CN112447026A - 车辆空气中微粒物检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车辆空气中微粒物检测系统。在一个实施例中，一种车辆空气中微粒检测系统包括定位在车辆的乘客空间中的微粒物浓度传感器。微粒物浓度传感器生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的信号，该信号由控制器分析以识别周期性微粒物浓度模式，其被分类为吸烟事件。控制器然后基于分类的吸烟事件使用用户接口生成输出。

Description

车辆空气中微粒物检测系统

技术领域

本公开一般地涉及空气中微粒物检测，并且更特别地涉及车辆中的空气中微粒物浓度检测。

背景技术

多于一个人同时或顺序地经常使用诸如汽车、卡车、公共汽车、货车、渡轮等的车辆。例如，公共汽车或班车通常一次将包括许多乘客，而车队车辆或租赁车辆一次可以由一个人使用，但是由不同的驾驶员来进行不同的旅行。在任一种情况下，车辆的所有者/操作者禁止在车辆中吸烟是不常见的，因为烟不仅危害吸烟的个人的健康，而且危害车辆中的其他人。此外，残留在车辆中的气味使得车辆对于车辆的未来使用者而言不太合期望。

在具有公共汽车驾驶员和许多乘客的场景中，公共汽车驾驶员可以强制禁止吸烟。当车辆是例如出租车辆时，车辆中可能没有个人来强制禁止吸烟。此外，随着自动驾驶车辆技术的成熟以及行业朝着5级自动驾驶的方向发展，新的商业模式可能有望得到发展。这些新的商业模式可以包括自动驾驶出租车和班车。因此，这些车辆将像任何其他公共交通工具一样，在陌生人之间共享，并且将没有用于监视/强制禁止吸烟的机制。

如果在多个人当中共享的车辆中确实发生了吸烟，则经常留下车辆的所有者，以熏蒸车辆的乘客空间为代价。能够将这笔费用转嫁给负责吸烟的个人将是有益的。然而，在同时在陌生人当中共享的车辆中，可能难以识别陌生人中的哪一个对吸烟事件负责。

因此，需要一种自动检测车辆的乘客空间中的吸烟的系统。如果该系统可以用于肯定地识别对吸烟事件负责的个人，将是有益的。对于这样的系统，将进一步有益的是向车辆的占用者提供已经检测到吸烟的警告，以便提示（一个或多个）占用者停止吸烟。

发明内容

根据一个实施例，前述需求中的一个或多个通过车辆空气中微粒物检测系统来解决，该系统包括定位在车辆的乘客空间中的第一微粒物浓度传感器。第一微粒物浓度传感器生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第一信号。该系统进一步包括用户接口、包括在其中存储的程序指令的存储器，以及可操作地连接到第一微粒物浓度传感器、用户接口和存储器的控制器。控制器执行程序指令以获得第一信号，基于所获得的第一信号来识别周期性微粒物浓度模式，将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，并基于分类的吸烟事件而使用用户接口生成输出。

在一个或多个实施例中，该系统包括第二微粒物浓度传感器，该第二微粒物浓度传感器可操作地连接至控制器并且定位在车辆的乘客空间中，该第二微粒物浓度传感器被配置为生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第二信号。在这样的实施例中，第一微粒物浓度传感器优选地位于车辆的前方上部区域中，并且第二微粒物浓度传感器优选地位于车辆的后方上部区域中。控制器还被配置为执行程序指令以获得第二信号，并基于所获得的第二信号来识别周期性微粒物浓度模式。

在一个或多个实施例中，该系统包括位于乘客空间外部的第三微粒物浓度传感器，其被配置为生成与乘客空间外部的空气中微粒物浓度相关联的第三信号。控制器还被配置为执行程序指令以获得第三信号，基于所获得的第三信号建立空气中微粒物浓度阈值，并且基于所建立的空气中微粒物浓度阈值来识别周期性微粒物浓度模式。

在一个或多个实施例中，用户接口包括扬声器，并且控制器被配置为基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而执行程序指令以使用扬声器生成听觉输出。

在一个或多个实施例中，用户接口包括显示器，并且控制器被配置为基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而执行程序指令以使用显示器生成视觉输出。

在一些实施例中，用户接口包括扬声器和显示器两者，以向乘客空间中的个人提供不允许吸烟的音频警报和视觉警报两者。

在一个或多个实施例中，用户接口的至少一部分从车辆远程地定位。

在一个或多个实施例中，该系统包括可操作地连接至控制器和存储器的相机。在这样的实施例中，控制器被配置为基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而执行程序指令以使用相机捕获乘客空间的图像，并将捕获的图像存储在存储器中。

