CN113335146B - 自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法、装置和系统，所述车载设备包括车辆座椅，所述调节方法包括：通过车辆的检测装置获取驾驶员的身高；基于驾驶员的身高评估驾驶员的附加人体参数的预设值，且利用驾驶员的身高和附加人体参数的预设值计算用于车辆座椅的进入位置；以及将车辆座椅调节至进入位置，以便于驾驶员进入车辆且就座于车辆座椅上。

Description

自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，更具体地，涉及一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法、装置和系统。

背景技术

在日常生活中，特别是随着共享车辆进入市场，同一车辆有可能被不同的驾驶员使用。由于不同驾驶员的身材比例和驾驶习惯有所差异，例如车辆座椅、方向盘和后视镜等等的驾驶员相关车载设备在车辆中和/或车辆上的布置方式也应据此调节，以满足驾驶安全的要求。实际上，许多驾驶员在首次驾驶陌生车辆时通常需要几分钟来手动调节车辆座椅和方向盘的位置，甚至在此之后忘记调节后视镜的角度。这不仅给驾驶过程带来安全隐患，而且还不利地影响车辆驾驶的舒适性，并且给长期驾驶带来不必要的疲劳感。与此同时，当前存在的自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法基本都在驾驶员就座于车辆座椅上之后实施，并没有考虑驾驶员是否能够方便地进入车辆以及调节时间的长短。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法、装置和系统，以给驾驶员提供安全且舒适的驾驶环境。

为此，本申请在其一个方面提供了一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法，所述车载设备包括车辆座椅，所述调节方法包括：

通过车辆的检测装置获取驾驶员的身高；基于驾驶员的身高评估驾驶员的附加人体参数的预设值，且利用驾驶员的身高和附加人体参数的预设值计算用于车辆座椅的进入位置；以及将车辆座椅调节至进入位置，以便于驾驶员进入车辆且就座于车辆座椅上。

根据一种可选的实施方式，通过车辆的检测装置获取驾驶员的身高的步骤包括：通过检测装置的第一摄像装置获取站立在车辆旁的驾驶员的第一3D深度图像，且根据第一3D深度图像确定驾驶员的身高；可选地，根据第一3D深度图像确定超过第一摄像装置的高度的驾驶员的上身高度，求和驾驶员的上身高度和第一摄像装置的高度以确定驾驶员的身高。

根据一种可选的实施方式，驾驶员的附加人体参数的预设值等于驾驶员的身高乘上一比例系数，此比例系数基于根据人体工程学数据获得的比例系数；可选地，此比例系数设定为比根据人体工程学数据获得的比例系数大的数值。

根据一种可选的实施方式，还包括：通过车辆的检测装置获取驾驶员的附加人体参数的更新值，且利用驾驶员的身高和附加人体参数的更新值计算用于车辆座椅的驾驶位置；以及将车辆座椅从进入位置调节至驾驶位置，以优化就座于车辆座椅上的驾驶员的驾驶坐姿。

根据一种可选的实施方式，通过车辆的检测装置获取驾驶员的附加人体参数的更新值的步骤包括：通过检测装置的第二摄像装置获取就座于车辆座椅上的驾驶员的第二3D深度图像，且根据第二3D深度图像确定驾驶员的附加人体参数的更新值。

根据一种可选的实施方式，车辆座椅的进入位置比驾驶位置低且靠后，从而在车辆座椅从进入位置调节至驾驶位置时，车辆座椅被抬高且向前推；可选地，附加人体参数的预设值大于附加人体参数的更新值。

根据一种可选的实施方式，附加人体参数包括躯干长度和头部长度中的至少一个；可选地，计算用于车辆座椅的进入位置和计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤使用的计算流程相同。

根据一种可选的实施方式，所述计算流程包括以下公式：

其中，h’代表从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆地板的高度，A和B代表数字常量，h_driver代表驾驶员的高度，l_upper代表驾驶员的躯干长度，l_head代表驾驶员的头部长度，θ’代表靠背相对于竖直方向的角度，s₀代表保证驾驶员的广阔视野的从眼睛到车辆地板的高度，m₀代表防止撞击驾驶员头部的从头顶到车辆顶棚的高度，l₀代表从车辆顶棚到车辆地板的高度；可选地，A和B通过结合实验数据和设计经验进行回归分析获得。

根据一种可选的实施方式，所述计算流程包括以下公式：

其中，s’代表从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆踏板的水平距离，k₁代表驾驶员的大腿长度，k₂代表驾驶员的小腿长度，β代表大腿和小腿之间的角度，h₀代表车辆踏板未被踩踏时从车辆踏板到车辆地板的高度。

