CN110641336A - 一种气流感测座椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气流感测座椅，包括座椅本体、气囊、感测组件及微控制单元；气囊设在座椅本体内部，气囊内部设有支撑结构，支撑结构用于使气囊内保持有适量气体，气囊与感测组件之间设有传导机构，传导机构将气囊内部的气体扰动传导至感测组件，感测组件用于根据气体扰动产生对应的模拟电信号，感测组件与微控制单元电连接，所述微控制单元用于对模拟电信号进行分析运算以获取用户的生物讯号。该气流感测座椅无需在座椅本体内埋设其他电子感压组件，避免了频繁受压导致的电子感压组件受损的现象，而且检测过程中无需向气囊充气，成本较低。此外，还在传导机构上设置了缓漏气结构，保证了气流扰动处于感测组件的检测范围，利于提高准确性。

Description

一种气流感测座椅

技术领域

本发明涉及汽车座椅技术领域，特别涉及一种气流感测座椅，该座椅能够通过气流变化测量乘客呼吸、心率等讯号，用于为客户提供更多舒适、健康的服务。

背景技术

随着当代汽车技术的快速发展，汽车逐渐走进千家万户，成为了人们日常出行的主要交通工具，与此同时，人们对汽车座椅的乘坐舒适性也越来越重视，是否能够为用户提供舒适且方便的服务成为评价座椅性能的重要指标之一。目前国内的汽车座椅主要是利用弹性填料作为坐垫和靠背部分的主要填充物，实现了座椅对人体的包裹。但是，现有座椅在对人体生物信号的自动检测以及根据生物信号提供舒适、健康、安全、方便的服务方面仍存在缺陷。

近年来，针对生物信号检测以及基于生物信号提供舒适、健康的服务技术逐渐成为人们的研究热点，特别是对呼吸、心率等多种生物信号的自动检测技术要求日趋增加，这主要是因为乘客的呼吸、心率能够有效反应乘客的身体和精神状态，因此呼吸、心率也成为提供更多新服务的基础。传统的汽车座椅大多通过摄影机侦测脸部血流变化以获取用户的生理讯号，该检测方法虽然能够实现非接触式的侦测，但缺点是运算量较大，检测结果容易受到环境光源和身体移动的影响，且容易涉及用户的隐私问题。也有一些汽车座椅采用雷达感测胸部的微震动以换算出用户的生理讯号，该检测方法虽然不涉及用户的隐私，但其在检测过程中需要将雷达对准用户的胸部区域，同时注入额外的能量，对于人体健康是否存在损伤目前还有待证实。另外，也有一些汽车座椅通过在座垫和靠背内部埋设压电感测组件、电容式薄膜传感器、压电电缆传感器等来侦测用户生理讯号，但是，由于埋设的电子组件长期受压，极易损坏，不仅导致使用寿命较短，而且电路的破损或短路也存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种气流感测座椅，包括座椅本体、气囊、感测组件及微控制单元；所述气囊设置在座椅本体内部，气囊内部设有可变形的支撑结构，所述支撑结构用于使气囊内保持有适量气体，所述气囊与所述感测组件之间设置有传导机构，所述传导机构用于将气囊内部的气体扰动传导至感测组件，所述感测组件用于根据气体扰动产生相对应的模拟电信号，所述感测组件与微控制单元电连接，所述感测组件将模拟电信号传输至微控制单元，所述微控制单元用于对模拟电信号进行分析运算以获取用户的生物讯号。

进一步的，所述气囊包括第一气囊层和第二气囊层，第二气囊层与第一气囊层的边缘密封连接，所述第一气囊层与所述第二气囊层之间设置有可变形的支撑结构，所述气囊上开设有连接口，连接口与传动机构密封连接。

