CN110914131B - 用于检测坐在车辆中的乘员的运动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测坐在车辆中的乘员的运动的系统。该系统包括感测电极，该感测电极位于乘员附近并且被配置为发送表示感测电极中的电流的信号。该系统还包括接收器，该接收器包括控制器并且耦接到天线。接收器被配置为基于乘员的存在和设定检测条件来检测发送的信号的变化，并且基于设定检测条件来生成检测信息。控制器被配置为基于所生成的检测信息来改变车辆部件的状态。

Description

用于检测坐在车辆中的乘员的运动的系统和方法
背景技术
本申请总体上涉及电容感测和接近检测系统的领域。
车载检测系统使用各种技术来检测车辆中乘员的存在以及车辆中乘员的运动。当前，基于相机的检测方法被用于识别与车辆中的设备交互的乘员。
然而，仍然需要一种具有增加的能力的车载检测系统，以检测乘员的运动并基于所检测到的乘员的运动来改变车辆的控制模块的部件的状态。确定与车辆的控制模块的部件交互的乘员的类型(例如，驾驶员或乘客)是特别重要的。另外，当车辆处于手动驾驶模式时，需要将乘员重定向到与车辆的控制模块的部件的更安全交互方法(例如，语音操作)。
附图说明
本发明的这些和其他特征、方面和优点从后面说明书和附图中示出的随附的示例性实施方式而变得显而易见，其在下面简要描述。
图1是包括电容感测和接近检测系统的车辆座椅中的乘员的示意性侧视图。
图2是包括感测电极的方向盘的示意图。
图3是乘员的肢体的接近检测的示意图。
图4是根据检测范围和振幅阈值的接近检测曲线图。
具体实施方式
提出了数种方法和系统来确定坐在车辆座椅上的乘员是否可以控制车辆的控制模块的部件。
根据一个实施方式，电容感测系统和作为导电导管的乘员的身体，以及电容接近检测系统及其接收器用于检测乘员在车辆座椅中的运动以改变车辆的部件的状态。因此，整个电容系统包括用于检测乘员的存在的改型方向盘集成电容感测系统以及用于在乘员坐在车辆座椅中时检测乘员的运动的电容接近检测系统。
如图1所示，电容感测系统可包括位于车辆方向盘8中的感测电极4。感测电极4连接至位于控制模块2中的电子器件。电子器件包括信号发生器，向感测电极4提供电压信号。电压信号可以是正弦或其他合适轮廓。由于施加的电压，电流在感测电极4中流动。电极中的电流在感测电极4附近产生相应的电场。周围物体和电场之间的相互作用改变了感测电极4的有效阻抗。例如，感测电极4中的电流可以由于电场附近存在物体(例如，方向盘8上的乘员12的手)而改变。
如图1所示，提供给感测电极4的电信号会产生电场，该电场可能导致相应的电流通过乘员12流到接收器6。控制模块2可以基于乘员12的估计阻抗调节发送到感测电极4的电压信号的功率水平(以及相应的发送电场的功率)。该系统包括电子器件，该电子器件可以基于通过身体的耦接强度将所产生的电场信号传递或耦接测量作为振幅和相位的变化。
图2是包括感测电极的方向盘的示意图。方向盘8可以包括至少一个感测电极4。方向盘8可以是椭圆形、正方形、矩形或圆形，并且其中至少一个感测电极4的构造可以是对称的或不对称的。
电容感测系统与电容检测系统结合使用。如图1所示，电容检测系统包括接收器6，以检测通过乘员12的身体发送的电场信号。电场信号可以通过乘员以离散频率和时相频率中的一个发送。接收器6包括控制器，并且可以位于控制模块2中。接收器6还可以位于车辆中的终端装置中，该终端装置包括但不限于移动电话、平板电脑、笔记本电脑、相机、可穿戴机电装置、便携式摄像机、雷达探测器和独立的导航单元。接收器6耦接到天线或包括天线，并且被配置为检测通过乘员承载的所发送的电场信号。接收器6被配置为基于检测到的指示乘员12的肢体12a与天线之间的接近或接触的信号信息来检测所发送的信号和乘员的相应存在。
天线可以被配置成适当的形状以增强对乘员承载的信号的灵敏度，并且可以被集成到车辆的其他部件中(例如，显示器、仪表板等)。例如，天线可以是矩形和椭圆形中的一种。天线可以被结合在接收器6内或可以被耦接到接收器6。接收器6被配置为从感测电极4检测所发送的电场信号由于向感测电极4施加的电压以及乘员12和方向盘8之间的接触所导致的变化。
如图3所示，接收器6还被配置为基于对检测到的信号的分析来检测所发送的电场信号的变化。该分析导致接收器6或控制器确定检测条件。例如，检测条件可以确定乘员正在触摸(或不触摸)并且试图操作车辆的部件。可以使用乘员的肢体12a的尺寸、乘员的肢体12a向接收器6的接近速度、乘员的肢体12a从接收器的远离速度以及乘员的肢体12a和接收器6之间的检测范围中的至少一项来确定检测条件。乘员的肢体12a可以是但不限于手、手指、脚和脚趾中的任何一个，并且检测范围可以是乘员的肢体12a和接收器6之间的预定距离。