根据一种可选的实施方式，所述计算流程包括以下公式：

其中，γ’代表车辆座椅的坐垫相对于水平方向的角度。

根据一种可选的实施方式，所述计算流程包括以下公式：

其中，

代表车辆座椅的头枕相对于车辆座椅的背靠的角度，L₀代表靠背长度，l_upper代表驾驶员的躯干长度，l_head代表驾驶员的头部长度，θ’代表靠背相对于竖直方向的角度，d₀代表从头部到头枕的水平安全距离。

根据一种可选的实施方式，所述驾驶员相关车载设备还包括方向盘，所述调节方法还包括：

利用驾驶员的身高和附加人体参数的更新值计算用于方向盘的操纵位置，且将方向盘调节至操纵位置，以优化驾驶员操纵方向盘的手臂姿势；可选地，计算用于方向盘的操纵位置的步骤使用的计算流程包括以下两个公式中的至少一个：

和

y'＝h'+l_upper×cosθ'+a₂×cos(α-δ-θ')-a₁×cos(δ+θ')

其中，x’代表从方向盘的中心到踏板的距离，y’代表从方向盘的中心到车辆地板的高度，s’代表从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆踏板的水平距离，l_upper代表驾驶员的躯干长度，θ’代表靠背相对于竖直方向的角度，a₁代表上臂长度，a₂代表前臂长度，δ代表上臂和躯干之间的角度，α代表上臂和前臂之间的角度，h’代表从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆地板的高度。

根据一种可选的实施方式，所述驾驶员相关车载设备还包括后视镜，所述调节方法还包括：通过车辆的检测装置获取驾驶员的眼睛位置，基于眼睛位置评估后视镜的最佳角度，且将后视镜调节至最佳角度，以优化驾驶员观察车辆后方的视场。

本申请在其另一方面提供了一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节装置，包括：存储器，用于存储可执行的指令；处理器，根据所述可执行的指令的控制，运行所述调节装置执行如上所述的调节方法。

本申请在其又一方面提供了一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节系统，包括：如上所述的的调节装置；和设置在车辆上的检测装置，其配置成检测驾驶员的身高和驾驶员的附加人体参数的更新值中的至少一个。

根据一种可选的实施方式，检测装置包括：设置在车辆外侧的第一摄像装置，其配置成拍摄站立在车辆外的驾驶员的第一3D深度图像并将第一3D深度图像发送到所述调节装置；和设置在车辆内侧的第二摄像装置，其配置成拍摄就座于车辆座椅上的驾驶员的第二3D深度图像并将第二3D深度图像发送到所述调节装置。

根据本申请，提供一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法、装置和系统，以在驾驶员将要进入车辆时将可自动调节的车辆座椅调节至方便驾驶员进入车辆且就座于车辆座椅上的进入位置，并且在驾驶员就座于车辆座椅上时将可调节车载设备简单快速地调节至适于驾驶员安全舒适地驾驶车辆的驾驶位置。例如，自动调节驾驶员相关车载设备的调节系统包括设置在车辆上的摄像装置，通过摄像装置分别在驾驶员在进入车辆即刻之前和驾驶员就座于车辆座椅上时获取驾驶员的身高和驾驶员的附加人体参数的数值，并据此两次调节车辆座椅且调节其它驾驶员相关车载设备，这样既可以提高调节的准确性，又可以利用驾驶员进入车辆的那段时间进行车载设备(主要是车辆座椅)的预调节，进而缩短驾驶员感受到的调节时间。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施方式的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解，其中：

图1是根据本申请的一种实施方式的自动调节驾驶员相关车载设备的调节系统的方框示意图；

图2是根据本申请的一种实施方式的自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法的流程图；

图3是根据本申请的一种实施方式的调节系统的第一摄像装置对驾驶员进行拍摄的示意图；

图4是驾驶员就座于车辆座椅上时产生的人体参数的示意图；

图5是驾驶员就座于车辆座椅上时产生的驾驶员相关车载设备的调节参数的示意图；

图6是根据本申请的一种实施方式的调节系统的第二摄像装置对驾驶员进行拍摄的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施方式。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施方式中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施方式的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本申请的一种实施方式的自动调节驾驶员相关车载设备的调节系统1000的框图。

概括而言，车辆的驾驶员相关车载设备包括车辆座椅、方向盘和后视镜等等，这些车载设备在车辆中的相对位置和角度影响驾驶员驾驶车辆的安全性和舒适性，因此，提供驾驶员相关车载设备的多个调节参数，以实现灵活性，这些调节参数将在下文中详细描述，例如，驾驶员相关车载设备可以基于这些调节参数形成的坐标系进行调节。另外，车辆的类型繁多，包括轿车、卡车和公共汽车等等，而且例如轿车本身也存在针对不同用户的多种子类型，然而，它们均可被适配于本申请的调节系统1000。调节系统1000主要包括自动调节驾驶员相关车载设备的调节装置1100和检测装置1200。