进一步的，所述支撑结构为聚合物材料、三明治网布、棉花、海绵或不织布。

进一步的，所述第一气囊层和第二气囊层均由柔软且不透气的聚合物材料制成；所述支撑结构采用塑料成型工艺制备而成。

进一步的，所述传导机构用于将气体扰动传导至感测组件，所述传导机构设有若干与外界导通的微孔道。

进一步的，还包括输出单元，所述输出单元为无线通信网路、整车通讯电路、控制器区域网、串型数据通讯协议、以太网络、显示单元、光线或声音指示器、发声单元或内存。

进一步的，所述座椅本体还配设有用于改变座椅参数的调节系统，所述调节系统与微控制单元电连接；所述座椅参数包括座椅高度、座椅角度、头枕高度、座椅前后位置、腰托高度、座椅温度及座椅通风性。

进一步的，所述感测组件包括传感器与放大器，所述传感器用于产生与气体扰动相对应的模拟电信号，所述放大器用于放大模拟电信号；所述微控制单元包括模数转换器和运算单元，所述模数转换器用于将经过放大处理的模拟电信号转换为数字信号，所述运算单元用于对数字信号进行分析运算以获取生物讯号。

一种智能座椅调节方法，基于上述的一种气流感测座椅，包括如下步骤：

通过感测组件监测气囊内部的气体扰动，并产生与气体扰动相对应的模拟电信号；

对模拟电信号进行放大处理；

将经过放大处理的模拟电信号转化为数字信号；

对数字信号进行分析运算以获取生物讯号；

微控制单元根据生物讯号改变座椅参数。

进一步的，所述对数字信号进行分析运算以获取生物讯号包括如下子步骤：

根据生物讯号的特征，利用带通滤波器对数字信号进行处理，提取样品信号；

滤除样品信号中的干扰信号，获取生物讯号。

本发明所起到的有益技术效果如下：

与现有技术相比较，本发明公开了一种气流感测座椅，该座椅在座椅本体内部埋设有气囊，气囊内部设置有可变形的支撑结构，保证了气囊内部存有适量气体，气囊受压后内部气体会发生流动，引起的气体扰动会及时经传导机构传导至感测组件，感测组件会根据感测到的气体扰动信号产生相匹配的模拟电信号，由微控制单元对模拟电信号进行解析获取生物讯号。在生物讯号的获取过程中，只需要在座椅本体中埋设气囊即可，气囊可以设置在座椅的座部或背部，或者两者皆有，无需设置其他电子感压组件，避免了压力过高导致的传统电子感压组件受损等现象；而且在检测过程中，无需利用气泵向气囊充气，整个座椅结构简单，成本低，寿命长。最重要的是，传导机构还设有缓漏气结构，防止了较强的气流扰动的产生，保证了气流扰动始终处于感测组件的检测范围，提高了检测的准确性。

