CN112124241A - 车辆的碰撞约束系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆安全技术领域，提供一种车辆的碰撞约束方法和系统。本发明所述的车辆的碰撞约束系统包括：乘员姿态识别装置、碰撞传感器、乘员姿态调整装置以及控制装置；其中，所述乘员姿态识别装置用于识别乘员的姿态；所述碰撞传感器用于检测所述车辆是否发生碰撞；所述控制装置用于在接收到所述碰撞传感器发送的用于表示所述车辆发生碰撞的第一结果且接收到所述乘员姿态识别装置发送的用于表示所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态的第二结果时，控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。本发明可以保证后倾或躺倒的乘员的安全。
Description
技术领域
本发明涉及车辆安全技术领域，特别涉及一种车辆的碰撞约束系统和方法。
背景技术
当前乘员在特定时候(例如自动驾驶或副驾驶的乘员)可以在车内处于自由、放松的乘坐姿态，如后倾、躺倒等。但乘员处于后倾或躺倒姿态时，安全带腰带与人体髋部之间的夹角较小，若此时车辆发生正面碰撞，安全带易于从髋部滑入腹部，造成腹部软组织损伤，或导致身体其它部位的异常联动，引起其它部位不必要的伤害。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆的碰撞约束系统，以保证后倾或躺倒的乘员的安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆的碰撞约束系统，所述系统包括：乘员姿态识别装置、碰撞传感器、乘员姿态调整装置以及控制装置，所述控制装置分别与所述乘员姿态识别装置、所述碰撞传感器、所述乘员姿态调整装置连接；其中，所述乘员姿态识别装置用于识别乘员的姿态；所述碰撞传感器用于检测所述车辆是否发生碰撞；所述控制装置用于在接收到所述碰撞传感器发送的用于表示所述车辆发生碰撞的第一结果且接收到所述乘员姿态识别装置发送的用于表示所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态的第二结果时，控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
进一步的，所述控制装置还用于：在控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立时，控制所述车辆的安全带释放相应的长度。
进一步的，所述乘员姿态调整装置安装于所述车辆的仪表板或地板处，用于弹出气囊接触所述乘员的小腿和/膝盖，以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
进一步的，所述系统还包括安全气囊，所述碰撞传感器还用于检测所述车辆发生碰撞的强度；所述控制装置还用于在接收到所述碰撞传感器发送的用于表示所述碰撞的强度大于预设值的第三结果时，控制所述安全气囊释放。
进一步的，所述乘员姿态识别装置用于：检测所述乘员的当前的人体关键点坐标；根据所述乘员的当前的人体关键点坐标，识别所述乘员的姿态。
进一步的，所述控制装置还用于：在接收到所述碰撞传感器发送的用于表示所述车辆发生碰撞的第一结果且接收到所述乘员姿态识别装置发送的用于表示所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态的第二结果时，确定所述乘员的当前的胸部坐标和当前的腹部坐标；根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度；根据所确定的安全带释放的长度，控制所述车辆的安全带释放。
相对于现有技术，本发明所述的车辆的碰撞约束系统具有以下优势：
车辆的碰撞约束系统包括乘员姿态识别装置、碰撞传感器、乘员姿态调整装置以及控制装置，其中，所述乘员姿态识别装置用于识别乘员的姿态；所述碰撞传感器用于检测所述车辆是否发生碰撞；所述控制装置用于在检测到所述车辆发生碰撞且识别到所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态时，控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。通过碰撞时将乘员的姿态调整为直立，可以避免安全带从髋部滑入腹部，以保证后倾或躺倒的乘员的安全。
本发明的另一目的在于提出一种车辆的碰撞约束方法，以保证后倾或躺倒的乘员的安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆的碰撞约束方法，所述方法基于乘员姿态调整装置，该方法包括：识别乘员的姿态；检测所述车辆是否发生碰撞；在检测到所述车辆发生碰撞且识别到所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态时，控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