在一个或多个实施例中，该系统包括存储在存储器中的空气中微粒物浓度阈值，在一些实施例中该阈值由控制器建立，以及可操作地连接到控制器和存储器的相机。控制器被配置为执行程序指令以将所获得的第一信号与所存储的空气中微粒物浓度阈值进行比较，基于该比较来使用相机捕获乘客空间的图像，分析所捕获的图像，并基于分析的图像将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件。

在一个或多个实施例中，车辆包括：窗户，该窗户可在关闭位置和至少一个打开位置之间移动；以及窗户控制单元，其被配置为既在关闭位置和至少一个打开位置之间移动窗户，又生成与窗户的位置相关联的第四信号。在这样的实施例中，控制器被配置为执行程序指令以从窗户控制单元接收第四信号，基于所获得的第四信号建立空气中微粒物浓度阈值，并基于所建立的空气中微粒物浓度阈值识别周期性微粒物浓度模式。

根据一个实施例，通过以下来解决前述需求中的一个或多个：利用定位在车辆的乘客空间中的第一微粒物浓度传感器生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第一信号，来操作车辆的空气中微粒物检测系统。该方法包括利用控制器执行存储在存储器中的程序指令来获得第一信号，基于所获得的第一信号来识别周期性微粒物浓度模式，将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，并基于分类的吸烟事件使用用户接口来生成输出。

在一个或多个实施例中，该方法包括利用定位在车辆的乘客空间中的第二微粒物浓度传感器生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第二信号。该方法还包括利用控制器执行程序指令以获得第二信号，并基于所获得的第二信号来识别周期性微粒物浓度模式。

在一个或多个实施例中，该方法包括利用定位在车辆的乘客空间外部的第三微粒物浓度传感器生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第三信号。该方法进一步包括利用控制器执行程序指令以获得第三信号，基于所获得的第三信号来建立空气中微粒物浓度阈值，并且基于所建立的空气中微粒物浓度阈值来识别周期性微粒物浓度模式。

在一个或多个实施例中，利用控制器执行程序指令以生成输出包括：基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，利用控制器执行程序指令以使用用户接口的扬声器生成听觉输出。

在一个或多个实施例中，利用控制器执行程序指令以生成输出包括：基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，利用控制器执行程序指令以在用户接口的显示器上生成视觉输出。

在一个或多个实施例中，利用控制器执行程序指令以生成输出包括：将输出传输到用户接口的从车辆远程地的定位的部分。

在一个或多个实施例中，该方法包括：基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，利用控制器执行程序指令以控制可操作地连接至控制器的相机以捕获乘客空间的图像，以及将捕获的图像存储在存储器中。

在一个或多个实施例中，该方法包括：利用配置成在闭合位置和至少一个打开位置之间移动车辆的窗户的窗户控制单元生成与窗户的位置相关联的第四信号。该方法还包括：利用控制器执行程序指令以从窗户控制单元接收第四信号，并基于所获得的第四信号来建立空气中微粒物浓度阈值。在这样的实施例中，利用控制器执行程序指令以识别周期性微粒物浓度模式包括：利用控制器执行程序指令以基于所建立的空气中微粒物浓度阈值识别周期性微粒物浓度模式。

附图说明

图1是包括根据本公开的车辆空气中微粒物检测系统的车辆的示意图。

图2是图1的车辆空气中微粒物检测系统的示意图。

图3描绘了用于操作图1的车辆空气中微粒物检测系统的过程的流程图。

图4是在其中窗户关闭的吸烟事件期间图1的车辆的乘客空间内的微粒物浓度的模拟图。

图5是在其中窗户打开的吸烟事件期间图1的车辆的乘客空间内的微粒物浓度的模拟图。

具体实施方式

为了促进对本文中描述的实施例的原理的理解的目的，现在参考以下书面说明书中的附图和描述。所述参考不意图限制主题的范围。本公开还包括对所图示的实施例的任何改变和修改，并且包括所描述的实施例的原理的进一步应用，如本文档所属领域的技术人员通常将会想到的。

各种操作可以以对理解所要求保护的主题最有帮助的方式依次描述为多个分立的动作或操作。然而，描述的顺序不应解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。特别地，在一些实施例中，这些操作以与所描述的实施例不同的顺序执行。在附加实施例中，执行各种附加操作和/或省略所描述的操作。