调节装置1100可以是车载计算装置，包括处理器1110、存储器1120、接口部件1130和/或通信部件1140等等。其中，处理器1110可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等等。存储器1120例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。接口部件1130例如包括USB接口、线缆接口等等。通信部件1140能够进行有线和/或无线通信。应该注意到，调节装置1100仅仅是说明性的并且决不意味着对本发明、其应用或使用的任何限制。就应用于本申请的一种实施方式而言，调节装置1100的所述存储器1120用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器1110进行操作以执行本申请的一种实施方式提供的自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法。

检测装置1200配置成获取驾驶员的身高和/或驾驶员的附加人体参数的数值。在一个可选的实施方式中，检测装置1200可以包括第一摄像装置1210和第二摄像装置1220。第一摄像装置1210可以安装在车辆外侧，例如，安装在车门框架外侧、车窗外侧、侧翼后视镜或车辆顶棚上，其配置成拍摄站立在车辆外的驾驶员的第一3D(三维)深度图像并将第一3D深度图像发送到调节装置1100。第二摄像装置1220可以安装在车辆内部，例如，安装在仪表盘上方、或挡风玻璃上，其配置成拍摄就座在车辆座椅上的驾驶员的第二3D深度图像并将第二3D深度图像发送到调节装置1100。

替代地，检测装置1200包括设置在车辆的合适位置处的单一摄像装置，可以在驾驶员进入车辆之前和就座在车辆座椅上的两个时间分别拍摄第一3D深度图像和第二3D深度图像。能够想到的是，摄像装置的数量、尺寸和在车辆上的位置可以根据具体的应用变化。

检测装置1200可以包括ToF(飞行时间)摄像头、双目摄像头、或结构光摄像头等等，替代地或补充地，检测装置1200还可以包括数字摄像头和红外线传感器、超声传感器、或压力传感器等等。检测装置1200与调节装置1100以有线和/或无线通信的方式连接。

在检测装置1200包括例如ToF摄像头的情况下，利用ToF技术的摄像头拍摄目标场景的3D深度图像的过程如下：通过光源(例如，激光)以主动调制的光或光脉冲照亮目标场景，再经由接收器接收目标场景发出的反射光，随后由处理电路测量光脉冲和反射光之间的相移，相移取决于光的飞行时间，且因此处理电路能够将相移用于确定目标场景中的每个点的3D空间信息。据此，通过ToF摄像头能够捕获目标场景的3D深度图像。当目标场景包括驾驶员时，调节装置1100可以通过检测装置1200拍摄的3D深度图像确定驾驶员的人体参数，例如，身高、眼睛高度、臂长或躯干长等等。应该注意到，从目标场景可能不能直接确定驾驶员的一些人体参数，例如，检测装置1200不能拍摄到或者没有必要拍摄驾驶员的全部腿长，在这种情况下，以检测装置1200相对于车辆的高度作为基础，可以间接预测驾驶员的身高。

在另一可选的实施方式中，检测装置1200可以配置成在驾驶员打开车门或解锁车辆时检测驾驶员独有的实体或虚拟钥匙的信息，并将实体或虚拟钥匙的信息发送到调节装置1100，以供调节装置1100确认驾驶员的身份。调节装置1100可以基于驾驶员的身份调取存储在存储器1120中的与驾驶员的身份对应的驾驶员的身高和/或驾驶员的附加人体参数的数值，替代地，调节装置1100可以基于驾驶员的身份从第三方，例如，云端服务器，获取驾驶员的身高和/或驾驶员的附加人体参数的数值。在又一可选的实施方式中，检测装置1200可以配置成在驾驶员打开车门或解锁车辆之前，从与检测装置1200近距离或远距离发生通信的客户端(例如，手机、笔记本或台式机)获取驾驶员从客户端输入的身高和/或附加人体参数的数值。

能够想到的是，还可以按照其它多种方式利用检测装置1200直接或间接获取驾驶员的身高和/或驾驶员的附加人体参数的数值。

本领域技术人员应当理解，尽管在图1中对自动调节驾驶员相关车载设备的调节装置1100示出多个部件，但是，本发明可以仅涉及其中的部分部件，例如，调节装置1100只涉及处理器1110和存储器1120。技术人员可以根据本申请所公开方案设计指令。指令如何控制处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。

图2是根据本申请的一种实施方式的自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S100：通过车辆的检测装置获取驾驶员的身高；

步骤S110：基于驾驶员的身高评估驾驶员的附加人体参数的预设值，且利用驾驶员的身高和附加人体参数的预设值计算用于车辆座椅的进入位置；以及

步骤S120：将车辆座椅调节至进入位置，以便于驾驶员进入车辆且就座于车辆座椅上。

在以下实施方式中，以检测装置1200包括第一摄像装置1210和第二摄像装置1220为例，详细阐述如何实现根据本申请的一种实施方式的自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法。然而，如上所述，检测装置1200的形式并不唯一，它可以具有多种配置方式以直接或间接获取驾驶员的身高和/或附加人体参数的数值。