进一步的，所述识别乘员的姿态包括：检测所述乘员的当前的人体关键点坐标；根据所述乘员的当前的人体关键点坐标，识别所述乘员的姿态。
进一步的，在检测到所述车辆发生碰撞且识别到所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态时，该方法还包括：确定所述乘员的当前的胸部坐标和当前的腹部坐标；根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度；根据所确定的安全带释放的长度，控制所述安全带释放。
进一步的，所述根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度包括：通过以下公式确定所述车辆的安全带释放的长度：
X＝[(P2当前-P2标定)+(P3当前-P3标定)]×σ，
其中，X为所述安全带释放的长度，P2当前为所述当前的胸部坐标，P2标定为所述直立时的胸部预设坐标，P3当前为所述当前的腹部坐标，P3标定为所述直立时的腹部预设坐标，σ为补偿系数。
所述车辆的碰撞约束方法与上述车辆的碰撞约束系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束系统的结构框图；
图2是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束系统的实际安装示意图；
图3是本发明一实施例提供的人体关键点坐标的示意图；
图4是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束系统调整乘员姿态的示意图；
图5是本发明一实施例提供的安全带释放的示意图；
图6是本发明一实施例提供的安全气囊释放的示意图；
图7是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束方法的流程图；
图8是本发明一实施例提供的识别乘员的姿态的方法的流程图；
图9是本发明一实施例提供的控制安全带释放的方法的流程图。
附图标记说明：
1 乘员姿态识别装置 2 碰撞传感器
3 乘员姿态调整装置 4 控制装置
5 安全气囊 6 安全带
7 仪表板7
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
图1是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束系统的结构框图。如图1所示，所述系统包括：乘员姿态识别装置1、碰撞传感器2、乘员姿态调整装置3以及控制装置4，所述控制装置4分别与所述乘员姿态识别装置1、所述碰撞传感器2、所述乘员姿态调整装置3连接；其中，所述乘员姿态识别装置1用于识别乘员的姿态；所述碰撞传感器2用于检测所述车辆是否发生碰撞；所述控制装置4用于在接收到所述碰撞传感器2发送的用于表示所述车辆发生碰撞的第一结果且接收到所述乘员姿态识别装置1发送的用于表示所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态的第二结果时，控制所述乘员姿态调整装置3固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
例如，乘员姿态识别装置1可以包括摄像头，可以监测和识别驾驶位置和副驾驶位置的乘员的姿态，并将检测的第一结果通过CAN网络传递给控制装置4。碰撞传感器2可以安装于车辆的前段，检测车辆是否发生碰撞并将检测的第二结果反馈至控制装置4。如果乘员的姿态不是后倾或躺倒姿态时，则按照传统的保护方式尽心保护，不必调整乘员的姿态。
图2是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束系统的实际安装示意图。如图2所示，乘员姿态识别装置1可以安装于阅读灯位置，乘员姿态调整装置3可以安装于车辆仪表板7或车内地板(图2以安装在仪表板为例)处。该系统还可以包括安全气囊5，可以安装在方向盘、仪表板7或顶棚内，其作用在于吸收碰撞能量，保护乘员头部和胸部；该系统还可以包括电子安全带6，将安全带6集成在座椅上，可以利用电机来控制收紧和释放。