如关于本公开的实施例使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。如本文中所使用的，当修改数字时，单词“大约”意指至少在陈述的数字的百分之十之内，优选地在陈述的数字的百分之五之内，并且最优选地在陈述的数字的百分之二之内。

以下讨论的本公开的实施例可应用于能够产生与感测到的微粒物浓度有关的信号的任何期望的空气中微粒物传感器。如本文中使用的，“吸烟事件”是其中空气中微粒物被周期性地引入到车辆的乘客空间中的事件。因此，生成微粒物到车辆的乘客空间中的周期性引入的电子烟、吸香烟、吸烟斗、吸雪茄等是“吸烟事件”。火不是周期性事件。

现在参考图1，车辆100包括至少部分位于乘客空间104内的车辆空气中微粒检测系统102。在该实施例中，车辆空气中微粒检测系统102包括两个空气中微粒物浓度传感器106和108，其位于乘客空间104内。在图1的实施例中，第三空气中微粒物浓度传感器110位于乘客空间104的外部。空气中微粒物浓度传感器106、108和110各自可操作地连接到控制器112。控制器112进而可操作地连接到用户接口114，该用户接口114在该实施例中包括乘客空间通信器116。车辆空气中微粒检测系统102进一步包括检测器套件118、相机120和存储器122，如图2中所示出的。在不同实施例中，各个组件之间的可操作连接以无线方式完成、使用有线连接完成、或者使用有线和无线连接的组合完成。

空气中微粒物浓度传感器106、108、110可以是任何期望的微粒物浓度传感器或能够提供与空气中微粒物浓度有关的信号的传感器的组合。在一个实施例中，传感器中的一个或多个是利用LED与光电二极管结合的传感器。优选地，空气中微粒物浓度传感器106、108、110可以检测和区分粒径最大为一微米（PM1）和/或2.5微米（PM2.5）和/或10微米（PM10）的微粒物。在一些实施例中，空气中微粒物浓度传感器不区分不同直径的颗粒。例如，在一些实施例中，PM2.5传感器提供与最大为2.5微米的微粒物的微粒物浓度有关的输出。一种可接受的传感器是可通过瑞士Staefa的Sensirion AG在商业上得到的SPS30型微粒物浓度传感器。尽管在图1的实施例中描绘了三个空气中微粒物浓度传感器106、108、110，但是在其他实施例中，存在仅位于乘客空间104中的单个空气中微粒物浓度传感器。在其他实施例中，存在两个以上的位于乘客空间104中的空气中微粒物浓度传感器。

典型地，优选地将空气中微粒物浓度传感器中的至少一个放置在有利于检测从乘客空间104内的个人呼出的空气中微粒物的位置。因此，在具有单个空气中微粒物浓度传感器的实施例中，空气中微粒物浓度传感器优选地定位在乘客空间104的上部区域中。“上部区域”是乘客空间104中位于头枕124的水平处或更高处的区域（参见图1）。单个空气中微粒物浓度传感器因此可以定位在顶灯、后视镜等处或附近。在具有多个空气中微粒物浓度传感器的实施例中，除了前述位置之外或作为其替代，一个或多个空气中微粒物浓度传感器定位在前座的头枕124中。

在各种实施例中，控制器112利用一个或多个执行存储在存储器122中的编程指令的通用或专用可编程处理器来实现。在一些实施例中，控制器112的功能中的至少一些由车辆控制系统提供和/或从车辆100远程地提供，诸如通过位于车队管理中心、服务中心、制造中心等处的远程控制器。因此，在一些实施例中，控制器112体现为多个控制器，其在车辆100中和/或从车辆100远程地定位。

执行本文中描述的编程功能所需的程序指令和数据存储在存储器122中。在一些实施例中，存储器122体现为多个存储器，在一些实施例，其包括从车辆100远程的一个或多个存储器。在各种实施例中，处理器、存储器和接口电路组件被提供在印刷电路卡上或被提供为专用集成电路（ASIC）中的电路。在一些实施例中，利用在VLSI电路中提供的分立组件或电路来实现电路。在一些实施例中，本文描述的电路还利用处理器、ASIC、分立组件或VLSI电路的组合来实现。

在各种实施例中，用键盘、鼠标、触摸显示器、虚拟键盘、虚拟鼠标等中的一个或多个来实现用户接口114。在一些实施例中，从车辆100远程提供用户接口的功能中的至少一些。在一些这样的实施例中，用户接口114包括通信模块，该通信模块被配置为提供基于车辆的组件和远程组件之间的通信。因此，在一些实施例中，用户接口114被体现为在车辆100中和/或从车辆100远程定位的多个组件。