图3是根据本申请的一种实施方式的自动调节驾驶员相关车载设备的调节系统1000的第一摄像装置1210对驾驶员进行拍摄的示意图。在步骤S100中，通过车辆的检测装置获取驾驶员的身高，例如，第一摄像装置1210设置在车辆外侧且配置成拍摄站立在车辆外且试图进入车辆的驾驶员的第一3D深度图像。例如，当驾驶员试图拉开车门或以别的方式解锁车门时，第一摄像装置被启动以拍摄驾驶员的第一3D深度图像，并将所述第一3D深度图像发送到用于自动调节驾驶员相关车载设备的调节装置1100。

在一个可行的实施方式中，根据第一3D深度图像确定驾驶员的身高的步骤包括，已知设置在车辆上的第一摄像装置的高度是H₁，通过第一摄像装置拍摄到的超过高度H₁的驾驶员的上身高度是H₂，据此求和驾驶员的上身高度H₂和第一摄像装置的高度H₁可以计算出驾驶员的身高：

h_driver＝H₁+H₂ (1)

驾驶员的身高被用于评估驾驶员的身材比例或除身高之外的附加人体参数。可选地，在当前人体工程学数据的统计下，可以根据驾驶员的种族、性别等等来评估驾驶员的人体参数。以亚洲男性为例，选择第95百分位的男性的人体参数进行评估，生成表1如下。

表1：亚洲男性的人体参数

图4是驾驶员就座于车辆座椅上时产生的上述人体参数的示意图，更加详细地示出驾驶员的人体参数与车辆座椅和方向盘的互动模型。其中，角度α、β和δ的值是基于人体工程学研究获得的最不易使驾驶员感觉到疲劳的推荐值。作为示例，在本申请中使用上述人体参数的数值作为人体参数的预设值，然而可以想到的是，这些人体参数的预设值可能会因为具体的不同应用而产生变化。

由此，根据人体工程学数据获得驾驶员的身高与驾驶员的附加人体参数的预设值之间的比例系数，驾驶员的附加人体参数的预设值等于驾驶员的身高乘上比例系数。附加人体参数包括表1中的人体参数中的至少一个，例如，躯干长度和头部长度中的至少一个。

调节装置1100利用驾驶员的身高和附加人体参数的预设值计算用于车辆座椅的进入位置。为了便于驾驶员进入车辆并就座于车辆座椅上，可以首先调节车辆座椅。在实践中，从第一摄像装置1210获取的驾驶员的拍摄图像除了可以用于确定驾驶员的身高，还可以用于确定驾驶员的脸部特征，以利用人脸识别技术解锁车辆。将车辆座椅调节至进入位置包括调节座椅的坐垫、靠背和头枕的位置和角度。在驾驶员就座于车辆座椅上之后，还可以如下文所述地进一步对方向盘和后视镜进行调节。在此，车辆座椅和方向盘的调节参数可参考表2如下。

表2：车辆座椅和方向盘的调节参数

图5是驾驶员就座于车辆座椅上时产生的驾驶员相关车载设备的调节参数的示意图，更加详细地示出参与调节的车辆座椅和方向盘的调节参数。由此可见，车辆座椅和方向盘在水平方向和竖直方向上的位置是可调节的，座椅倾角也是可调节的。

作为补充，车辆的后视镜，包括车内后视镜和侧翼后视镜，是可调节的。车内后视镜可以居中地设置在车顶并且配置成给驾驶员提供在驾驶员后方的大体中心区域的视野。侧翼后视镜被设置在车辆外侧的左右两侧，并且配置成给驾驶员提供在车辆后方的左右侧视野。特别地，后视镜被调节成使得驾驶员可以看到接近的车辆、直接在车辆后面行驶或在相邻车道中行驶的车辆。可选地，车内后视镜被调节成使得车辆内饰尽可能少得遮挡视野，侧翼后视镜被调节成使得驾驶员能够判断自己驾驶的车辆与其它车辆或镜中可见物体之间的距离。后视镜相对于水平方向和竖直方向的角度基于驾驶员的眼睛的位置进行调节。

再者，对于不同的车型，车辆内部的尺寸和结构布局都会有所不同，当将调节装置1100施用于不同车型的车辆时，还需要考虑到所述车辆的固有参数，例如，车辆的固有参数可参考表3如下。