图3是本发明一实施例提供的人体关键点坐标的示意图。如图3所示，基于人体关键点检测算法简化的网络结构，可以通过TinyPose网络结构，从乘员整体图像提取驾驶员人体关键点坐标，通常乘员姿态判定主要是对乘员的上半身姿态进行分析，因此可以将乘员头部(P0)、颈部(P1)、胸部(P2)、腹部(P3)、右肩(P4)、右肘(P5)、左肩(P6)、左肘(P7)等8个位置的坐标称为人体关键点坐标，通过连接相邻关键点作为乘员姿态展示。基于此，乘员姿态识别装置1可以首先检测乘员的当前的人体关键点坐标，然后根据检测到的乘员的当前的人体关键点坐标，识别乘员的姿态。例如可以预先采集乘员不同姿态下的人体关键点坐标，通过训练深度BP网络将关键点坐标进行分类，得到各姿态下对应的关键点坐标以及其连线，并据此识别当前的人体关键点坐标对应的姿态。训练深度BP网络是比较常见的，在此不再赘述。
图4是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束系统调整乘员姿态的示意图。如图4所示，如果乘员姿态识别装置1识别乘员是后倾或躺倒姿态，并且碰撞传感器2检测到车辆发生碰撞时，控制装置4可以控制乘员姿态调整装置3率先起爆并接触乘员的膝盖和/或小腿，较大的气囊刚度能够防止前期乘员髋部的前移，由于乘员髋部运动被限制，乘员上半身在惯性作用下会绕跨点进行旋转并趋向直立。上述提供了气囊式的乘员姿态调整装置3，可以理解的是，也可以使用其他方式固定乘员的下半身，达到使乘员的姿态直立的目的。
图5是本发明一实施例提供的安全带释放的示意图。如图5所示，在乘员趋向直立的过程中，需要电动安全带6释放足够长度的织带，保证乘员胸部与安全带6之间有较大的间隙，不会阻碍乘员上半身的旋转。因此，控制装置4可以在控制所述乘员姿态调整装置3固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立时，随乘员的姿态变化使安全带6释放相应的长度。也可以在接收到所述碰撞传感器2发送的用于表示所述车辆发生碰撞的第一结果且接收到所述乘员姿态识别装置1发送的用于表示所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态的第二结果时，确定乘员的当前的胸部坐标和的腹部坐标；根据当前的胸部坐标、当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带6释放的长度；根据所确定的安全带6释放的长度，控制车辆的安全带6释放。具体释放量可以通过以下公式得到：
X＝[(P2当前-P2标定)+(P3当前-P3标定)]×σ，
其中，X为所述安全带释放的长度，P2当前为所述当前的胸部坐标，P2标定为所述直立时的胸部预设坐标，P3当前为所述当前的腹部坐标，P3标定为所述直立时的腹部预设坐标，σ为补偿系数，补偿系数为可调整值，根据不同车型安全带6布置形式进行标定确定该值。
图6是本发明一实施例提供的安全气囊释放的示意图。如图6所示，当乘员姿态识别装置1监测到乘员上半身直立后，姿态调整完毕。此时碰撞传感器2还检测车辆发生碰撞的强度，在碰撞的强度大于预设值时，乘员向前的惯性增大，此时需要较大的约束力，因此在控制装置接收到碰撞传感器2发送的用于表示碰撞的强度大于预设值的第三结果时，控制电动安全带6开始收紧织带，并开启安全带6限力，同时点爆安全气囊5。乘员在惯性作用下继续向前运动，最终安全气囊5支撑住乘员，例如支撑住乘员的头部、胸部，气囊模块吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。当乘员保护气囊模块展开后，乘员姿态调整装置3的气囊能起到支撑作用，增加安全气囊5的刚度，保证乘员保护的效果。
图7是本发明一实施例提供的车辆的碰撞约束方法的流程图。如图7所示，基于乘员姿态调整装置，所述方法包括：
步骤S71，识别乘员的姿态；
步骤S72，检测所述车辆是否发生碰撞；
步骤S73，在检测到所述车辆发生碰撞且识别到所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态时，控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
图8是本发明一实施例提供的识别乘员的姿态的方法的流程图。如图8所示，所述方法包括：
步骤S81，检测所述乘员的当前的人体关键点坐标；
步骤S82，根据所述乘员的当前的人体关键点坐标，识别所述乘员的姿态。
图9是本发明一实施例提供的控制安全带释放的方法的流程图。如图9所示，在检测到所述车辆发生碰撞且识别到所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态时，该方法还包括：
步骤S91，确定所述乘员的当前的胸部坐标和当前的腹部坐标；
步骤S92，根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度；
步骤S93，根据所确定的安全带释放的长度，控制所述安全带释放。
其中，所述根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度包括：
