面电极204)在车辆座椅中位于上平面电极(或对于该实施例，是感测电极)的下方。可以将感测电极和屏蔽电极改变为不同的配置，以测量座椅的表面上的力。
参考图2B，在一个示例性实施例中，当乘员分类和检测系统在力或重量测量模式下进行操作时，可以切换感测电极和屏蔽电极的作用或功能。在重量测量模式下，系统200可以配置成对乘员的存在较不敏感，并且可以用以确定乘员206的重量。在重量测量模式期间，使用从距乘员最远的下电极204(在乘员感测测量中，是屏蔽电极)获得的测量值执行电容性或电场感测，并且最靠近乘员206的上电极202切换成屏蔽电极。可以使用配置成改变流过电极的电流的电子或机械开关来切换电极202、204。
代替使用下感测电极以测量力或重量测量模式，系统的电子器件和/或软件可以配置成测量传感器与屏蔽(电极202、204)之间的电容(或电流或阻抗)。可以将测量的电容(或代表或有关于电容或电流或阻抗的测量值)与阈值进行比较。测量的值与阈值之间的差异可以归因于传感器的由座椅上的力导致的相对位置变化。因为乘员206被屏蔽免于上电极202进行的测量，所以可以在不受乘员206的导电或介电特性显著影响的情况下进行测量。
参考图2C，随着座底上的力增加，底部传感器(电极204)与上屏蔽(电极202)之间的材料208被压缩。该压缩使得电极202、204移动得更靠近在一起，导致两个电极202、204之间的电容的相应增加。电极202、204之间的电容(或指示电极202、204之间的相对位置的变化的任何其他测量值)可以用以估计由乘员206施加在座椅上的力。座椅上的力可以用以在乘员(即人)与无生命对象(例如计算机)之间进行区别。
可以在各种实施例中配置电容性或电场型乘员分类和检测系统的其他示例性实施例。一个说明性系统包括用于感测乘员的上电极和下电极。系统还包括电子器件(例如感测和信号调节电子器件)，其配置成提供电流或信号以驱动电极，并且提供在电极上的测量值。本文公开的乘员分类和检测系统可以包括控制器、处理器或电子控制单元(ECU)，其控制系统并且从系统构件(例如感测电极)接收各种测量值。控制器配置成与其他车辆系统(例如比如车辆安全系统(例如气囊和安全带系统))进行交互。控制器可以向车辆安全系统提供指示成人是否位于车辆座椅中的信号，从而如果适当则可以激活安全设备。用于乘员分类系统的控制器可以与用于另一车辆系统的控制器(例如用于车辆安全系统的控制器)集成。
具体参考图2和图3，根据一个示例性实施例，系统200、300包括用于在屏蔽来自系统300下方的干扰的同时检测乘员206的乘员感测模式或配置。
实现图2的传感器的系统包括将上电极202电耦合到电子器件的感测端口的至少一个开关，并且包括将下电极204电耦合到电子器件的屏蔽端口的开关。在图2A的配置中，上电极202是感测电极，下电极204是屏蔽电极。
现在参考图2B，根据一个示例性实施例，系统还可以包括重量或力感测模式或配置，其减少对乘员206的电性质的灵敏度并且可以用于确定乘员206的重量。在一个非限定性实施例中，乘员206附近的导体或上电极202切换为接地，并且远离乘员206的导体或下电极204切换到电子器件的感测端口。上电极202于是成为屏蔽电极，并且下电极204成为感测电极。
系统采用的图4所示的电子器件可以是能够控制乘员分类系统的软件和任何模拟或数字电路。此外，根据各种示例性实施例，开关可以是能够改变电流的流动的任何电子或机械致动开关。电子器件可以配置成控制开关的切换。例如，系统通常可以处于乘员感测配置中，并且仅在感测配置确定乘员具有成人尺寸的情况下切换到重量感测配置以用于验证。替代地，切换可以按时间间隔周期性地产生。
向电场或电容性测量添加重量或力测量允许系统在对象对电容性感测系统200、300而言可能看起来很大(例如，看似成人)但体格上很小的情况之间进行分离或区分。例如，当感测节点位于屏蔽节点上方时，由座椅上的电子设备生成的电容性负载或电干扰(尤其是当这些装置插入车辆中的12伏附件插头中时)可能导致所测量的电容增加。这些电子设备可以包括蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)、光盘(例如DVD、蓝光等)播放器、膝上型计算机或任何其他电子设备。电子设备可能对于电容性传感器而言显得很大，因为它们是导体并且良好地耦合到接地。将座椅上的电子设备或其他对象错误地识别为成人可能会产生车辆安全带提醒被开启的烦扰。上述示例性实施例通过将低成本力测量集成到电容性感测系统中解决烦扰问题。重量感测配置还可用以通过电容性感测系统识别空座椅并且诊断问题，并且除传感器之外的相同的测量电子器件和连接可以用于重量测量和电容测量，产生低成本解决方案。
图2和图3的示例性实施例使用电极的任何配置，其中，传感器对于屏蔽的相对物理位置的变化是以电子方式测量的，并且不受乘员的导电或介电特性的显著影响。根据替选示例性实施例，代替检测传感器与屏蔽电极之间的电容，系统可以使用多种配置中的多个测量值，以计算仅在传感器与屏蔽之间流动的高频(例如大约100kHz、大于100kHz等)AC电流。该测量电流的显著增加指示传感器对屏蔽电容的增加，这指示来自乘员的增加的力导致传感器和屏蔽的相对位置的变化。根据其他示例，可以通过分析RC时间常数的变化、系统对电极的阶跃电压的响应的变化、电极之间共有的电荷的变化或任何其他测量电容的方法来测量传感器与屏蔽电极之间的电容。
图3描绘根据一个示例性实施例的乘员检测系统400的代表性或示例性电路图。乘员检测系统400包括感测电路402，其电连接感测电极410、屏蔽电极412、开关SWDS和SW负载和电子器件420。感测电路402还可以包括布置在电子器件420与屏蔽电极412之间的信号产生设备406(例如放大器或晶体管)。感测电极410还可以包括布置在电子器件420外部的导体、感测节点或其他设备(例如电感器)。屏蔽电极412还可以包括布置在屏蔽电极412与信号产生设备406之间的导体或其他设备(例如屏蔽节点)。虽然感测电路402示出处于电子器件420外部，但电子器件420可以包括感测电路402的构件(例如开关、放大器或其他设备)。例如，电子器件420和感测电路402的构件可以是集成的，布置在公共壳体中，或在公共电路板上，而感测和屏蔽电极410、412处于壳体外部并且电耦合到电子器件420。然而，本领域技术人员将认识到，根据其他实施例，其他配置是可能的。
电子器件420通常包括控制器422和信号调节设备424。其他构件可以包括另一处理器、微控制器和关联存储器。信号调节设备424通常包括正弦波输出设备425、电流感测电路426以及解调和滤波设备427。信号调节设备424产生输出信号，测量电流，并且产生与测量的电流对应的输入信号。
控制器422可以是微处理器或电子控制单元(ECU)，并且控制乘员检测系统400。控制器422确定信号调节设备424何时产生输出信号，断开并且闭合开关SWDS和SW负载，并且解释从信号调节设备接收的输入信号
如下面进一步描述的，系统400可以进行操作以例如当乘员的重量迫使感测电极410朝向屏蔽电极412时获得可以用以获得车辆座椅上的力的代表性指示的特定测量值。电子器件420用以计算感测电极410与屏蔽电极412之间的阻抗，其可用以对乘员进行分类。电子器件420还可以用以计算感测电极410与接地之间的阻抗，其可以用于检测乘员。电子器件420还可以用以计算感测电极410与屏蔽电极412和地二者之间的阻抗，以检测并且分类乘员。