在一个实施方式中，根据乘员的肢体12a(例如，手指)的接近速度Dr和乘员的肢体12a与接收器6之间的检测范围Dr来确定检测条件。例如，如图3所示，乘员肢体12a的接近速度Dr为500cm/sec，且检测范围Dr为10cm。
接收器6还被配置为基于在天线处接收到的信号来生成检测信息。检测信息可以指示乘员的肢体12a与接收器6之间的接近度。例如，如图3所示，当乘员的肢体12a的接近速度Dr为500cm/sec且检测范围Dr为10cm时，接收器6计算乘员的肢体12a距与接收器6发生表面接触的时间tr作为检测信息。在以上示例中，接收器计算距表面接触的时间为0.02秒。因此，检测信息可以是但不限于乘员的肢体12a距与接收器6发生表面接触的时间。
根据一个示例性实施方式，接收器6将所生成的检测信息提供给控制器，该控制器被配置为基于车辆的驾驶模式(自动的或手动的)和乘员12与方向盘8之间的接触确定乘员12是否可以控制车辆的控制模块的部件。在另一个实施方式中，接收器被配置为使用检测信息来确定检测条件并且简单地将指示检测条件是否存在(例如，接触或不接触)的信息传送到控制器。在接收器不位于控制器附近的情况下(例如，通过直接导体连接)，从接收器提供给控制器的数据和信息可以无线发送，例如通过连接在容纳接收器的可穿戴电子器件装置和位于车辆仪表板中的控制器之间的蓝牙连接。
在一个实施方式中，当车辆处于手动驾驶模式并且乘员12与方向盘8接触时，控制器基于确定通过禁用部件的基于触摸的控制而禁止乘员12控制该部件。此外，控制器会生成提示，指示已禁用部件的基于触摸的控制。例如，如果乘员12是车辆的驾驶员并且在拥挤的高速公路上驾驶时试图使用导航系统搜索新的目的地，则系统自方向盘8通过驾驶员的手来发送电场信号以被导航系统周围的接收器6检测到。在检测到所发送的电场信号后，以导航系统应对驾驶员禁用的协议配置的控制器生成语音提示，指示导航系统的基于触摸的控制已禁用。用于控制部件的系统可以扩展到终端装置，包括但不限于手机、可穿戴电子或机电装置、平板电脑、笔记本电脑、照相机、便携式摄像机、雷达探测器和独立导航单元。
在另一个实施方式中，其中乘员12是车辆的驾驶员，当车辆处于半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种且驾驶员未接触方向盘8时，控制器允许驾驶员控制部件。因此，当系统确定车辆处于半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种时，可能不需要驾驶员和方向盘8之间的接触，从而为系统提供了自然旁路。
在另一个实施方式中，其中乘员12是车辆的乘客，当车辆处于手动驾驶模式并且乘客未接触方向盘8时，控制器允许乘客控制部件。例如，如果乘员12是车辆的乘客并且当驾驶员在拥挤的高速公路上行驶时试图使用车辆的导航系统来搜索新的目的地，则该系统在已知乘客未接触方向盘8的情况下允许乘客控制导航系统。
在又一个实施方式中，其中乘员12是车辆的乘客，当车辆处于半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种而乘客未接触方向盘8时，控制器允许乘客控制部件。
在另一个实施方式中，该系统可以被配置为使得感测电极4位于控制模块2内并且被配置为通过车辆的乘员12经由身体区域网络发送表示电极4中电流的电场信号。
此外，接收器6可以位于车辆的方向盘8中并且被配置为基于乘员12和方向盘8之间的接触来检测所发送的电场信号。此外，接收器6可以位于车辆的座椅10或车辆的座椅垫中，以使得系统知道乘员12与座椅10或座椅垫接触。
具体地，控制器被配置为基于车辆的驾驶模式以及乘员12与方向盘8之间的接触来确定乘员是否可以控制部件。例如，控制器可以在车辆处于手动驾驶模式且乘员12与方向盘8接触时基于确定乘员的位置通过禁用部件的基于触摸的控制来禁止乘员12控制部件。控制器可以配置为生成指示部件的基于触摸的控制被禁用的提示(基于音频和/或视觉)。
在另一个实施方式中，该系统可以与第二控制器同时操作，该第二控制器独立地控制车辆的操作(例如速度设置或车道改变)。具体地，如果第二控制器与系统耦接并且当车辆处于半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种时，则第二控制器将在驾驶员与方向盘8之间的接触不必要时允许车辆的乘客对车辆进行有限的控制。例如，在紧急情况下，如果驾驶员丧失能力，则第二控制器将允许乘客控制车辆以安全地减速并停止车辆。
在另一个实施方式中，如图4所示，通过将接收的由乘员承载的电场信号的振幅与振幅阈值进行比较来确定检测条件，该振幅阈值基于针对乘员的肢体12a和接收器6之间的给定检测范围的预期振幅。