附图说明

图1为实施例1中气流感测座椅的架构图。

图2为实施例1中气囊、感测组件、微控制单元及输出单元的连接关系示意图。

图3为实施例1中传感器、放大器、模数转化器及运算单元的连接关系示意图。

图4为实施例1中气囊的整体结构示意图。

图5为实施例1中气囊的各部件连接关系示意图。

图6为实施例1中传导机构的各部件位置关系示意图。

图7为实施例1中传导机构的剖面图。

图8为实施例1中传导机构的整体结构示意图。

图9为实施例1中气囊在座椅本体内的分布示意图。

图10为实施例1中调节系统在座椅本体内部的分布结构图。

图11为实施例2中智能座椅调节方法的流程示意图。

图12为实施例2中对数字信号进行分析运算的流程示意图。

图13为实施例2中获取到的与气体扰动相对应的模拟电信号示意图。

图14为实施例2中得到的数字信号、滤波后的心跳样品信号及滤波后的呼吸样品信号示意图。

图15为实施例2中汽车引擎启动时引起的干扰信号示意图。

图16为实施例2中经过后处理的心跳讯号、未经后处理的心跳讯号以及由心电图获取到的心跳讯号的对比图。

图17为实施例2中有人坐与无人坐时的气动讯号变化图。

图18为实施例2中用于判断是否有人坐在椅子上的算法流程示意图。

图19为实施例2中分类不同坐下类别的算法。

附图标记：

1-座椅本体，11-靠背，12-座垫，2-气囊，21-支撑结构，22-第一气囊层，23-第二气囊层，24-联通气管，3-感测组件，31-传感器，32-放大器，4-微控制单元，41-模数转化器，42-运算单元，5-传导机构，51-调压片，52-传输管，53-第一导气管，54-第二导气管，55-卡槽结构，6-输出单元，7-调节系统，71-背部加热装置，72-背部通风装置，73-按摩装置，74-座垫加热装置，75-腰托装置，76-肩部支撑装置，77-侧翼支撑装置，78-硬度调节装置。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种气流感测座椅，包括座椅本体1、气囊2、感测组件3及微控制单元4。气囊2设置在座椅本体1内部，气囊2内部设有可变形的支撑结构21，支撑结构21用于使气囊2内保持有适量气体。由于受压后气囊2的体积发生改变引起了气囊2内部的气流扰动，因此为了实现气囊2体积的可变，设置在气囊2内部的支撑结构21必须具有一定微弹性，同时还需要有容纳适量气体的空间。气囊2与感测组件3之间设置有传导机构5，传导机构5用于将气囊2内部的气体扰动传导至感测组件3。感测组件3能够感应到气流的微变化，并根据气体微变化产生与气体扰动相对应的模拟电信号。感测组件3与微控制单元4电连接，感测组件3会将产生的模拟电信号传输至微控制单元4。微控制单元4用于对模拟电信号进行分析运算以获取用户的生物讯号。其中，生物讯号可以是指心率频带、呼吸频带、身高相关讯息、体重相关讯息、体型相关讯息、以及说话、坐下、起身、微调坐姿等体动讯号。

一般为了实现对用户的体动讯号进行全面而准确的检测，需在座椅本体1内部埋设多个气囊2，如图9所示，多个气囊2均匀分布在座椅本体1的靠背11和座垫12上，各气囊2分别配设有感测组件3和微控制单元4。当有人体坐在座椅本体1上，人体的生理活动会对设置在座垫12和靠背11上的各气囊2产生影响，如随着呼吸不断进行，设置在靠背11内部的气囊2受压情况会发生改变，其内部气流就会产生微量变化，各气囊2内部出现的这种气流微量变化会经传导机构5传导至感测组件3，并由感测组件3输出对应的模拟电信号至微控制单元4，由微控制单元4完成对模拟电信号的解析并获取生物讯号。经各个微控制单元4获取得到的生物讯号先经过分类器进行分类，然后对分类后的生物讯号整合后传输至输出单元6。其中，分类器包括类神经网络、判定树、向量支持机、贝氏信度网络。输出单元6可选用无线通信网路、整车通讯电路、控制器区域网、串型数据通讯协议、以太网络、显示单元、发声单元、光线或声音指示器或内存中的任一种，在此不做限制。本实施例中，座椅本体1内部共埋设有6个气囊2，其中三个气囊2并排设置在座垫12内部，而另外三个气囊2并排设置靠背11内部，气囊2为方形结构，三个气囊2基本覆盖了座垫12和靠背11的全部区域。当然，气囊2的设置数量可以根据气囊2面积的大小而适当进行调整，在此不做限制。

如图4和图5所示，作为优选的，气囊2包括第一气囊层22和第二气囊层23。第一气囊层22和第二气囊层23均由柔软且不透气的聚合物材料制备而成。第二气囊层23与第一气囊层22的边缘采用热熔黏合的方式密封连接。第一气囊层22与第二气囊层23之间设置有可变形的支撑结构21。气囊2上开设有连接口，连接口处安装有联通气管24，联通气管24与传导机构5密封连接。设置在气囊2内部的支撑结构21可以是有弹性且柔软的填充物，如聚合物材料、三明治网布、棉花、海绵或不织布，优选棉花；也可以是特定的支撑形状，利用形状本身的结构将气囊2撑开，在无外部充气组件的情况下保持有一定量的气体。支撑结构21也可以采用与第一气囊层22、第二气囊层23相同的聚合物材料制成，若支撑结构21是采用聚合物材料制成，则一般选用塑料射出成型工艺制备。本实施例中，第一气囊层22、第二气囊层23及支撑结构21均采用聚氯乙烯（PVC）材料制备而成。