控制器422可以是微处理器或电子控制单元(ECU)，并且控制乘员检测系统400。控制器422确定信号调节设备424何时产生输出信号，断开并且闭合开关SWDS和SW负载，并且解释从信号调节设备424接收的输入信号。
通过断开并且闭合开关SWDS和SW负载，乘员检测系统400的感测电路402可以置于四种不同的配置中(即，开关SWDS和SW负载分别是闭合/断开、闭合/闭合、断开/断开、断开/闭合的)。闭合SWDS改变屏蔽电极412上的输出信号的幅度，并且闭合SW负载在传感器与屏蔽电极410、412之间引入阻抗Zsw。
在四种电路配置中的每一个中，电流由信号调节设备424测量，因此提供四个电流测量值M1、M2、M3和M4。当SWDS闭合并且SW负载断开时测量M1，当SWDS闭合并且SW负载闭合时测量M2，当SWDS断开并且SW负载断开时测量M3，当SWDS断开并且SW负载闭合时测量M4。
从这四个电流测量值，控制器422计算与感测电极410和屏蔽电极412之间的阻抗成比例的数值(即，力值)如下：
Figure BDA0001987496020000081
从以下公式导出该公式：
Figure BDA0001987496020000082
Figure BDA0001987496020000083
Figure BDA0001987496020000084
Figure BDA0001987496020000085
因此，数值(Z传感器/屏蔽/Zsw)与感测电极410和屏蔽电极412之间的阻抗成比例，并且可以用以确定车辆座椅上的相对力，以对乘员进行分类。例如，可以使用所得乘员分类以确定是否应开启安全带提醒器或是否应部署气囊。
根据电流测量值M1、M2、M3和M4，也可以计算与感测电极410与接地之间的阻抗对应的数值(即检测值)如下：从以下公式导出该公式：
Figure BDA0001987496020000091
从以下公式导出该公式：
Figure BDA0001987496020000092
Figure BDA0001987496020000093
Figure BDA0001987496020000094
Figure BDA0001987496020000095
其中，Zsw被抵消并且无需获知，但应足够大以有意义地改变计算，并且从以上
Figure BDA0001987496020000096
公式导出Z传感器/屏蔽。用于iocc的值对应于感测电极410与接地之间的阻抗(即，与其成反比)，并且可以用以确定乘员或对象的存在(即，检测乘员)。
根据一个示例性实施例，乘员检测系统还可以包括归一化电路404。归一化电路404使得电子器件420能够针对由感测电路402中的增益、偏移和相移的变化导致的测量值变化进行调整。
归一化电路404包括均具有不同的已知阻抗的高参考阻抗设备442和低参考阻抗设备444。对应开关SWrefhi和SWreflo分别选择性地将高和低参考阻抗设备442、444连接到接地。信号调节设备424以恒定电压产生100kHz AC电流，并且测量参考电流Mrefhi和Mreflo；当SWrefhi闭合并且SWreflo断开时测量参考电流Mrefhi，并且当SWrefhi断开并且SWreflo闭合时测量参考电流Mreflo。
感测电路402具备开关SW传感器以隔离感测电路402和归一化电路404。当取得电流测量值M1、M2、M3和M4时，SW传感器闭合。当取得参考电流Mrefhi和Mreflo时，SW传感器断开，因此将归一化电路404与感测电路402隔离。
通过关于已知阻抗的阻抗设备442、444测量参考电流Mrefhi和Mreflo并且将归一化电路404与感测电路402隔离，微处理器422可以独立于感测电路402而计算系统阻抗。以此方式，微处理器422可以考虑感测电路402中的增益、偏移和相移的变化，更精确地检测并且分类乘员。
在一个实施例中，乘员分类系统中的硬件使用传感器的电感性质以利用车辆座椅上的乘员在传感器中引起的物理效应。当导电材料(例如整个传感器的相对板)接近适当的导电感测板的有源面时，距导电板所在的有源面的距离产生传感器中的信号(即感测范围)变化。
通过描述系统的另一方式，系统通过监控提供给感测导体或元件的电压信号来测量例如从感测元件到接地的负载电流(或阻抗)的性质。该测量可以利用代表待测量的期望性质(即阻抗或电流)的信号或测量的性质。对于该测量，人类乘员至接地具有低阻抗，而空座椅或具有搁置在其上的对象(例如钱包、背包、公文包、杂货、儿童安全座椅等)的座椅至接地具有高阻抗。乘员分类系统可以利用该测量以向其他车辆系统(例如气囊系统或安全带提醒器(SBR)系统)提供输入。例如，如果乘员分类系统从座底传感器检测到指示成人乘员的低阻抗，则它可以指令气囊系统在碰撞中激活与该座椅关联的一个或多个气囊。然而，如果乘员分类系统检测到来自座底传感器的高阻抗，则它可以指令气囊系统在碰撞中禁用与该座椅关联的一个或多个气囊，因为高阻抗测量可以解释为空座椅或包含对象(例如儿童安全座椅)等的座椅。
根据各种示例性实施例，可以使用与测量概念和关联电子硬件兼容的任何电势或信号来驱动屏蔽。例如，屏蔽可以通过与传感器信号类似或相同的信号被驱动，可以连接到固定DC电平，或可以通过各种信号被驱动，以使得能够进行上述多重测量概念。施加到传感器的时变电压可以采取许多形状，但优选形状是具有在大约50kHz至大约150kHz之间的频率的正弦信号。该负载电流在成人乘员处于座椅上时显著增加，而当车辆座椅上存在儿童座椅时仅略微增加。
感测系统可以利用对经由电压信号提供给感测电极的电流的同相(I)和正交(Q)分量进行测量的测量系统。通过该测量系统，在成人与RFIS/潮湿座椅状况之间保持分离。因此，传感器系统可以在正常和潮湿座椅状况下在座椅上的成人与RFIS(面向后部的婴儿座椅)之间进行区分。使用I和Q测量值密封感测电极以免与车辆座椅的潮湿座椅泡沫直接接触，并且确保座椅结构接地，以允许RFIS/潮湿座椅与正常就坐的成人情况之间的分离。
虽然乘员分类系统200、300示出为包括彼此结合利用的多个特征，但系统200、300可以替代地利用比所有提及的机制或特征更多或更少的机制或特征。例如，在其他示例性实施例中，可以在系统200、300中使用更多电极。
虽然在附图中已经阐述每个元件的具体形状，但每个元件可以是促进待由该元件执行的功能的任何其他形状。例如，电极已经示出为平面电极，然而，在其他示例性实施例中，结构可以限定其他形状的电极。此外，虽然在图4中示出特定形式的开关，但根据其他示例性实施例，开关可以是其他形式的，或在不同方向上致动。可以利用现有乘员检测系统(例如美国专利申请第12/541,825号中描述的那些)来使用上面详细描述的感测和分类系统。上述专利申请完整地通过引用合并到本文。
感测系统可以使用由电流测量电路测量的I和Q测量值，电流测量电路将I和Q测量值发送到微处理器以在潮湿座椅状况期间进行乘员的分类，因为当座椅是潮湿的时，至接地的阻抗性质改变。在不使用I和Q的情况下，RFIS(婴儿情况)和小成人(“标准小成人”称为“第5百分位”情况，其为近似108磅的乘员)之间将存在重叠。I和Q测量值二者用以识别RFIS情况与小成人情况之间的分离。
作为替选，无需进行I和Q测量。相反，例如，可以测量发送到感测电极的电流的相位和幅度以得到等效信息。根据实施例，从感测电极到接地的阻抗应表征为使得阻抗的电容性分量与阻抗的电阻性分量对测量值的影响不同。一旦获得I和Q测量值/值(或其他适当的测量值)，就将对应测量信号提供给优选位于乘员分类系统的ECU中的控制器或微处理器。控制器可以配置成进行乘员分类确定(见例如图6、图10、图11)。
