CN113415251B - 一种自适应乘员约束系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应乘员约束系统及其控制方法，属于汽车乘员约束系统领域。主要用于解决现有的乘员约束系统不能同时对不同体型不同位置的乘员都起到良好保护效果的问题。本自适应乘员约束系统包括乘员识别模块、约束系统控制模块、安全气囊系统及安全带系统。其中乘员识别模块能够识别乘员的体型和坐姿，并将信息输入给约束系统控制模块，控制模块通过内部乘员信息匹配算法算法为乘员选择相匹配的安全带和安全气囊的参数。当车辆发生实际碰撞时，约束系统控制模块结合碰撞强度和乘员信息自动选择保护效果最佳的方式点爆安全带和安全气囊。本发明的优点在于能针对不同情况的乘员来调节乘员约束系统的起爆性能参数，更好的保护乘员。

Description

一种自适应乘员约束系统及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车乘员约束系统技术领域，特别涉及一种自适应乘员约束系统及其控制方法。

背景技术

汽车乘员约束系统是指汽车发生碰撞时车内限制乘员运动的全部部件的总称，包括安全带、安全气囊、座椅、仪表板、转向管柱、车门以及内饰件等，主要作用是在汽车发生碰撞时尽可能减轻乘员的伤害。通常乘员约束系统开发主要是针对安全带和安全气囊的性能参数进行匹配开发。

目前传统的乘员约束系统均是针对特定的碰撞工况和特定的乘员体型进行开发的，以C-NCAP正面100％重叠刚性壁障碰撞试验为例，前排驾驶员和副驾驶员位置放置的假人均为HybridⅢ型50百分位男性假人，座椅纵向位置通常位于中间位置，所有的约束系统匹配开发工作均基于该工况开展。即使是C-NCAP评价五星的车型，也无法同时满足不同体型不同位置的乘员保护效果均良好。

换言之，无论汽车上的乘员是成人还是儿童、胖还是瘦、高还是矮、乘坐位置正确还是偏离，乘员约束系统展开的强度和时间都是一样的。这样的话，传统的乘员约束系统对非正常体型乘员的保护作用将大幅下降，甚至可能对离位乘员造成额外伤害。

发明内容

为解决传统的乘员约束系统存在的上述问题，本发明提供一种自适应式乘员约束系统及其控制方法，属于汽车乘员约束系统领域。自适应乘员约束系统包括乘员识别模块、约束系统控制模块、安全气囊系统及安全带系统。其中乘员识别模块能够识别乘员的体型和坐姿，并将信息输入给约束系统控制模块，控制模块通过内部算法自动为乘员选择相匹配的安全带和安全气囊的起爆性能参数，当车辆发生碰撞时，控制模块结合实际的碰撞强度和乘员信息自动选择保护效果最佳的方式点爆安全带和安全气囊。本发明的优点在于能针对不同情况的乘员来调节乘员约束系统的起爆性能参数，更好的保护乘员。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种自适应乘员约束系统，包括乘员识别模块、约束系统控制模块、安全气囊系统及安全带系统，乘员识别模块、安全气囊系统及安全带系统同时与约束系统控制模块通讯连接；

所述乘员识别模块用于识别当前乘员的体型、坐姿以及安全带的佩戴状态，并将获取的信息发送给约束系统控制模块；

所述约束系统控制模块中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全带调节参数以及安全气囊起爆参数，约束系统控制模块根据乘员识别模块发送的乘员信息，通过乘员信息匹配算法，匹配出对应的安全带参数及安全气囊起爆参数，并将参数信息发送安全气囊系统及安全带系统；

所述安全气囊系统接收约束系统控制模块发送的安全气囊起爆参数来控制安全气囊；

所述安全带系统接收约束系统控制模块发送的安全带调节参数控制安全带上固定点位置及预紧力。

进一步地，所述乘员识别模块包括座椅位置传感器、乘员重量传感器、乘员识别摄像模块、安全带佩戴状态识别模块和安全带佩戴提醒模块；

所述座椅位置传感器用于获取当前座椅位置信息，从而识别出乘员距离方向盘或是仪表板的距离；

所述乘员重量传感器和乘员识别摄像模块用于综合判断当前乘员的体型和坐姿状态，从而识别出乘员类型；

所述安全带佩戴状态识别模块用于识别当前乘员的安全带佩戴信息，如果识别出当前乘员没有正确佩戴安全带，则激活安全带佩戴提醒模块；

所述安全带佩戴提醒模块通过发出警报信息提醒乘员正确佩戴安全带。

进一步地，所述安全气囊系统包括双级起爆安全气囊、可调泄气孔式安全气囊气袋；

所述双级起爆安全气囊设有两个气体发生器，其根据所述约束系统控制模块发送的安全气囊起爆参数来执行气体发生器点爆操作，调节气囊点爆后的展开强度；

所述可调泄气孔式安全气囊气袋中的气袋上设有可调节的泄气孔，其根据所述约束系统控制模块发送的安全气囊起爆参数控制泄气孔打开或关闭操作，调节气袋展开后的刚度特性。

进一步地，所述安全带系统包括安全带上固定点调节机构、双级起爆安全带预紧器和可调限力式安全带卷收器；

所述安全带上固定点调节机构包含电动调节高调器机构，其根据约束系统控制模块发送的安全带参数，判定安全带上固定点的理想位置，通过电动调节高调器机构进行安全带上固定点调节；