作为优选的，为了防止气流扰动产生的讯号超出感测组件3的感测范围，可以在气囊2或传导机构5上设置缓漏气结构，在保证传递气流扰动讯号的同时保持了内外气压的平衡，避免了讯号饱和或异常情况的发生，同时也可以使感测组件3的量产范围能够兼顾不同体重的人体、调节气量。以具有缓漏气功能的传导机构5为例进行说明。如图6、图7及图8所示，传导机构5包括传输管52及调压片51。传输管52一端通过第一导气管53与设置在气囊2上的联通气管24相连，另一端连有第二导气管54，第二导气管54与感测组件3配合设置，即第二导气管54的出气端与感测组件3相对设置，用于将气体扰动传导至感测组件3。传输管52上开设有调压口，调压片51与调压口配合设置，所述调压片51与传输管52可拆卸连接，且所述调压片51上设有若干与外界导通的微孔道。

作为优选的，传输管52在与调压口相对应位置连有向外侧延伸的卡槽结构55，调压片51与传输管52通过卡槽结构55相连。本实施例中，调压片51为具有微孔道的塑料，其通过塑料颗粒烧结而成。调压片51的运作方式属于被动的调压方式，调压片51上的微孔道可以缓缓地改变内外的压力，让内外的压力保持平衡，若内部气流压力增大，而外部压力较内部压力偏小时，会造成气流向外流动，达成调压的效果；若内部气流压力下降，而外部压力较内部压力偏大时，气流就会向内流动，进而达到调压的效果，其中外部压力为自然的大气压力。传导结构的这种缓漏气设置利于避免一开始有人坐上去时产生的讯号变化太大，引起感测组件3饱和的情况。

作为优选的，座椅本体1还配设有用于改变座椅参数的调节系统7，调节系统7包括背部加热装置71、背部通风装置72、按摩装置73、座垫加热装置74、腰托装置75、肩部支撑装置76、侧翼支撑装置77、硬度调节装置78等，如图10所示。当然，用户也可以根据自己的需要增设其他调节装置，由于本实施例中所说的各调节装置均为现有技术，在此不做赘述。调节系统与微控制单元4电连接。其中，座椅参数包括座椅高度、座椅角度、头枕高度、座椅前后位置、腰托高度及软硬、座椅温度及座椅通风性等。各项座椅参数的调整可自动对应到不同生物讯号，以生物讯号作为自动控制调节系统的依据。如座椅高度、座椅角度的调整需基于用户的身高讯号、体重讯号、体型讯号进行适应性调整，而身高讯号、体重讯号及体型讯号的检测则需要借助比对数据库才能完成。也就是说，在检测身高讯号、体重讯号或体型讯号时，需要先建立身高讯号、体重讯号、体型讯号与气动讯号的比对数据库，找出不同身高不同体重及不同体型与气动讯号之间的关系，当然也可以直接导入外部已成熟的比对数据库。

如图3所示，作为优选的，感测组件3包括传感器31与放大器32，传感器31用于产生与气体扰动相对应的模拟电信号。放大器32实际为放大电路，用于对传感器31采集到的微弱的模拟电信号进行放大处理。其中，放大器32可以选用TI的LM833组件，而传感器31可以选用MXP2010的压力传感器。压力传感器能够根据气体的气动讯号产生相应的模拟电压信号。采集的原理是使用压电薄膜，薄膜受力会产生电流，因此可以将气流的变化转换成电讯号，模拟电压信号产生的原理及过程均是现有技术，在此不做赘述。当然采用速度传感器或者气流量传感器也是同样可以运作的。微控制单元4包括模数转换器41和运算单元42，模数转换器41用于将经过放大处理的模拟电信号转换为数字信号，运算单元42用于对数字信号进行分析运算，以解析出生物讯号。模数转化器41和运算单元42的配合设置才能完成对信号的解析。这是由于自然界大部分的讯号都是模拟讯号，是连续的，而如果要使用运算单元进行处理的话，则必须将连续的模拟讯号经过取样，变成离散讯号，再将离散讯号转成量化的位讯号，才能满足数字计算器处理的需求。本实施例中，微控制单元4可以选用MicrochipdsPIC33系列的处理器，或NXP 32K144系列的处理器，这两种系列的微型处理器内部均含有运算单元42和模数转换器41。当然，模数转换器41也可以独立设置在微控制单元4外部，使用额外组件连接至微控制单元4即可。