此外，对于去往感测电极的电压信号，可以使用并非正弦信号的时变形状。如果情况如此，则可以使用对阻抗的特性进行识别的替选方法。例如，可以将正方形脉冲发送出去至感测电极。可以测量发送出去至感测电极的电流，并且可以使用例如电流脉冲的峰值和上升时间的特性以表征感测电极至接地的阻抗。替代地，可以将不同长度的若干脉冲发送出去至感测电极。通过分析峰值电流与电流随脉冲长度的变化之间的关系，可以推导阻抗的特性。通常，本文描述的电容性(即电场)传感器的操作的原理可以与美国专利公开第2007/0192007号中描述的相同，其全部通过引用合并到本文。
然而，如果座椅上的对象是可能具有对地的低阻抗并且不能与座椅的成人乘员区分的接地导电对象(例如膝上型计算机、便携式DVD播放器等)，则座底传感器可能检测到虚假正信号。这可能导致其他车辆系统进行意外动作，例如，当导电对象位于座椅上时使得SBR系统发出蜂鸣声或提供另一信号。
上述乘员分类系统控制器可以采用图3所示的逻辑，以确定乘员的分类或确定是否存在乘员。控制器可以向其他车辆系统(例如SBR系统)提供适当的信号。控制器和ECU可以经由车辆局域网(LAN)与这些其他车辆系统进行通信。ECU可以经由导线连接到LAN。在图3中，车辆传感器处于启动的状态可以对应于指示座椅中的乘员的存在的测量信号。因此，仅当座底传感器和座椅背部传感器二者提供指示乘员的存在的信号时，应激活其他系统(例如安全带系统)。
在另一示例性实施例中，除了座椅背部中的电场传感器之外进一步地或代替座椅背部中的电场传感器，乘员分类系统可以在座底中利用力敏电阻器(FSR)。FSR可以集成到座底传感器中，或可以与座底传感器分离地设置(例如，耦合到传感器的顶部或底部表面)。FSR的电阻根据正施加到座底的向下力而变化。可以确定由正施加到座底的阈值力产生的电阻，并且因此FSR的电阻可以用以确定座椅是否由向FSR施加相对较高的力的成人或由具有至接地的低阻抗但对FSR施加相对较低的力的对象占用。
控制算法将来自座底加热器的数据划分为两个区域以确定乘员分类；第一区域指示状态为空或小，并且第二区域指示状态为大或被占用。
本文公开的乘员分类系统还适于与用于附加控制系统的ALR(自动锁定卷收器)和ELR(紧急锁定卷收器)技术组合。ALR卷收器是安全带卷收设备之一，并且也称为自动锁定安全带卷收器。以如下方式构造它：当预定量的安全带解卷时，卷绕机构在安全带解卷的方向上的旋转被锁定，并且因此在仅允许卷绕操作的同时防止进一步的解卷操作。具有ALR开关功能的ELR卷收器例如是日本审查实用新型公报第4-15557号(其完整地通过引用合并到本文)中公开的ELR卷收器，以这样的方式构造它：其工作为正常紧急锁定安全带卷收器(ELR)，直到安全带解卷达预定量，并且当安全带解卷达预定量时，它工作为ALR卷收器。ELR包括惯性卷轴，其中安全带的任何突然移动锁定关联卷收器。另一方面，ALR(自动锁定卷收器)将安全带锁定在设置的位置处。
这两种类型的安全带卷收器具有用于检测安全带解卷达预定量(正常地是全量或接近全量)并且用于锁定其进一步解卷操作的机构。因此，通过向锁定机构提供限位开关并且将其用作安全带提取量传感器，可以简化安全带提取量传感器的机构。这种关联安全带技术是可以提供的附加控制数据的源。
根据本发明的另一实施例，提供一种乘员传感器。传感器是根据上述第一至第三实施例中的任何一个布置的，并且被配置成使得安全带提取量传感器是具有ALR开关功能的ELR卷收器的ALR开关传感器。
具有ALR开关功能的ELR卷收器工作为正常紧急锁定安全带卷收器(ELR)，直到安全带解卷达预定量，并且一旦安全带解卷达预定量就工作为自动锁定安全带卷收器(ALR)。在该ALR状态下，进一步的解卷操作被锁定，并且仅可执行卷绕操作。在采用用于检测安全带解卷达预定量的ALR开关传感器的情况下，即使没有采用特定的提取量传感器，传感器也可以用作安全带提取量传感器。
本文公开的实施例的一个目标是建立可方便地组合的数据值的组合，以改进车辆系统的安全性能。具体地说，本公开的乘员分类系统使用来自通过非限定性示例示出为图4中的OC传感器510、520、530和540的多个乘员分类传感器(“OC传感器”)的数据。这些OC中的每一个被配置为经由相应感测电路402向控制器或其他微处理器提供输出信号，以评估车辆座椅中的乘员的身体特性或车辆座椅中不存在乘员。OC传感器可以策略性地布置在先前标识的区带内的车辆座椅构造中，以出于比较目的提供多于一个的输出信号，以用于统计分析，并且依照安全规则控制车辆中的其他系统。在一个实施例中，车辆座椅的区带可以与延伸穿过车辆座椅表面的座椅轴有关。在一个实施例中，第一轴从座底的左边缘到座底的右边缘横向延伸穿过车辆座椅，(即，左和右指定与面向用于乘员进入的的相应车辆门的车辆座椅的边缘是同义的)。另一轴可以包括从座底的前部边缘延伸到后部边缘的中心线(即，前部和后部指定与面向车辆的前部机罩和后部箱的座椅的边缘是同义的)。在这些实施例中，OC传感器可以布置在座底中，以对应于由这些轴建立的座椅表面的象限(或其他界限)。用于每个区带的多个轴和多个形状完全处于本公开的范围内。同样可以建立座椅结构的其他区域，以用于OC传感器布置，包括沿着车辆座椅的侧部和背部的位置或车辆座椅或车辆座椅基座的前部和后部区域。
总之，如上所述，将多个OC传感器布置在车辆座椅中以提供用于利用每个OC传感器提供的数据以针对每个分类定义对于识别座椅中乘员的身体特性所需的经改进的阈值边界的机会。本公开中阐述的乘员分类系统具体地适配成利用已在现有技术的系统中缺失的阈值边界。注意，可以利用OC传感器以建立阈值边界，其将车辆座椅的空或婴儿乘员与座椅中的6岁儿童分离，将6岁儿童分类与第5百分位重量成人女性分类分离，并且将第5百分位重量成人女性分类与第50百分位重量成人男性分类分离。
通常，并且在不限制本公开的实施例的范围的情况下，用于乘员分类的当前标准包括第5百分位成人女性分类，其包括具有85至120磅之间的重量的乘员；用于第50百分位男性分类的乘员分类包括130到190磅之间的重量的乘员。本文所示的系统还可以在包括具有小于20磅的重量的乘员的第一儿童分类、包括具有20至40磅之间的重量的乘员的第二儿童分类以及包括具有40到60磅之间的重量的乘员的第三儿童分类之间进行区分。
在本公开的实施例的一个目标是在乘员分类之间建立更高分辨率阈值的情况下，乘员分类系统可以被配置为以大量组合使用成对乘员分类传感器510、520(同样，“OC传感器”)，以通过适当的重量分类识别车辆乘员。通过来自多于一个的OC传感器的输出识别乘员有助于使小成人与儿童之间的混淆以及小成人与重量介于第5百分位女性与第50百分位男性之间的稍大的成人之间的混淆最小化。系统还更好地制备以使车辆座椅上的乘员和可能改变电流响应(例如车辆座椅中的传感器上的电容或感测读数)的导电物品(即蜂窝电话、计算机、GPS配件等)之间的任何混淆。
本文包括的图5示出如何随处理器、控制器、相应感测电路和关联计算机化存储器利用多个OC传感器510、520、530、540以对于乘员分类系统提供大量阈值边界的一个示例。如图5所示，至少一对OC传感器可以将指示OC传感器中的相应电极上的电流或电流特性的变化的相应输出信号发送到控制器。电流的变化可以指示用于电极的电感值，并且可以绘制于坐标系(例如(但不限于)图5的笛卡尔坐标)中。