图1的实施例中的用户接口114包括乘客空间通信器116。如本文中使用的那个术语“乘客空间通信器”意指向个人提供数据的任何设备，诸如显示器、扬声器等。在一些实施例中，乘客空间通信器116是PDA、蜂窝电话等，其使用例如蓝牙、WiMax等与用户接口114形成通信链路。

在一个实施例中，检测器套件118包括一个或多个检测器，其被配置为识别关联窗户的状况。在1995年4月11日发布的美国专利号5,404,673中描述了一种这样的检测器。每个检测器提供与关联窗户打开的程度相关联的信号。

在一个实施例中，至少部分地通过控制器112执行存储在存储器122中的程序指令来执行图3的方法130，以识别乘客空间104中的吸烟事件。在框132中，为空气中微粒物浓度传感器106和108建立阈值。在一些实施例中，阈值是存储在存储器122中的固定值。在一些实施例中，每个特定的微粒物尺寸或尺寸组具有相应的阈值。

在一些实施例中，附加地或替代地基于来自空气中微粒物浓度传感器110的信号动态地建立阈值。特别地，控制器112从空气中微粒物浓度传感器110获得信号以识别车辆周围环境的微粒物浓度，并向车辆周围环境的微粒物浓度施加偏移，以建立阈值，然后在一些实施例中将所述阈值存储在存储器122中。通过区分从车辆外部引入的空气中微粒物和从车辆内引入的空气中微粒物，这减少了由于例如由烟雾、逆温、外部火等引起的高背景微粒物所致的吸烟事件的虚假分类。

在一些实施例中，附加地或替代地基于来自空气中微粒物浓度传感器106/108中的一个或多个的信号动态地建立阈值。特别地，当烟雾和/或其他空气中微粒被引入车辆中时，空气中微粒物的背景水平增加。因此，基于背景空气中微粒物浓度和空气中微粒物浓度阈值之间的差，将来自空气中微粒物浓度传感器106/108的输出用在设置阈值中。在这些实施例中，控制器112被配置为从吸烟事件中消除可能人为地提高阈值的数据。在一个实施例中，这是通过要求在预定时间段内来自空气中微粒物浓度传感器106/108的恒定输出来完成的。 “恒定输出”是变化不超过预定量的输出，例如，与15μg/m³的浓度改变相关联的变化。在一个实施例中，预定的时间长度是五十秒。

在一些实施例中，在确定阈值时控制器112进一步评估窗户位置和其他车辆属性，诸如车辆速度、风扇速度等。因此，即使当外部微粒物浓度高时，如果所有窗户都关闭并且车辆配备有用于进入的空气的空气过滤器，则阈值偏移可能是负偏移。

一旦建立阈值，则控制器112在框134处接收来自位于乘客空间104中的空气中微粒物浓度传感器，诸如空气中微粒物浓度传感器106和108中的一个或多个的至少一个信号。在框136处，控制器112确定（一个或多个）所接收的信号是否指示（一个或多个）感兴趣的粒度中的空气中微粒物浓度高于阈值。如果（一个或多个）感兴趣的粒度中的空气中微粒物浓度低于阈值，则该方法在框132处继续监视。如果在框136处，（一个或多个）感兴趣的粒度中的空气中微粒物浓度高于阈值，则方法继续到框138并分析信号。

如下面将进一步详细讨论的，在框138处的信号分析涉及使用来自（一个或多个）空气中微粒物浓度传感器的（一个或多个）信号来识别周期性空气中微粒物浓度模式。周期性模式用于将吸烟事件与火或例如由烟雾导致的背景空气中微粒物中的增加区分开。在火、烟雾增加等情况下，空气中微粒物的浓度最初将从阈值以下增加到阈值以上。然后，在车辆中的任何给定的高度，空气中微粒物的浓度将增加到相对恒定的稳态值。在火的情况下，稳态值由火引入空气中微粒物和由于例如通风所致的空气中微粒物的去除的速率来驱动。对于烟雾和其他背景因素，观察到类似的变化。

然而，在吸烟的情况下，紧接着（由于阴燃所致的）稳定输注，（由于呼气）在一系列步骤引入空气中微粒物。由于呼出微粒物，电子烟产生其中逐步引入微粒物的类似特性。因此，空气中微粒物的增加是周期性的。