表3：车辆的固有参数

最后，还应该考虑到车辆中存在的各个装置本身与驾驶员之间的安全距离，以保证驾驶员进入车辆和驾驶车辆时的用车安全。例如，车辆的安全参数可参考表4如下。

表4：安全参数

参考表4补充说明上述表2中给出的车辆座椅和方向盘的调节参数，座椅高度h’设计成保证驾驶员的视野满足正常的驾驶要求：即，眼睛的位置足够高，以看清车辆前方的周围环境；另外，驾驶员的头顶与车顶之间的距离大于与车辆相关的安全距离参数，以确保车辆发生颠簸时头部不会与车顶碰撞。此外，座椅高度也会影响驾驶员的坐姿，例如，当脚踩踏板(例如，油门或刹车)时大腿与小腿之间的角度β，以及当手臂控制方向盘时的前臂与上臂之间的角度α。

靠背倾角θ’设计成结合座椅高度h’调节驾驶员的头部高度且进而调节人眼的位置。此外，靠背倾角θ’也会影响当手臂转动方向盘时前臂与上臂之间的角度α，以及驾驶员的胸部与方向盘之间的距离。

座椅距离s’设计成使得驾驶员能够以舒适的姿势将脚放在踏板上，同时出于安全考虑，座椅与踏板之间的距离s’也是决定事故发生时驾驶员的胸部与方向盘直接撞击程度的重要因素。

座椅倾角γ’设计成在完成靠背倾角θ’和座椅距离s’的调节之后确定坐垫的倾斜方向，此时要求大腿能够完全放置在坐垫上，即，大腿的放置方向应该与坐垫的倾斜方向平行，以获得最大的支撑。

方向盘距离的高度x’和y’设计成既大于胸部安全距离x₀，又能够满足舒适性要求。

头枕倾角

设计成在正常平稳驾驶时支撑脊椎，减少疲劳，且在紧急制动时保护脊椎和头部。原则上，头枕倾角

应该接近于靠背倾角θ’。在实际应用中，可以根据头枕的形状做出适当改进。

下文将引用上述表格中的各个参数描述调节装置1100基于驾驶员的身高和附加人体参数的预设值计算用于车辆座椅的进入位置的计算流程。

基于驾驶员的身高首先将车辆座椅调节至进入位置，在驾驶员就座于车辆座椅上时，再将车辆座椅调节至有利于驾驶员安全驾驶车辆的驾驶位置。对于车辆座椅而言，进入位置设计成比驾驶位置更便于驾驶员进入车辆且就座于车辆上，处于进入位置的车辆座椅的高度和距离也处于安全参数的数值范围内，更重要的是，在驾驶员就座于车辆上之后，可以快速实现车辆座椅从进入位置到驾驶位置的调节，减少驾驶员等待例如车辆座椅的可调节车载设备的调节时间，提高用户体验。

应该注意到，在不同国家/地区的安全规定中，至少在安全测试期间，车辆座椅的靠背倾角θ’一般是固定的。一方面，靠背倾角θ’为脊柱提供足够的支撑，另一方面，靠背倾角θ’的变化并不会明显影响视点高度。因此，在实践中可以预先设置车辆座椅的靠背倾角θ’，例如，靠背倾角θ’为22°。可选的，当头枕角度和方向盘位置不能机动调节时，也可以根据驾驶员的升高给出头枕角度和方向盘的推荐值。

根据座椅高度h’的设计要求，即，既要保证人眼的视野高度又要防止驾驶员的头顶在特别情况下撞击到车辆顶棚，座椅高度h’应该落在以下不等式的范围内：

s₀-l_upper×cosθ'-l_head≤h'≤l₀-m₀-l_upper×cosθ'-l_head (2)

通过结合实验数据和设计经验来针对性地回归分析座椅高度h’和人体参数(单位：毫米)之间的关系，总结得到合适的座椅高度h’的经验公式：

h'＝A×h_driver-l_upper×cosθ'-l_head+B (3)