在使用车辆中的乘员分类系统之前，通过活体测试主体和来自大量OC传感器的多个输出信号建立用于优选乘员分类的阈值边界。在所示示例中，并且在不将实施例限制为任何一种操作理论的情况下，针对每个相应OC传感器输出，沿着分别分配的x和y轴使用输出信号值(或关于来自输出信号的相应OC传感器计算的代表性电感值)绘制用于活体主体的测试数据。对测试数据进行校准，从而每个测试乘员的已知重量与用以绘制测试数据的坐标系(即，沿x和y轴的针对每个相应OC传感器的电感值)关联。通过统计分析测试数据以及与阈值数据建立的阈值边界的关联关系，本文描述的系统可以使用阈值边界以将乘员计算为特定分类内的拟合(可以建立婴儿或承运座椅、6岁儿童乘员对第5百分位重量成人女性乘员(边界600)以及更大的女性对第50百分位重量成人男性(边界605))。在一个非限定性示例中，可以通过中点或统计平均分析来确定用于每个分类的阈值边界，以针对各种重量在分类系统中在统计上显著的测试数据点之间绘制分类阈值边界。阈值边界可以包括对于任何给定应用指定的容限等级，以在一个方向或另一方向上移动阈值边界，由此调整乘员分类范围和分辨率。因此，阈值边界对于特定应用是可定制的。
在从活体测试数据定制阈值边界时，如图5所示，OC传感器510、520、530和540均向控制器提供对车辆座椅的相应区带中的该OC传感器处存在的电信号响应进行量化的输出信号。在图5的示例中，每个量化的电响应(例如图6所示的OC传感器之一中的特定电极处的感测电流的正交分量)可以绘制为与阈值边界相同的坐标系上的坐标对中的坐标。以此方式，本文描述的系统以其他先前使用的乘员分类系统尚未进行的方式是可扩展的。
使用车辆座椅结构的选定区带中的成对的OC传感器允许以对于特定应用通过经验确定的统计上显著的方式从每个OC传感器发出的区带化输出信号的加权。承载从选定区带之一中的选定OC传感器之一发出的数字可记录标识的输出信号不仅允许乘员分类中的更高的分辨率，而且还允许数据点的指数级地更多的组合以调整其他车辆系统(特别是气囊部署和安全带信号传送)。
关于气囊部署，OC传感器输出信号的种类和量值产生针对关于车辆中的气囊、安全带和其他系统的部署策略的更大控制。关于气囊，区带化的OC传感器分析将为选择车辆中的给定乘员是否应经受气囊抑制程度、低风险气囊部署以及最适合于已经通过较好的重量估计而正确地分类的乘员调适的气囊部署给予更多意义。
图5示出仅一个坐标系，其中，阈值边界数据600、605可以与OC传感器数据进行比较。在图4所示的示例中，从左到右定向的一对OC传感器(例如530、540或510、520)均向坐标系中的一个轴提供Q值(感测的电流值的正交分量)。图5中的这种表示仅仅是为了易于解释的示例，并且乘员分类系统可以比较计算机化硬件中的数据而无需实际编译x和y轴坐标图。统计和数据处理技术还可以用以将OC传感器数据编译为多维坐标系、多维表、计算机化寄存器以及用以跟踪并且比较计算机化系统中的数据点的大量其他坐标系。因此，在本文公开的用于计算机硬件(处理器、控制器、存储器、图形卡等)的乘员分类系统的范围内，将来自许多OC传感器和许多对OC传感器的数据叠加到一个整体坐标系中以实现目标。术语“坐标系”因此不限于图形坐标，而是可以通过经受统计和数据处理技术的任何计算机化形式得以表示。
图3中还示出与本公开关联的有用的一组示例性计算机硬件。
可以关于传感器布置、或者如本文指代的相对于如图6和图7所示的车辆座椅基座的上述“乘员分类传感器”考虑本文描述的概念的其他实施例。图6A和图6B示出示例车辆座椅基座的截面和每个的示例尺寸。本文的附图中列出的数字或尺寸皆非以任何方式是限定性的，因为本文描述的概念适用于许多不同大小和形状的车辆座椅。然而，图6A和图6B的示例示出具有邻近和/或连接到基座602的弹簧区域620的底盘区域610的车辆座椅基座602。图6B示出弹簧区域620中的用于传感器的可用空间的尺寸的一个示例。图9A从关于相对于车辆座椅基座上的其他结构(例如座椅带组件)的传感器布置的不同视角示出车辆座椅基座的另一视图。图9B示出车辆座椅基座的底盘区域附近的前部传感器实际上可以包括至少两个逐侧传感器810A、810B。
图8示出上述OC传感器810、820的一个示例，其以容纳将第一乘员分类传感器810布置在车辆座椅的前部区块附近的座椅底板区域810附近并且将第二乘员分类传感器820布置在车辆座椅的弹簧区域或后部区块附近的方式布置到支撑结构830上。在一个非限定性实施例中，支撑结构通过由具有40硬度的硬度额定值或在35至45硬度的硬度范围内的弹性间隔物分离的铜带板保持传感器。支撑结构830在车辆基座内的位置对于不同的车辆座椅风格是可调整的，并且支撑结构的边缘可以沿着从车辆座椅的后部延伸到前部的轴布置。在本申请的一个非限定性实施例中，支撑结构位于车辆座椅中，从而穿过车辆座椅横向地居中，从而第一乘员分类传感器810的相对于方向盘的邻近边缘接近的车辆座椅的底盘区域的后部边缘，并且第二乘员分类传感器的远端边缘相对于方向盘接近车辆座椅的弹簧区域的背部边缘。车辆座椅的绝对前部边缘与车辆座椅的绝对后部边缘之间的中间位置也可用于在座椅基座中构造传感器组件。
图10和图11示出图6-图9的实施例可以如何特别是关于现有技术的上述“灰色区带”产生提供车辆乘员大小之间的更好的分离度的更明确并且可靠的阈值边界。图10是建立分离包括处于联邦法规(FMVSS208)的第5百分位女性类别内的较小成人的儿童乘员的第一阈值边界600(例如显示的来自小成人数据的六岁儿童数据)的示例结果。图11进一步继续并且绘制用于分离并且识别成人的不同分类的第二阈值边界605(即，将按重量的的第50百分位成人与较小的成人分离。对于图10和图11，已经根据从图6-图9的前部和后部车辆座椅乘员分类传感器收集的(附图所示的)测试数据编译图中所示的两个边界。该性质的测试已经考虑大量条件(例如影响传感器输出的座椅型号和构造以及用作座椅垫的闭合单元或打开单元泡沫的种类)。
出于本公开的目的，术语“耦合”意指直接或间接地将两个构件(电、机械或磁)彼此结合。这种结合可以是本质上固定的或本质上可移动的。可以通过与彼此集成地限定为单个整体的两个构件(电或机械)和任何附加中间构件或通过两个构件或彼此附接的两个构件和任何附加构件实现这种结合。这种结合本质上可以是永久性的，或者替代地本质上可以是可移除的或可释放的
已经参考示例实施例描述了本公开，然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以在形式和细节方面进行改变。例如，虽然可能已经将不同示例实施例描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但预期所描述的特征可以彼此互换或者替代地在所描述的示例实施例中或其他替选实施例中彼此组合。因为本公开的技术是相对复杂的，所以并非技术的所有改变是可预见的。参考示例实施例描述的并在所附权利要求中阐述的本公开明显旨在尽可能是宽泛的。例如，除非特别另外指出，否则陈述单个特定要素的权利要求也包括多个这样的特定要素。
还重要的是，注意，优选和其他示例性实施例所示的系统的要素的构造和布置仅是说明性的。虽然在本公开中已经详细描述仅特定数量的实施例，但浏览本公开的本领域技术人员将容易理解，在不实质上脱离所陈述的主题的新颖教导和优点的情况下，各种修改(例如各种要素的大小、尺寸、结构、形状和比例的改变、参数值、安装布置、材料的使用、颜色，定向等)是可能的。例如，示出为集成地形成的要素可以由多个部分构造，或示出为多个部分的要素可以集成地形成，组装的操作可以颠倒或以其他方式变化，系统的结构和/或构件或连接器或其他要素的长度或宽度可以变化，要素之间提供的调整或附接位置的性质或数量可以变化。应注意，系统的要素和/或组件可以由提供足够的强度或耐久性的各种材料中的任何一种构造。