此外，虽然烟起初倾向于上升，因为它比向其中注入的气氛更热，但是它迅速冷却，烟中的微粒然后向下移动。这导致乘客空间内任何给定高度处的空气中微粒物浓度的一系列增加，并且取决于呼气的频率，导致所述浓度的降低或平稳，即使在没有提供通风时。

如果通过例如风扇和/或打开的窗户向空间提供通风，则只要背景空气中微粒物浓度小于来自吸烟事件的空气中微粒物浓度，空气中微粒物浓度的降低就被放大。此外，虽然吸烟者与空气中微粒物浓度传感器之间的任何距离由于烟羽的扩散而减小空气中微粒物的浓度，但是通向乘客空间104的通风减小空气中微粒物的最大浓度。由于这个原因，有利的是提供多个空气中微粒物浓度传感器，每个传感器被定位成最佳地检测针对特定乘客位置的空气中微粒物浓度。

因此，只要接收到的信号高于阈值，在框138处，控制器112就评估该信号以识别周期性模式。如果在框140处尚未收集到足够的数据来识别接收到的数据中的周期性模式，则过程继续进行到框132。然而，如果控制器112确定接收到的数据保持在阈值之上并展现出周期性特性，则在框140处，控制器112将接收到的数据分类为“吸烟事件”，并且过程进行到框142。

在框142处，控制器基于将接收到的数据分类为吸烟事件来生成输出。在一些实施例中，所生成的输出包括与吸烟事件相关联的数据，然后将其存储在存储器122中，在各种实施例中，该存储器122本地地和/或远程地定位，并在以后的时间检索。例如，在一些实施例中，在车辆使用后使用例如可以是有线或无线的车辆板载诊断端口进行车辆检查期间检索数据。然后，该检索的数据用于评估向车辆的使用者收取的用于清洁车辆的费用。在其中存储器122的至少一部分是远程的实施例中，使用控制器112中的通信模块将数据从车辆传输到远程位置以进行存储和/或进一步动作。

在一些实施例中，进一步动作包括生成用于清洁车辆的票据。在一些实施例中，在每次吸烟事件之后都不发生对车辆的实际清洁。特别地，虽然由于空气中微粒物浓度传感器的灵敏度，空气中微粒物浓度传感器可以在吸烟事件之后检测到空气中微粒物的增加的基线，但是空气中微粒物可能不处于可被车辆的使用者检测到的水平。然而，吸烟和其他非吸烟相关颗粒的影响是累积的。因此，为了避免不必要的车辆清洁，累积每个吸烟事件的记录，并将其用作在累积效果使得使用者注意到气味之前何时应当清洁车辆的指示符。然而，与吸烟事件相关联的每个用户都被收费以在吸烟者中分散费用，而不是简单地向最后的使用者收费。

在一些实施例中，所生成的输出包括通过车辆中的用户接口传输的警告，以将消息传送给乘客空间104中的个人。在一些实施例中，该消息被无线传输至例如乘客空间中的蜂窝电话、个人数字助理等。在一些实施例中，乘客空间通信器的形式是扬声器和/或显示器，并且生成的输出包括对乘客空间104的口头和/或视觉警告，大意是已经检测到吸烟事件并且这样的活动是不允许的。

在结合相机120的一些实施例中，生成的输出包括到相机的控制信号以获得乘客空间104的图像。该图像被存储在存储器122中以支持将清洁费用分配给乘客空间中的一个或多个个人。在一些实施例中，相机的形式为多个相机，以提供对乘客空间104的足够覆盖从而识别参与吸烟事件的每个人。在一些实施例中，拍摄单个图像。在其他实施例中，获得一系列图像和/或视频。在一些实施例中，每当控制器112识别出微粒物浓度中的局部峰值时就获得图像。

可能的是，在某些情况下，在仅基于空气中微粒物浓度传感器识别吸烟事件之后获得的单个图像将不揭示车辆内的哪个人正在吸烟，因为吸烟是间歇性事件。因此，在一些实施例中，相机120由控制器112控制以在连续循环中获得图像。因此，在框142处生成的输出导致从识别吸烟事件之前直至和/或超过识别吸烟事件的时间所拍摄的视频剪辑或一系列图像被存储在存储器122中。在一个或多个实施例中，输出导致从识别吸烟事件之前至少三十秒直到识别吸烟事件的时间拍摄的视频剪辑或一系列图像被存储。在一个或多个实施例中，以每秒两帧的速率获得图像以减少所需的存储量。