尽管在附图中已经阐明了每个元件的特定形状和位置，但是每个元件可以具有促进该元件执行的功能的任何其他形状或位置。在示例性实施方式中，已经在特定的车辆位置示出了感测电极4和接收器6。然而，在其他示例性实施方式中，感测电极4和接收器6可以位于车辆的其他部分中。例如，感测电极4可以位于车辆的座椅10或车辆的座椅垫中。
为了本公开的目的，术语“耦接”是指将两个部件(电的、机械的或磁的)直接或间接地彼此接合。这种接合本质上可以是固定的或本质上是可移动的。可以通过将两个部件(电的或机械的)和任何额外中间构件彼此一体地定义为单个整体或通过将两个部件和任何额外构件彼此附接来实现这种接合。这种接合本质上可以是永久的或者本质上可以是可移动的或可释放的。
已经参考示例性实施方式描述了本公开。然而，本领域技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不背离所公开主题的精神和范围。例如，尽管可能已经将不同的示例性实施方式描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是可以预期，在所描述的示例性实施方式中或在其他替代实施方式中，所描述的特征可以彼此互换或可替代地彼此组合。本公开的技术是相对复杂的，因此并非可以预见该技术中的所有改变。参照示例性实施方式描述的本公开显然旨在尽可能广泛。例如，除非另外特别指出，否则列举单个特定元件的示例性实施方式也包括多个这样的特定元件。
示例性实施方式可以包括程序产品，该程序产品包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的计算机或机器可读介质。例如，驾驶员监视系统可以是计算机驱动的。在附图的方法中示出的示例性实施方式可以由程序产品控制，该程序产品包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的计算机或机器可读介质。这样的计算机或机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。举例来说，这种计算机或机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁性存储装置，或可以用于承载或存储呈机器可执行指令或数据结构的形式的所需程序代码的并且可以由通用或专用计算机或其他带有处理器的机器进行访问的任何其他介质。上述的组合也包括在计算机或机器可读介质的范围内。计算机或机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某些功能或一组功能的指令和数据。本发明的软件实现可以用具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来完成，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。
同样重要的是要注意，示例性实施方式中所示的系统的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一定数量的实施方式，但是审阅本公开的本领域技术人员将容易理解，许多修改是可能的(例如，各种大小、尺寸、结构、各种元件形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、方向等)，而不会脱离所列举主题的新颖教导和优点。例如，示出为整体形成的元件可以由多个部件构成，或者示出为多个部分的元件可以整体形成，部件的操作可以相反或以其他方式改变，结构和/或构件或连接器的长度或宽度。或可以改变系统的其他元件，在元件之间提供的调节或附接位置的性质或数量可以改变。应当注意，系统的元件和/或组件可以由提供足够的强度或耐久性的多种材料中的任何一种构成。因此，所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。根据替代实施方式，任何过程或方法步骤的顺序或顺序可以改变或重新排序。在不脱离本主题的精神的情况下，可以在示例性实施方式的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。

Claims (12)

1.一种用于控制车辆的控制模块的部件的系统，所述车辆由驾驶员操作并且被构造用于以半自动驾驶和自动驾驶模式操作，所述系统包括：
电极，其位于所述车辆的方向盘内并且被配置为通过所述车辆的所述驾驶员经由身体区域网络发送表示所述电极中的电流的控制信号；以及