因此，所有这些修改旨在包括于本公开的范围内。在不脱离本主题的精神的情况下，可以在优选和其他示例性实施例的设计、操作条件和布置方面进行其他替换、修改、改变和省略。

Claims (24)

1.一种用于对车辆中的乘员进行分类的系统，包括：
至少一对乘员分类传感器，每个乘员分类传感器具有可安装在车辆座椅的座底中的感测电极和与所述感测电极相对的位于所述车辆座椅中的屏蔽电极；
相应感测电路，其针对所述至少一对中的每个乘员分类传感器可操作地耦合到相应的所述感测电极和屏蔽电极；以及
控制器，其包括可操作地耦合到所述相应感测电路的计算机存储器，
其中，所述控制器进行操作以将所述相应感测电路配置为多个电路配置；并且
其中，在所述电路配置中，所述感测电极和所述屏蔽电极电耦合到所述感测电路，
其中，所述控制器将控制信号发送到所述感测电路，并且测量多个感测电流测量值，每个感测电流测量值对应于所述电路配置之一，其中，所述感测电路还配置成检测由于位于所述车辆座椅上的对象的存在而引起的至少一对感测电极上的感测电流的阻抗的至少一个特性的变化，
其中，与所述至少一对感测电极对应的所述感测电路向所述控制器提供与在所述相应感测电极上的所述感测电流的阻抗的特性的相应变化对应的相应输出信号，
其中，所述存储器将乘员分类建立为与坐标系中绘制的所述阻抗的特性的相应变化对应的阈值边界；并且
其中，所述控制器使用所述相应输出信号作为坐标对，以相对于所述阈值边界而针对所述坐标对识别相应乘员分类。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器利用存储在所述存储器中的所述阈值边界，并且相对于所述阈值边界而评估所述坐标对，以针对所述坐标对识别所述相应乘员分类。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器在操作上耦接到归一化电路和相应感测电路，并且系统还包括所述归一化电路与相应感测电路之间的开关，其中所述开关使归一化电路与感测电路隔离开，以独立于感测电路测量系统阻抗，并且其中所述控制器还进行操作以针对每个乘员分类传感器将所述相应感测电路配置为四种电路配置。
4.如权利要求1所述的系统，还包括左侧乘员分类传感器和右侧乘员分类传感器，其中，坐标系包括x轴值和y轴值，并且其中，所述x轴值是表示左侧感测电极上的左侧感测电流的正交分量的量值的Q值，并且所述y轴值表示右侧感测电极上的右侧感测电流的正交分量的附加量值。
5.如权利要求1所述的系统，还包括前部乘员分类传感器和后部乘员分类传感器，其中，坐标系包括x轴值和y轴值，并且其中，所述x轴值是表示前部感测电极上的前部感测电流的正交分量的量值的Q值，并且所述y轴值表示后部感测电极上的后部感测电流的正交分量的附加量值。
6.如权利要求1所述的系统，所述控制器基于电流的所述变化计算所述屏蔽电极与对应的所述感测电极之间的阻抗，以对所述对象进行分类。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述控制器确定是否激活安全带指示器或安全气囊。
8.如权利要求6所述的系统，其中，可压缩材料布置在所述感测电极与所述屏蔽电极之间。
9.如权利要求1所述的系统，还包括位于车辆座椅的相应区带中的乘员分类传感器的附加对。
10.如权利要求1所述的系统，其中，阈值数据建立6岁儿童分类与第5百分位女性分类之间的第一阈值边界，使得所述控制器将所述输出信号的所述坐标对与所述第一阈值边界进行比较，以针对所述坐标对识别所述乘员分类。
11.如权利要求1所述的系统，其中，阈值数据建立第5百分位女性分类和第50百分位男性分类之间的第二阈值边界，使得所述控制器将所述输出信号的所述坐标对与所述第二阈值边界进行比较，以针对所述坐标对识别所述乘员分类。
12.如权利要求1所述的系统，其中，至少一个乘员分类传感器位于所述车辆座椅的基部的底盘区域附近，并且其中，至少一个其他乘员分类传感器位于所述车辆座椅的基部的弹簧区域附近。
13.如权利要求1所述的系统，其中，所述阈值边界和所述输出信号应用于坐标系作为用于相应乘员分类传感器的阻抗值。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述控制器将多组坐标对重叠到建立所述阈值边界的坐标系上，使得所述控制器比较用于多对乘员分类传感器的输出信号，并且相对于阈值数据而分配乘员分类。
15.一种用于对位于车辆内的车辆座椅上的对象进行分类的系统，所述系统包括：
第一乘员分类传感器，其固定到车辆座椅的前部区域；
第二乘员分类传感器，其固定到所述车辆座椅的后部区域；
其中，每个乘员分类传感器具有与屏蔽电极相对地定位的感测电极；
相应感测电路，其针对每个乘员分类传感器可操作地耦合到相应的所述感测电极和所述屏蔽电极；以及
控制器，其包括可操作地耦合到所述相应感测电路的计算机存储器，
其中，所述控制器进行操作以将所述相应感测电路配置为多个电路配置；并且
其中，在所述电路配置中，所述感测电极和所述屏蔽电极电耦合到所述感测电路，
其中，所述控制器将控制信号发送到所述感测电路并且测量多个感测电流测量值，每个感测电流测量值对应于所述电路配置之一，
其中，所述感测电路还配置成检测由于位于所述车辆座椅上的对象的存在而引起的至少一对感测电极上的感测电流的阻抗的至少一个特性的多个变化，
其中，与所述至少一对感测电极对应的所述感测电路向所述控制器提供与在所述相应感测电极上的感测电流中的阻抗的所述至少一个特性的多个变化对应的相应输出信号；以及
其中，所述存储器将乘员分类建立为与坐标系中绘制的阻抗的特性的相应变化对应的阈值边界；并且
其中，所述控制器使用所述相应输出信号作为坐标对，以相对于所述阈值边界而针对所述坐标对识别相应乘员分类。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述前部区域对应于车辆座椅基部的底盘区域。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述后部区域对应于车辆座椅基部的弹簧区域。
18.如权利要求15所述的系统，其中，与所述第二乘员分类传感器相比，所述第一乘员分类传感器是加长的。
19.如权利要求15所述的系统，其中，所述感测电极和所述屏蔽电极包括由弹性间隔物分离的铜带板。
20.如权利要求19所述的系统，其中，所述弹性间隔物具有在35硬度至45硬度的范围内的硬度测量值。
21.如权利要求15所述的系统，其中，所述感测电极和所述屏蔽电极位于支撑结构上，所述支撑结构具有使得通过从所述车辆座椅的所述前部区域延伸到所述车辆座椅的所述后部区域来配合在所述车辆座椅中的尺寸。
22.如权利要求21所述的系统，其中，所述支撑结构位于所述车辆座椅中，以横向地穿过所述车辆座椅居中，使得所述第一乘员分类传感器的近端边缘邻近所述车辆座椅的底盘区域的后部边缘，并且所述第二乘员分类传感器的远端边缘邻近所述车辆座椅的弹簧区域的背部边缘。
23.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一乘员分类传感器包括位于所述车辆座椅中的左分离传感器和右分离传感器，以在其之间限定空间。