使用视频证据引起的一个问题是，在图像中可能有其他占用者，其不在吸烟，并且使用这样的图像可能会侵犯个人隐私。虽然通常将要求车辆的使用者允许使用他们的图像作为进入车辆的条件，以便限制不吸烟的人的不必要的图像分布，但是对获得的图像进行处理以检测吸烟者并且遮掩其他任何面孔。在一些实施例中，这是在将图像存储在存储器122中之前由控制器自主执行的。在一些实施例中，应用各种变换来保留显示吸烟的信息，但使吸烟者以及所有其他占用者的身份模糊。

优选地，除了对个人进行任何期望的遮蔽或加密之外，还处理存储在存储器中的一个或多个图像以存储最清楚地描绘出参与吸烟事件的使用者的图像和/或压缩数据。数据压缩既在将图像存储在本地存储器122中的实施例中是有用的，又在将数据传输到远程存储器122的实施例中是有用的。一个或多个图像进一步优选地与来自空气中微粒物浓度传感器的数据相关联。

虽然在一些实施例中使用相机120来记录吸烟事件，但是在一些实施例中，在框138处，相机120被附加地或可替代地用于识别吸烟事件。在一个或多个实施例中，由控制器112执行以识别个人吸烟的相同软件同样用于识别吸烟事件。在一个这样的实施例中，在初始检测到高浓度的微粒时，控制器112执行吸烟检测算法，该吸烟检测算法在框138处增加信号分析。在一些实施例中，吸烟检测算法使用面部识别、对象识别、颜色分析、能量分析和混乱分析中的一个或多个。

在一些实施例中，吸烟检测算法用于消除假阳性吸烟事件识别。作为示例，由于风的条件，结合一个或多个打开的门、窗户等，可能在车辆内检测到由车辆外部的个人生成的烟。通过用吸烟检测算法查阅从检测到高浓度的空气中微粒物并建立车辆内没有个人吸烟之前不久起的图像，控制器112消除错误的吸烟事件确定。

在一个或多个实施例中，通过添加、替换或省略一个或多个框，从图3中所描绘的顺序修改方法130。作为示例，在一些实施例中，仅使用单个阈值。因此，阈值仅建立一次。在一些实施例中，仅在接收到信号之后才确定阈值。在一些实施例中，空气中微粒物浓度传感器灵敏度实际上是系统的阈值。

如以上所讨论的，控制器112分析来自一个或多个空气中微粒物浓度传感器的一个或多个信号，以便将接收到的信号分类为吸烟事件。参照图4进一步解释分类的发生所用的方式。图4描绘了空气中微粒物浓度传感器的模拟输出的图表150，其已经被转换成针对形式为个人电子烟的吸烟事件的以毫克/立方米为单位的微粒物浓度。在乘客窗户关闭的情况下，对乘客座位中的个人模拟电子烟。呼气直接向前引导，并且一旦开始吸入，就以每分钟约四次抽吸模拟电子烟。对于此模拟，如由线152所指示的，对于最大2.5微米的微粒物，使用250 µg/m³的阈值。线154描绘最大为1微米的微粒物的浓度，并且线156描绘最大2.5微米的微粒物的浓度。

在t=120秒时，电子烟机器通电，这导致检测到的微粒物浓度增加。虽然线156超过阈值152并且在大约t＝130处达到峰值，但是线154没有。另外，线156仅减小到阈值以下，而没有进一步增大或达到平稳状态。因此，控制器112不会将该事件识别为“吸烟事件”，因为仅检测到周期的一半。在与线158关联的时间，模拟电子烟机器的第一个“抽吸”，并且大约t=140时，线156超过阈值152。微粒物浓度的快速增加在大约t=152时达到峰值，并且跟随逐渐减小直到大约t＝210为止。然而，在整个减小过程中，感测到的微粒物浓度中有两个明显的增加。线154展现出相同的模式。因此，截止时间t＝210，已经检测到三个周期。

在大约t=210处之后，如线152和线154二者所指示的，微粒物浓度增加。在大约t=220处达到峰值后，保持平稳，直到大约t=250为止。然后，线152和154减小，伴随着一些平稳和少量增加，直到大约t=390为止，在该点处，电子烟在线160处停止并且微粒浓度迅速减小。因此，PM1线和PM2.5线两者都显示周期性模式。

图5描绘了空气中微粒物浓度传感器的模拟输出的图表170，其已经被转换成针对形式为个人吸烟的吸烟事件的以毫克/立方米为单位的微粒物浓度。在驾驶员的窗户打开的情况下，针对驾驶员的座位中的个人模拟吸烟。呼气被引导出打开的窗户，并且当在模拟期间车辆停止时，香烟通过打开的窗户被保持在乘客空间之外。线174描绘最大1微米的微粒物的浓度，线176描绘最大2.5微米的微粒物的浓度，并且线178描绘最大10微米的微粒物的浓度。