其中，A和B是依据车辆的特定车型确定的常量，不同的车型对应于不同数值的A和B。可以想到的是，通过结合实验数据和设计经验的数学分析也可以总结出合理的其它经验公式。

由此，座椅高度h’被确定为：

而后，依据人体参数中的大腿长度k₁和小腿长度k₂与车辆座椅的调节参数的三角形几何关系，座椅高度h’与座椅距离s’的约束关系可以表达为：

因此，座椅距离s’被确定为：

同样，依据人体参数中的大腿长度k₁和小腿长度k₂与车辆座椅的调节参数的三角形几何关系，座椅高度h’与座椅倾角γ’的约束关系可以表达为：

因此，座椅倾角γ’被确定为：

在步骤S110中的利用驾驶员的身高和附加人体参数的预设值计算用于车辆座椅的进入位置包括，通过以上公式(4)、(6)和(8)以简单的方式计算出用于车辆座椅的进入位置，所述进入位置的调节参数包括座椅高度h’、座椅距离s’、和/或座椅倾角γ’。应该注意到，基于座椅高度h’与座椅距离s’的约束关系，座椅高度h’越低，即，越接近车辆地板，座椅距离s’就越长，即，车辆座椅越远离踏板地靠后。实际上，靠后且降低的车辆座椅更有利于驾驶员进入车辆，然而，为了在驾驶员就座于车辆座椅上时车辆座椅能够从进入位置快速地调节到驾驶位置，应该将车辆座椅适当地调节至进入位置，而非完全无规则地使车辆座椅降到最低且退到最后的位置。因此，调节根据人体工程学数据获得的驾驶员的身高与驾驶员的附加人体参数的预设值之间的比例系数，以使得车辆座椅的进入位置比驾驶位置低且靠后，从而在车辆座椅从进入位置调节至驾驶位置时，车辆座椅被抬高且向前推。例如，在利用驾驶员的身高结合人体工程学数据评估驾驶员的躯干长度或头部长度时，选择性地提取人体工程学数据或依据设计经验在合理范围内改变比例系数，以“加长”驾驶员的躯干长度l_upper和/或头部长度l_head，从而计算出比车辆座椅的驾驶位置低且靠后的进入位置，以方便驾驶员进入车辆并落座于车辆座椅上。

在步骤S120之后，可以通过车辆的检测装置获取驾驶员的附加人体参数的数值或更新值。图6是根据本申请的一种实施方式的自动调节驾驶员相关车载设备的调节装置1000的第二摄像装置1220对驾驶员进行拍摄的示意图。在一个可行的实施方式中，检测装置1200的第二摄像装置1220配置成在驾驶员就座于车辆座椅上时，拍摄就座于车辆座椅上的驾驶员的第二3D深度图像。第二摄像装置1220可以配置成被启动以检测就座于车辆座椅上的驾驶员。补充地或替代地，单独的传感器，例如，压力传感器，可以被用于确定驾驶员何时已经就座于车辆座椅上。当驾驶员开始观察车辆仪表盘和/或系安全带时，第二摄像装置1220将拍摄驾驶员的第二3D深度图像，并将所述第二3D深度图像发送到调节装置1100。调节装置1100配置成根据所述第二3D深度图像重新确定驾驶员的附加人体参数的更新值，例如，躯干长度l_upper和/或头部长度l_head，并且在驾驶员将手部放置在方向盘的适当位置(例如，双手分别放置在方向盘的三点钟和九点钟方向)的情况下，确定上臂长度a₁和前臂长度a₂、上臂和前臂之间的角度α、上臂和躯干之间的角度δ等等，从而根据这些调节参数再次调节车辆座椅的位置和角度以及调节方向盘的位置。

利用驾驶员的身高和附加人体参数的更新值计算用于车辆座椅的驾驶位置与计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤使用的计算流程相同。此时，附加人体参数，例如，躯干长度l_upper和/或头部长度l_head的更新值更加接近于驾驶员的实际情况，可用于通过以下公式校正或校验大腿长度k₁和小腿长度k₂：

通过公式(4)、(6)、(8)和(9)以简单且准确的方式计算出车辆座椅的驾驶位置，车辆座椅从进入位置调节至驾驶位置。作为对比，在驾驶员进入车辆之前，通过根据人体工程学数据获得且被调节的比例系数评估附加人体参数的预设值，例如，躯干长度l_upper、头部长度l_head、大腿长度k₁和小腿长度k₂，在驾驶员就座于车辆座椅时，通过第二摄像装置1220确定驾驶员的附加人体参数的更新值，例如，躯干长度l’_upper、头部长度l’_head、大腿长度k’₁和小腿长度k’₂。为了实现进入位置和驾驶位置的作用，比例系数被调节，例如，被放大，以使得附加人体参数的预设值大于附加人体参数的更新值。换言之，比例系数设定为比根据人体工程学数据获得的比例系数大的数值。

附加人体参数的更新值除了用于计算驾驶位置之外，还用于结合驾驶员的身高来校正或校验附加人体参数的预设值。

附加地，根据头枕倾角

的设计要求，需要保证头枕安全距离d₀以在特定情况下保护头部和脊柱，因此，驾驶员的头部到头枕的距离应该小于头枕安全距离d₀：

例如，驾驶员的头部到头枕的距离可以取头枕安全距离d₀的中值，头枕倾角

被确定为：

头枕倾角

也可以被考虑用作驾驶位置的调节参数。

在一个可行的实施方式中，在调节车辆座椅的调节参数的同时，还可以调节其它车载设备，例如，方向盘和后视镜的位置和角度，以完成对可调节车载设备的整体优化，给驾驶员提供安全且舒适地驾驶环境。

就方向盘而言，依据人体参数中的躯干长度l_upper、上臂和前臂之间的角度α、上臂和躯干之间的角度δ与车辆座椅的调节参数的线性几何关系，方向盘距离x’与座椅距离s’的约束公式可以表达为：

x'＝s'+l_upper×sinθ'-a₁×sin(δ+θ')-a₂×sin(α-δ-θ') (12)