24.如权利要求15所述的系统，还包括信号产生设备，驱动感测电极和屏蔽电极中的至少一个以在感测电极和屏蔽电极上产生不同的电压；并且其中所述控制器进行操作以针对每个乘员分类传感器将相应的所述感测电路配置为四种电路配置。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10434916B2 (en) 2013-12-27 2019-10-08 Ts Tech Co., Ltd. Seat with wakefulness-maintaining device
JP2020508912A (ja) * 2016-12-23 2020-03-26 ティ．ケイ．ホールディングス、インコーポレイテッド 車両に着座した乗員の動作を検出するシステムおよび方法
DE112018004105T5 (de) * 2017-08-10 2020-07-09 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Insassendetektionssystem
JP7135558B2 (ja) * 2018-08-07 2022-09-13 株式会社デンソー ヒータ装置
TWI681740B (zh) * 2019-03-06 2020-01-11 華碩電腦股份有限公司 坐墊
CN110562180B (zh) * 2019-09-17 2020-06-23 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种根据不同乘员点爆安全气囊的方法、系统及车辆
WO2021134008A1 (en) 2019-12-24 2021-07-01 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Apparatus and method of producing a sensing substrate
US11565626B2 (en) * 2020-12-31 2023-01-31 Joyson Safety Systems Acquisitions LLC Systems and methods for child presence detection with driver warning alerts and bypass option
DE102021123456A1 (de) 2021-09-10 2023-03-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Ermittlung wenigstens einer Eigenschaft eines Fahrzeugteils sowie Fahrzeugteil

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6076853A (en) * 1997-11-13 2000-06-20 Automotive Systems Laboratory, Inc. Altitude/temperature compensation for a gas-filled weight sensor
CN101462526A (zh) * 2007-12-17 2009-06-24 现代摩比斯株式会社 采用两个负载传感器的乘客识别装置
US7860625B2 (en) * 2007-11-30 2010-12-28 Nissan North America, Inc. Vehicle occupant classification system
JP5135242B2 (ja) * 2009-01-22 2013-02-06 本田技研工業株式会社 車両用乗員検出装置
CN102725183B (zh) * 2009-11-19 2015-05-27 Tk控股公司 乘客检测和分类系统

Family Cites Families (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4540979A (en) 1982-09-28 1985-09-10 Gerger Edward J Grip-responsive operator alertness monitor
CA1261236A (en) 1984-09-27 1989-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steering wheel
US6906700B1 (en) 1992-03-05 2005-06-14 Anascape 3D controller with vibration
US6445988B1 (en) 1997-02-06 2002-09-03 Automotive Technologies International Inc. System for determining the occupancy state of a seat in a vehicle and controlling a component based thereon
US7542836B1 (en) * 1993-11-23 2009-06-02 Peter Norton Vehicle occupant presence and position sensing system
US7421321B2 (en) 1995-06-07 2008-09-02 Automotive Technologies International, Inc. System for obtaining vehicular information
US7126583B1 (en) 1999-12-15 2006-10-24 Automotive Technologies International, Inc. Interactive vehicle display system
US5563354A (en) 1995-04-03 1996-10-08 Force Imaging Technologies, Inc. Large area sensing cell
US20060284839A1 (en) 1999-12-15 2006-12-21 Automotive Technologies International, Inc. Vehicular Steering Wheel with Input Device
US6016103A (en) 1997-09-25 2000-01-18 Leavitt; Larry Sleep-detecting driving gloves
US6392542B1 (en) 1999-07-12 2002-05-21 Automotive Systems Laboratory, Inc. Occupant sensor
US6333736B1 (en) 1999-05-20 2001-12-25 Electrotextiles Company Limited Detector constructed from fabric
US7635984B2 (en) 1999-07-12 2009-12-22 Tk Holdings Inc. Electric field sensor and vehicle safety system
JP4157677B2 (ja) 1999-10-06 2008-10-01 タカタ株式会社 乗員拘束保護装置
US6529122B1 (en) 1999-12-10 2003-03-04 Siemens Technology-To-Business Center, Llc Tactile sensor apparatus and methods