在t=20秒时，香烟被点燃，这导致检测到的微粒物浓度的增加。在与线180相关联的时间，模拟香烟的第一“抽吸”，并且大约t＝35时线174、176和178中的每条线达到峰值。从时间t=35直到在线182处的大约t=245为止，在该点时，吸烟终止，线174、176和178中的每条线都展现出浓度的极端变化，其中有多个增加，散布着减小和平稳。因此，检测到多个周期。特征线174、176和178中的一些与在其内车辆被模拟为停止并且香烟定位在窗户之外的时间段相关联（例如，参见箭头184、186和188）。在大约t=245时熄灭香烟后，打开乘客窗户，并且所有粒度的微粒物浓度迅速减小。

相应地，图4和图5证明，与生成微粒物的稳定增加，其最终达到平稳状态然后减小的火不同，电子烟创建具有许多增加、平稳和减少的周期性模式。此外，在PM1.0、PM2.5和PM10数据中的每一个中都可以识别出周期性特征。因此，在各种实施例中使用微粒物大小的任何一个或任何分组来识别周期性模式。

因此，在一个实施例中，控制器112被配置为当微粒物浓度的两个增加时段被减小的微粒物浓度或平稳的微粒物浓度的时段分开时，将数据识别为“周期性模式”。在各种实施例中，通过增加在建立存在周期性模式之前所需的最小周期数来减小不正确的分类。

另外，在一些实施例中，通过提供低通（<0.05 Hz）滤波信号用于分析和识别局部最大值和最小值来减少不正确的分类。在一些实施例中，结合高于阈值（针对每个粒度分别识别）的传感器值的最小时间跨度。在一些这样的实施例中，当多个单独的事件在预限定的窗口（例如3分钟）内以预限定的周期性（例如每分钟4次）超过微粒物浓度阈值时，进一步识别出周期性模式。这说明其中吸烟者使窗户打开并将所有烟从窗户中引导出的情况。

此外，通过结合各种传感器，可以增强对来自空气中微粒物浓度传感器的信号的分析。例如，当打开窗户时，车辆的速度、风扇速度等对微粒物的浓度有影响，并且当打开两个窗户时，影响更大。因此，一些实施例结合窗户位置传感器/控制信号和/或车辆速度传感器/控制信号和/或风扇速度传感器/控制信号，其被用来更好地表征乘客空间内的活动。

因此，将领会到，以上描述的和其他特征和功能的变体或其替换方案可以合期望地组合到许多其他不同的系统、应用或方法中。本领域技术人员可以随后进行各种目前未预见到或未预料到的替换方案、修改、变化或改进，它们也意图被前述公开内容所涵盖。

Claims (18)

1.一种车辆空气中微粒物检测系统，包括：

第一微粒物浓度传感器，定位在车辆的乘客空间中，所述第一微粒物浓度传感器被配置为生成与所述乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第一信号；

用户接口；

存储器，包括存储在其中的程序指令；和

控制器，可操作地连接到第一微粒物浓度传感器、用户接口和存储器，并被配置为执行程序指令以：

获得第一个信号

基于所获得的第一信号识别周期性微粒物浓度模式，

将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，并且

基于分类的吸烟事件，使用用户接口生成输出。

2.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，还包括：

第二微粒物浓度传感器，可操作地连接到控制器并定位在车辆的乘客空间中，所述第二微粒物浓度传感器配置为生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第二信号，其中：

第一微粒物浓度传感器位于车辆的前方上部区域中；

第二微粒物浓度传感器位于车辆的后方上部区域中；并且

控制器还被配置为执行程序指令以：

获得第二个信号，并

基于获得的第二信号，识别周期性微粒物浓度模式。

3.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，还包括：

第三微粒物浓度传感器，其位于所述乘客空间的外部并且被配置为生成与所述乘客空间外部的空气中微粒物浓度相关联的第三信号，其中：

控制器还被配置为执行程序指令以：

获得第三个信号，

基于获得的第三信号建立空气中微粒物浓度阈值，并

基于已建立的空气中微粒物浓度阈值识别周期性微粒物浓度模式。

4.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，其中：

用户接口包括扬声器；并且

控制器被配置为基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而执行程序指令以使用扬声器生成听觉输出。