本实施例公开的气流感测座椅具有广泛的应用价值，不仅可以安装在汽车上，还可以安装在二轮车、飞机、船甚至轮椅上，只需要在交通工具气动后及时开启感测组件3传送气体扰动信号即可实现生物讯号的检测。

本实施例公开的气流感测座椅是基于设置在座椅本体1内部的气囊2内的气体流动变化来采集生物讯号，气囊2内部设置有用于撑开气囊的支撑结构21，能够始终保持气囊2内部含有适当气体，使得气囊2无需使用气泵进行充气，结构简单，使用方便。而且传导机构5采用非密封的设计，保持了与外界导通的微小孔道，有效避免了压力过高导致的感测组件3讯号饱和或损坏的缺陷。最重要的是，座椅本体1将用于生物讯号检测的监测系统与用调节系统实现了无干扰结合，简化了安装结构，降低了生产和维修难度，利于提高座椅本体的可靠度。

实施例2：

如图11所示，本实施例公开了一种智能座椅调节方法，基于实施例1中的气流感测座椅，具体包括如下步骤：

01、通过感测组件3监测气囊2内部的气体扰动，并产生与气体扰动相对应的模拟电信号。

具体的，以检测用户的呼吸讯号和心跳讯号为例进行说明。当有人体坐在座椅本体1上时，人体的呼吸和心跳都会直接影响设置在座垫12和靠背11内的气囊2受压情况，当气囊2受压发生变化时，气囊2内部的气体必然出现微量变化，而由于气囊2通过传导结构5与感测组件3配设设置，传导结构5会实时将气囊2内部的气流变化反应至感测组件3中的压力传感器上。压力传感器中的压电薄膜受到气流的冲击会产生相应的电流，进而实现了将气动讯号转变为模拟电信号，如图13所示。

02、对模拟电信号进行放大处理。

由于气囊2内部的气体仅出现了微量的变化，因此压力传感器转化得到的模拟电信号也相对比较微弱，因此，需要利用放大电路对模拟电信号进行放大处理，以提高后续的计算精度。

03、将经过放大处理的模拟电信号转化为数字信号。

由于气动讯号属于模拟信号，是连续的，因此转化得到的模拟电信号也是连续的。而数字计算器只能对离散的信号进行处理，因此在对信号进行分析运算之前，必须先利用模数转化器41将连续的模拟电信号转化为量化的位讯号，进而得到原始的数据信号，如图14中的上图所示。

04、对数字信号进行分析运算以获取生物讯号。

针对心率频带、呼吸频带的侦测方式是藉由将讯号通过带通滤波器，其中频带可以做适当的调整以包含所需的生理讯号，再经过短时极值检测，可以找到一段时间内的极值，然后分析相邻极值的间距，即可找到心跳与呼吸的频率所代表的极值，并以后处理去除掉异常的极值点，将其作统计，最后将统计值或运算过程中相关之讯息输出至输出单元。依据医学常识可知，心跳讯号的频率介于1Hz-8Hz之间，呼吸讯号的频率介于0.1-0.6Hz之间。