方向盘高度y’与座椅距离s’的约束公式可以表达为：

y'＝h'+l_upper×cosθ'+a₂×cos(α-δ-θ')-a₁×cos(δ+θ') (13)

驾驶员的胸部与方向盘的水平距离应该保持大于或等于胸部安全距离：

s'-x'+l_upper×sinθ'≥x₀ (14)

由此，方向盘距离x’被确定为：

通过公式(13)和(15)能够以简单且准确的方式计算出方向盘的操纵位置，且将方向盘调节至操纵位置，以优化驾驶员操纵方向盘的手臂姿势，这种手臂姿势是基于人体工程学研究获得的最不易使驾驶员感觉到疲劳的姿势。

方向盘的调节可以在驾驶员就座于车辆座椅上时进行。替代性的，方向盘的调节也可以在驾驶员进入车辆期间预先进行。在一个可行的实施方式中，可以在驾驶员进入车辆之前基于驾驶员的身高评估驾驶员的附加人体参数的数值，例如，前臂长度a₁和上臂长度a₂。如果评估的方向盘距离x’相比于当前方向盘距离加长，则在驾驶员就座于车辆座椅上时再调节方向盘。如果评估的方向盘距离x’相比于当前方向盘距离减小，则可以在驾驶员进入车辆期间预先调节方向盘。

附加地，在完成车辆座椅和/或方向盘的调节之后，根据从第二摄像装置1220获取的驾驶员的第二3D深度图像确定驾驶员的眼睛位置。在现有技术中，例如通过实验数据分析和设计经验总结，已经可以根据驾驶员的眼睛位置确定后视镜的角度，以使得后视镜的角度可以保证驾驶员观察后方的视场。因此，可以基于眼睛位置评估后视镜的最佳角度，且将后视镜调节至最佳角度，以优化驾驶员观察后方的视场，保证驾驶安全。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (15)

1.一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节方法，所述车载设备包括车辆座椅，所述调节方法包括：

通过车辆的第一检测装置获取位于车辆外侧的驾驶员的身高；

基于驾驶员的身高评估驾驶员的附加人体参数的预设值，且利用驾驶员的身高和附加人体参数的预设值计算用于车辆座椅的进入位置；

将车辆座椅调节至进入位置，以便于驾驶员进入车辆且就座于车辆座椅上；

通过车辆的第二检测装置获取就座于车辆座椅上的驾驶员的附加人体参数的更新值，且利用驾驶员的身高和附加人体参数的更新值计算用于车辆座椅的驾驶位置；以及

将车辆座椅从进入位置调节至驾驶位置，以优化就座于车辆座椅上的驾驶员的驾驶坐姿，其中，

基于驾驶员的身高评估驾驶员的附加人体参数的预设值包括：

将附加人体参数的预设值设定为等于驾驶员的身高乘以第一比例系数，第一比例系数基于且大于从人体工程学数据获取的驾驶员的身高与附加人体参数的第二比例系数，以使得附加人体参数的预设值大于附加人体参数的更新值，以及

其中，附加人体参数包括躯干长度和头部长度，且计算用于车辆座椅的进入位置的步骤和计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤均包括使用以下公式计算从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆地板的高度，以作为进入位置和驾驶位置的第一调节参数：

其中，h’代表从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆地板的高度，

A和B代表数字常量，

h_driver代表通过第一检测装置获取的驾驶员的身高；

l_upper在计算用于车辆座椅的进入位置的步骤中代表驾驶员的躯干长度的预设值，而在计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤中代表驾驶员的躯干长度的更新值；

l_head在计算用于车辆座椅的进入位置的步骤中代表驾驶员的头部长度的预设值，而在计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤中代表驾驶员的头部长度的更新值；

θ’代表靠背相对于竖直方向的固定角度，s₀代表保证驾驶员的广阔视野的从眼睛到车辆地板的高度，m₀代表防止撞击驾驶员头部的从头顶到车辆顶棚的高度，以及l₀代表从车辆顶棚到车辆地板的高度。

2.根据权利要求1所述的调节方法，其中，A和B通过结合实验数据和设计经验进行回归分析获得。

3.根据权利要求1所述的调节方法，其中，通过车辆的第一检测装置获取位于车辆外侧的驾驶员的身高的步骤包括：

通过被配置为第一检测装置的第一摄像装置获取站立在车辆旁的驾驶员的第一3D深度图像，且根据第一3D深度图像确定驾驶员的身高。

4.根据权利要求3所述的调节方法，其中，根据第一3D深度图像确定驾驶员的身高的步骤包括：根据第一3D深度图像确定超过第一摄像装置的高度的驾驶员的上身高度，求和驾驶员的上身高度和第一摄像装置的高度以确定驾驶员的身高。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的调节方法，其中，通过车辆的第二检测装置获取就座于车辆座椅上的驾驶员的附加人体参数的更新值的步骤包括：通过被配置为第二检测装置的第二摄像装置获取就座于车辆座椅上的驾驶员的第二3D深度图像，且根据第二3D深度图像确定驾驶员的附加人体参数的更新值。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的调节方法，其中，车辆座椅的进入位置比驾驶位置低且靠后，从而在车辆座椅从进入位置调节至驾驶位置时，车辆座椅被抬高且向前推。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的调节方法，其中，附加人体参数还包括大腿长度和小腿长度，且计算用于车辆座椅的进入位置的步骤和计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤均包括使用以下公式计算从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆刹车踏板的水平距离，以作为进入位置和驾驶位置的第二调节参数：