5.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，其中：

该用户接口包括显示器；并且

控制器被配置为基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而执行程序指令以使用显示器生成视觉输出。

6.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，其中，所述用户接口的至少一部分从所述车辆远程定位。

7.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，还包括：

相机，可操作地连接到控制器和存储器，其中

控制器还被配置为执行程序指令以：

基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，使用相机捕获乘客空间的图像，并且

将捕获的图像存储在存储器中。

8.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，其中：

所述车辆包括在关闭位置和至少一个打开位置之间可移动的窗户；

所述车辆包括窗户控制单元，该窗户控制单元被配置为使窗户在关闭位置和至少一个打开位置之间移动，并生成与窗户的位置相关联的第四信号；

控制器被配置为执行程序指令以：

从窗户控制单元接收第四信号，

基于所获得的第四信号建立空气中微粒物浓度阈值，并且

基于已建立的空气中微粒物浓度阈值，识别周期性微粒物浓度模式。

9.根据权利要求1所述的车辆空气中微粒物检测系统，还包括：

存储在存储器中的空气中微粒物浓度阈值；和

相机，可操作地连接到控制器和存储器，其中

控制器还被配置为执行程序指令以：

将获得的第一信号与存储的空气中微粒物浓度阈值进行比较，

基于比较使用相机捕获乘客空间的图像，

分析捕获的图像，并且

基于分析的图像将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件。

10.根据权利要求2所述的车辆空气中微粒物检测系统，还包括：

第三微粒物浓度传感器，其位于所述乘客空间的外部，并被配置为生成与所述乘客空间外部的空气中微粒物浓度相关联的第三信号；和

相机，可操作地连接到控制器和存储器，其中：

用户接口包括扬声器，以及

控制器还被配置为执行程序指令以：

获得第三个信号，

基于获得的第三信号建立空气中微粒物浓度阈值，

将获得的第一信号与建立的空气中微粒物浓度阈值进行比较，

基于比较使用相机捕获乘客空间的第一图像，

分析捕获的图像，

基于已建立的空气中微粒物浓度阈值识别周期性微粒物浓度模式，

基于分析的图像将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，

基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件，使用相机捕获乘客空间的第二图像，并且

将捕获的第二图像存储在存储器中。

11.一种操作车辆空气中微粒物检测系统的方法，包括：

利用定位在车辆的乘客空间中的第一微粒物浓度传感器生成与所述乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第一信号；

利用控制器执行存储在存储器中的程序指令以获得第一信号；

利用控制器执行程序指令以基于获得的第一信号来识别周期性微粒物浓度模式；

利用控制器执行程序指令以将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件；和

利用控制器执行程序指令以基于分类的吸烟事件使用用户接口生成输出。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

利用定位在车辆的乘客空间中的第二微粒物浓度传感器生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第二信号；

利用控制器执行程序指令以获得第二信号；和

利用控制器执行程序指令以基于获得的第二信号来识别周期性微粒物浓度模式。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括：

利用定位在车辆的乘客空间外部的第三微粒物浓度传感器生成与乘客空间中的空气中微粒物浓度相关联的第三信号；

利用控制器执行程序指令以获得第三信号；

利用控制器执行程序指令以基于获得的第三信号建立空气中微粒物浓度阈值；和

利用控制器执行程序指令以基于建立的空气中微粒物浓度阈值来识别周期性微粒物浓度模式。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，利用控制器执行程序指令以生成输出包括：

利用控制器执行程序指令以基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而使用用户接口的扬声器生成听觉输出。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，利用控制器执行程序指令以生成输出包括：

利用控制器执行程序指令以基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而在用户接口的显示器上生成视觉输出。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，利用控制器执行程序指令以生成输出包括：

将输出传输到用户接口的从车辆远程定位的部分。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括：

利用控制器执行程序指令以基于将周期性微粒物浓度模式分类为吸烟事件而控制可操作地连接至所述控制器的相机以捕获所述乘客空间的图像；和

利用控制器执行程序指令以将捕获的图像存储在存储器中。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括：

利用配置成使车辆的窗户在关闭位置和至少一个打开位置之间移动的窗户控制单元生成与窗户的位置相关联的第四信号；

利用控制器执行程序指令以从窗户控制单元接收第四信号；和

利用控制器执行程序指令以基于获得的第四信号建立空气中微粒物浓度阈值，其中

利用控制器执行程序指令以识别周期性微粒物浓度模式包括：利用控制器执行程序指令以基于所建立的空气中微粒物浓度阈值识别周期性微粒物浓度模式。

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