接收器，其耦接到位于所述部件附近的天线，所述接收器被配置为检测所发送的控制信号并基于指示所述驾驶员的肢体与所述天线之间的接近度的检测信息来确定所述部件附近所述驾驶员的存在；其中，将所述驾驶员的存在的确定提供给控制器，并且
其中所述控制器被配置为
基于所述车辆的驾驶模式以及所述驾驶员与所述方向盘之间的接触确定所述驾驶员是否可以控制所述部件，
当所述车辆处于手动驾驶模式并且所述驾驶员接触所述方向盘时基于确定所述驾驶员是否可以控制所述部件通过禁用所述部件的基于触摸的控制来禁止所述驾驶员控制所述部件，并且
生成指示已禁用所述部件的基于触摸的控制的提示；以及
其中，所述控制器被构造为当所述车辆处于所述半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种并且所述驾驶员接触所述方向盘时允许所述驾驶员控制所述部件。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述车辆处于半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种并且所述驾驶员未接触所述方向盘时，所述控制器允许所述驾驶员控制所述部件。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电极以离散频率和时相频率中的一种通过所述驾驶员发送所述控制信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收器位于所述车辆的中央控制台中。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收器位于所述车辆中的终端装置中，并且所述控制器
当所述车辆处于手动驾驶模式并且所述驾驶员接触所述方向盘时基于所述确定通过禁用所述终端装置的基于触摸的控制来禁止所述驾驶员控制所述终端装置，以及
生成指示已禁用所述终端装置的基于触摸的控制的提示。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述终端装置是移动电话、平板电脑、可穿戴机电装置和笔记本电脑中的一种。
7.一种用于控制车辆的控制模块的部件的系统，所述车辆由驾驶员操作并且被构造用于以半自动驾驶和自动驾驶模式操作，所述系统包括：
电极，其位于所述控制模块内并被配置为通过所述车辆的所述驾驶员经由身体区域网络发送表示所述电极中的电流的控制信号；以及
接收器，其耦接到位于所述车辆方向盘中的天线，所述接收器被配置为基于所述驾驶员与所述方向盘之间的接触来检测所发送的控制信号，其中所述接收器包括控制器，所述控制器被配置为
基于所述车辆的驾驶模式以及所述驾驶员与所述方向盘之间的接触确定所述驾驶员是否可以控制所述部件，
当所述车辆处于手动驾驶模式并且所述驾驶员接触所述方向盘时基于所述确定通过禁用所述部件的基于触摸的控制来禁止所述驾驶员控制所述部件，以及
生成指示已禁用所述部件的基于触摸的控制的提示；以及
其中，所述控制器被构造为当所述车辆处于所述半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种并且所述驾驶员接触所述方向盘时允许所述驾驶员控制所述部件。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器被配置为接收指示与所述驾驶员是否坐在所述车辆的驾驶员座椅中的额外信息。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述车辆处于半自动驾驶模式和自动驾驶模式中的一种并且所述驾驶员未接触所述方向盘时，所述控制器允许所述驾驶员控制所述部件。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述电极以离散频率和时相频率中的一种通过所述驾驶员发送所述控制信号。
11.根据权利要求7所述的系统，其中，
位于所述控制模块内的所述电极被配置为围绕所述控制模块的外围并通过所述车辆中的终端装置发送表示所述电极中的电流的控制信号，并且
所述控制器被配置为
当车辆处于手动驾驶模式并且所述驾驶员接触所述方向盘时基于所述确定通过禁用所述终端装置的基于触摸的控制来禁止所述驾驶员控制所述终端装置，以及
生成指示已禁用所述终端装置的基于触摸的控制的提示。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述终端装置是移动电话、平板电脑、可穿戴机电装置和笔记本电脑中的一种。
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