现以心跳讯号和呼吸讯号为例，分步骤对数字信号的分析运算过程进行说明，如图12所示：

041、根据生物讯号的特征，利用带通滤波器对数字信号进行处理，提取样品信号。

基于心跳讯号的频率和呼吸讯号的频率，观察图14中的上图（原始的数据信号），可以发现图中的大扰动与呼吸讯号具有关联性，比较尖锐且振幅较大的讯号与心跳有一定关联性，其中一个心跳的周期与一个呼吸的周期已在图中进行了标示。其中呼吸是大扰动，心跳是小扰动。这个关联性的原理是通过与心电图进行比较得来的，心电图是目前常见医疗等级的设备，采用我们的讯号采集方式，在静止的状况下，准确率可以达到94%以上。大扰动可以直接连结到呼吸是直接观察呼吸与讯号的关系，得出呼吸会导致气囊气流的变化，并且反映到我们的系统上面。

基于上述关联性，经过适当的带通滤波器对原始的数据信号进行处理，提取样品信号。提取过程中，将心率讯号频率设定为0.8-20Hz，该频率是由统计人体心跳振动频率的范围所得出；将呼吸讯号的频率设定为0.1 - 0.6Hz，该呼吸讯号的频率是通过统计人体呼吸频率的范围所得出的。带通滤波器的频带在使用过程中可以做适当的调整，以使之能够包含所需的生物讯号。本实施例中，带通滤波器选用了6阶的巴特沃斯滤波器。

这里我们取的心跳时间和呼吸时间的位置方式是使用短时极值检测。短时极值检测是通过取一段短的时间内的讯号，例如0.5秒，然后找到再这0.5秒内的极值，其中极值可以是最大值或最小值，也就是取得波形的波峰或波谷，然后一段短时的区间内会不断的位移，然后去找到下一段时间内的极值，如此一直重复，直到所有的波峰或波谷都可以被找到为止。

在经过短时极值检测，去找到一段时间内的极值，如找到0.5秒内的极值。找到极值之后，再根据生物讯号的特征分析两两极值的间距。一般而言，心跳介于每分钟50下至120下，也就是两两极值须藉于0.5秒到2秒之间，才会是心跳讯号。而呼吸约为每分钟10到20下，也就是两两极值需介于3秒到6秒之间才会是呼吸讯号。经由分析极值距离即可找到心跳与呼吸的频率所代表的极值，并经由后处理除掉不需要的极值点。其中后处理可采用5个两两极值距离取中位数，或者再加上滤波后的数据绝对值差距不能超过60%的比例。最终得到的心跳频带的讯号和呼吸频带的讯号如图14所述，其中图14的中图为心跳频带的讯号图，图14的下图为呼吸频带的讯号图。

042、滤除样品信号中的干扰信号，获取生物讯号。

众所周知，启动车辆引擎，会引起座椅本体1发生震动，而人体坐在座椅本体1上不可避免会随着发生体态变化，进而对气囊2产生挤压，进而产生干扰讯号。为了提高生物讯号的检测精度，必须要滤除引擎产生的这种干扰。因此，我们对引擎启动时产生的气动讯号进行了分析。图15为引擎启动时的气动讯号，其中上图气动讯号，另外下面三个子图分别是加速度传感器的xyz轴讯号。可以看到引擎的震动会导致讯号含有超过10Hz的高频振动讯号，引擎的震动讯号是一种干扰，使用滤波器之后就可以滤除这类的干扰讯号滤除。

滤除干扰信号后的再经过后处理技术就可以获得准确度较高的生物讯号。本实施例中所说的后处理技术可以使用取得一段区间数值的中位数，这样就可以去掉一些比较不连贯的值，后处理的目的在于让相邻极值具有一定的连贯性，不至于变化太大，找到一些实际上并非心跳或呼吸的讯号判断点。图16为经过后处理的心跳讯号。其中，ref为使用心电图取得的心跳频率，而org是尚未经过后处理的心跳频率，post则为经过后处理的心跳平滤。可以看出经过后处理后的心跳频率与使用心电图获取的心跳频率具有较高的吻合度。