其中，s’代表从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆刹车踏板的水平距离，

k₁在计算用于车辆座椅的进入位置的步骤中代表驾驶员的大腿长度的预设值，而在计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤中代表驾驶员的大腿长度的更新值；

k₂在计算用于车辆座椅的进入位置的步骤中代表驾驶员的小腿长度的预设值，而在计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤中代表驾驶员的小腿长度的更新值；

β代表大腿和小腿之间的推荐角度，

h₀代表车辆刹车踏板未被踩踏时从车辆刹车踏板到车辆地板的高度。

8.根据权利要求7所述的调节方法，其中，计算用于车辆座椅的进入位置的步骤和计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤均包括使用以下公式计算车辆座椅的坐垫相对于水平方向的角度，以作为进入位置和驾驶位置的第三调节参数：

其中，γ’代表车辆座椅的坐垫相对于水平方向的角度。

9.根据权利要求8所述的调节方法，其中，计算用于车辆座椅的进入位置的步骤和计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤均包括使用以下公式计算车辆座椅的头枕相对于车辆座椅的背靠的角度，以作为进入位置和驾驶位置的第四调节参数：

其中，

代表车辆座椅的头枕相对于车辆座椅的背靠的角度，L₀代表靠背长度，d₀代表从头部到头枕的水平安全距离。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的调节方法，其中，所述驾驶员相关车载设备还包括方向盘，所述调节方法还包括：利用驾驶员的身高和附加人体参数的更新值计算用于方向盘的操纵位置，且将方向盘调节至操纵位置，以优化驾驶员操纵方向盘的手臂姿势。

11.根据权利要求10所述的调节方法，其中，计算用于方向盘的操纵位置的步骤包括使用以下两个公式计算从方向盘的中心到车辆刹车踏板的水平距离和从方向盘的中心到车辆地板的高度，以作为操纵位置的调节参数：

和

y'＝h'+l_upper×cosθ'+a₂×cos(α-δ-θ')-a₁×cos(δ+θ′)

其中，x’代表从方向盘的中心到车辆刹车踏板的水平距离，y’代表从方向盘的中心到车辆地板的高度，s’代表在计算用于车辆座椅的驾驶位置的步骤中获取的从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆刹车踏板的水平距离，l_upper代表驾驶员的躯干长度的更新值，θ’代表靠背相对于竖直方向的固定角度，a₁代表通过第二检测装置获取的驾驶员的上臂长度，a₂代表通过第二检测装置获取的驾驶员的前臂长度，δ代表通过第二检测装置获取的上臂和躯干之间的角度，α代表通过车辆的第二检测装置获取的上臂和前臂之间的角度，h’代表在计算用于车辆座椅的驾驶位置中获取的从车辆座椅的坐垫与车辆座椅的靠背的交点到车辆地板的高度。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的调节方法，其中，所述驾驶员相关车载设备还包括后视镜，所述调节方法还包括：

通过车辆的第二检测装置获取驾驶员的眼睛位置，基于眼睛位置评估后视镜的最佳角度，且将后视镜调节至最佳角度，以优化驾驶员观察车辆后方的视场。

13.一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节装置，包括：

存储器，用于存储可执行的指令；

处理器，根据所述可执行的指令的控制，运行所述调节装置执行根据权利要求1-12中任一项所述的调节方法。

14.一种自动调节驾驶员相关车载设备的调节系统，包括：

根据权利要求13所述的调节装置；

设置在车辆外侧的第一检测装置，其配置成检测位于车辆外侧的驾驶员的身高；以及

设置在车辆内侧的第二检测装置，其配置成检测就座于车辆座椅上的驾驶员的附加人体参数的更新值。

15.根据权利要求14所述的调节系统，其中，

第一检测装置配置为设置在车辆外侧的第一摄像装置，其配置成拍摄站立在车辆外的驾驶员的第一3D深度图像并将第一3D深度图像发送到所述调节装置；且

第二检测装置配置为设置在车辆内侧的第二摄像装置，其配置成拍摄就座于车辆座椅上的驾驶员的第二3D深度图像并将第二3D深度图像发送到所述调节装置。

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