JP2002274326A (ja) 2001-03-16 2002-09-25 Takata Corp 乗員センサ
US6459974B1 (en) * 2001-05-30 2002-10-01 Eaton Corporation Rules-based occupant classification system for airbag deployment
AU2002363150A1 (en) * 2001-10-31 2003-05-12 Automotive Systems Laboratory, Inc. Transaction verification systems and method
US6590499B1 (en) 2002-02-04 2003-07-08 D'agosto Joseph Monitor alarm for detecting vehicle driver's sleepiness
KR100557773B1 (ko) 2002-08-21 2006-03-07 현대모비스 주식회사 에어백 모듈의 멤브레인 혼 스위치 구조
EP1457391A1 (en) 2003-03-10 2004-09-15 IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. System for detecting seat occupancy
DE20309877U1 (de) 2003-06-26 2003-10-30 Trw Automotive Safety Sys Gmbh Fahrzeugsicherheitssystem
US20050052426A1 (en) 2003-09-08 2005-03-10 Hagermoser E. Scott Vehicle touch input device and methods of making same
US7089099B2 (en) 2004-07-30 2006-08-08 Automotive Technologies International, Inc. Sensor assemblies
JP4860625B2 (ja) 2004-10-08 2012-01-25 イマージョン コーポレーション タッチ式入力装置におけるボタンおよびスクロール動作シミュレーション用の触覚フィードバック
WO2006066097A2 (en) 2004-12-17 2006-06-22 Stoneridge Control Devices, Inc. Touch sensor system and method
WO2006078604A2 (en) 2005-01-18 2006-07-27 Rallypoint, Inc. Sensing input actions
US20060196281A1 (en) 2005-03-02 2006-09-07 Delphi Technologies, Inc. Capacitive load cell apparatus having a non-planar nonconductive elastomeric dielectric
US20060262103A1 (en) 2005-04-08 2006-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Human machine interface method and device for cellular telephone operation in automotive infotainment systems
JP4315388B2 (ja) 2005-04-13 2009-08-19 株式会社デンソー 乗員検知システム
US7688213B2 (en) 2005-05-06 2010-03-30 Jerome Arnold Power Sleep alert device
US7830265B2 (en) 2005-05-06 2010-11-09 Jerome Arnold Power Sleep alert device
JP4814594B2 (ja) 2005-09-14 2011-11-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 車載設備の操作装置
JP5026690B2 (ja) 2005-11-21 2012-09-12 株式会社ジャパンディスプレイイースト 表示装置
US8818637B2 (en) 2006-01-26 2014-08-26 Tk Holdings Inc. Occupant classification system
DE102006031207B3 (de) 2006-07-03 2007-11-22 Takata-Petri Ag Sensorsystem für ein Lenkrad eines Kraftfahrzeuges
JP4721058B2 (ja) 2006-07-11 2011-07-13 株式会社デンソー 車両用座席装置及びその製造方法
JP2010503113A (ja) 2006-09-09 2010-01-28 エフ−オリジン・インコーポレイテッド 統合感圧レンズ組立品
US7989725B2 (en) 2006-10-30 2011-08-02 Ink-Logix, Llc Proximity sensor for a vehicle
WO2009006318A1 (en) 2007-06-29 2009-01-08 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer transducers for sensory feedback applications
US9268401B2 (en) 2007-07-30 2016-02-23 University Of Utah Research Foundation Multidirectional controller with shear feedback
EP2036764A1 (en) 2007-09-12 2009-03-18 IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. Method and system for detecting an occupancy state of a vehicle seat
JP4975824B2 (ja) 2007-10-18 2012-07-11 パイオニア株式会社 静電容量検出装置
US20100250071A1 (en) 2008-03-28 2010-09-30 Denso International America, Inc. Dual function touch switch with haptic feedback
US20100053087A1 (en) 2008-08-26 2010-03-04 Motorola, Inc. Touch sensors with tactile feedback
JP5226442B2 (ja) 2008-09-19 2013-07-03 日本写真印刷株式会社 感圧センサ