当然，算法模型除了可以在时间上作分析，亦可以在频带上作分析。如将讯号经过傅立叶变换，其中傅立叶变换的时间可以取5秒钟到10秒钟，再去找心跳频带的讯号的极值，侦测的结果也具有较高的准确度，非常接近心跳的频率相关程度。此外，基底投影分析处理取得与频率有关之生理讯号特征，除了可以使用傅立叶频谱分析之外，尚可使用小波转换时频分析、短时傅立叶变换分析、希尔伯特黄转换分析等讯号解析投影等分析技巧。由于上面提及的算法模型均为现有技术，在此不一一赘述。

值得注意的是，在通过气流感测座椅对生物讯号进行检测之前，还可以先确认是否真的有人坐在座椅本体1上面，因此我们发展出了分割两个时段的讯号算法，并分析两个时段讯号的差别以确认。其中分割两个时段的讯号是利用一个气流扰动的极大变化，并设定一个阀值若气流扰动值突然增加比例超出阀值，则将两个讯号分别统计其特性，如图17所示。当两段讯号统计值相当不同时，则判断此设定一段讯号为有人体讯号，另一段则无人体讯号。一般讲气流生理讯号范围较强的一段设为有人，较弱的一段设为无人。用于判断是否有人坐在椅子上的算法流程如图18所示。然后再将有物体讯号的一段进一步作物讯号分析。

本实施例在判断是否有人坐在椅子上的算法过程中，可将超出阀值的时间点一段时间内，统计其数值并将统计值记录下来。一般先对超出阈值时间进行判断，统计该时间一定范围内的数值，并记录该统计数值，然后将该统计数值与之前的统计数值相比较，进而实现非监督式的学习分类，分为数个聚类，如图19所示。当然分类方法也可以采用其他现有的计算方法，只要能够实现分类目的即可，在此不做限制。

05、微控制单元4根据生物讯号改变座椅参数

将步骤04获取到的生物讯号分为数个类别并传输至微控制单元，微控制单元4基于各类生物讯号分别来调整座椅本体1的舒适度。在调节过程中，微控制单元4需对各类生物讯号进行分析，然后发送相应的调节指令至调节系统7，由调节系统7完成腰托调整、座椅高度调整、座椅角度调整、座椅前后调整、按摩等。本实施例中所说的调节系统7包括背部加热装置71、背部通风装置72、按摩装置73、座垫加热装置74、腰托装置75、肩部支撑装置76、侧翼支撑装置77、硬度调节装置78等。调节系统7调节的方式是先纪录原本手动调整的结果，例如座椅高度调整后，纪录下该座椅高度的生物讯号特征值，其中生物讯号特征值可以是坐上去之后，达到稳定状态的时间差，以及达到稳定状态的生物讯号特征值的平均数值，以及两个稳定状态的讯号变化值，利用该统计数值，我们就可以对应到手动调整的结果，这样我们就可以藉由取得的生物讯号来对应到各项部位的调整，其中各项调整可自动对应到不同类别自动调整。也就是说，我们需要先让不同身高、不同体型、不同体重的用户分别先坐在座椅本体1上，然后通过手动调整座椅本体1的各项参数，使各类型的用户能够达到最舒适的状态，以使微控制单元4能够记录到不同身高、不同体型、不同体重的用户所对应的各项参数，也就是相当于建立身高、体型、体重与座椅参数之间的数据库。这样在座椅参数自动调节过程中，只要微控制单元4获取到身高讯号、体型讯号或体重讯号，就可以直接在数据库找出相匹配的座椅参数，然后根据找出的座椅参数向调节系统发送调节指令，由调节系统完成对各项座椅参数的调节。