通过以下公式确定所述车辆的安全带释放的长度：
X＝[(P2当前-P2标定)+(P3当前-P3标定)]×σ，
其中，X为所述安全带释放的长度，P2当前为所述当前的胸部坐标，P2标定为所述直立时的胸部预设坐标，P3当前为所述当前的腹部坐标，P3标定为所述直立时的腹部预设坐标，σ为补偿系数。
上述车辆的碰撞约束方法的实施例与上文所述的车辆的碰撞约束系统的实施例类似，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆的碰撞约束系统，其特征在于，所述系统包括：
乘员姿态识别装置、碰撞传感器、乘员姿态调整装置以及控制装置，所述控制装置分别与所述乘员姿态识别装置、所述碰撞传感器、所述乘员姿态调整装置连接；其中，
所述乘员姿态识别装置用于识别乘员的姿态；
所述碰撞传感器用于检测所述车辆是否发生碰撞；
所述控制装置用于在接收到所述碰撞传感器发送的用于表示所述车辆发生碰撞的第一结果且接收到所述乘员姿态识别装置发送的用于表示所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态的第二结果时，控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
2.根据权利要求1所述的车辆的碰撞约束系统，其特征在于，所述控制装置还用于：
在控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立时，控制所述车辆的安全带释放相应的长度。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的碰撞约束系统，其特征在于，所述乘员姿态调整装置安装于所述车辆的仪表板或地板处，用于弹出气囊接触所述乘员的小腿和/膝盖，以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
4.根据权利要求1所述的车辆的碰撞约束系统，其特征在于，所述系统还包括安全气囊，
所述碰撞传感器还用于检测所述车辆发生碰撞的强度；
所述控制装置还用于在接收到所述碰撞传感器发送的用于表示所述碰撞的强度大于预设值的第三结果时，控制所述安全气囊释放。
5.根据权利要求1所述的车辆的碰撞约束系统，其特征在于，所述乘员姿态识别装置用于：
检测所述乘员的当前的人体关键点坐标；
根据所述乘员的当前的人体关键点坐标，识别所述乘员的姿态。
6.根据权利要求1所述的车辆的碰撞约束系统，其特征在于，所述控制装置还用于：
在接收到所述碰撞传感器发送的用于表示所述车辆发生碰撞的第一结果且接收到所述乘员姿态识别装置发送的用于表示所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态的第二结果时，确定所述乘员的当前的胸部坐标和当前的腹部坐标；
根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度；
根据所确定的安全带释放的长度，控制所述车辆的安全带释放。
7.一种车辆的碰撞约束方法，其特征在于，所述方法基于乘员姿态调整装置，该方法包括：
识别乘员的姿态；
检测所述车辆是否发生碰撞；
在检测到所述车辆发生碰撞且识别到所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态时，控制所述乘员姿态调整装置固定所述乘员的下半身以使所述乘员的姿态在惯性下调整为直立。
8.根据权利要求7所述的车辆的碰撞约束方法，其特征在于，所述识别乘员的姿态包括：
检测所述乘员的当前的人体关键点坐标；
根据所述乘员的当前的人体关键点坐标，识别所述乘员的姿态。
9.根据权利要求7所述的车辆的碰撞约束方法，其特征在于，在检测到所述车辆发生碰撞且识别到所述乘员的姿态为后倾或躺倒姿态时，该方法还包括：
确定所述乘员的当前的胸部坐标和当前的腹部坐标；
根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度；
根据所确定的安全带释放的长度，控制所述安全带释放。
10.根据权利要求9所述的车辆的碰撞约束方法，其特征在于，所述根据所述当前的胸部坐标、所述当前的腹部坐标、直立时的胸部预设坐标以及直立时的腹部预设坐标，确定所述车辆的安全带释放的长度包括：
通过以下公式确定所述车辆的安全带释放的长度：
X＝[(P2当前-P2标定)+(P3当前-P3标定)]×σ，
其中，X为所述安全带释放的长度，P2当前为所述当前的胸部坐标，P2标定为所述直立时的胸部预设坐标，P3当前为所述当前的腹部坐标，P3标定为所述直立时的腹部预设坐标，σ为补偿系数。
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