US8405527B2 (en) 2009-02-27 2013-03-26 Stoneridge Control Devices, Inc. Touch sensor system with memory
US8406961B2 (en) 2009-04-16 2013-03-26 Panasonic Corporation Reconfigurable vehicle user interface system
US9430078B2 (en) 2009-08-12 2016-08-30 Google Technology Holdings LLC Printed force sensor within a touch screen
FI127197B (fi) 2009-09-04 2018-01-31 Canatu Oy Kosketusnäyttö ja menetelmä kosketusnäytön valmistamiseksi
US8564424B2 (en) 2009-12-07 2013-10-22 Inventioneers Etc., Llc Steering wheel hand position sensing device
US8519974B2 (en) 2010-01-19 2013-08-27 Sony Corporation Touch sensing device, touch screen device comprising the touch sensing device, mobile device, method for sensing a touch and method for manufacturing a touch sensing device
US9361018B2 (en) 2010-03-01 2016-06-07 Blackberry Limited Method of providing tactile feedback and apparatus
US20110216015A1 (en) 2010-03-05 2011-09-08 Mckesson Financial Holdings Limited Apparatus and method for directing operation of a software application via a touch-sensitive surface divided into regions associated with respective functions
JP5805974B2 (ja) 2010-03-31 2015-11-10 ティーケー ホールディングス，インコーポレーテッド ステアリングホイールセンサ
US8983732B2 (en) 2010-04-02 2015-03-17 Tk Holdings Inc. Steering wheel with hand pressure sensing
US8698764B1 (en) 2010-06-30 2014-04-15 Amazon Technologies, Inc. Dorsal touch input
US8547215B2 (en) 2010-11-24 2013-10-01 Denso Corporation Information presentation apparatus and system
US20120232751A1 (en) 2011-03-07 2012-09-13 Jorge Guspan Pressure-Sensitive Steering Wheel Controls
DE102011076174A1 (de) 2011-05-20 2012-11-22 Robert Bosch Gmbh Haptisches Lenkrad, Lenkradsystem und Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug
DE102012000572A1 (de) 2012-01-16 2013-07-18 Trw Automotive Safety Systems Gmbh Lenkrad, Airbagmodul für ein Lenkrad und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2014043664A1 (en) 2012-09-17 2014-03-20 Tk Holdings Inc. Single layer force sensor
US9372538B2 (en) 2012-09-28 2016-06-21 Denso International America, Inc. Multiple-force, dynamically-adjusted, 3-D touch surface with feedback for human machine interface (HMI)
EP2943383B1 (en) 2013-01-11 2020-11-04 TK Holdings Inc. Occupant classification system with seat back sensor
WO2014126999A1 (en) 2013-02-13 2014-08-21 Tk Holdings Inc. Steering wheel hand detection systems
US9511732B2 (en) 2014-01-23 2016-12-06 Tk Holdings Inc. Occupant presence and classification system
US9310946B2 (en) 2014-01-23 2016-04-12 Top Victory Investments Limited Capacitive-type touch control display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6076853A (en) * 1997-11-13 2000-06-20 Automotive Systems Laboratory, Inc. Altitude/temperature compensation for a gas-filled weight sensor
US7860625B2 (en) * 2007-11-30 2010-12-28 Nissan North America, Inc. Vehicle occupant classification system
CN101462526A (zh) * 2007-12-17 2009-06-24 现代摩比斯株式会社 采用两个负载传感器的乘客识别装置
JP5135242B2 (ja) * 2009-01-22 2013-02-06 本田技研工業株式会社 車両用乗員検出装置
CN102725183B (zh) * 2009-11-19 2015-05-27 Tk控股公司 乘客检测和分类系统

Also Published As

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US10926662B2 (en) 2021-02-23
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