不论使用哪一种技术，测量汽车中的生物讯号都不是一件容易的事情。由于运动引起的挑战不仅由车辆引起，而且还由驾驶员自己引起。当使用不干扰使用者传感器技术时，这些由于移动或运动造成的挑战会是更加困难。通过应用传感器融合，这一挑战的某些部分可能会得到缓解。传感器融合使用多个不同位置的多个传感器，补偿相关技术挑战，例如，通过利用一个传感器作为自适应滤波噪音信号。源分离，例如通过应用基于统计依赖关系的算法信号（如独立分量分析）。覆盖率增强，例如，通过利用测量相同生命体征的多个传感器，因此，增加了在某个时间点可获得该生命体征的可能性。将本申请的检测技术与上述现有技术的结合，均能够有效增大生物讯号的检测范围，提高检测精度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气流感测座椅，其特征在于，包括座椅本体（1）、气囊（2）、感测组件（3）及微控制单元（4）；所述气囊（2）设置在座椅本体（1）内部，气囊（2）内部设有可变形的支撑结构（21），所述支撑结构（21）用于使气囊（2）内保持有适量气体，所述气囊（2）与所述感测组件（3）之间设置有传导机构（5），所述传导机构（5）用于将气囊（2）内部的气体扰动传导至感测组件（3），所述感测组件（3）用于根据气体扰动产生相对应的模拟电信号，所述感测组件（3）与微控制单元（4）电连接，所述感测组件（3）将模拟电信号传输至微控制单元（4），所述微控制单元（4）用于对模拟电信号进行分析运算以获取用户的生物讯号。

2.如权利要求1所述一种气流感测座椅，其特征在于，所述气囊（2）包括第一气囊层（22）和第二气囊层（23），第二气囊层（23）与第一气囊层（22）的边缘密封连接，所述第一气囊层（22）与所述第二气囊层（23）之间设置有可变形的支撑结构（21），所述气囊（2）上开设有连接口，连接口与传导机构（5）密封连接。

3.如权利要求2所述一种气流感测座椅，其特征在于，所述支撑结构（21）为聚合物材料、三明治网布、棉花、海绵或不织布。

4.如权利要求2所述一种气流感测座椅，其特征在于，所述第一气囊层（22）和第二气囊层（23）均由柔软且不透气的聚合物材料制成。

5.如权利要求1所述一种气流感测座椅，其特征在于，所述传导机构（5）用于将气体扰动传导至感测组件（3），所述传导机构（5）设有若干与外界导通的微孔道。

6.如权利要求1所述一种气流感测座椅，其特征在于，还包括输出单元，所述输出单元为无线通信网路、整车通讯电路、控制器区域网、串型数据通讯协议、以太网络、显示单元、光线或声音指示器、发声单元或内存。

7.如权利要求1所述一种气流感测座椅，其特征在于，所述座椅本体（1）还配设有用于改变座椅参数的调节系统，所述调节系统与微控制单元（4）电连接；所述座椅参数包括座椅高度、座椅角度、头枕高度、座椅前后位置、腰托高度、座椅温度及座椅通风性。

8.如权利要求1所述一种气流感测座椅，其特征在于，所述感测组件（3）包括传感器（31）与放大器（32），所述传感器（31）用于产生与气体扰动相对应的模拟电信号，所述放大器（32）用于放大模拟电信号；所述微控制单元（4）包括模数转换器（41）和运算单元（42），所述模数转换器（41）用于将经过放大处理的模拟电信号转换为数字信号，所述运算单元（42）用于对数字信号进行分析运算以获取生物讯号。

9.一种智能座椅调节方法，基于权利要求1-8任一项所述的一种气流感测座椅，其特征在于，包括如下步骤：

通过感测组件（3）监测气囊（2）内部的气体扰动，并产生与气体扰动相对应的模拟电信号；

对模拟电信号进行放大处理；

将经过放大处理的模拟电信号转化为数字信号；

对数字信号进行分析运算以获取生物讯号；

微控制单元（4）根据生物讯号改变座椅参数。

10.如权利要求9所述一种智能座椅调节方法，其特征在于，所述对数字信号进行分析运算以获取生物讯号包括如下子步骤：

根据生物讯号的特征，利用带通滤波器对数字信号进行处理，提取样品信号；

滤除样品信号中的干扰信号，获取生物讯号。

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