所述双级起爆安全带预紧器设有两个预紧器，其根据约束系统控制模块发送的安全带参数，执行预紧器的点爆操作，调节安全带预紧时回收的强度；

所述可调限力式安全带卷收器内部设有可调节限力杆，根据乘员类型调节限力杆。

进一步地，当车辆发生碰撞时，所述约束系统控制模块结合实际的碰撞强度和乘员信息自动匹配安全带预紧器和安全气囊点爆方式，能针对不同情况的乘员来调节乘员约束系统的起爆性能参数。

本发明同时提供一种自适应乘员约束系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，驾驶员发动汽车后，安全带佩戴识别模块首先识别乘员是否正确佩戴安全带。如果识别出乘员未正确佩戴安全带，则安全带佩戴提醒模块发出警报信息，提醒乘员佩戴安全带；

步骤二，座椅位置传感器对乘员座椅的滑轨位置进行识别，判断乘员座位是靠前还是靠后；乘员重量传感器和乘员识别摄像模块共同对乘员的体型和坐姿进行识别，判断出乘员的当前状态；以上信息共同输入约束系统控制模块；

步骤三，约束系统控制模块中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全带调节参数以及安全气囊起爆参数，约束系统控制模块根据乘员识别模块发送的乘员信息，通过乘员信息匹配算法，匹配出对应的安全带参数及安全气囊起爆参数，并将参数信息发送安全气囊系统及安全带系统；约束系统控制模块首先输出安全带上固定点位置调节的信号。

步骤四，安全带系统根据接收的参数信息，对安全带上固定点位置进行调整，使乘员安全带佩戴位置正确；

步骤五，当车辆发生碰撞时，约束系统控制模块根据乘员信息匹配算法，向安全气囊系统和安全带系统发送调节指令；所述安全气囊系统控制安全气囊起爆；所述安全带系统控制安全带预紧器起爆。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明能够自动识别乘员的体型和坐姿，并将信息输入给约束系统控制模块，控制模块通过乘员信息匹配算法自动为乘员选择相匹配的安全带和安全气囊的起爆性能参数，当车辆发生碰撞时，控制模块结合实际的碰撞强度和乘员信息自动选择保护效果最佳的方式点爆安全带和安全气囊，能针对不同情况的乘员来调节乘员约束系统的起爆性能参数，从而提供更好的乘员保护效果。

2、随着汽车智能化程度的提升，未来无人驾驶将成为汽车行业发展的主流方向。本发明提供的自适应乘员约束系统可以为无人驾驶工况下的乘员约束系统开发提供指导意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的系统构成图；

图2为本发明的可调节约束系统部件在整车环境下构成示意图；

图3为本发明的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，一种自适应乘员约束系统，包括乘员识别模块100、约束系统控制模块200、安全气囊系统300及安全带系统400，乘员识别模块100、安全气囊系统300及安全带系统400同时与约束系统控制模块200通讯连接；

所述乘员识别模块100用于识别当前乘员的体型、坐姿以及安全带的佩戴状态，并将获取的信息发送给约束系统控制模块200；

所述约束系统控制模块200中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全带调节参数以及安全气囊起爆参数，约束系统控制模块200根据乘员识别模块100发送的乘员信息，通过乘员信息匹配算法，匹配出对应的安全带参数及安全气囊起爆参数，并将参数信息发送安全气囊系统300及安全带系统400；

所述安全气囊系统300接收约束系统控制模块200发送的安全气囊起爆参数来控制安全气囊；

所述安全带系统400接收约束系统控制模块200发送的安全带调节参数控制安全带上固定点位置及预紧力。

进一步地，所述乘员识别模块100包括座椅位置传感器110、乘员重量传感器120、乘员识别摄像模块130、安全带佩戴状态识别模块140和安全带佩戴提醒模块150；所述座椅位置传感器110用于获取当前座椅的前后位置，从而识别出乘员距离方向盘或是仪表板的距离远近；所述乘员重量传感器120和乘员识别摄像模块130用于综合判断当前乘员的体型和坐姿状态，从而识别出乘员是胖还是瘦、是大人还是儿童；所述安全带佩戴状态识别模块140用于识别当前乘员的安全带佩戴信息，并判断乘员是否正确佩戴安全带，若否，则激活安全带佩戴提醒模块150；所述安全带佩戴提醒模块150，可以发出“请正确佩戴安全带”的警报信息。

进一步地，所述安全气囊系统300包括双级起爆安全气囊310、可调泄气孔式安全气囊气袋320。所述的双级起爆安全气囊310有两个气体发生器，可以根据约束系统控制模块给出的点火指令来执行是点爆一个气体发生器还是点爆两个，从而调节气囊点爆后的展开强度。所述的可调泄气孔式安全气囊气袋320中的气袋上有一个可调节的泄气孔，可以根据约束系统控制模块给出的指令来执行该泄气孔是打开还是关闭，从而能够调节气袋展开后的刚度特性。

进一步地，所述安全带系统400包括安全带上固定点调节机构410、双级起爆安全带预紧器420和可调限力式安全带卷收器430。所述的安全带上固定点调节机构410包含现有的电动调节高调器机构，由约束系统控制模块结合乘员身高体型来判定安全带上固定点的理想位置，然后输入信号给电动调节高调器机构进行安全带上固定点调节。所述的双级起爆安全带预紧器420有两个预紧器，可以根据约束系统控制模块给出的点火指令来执行是点爆一个预紧器还是两个都点爆，从而调节安全带预紧时回收的强度。所述可调限力式安全带卷收器430中，卷收器内部的限力杆可调节，约束系统控制模块能够根据乘员体型不同进行选取使用何种限力杆。

进一步地，当车辆发生碰撞时，所述约束系统控制模块200结合实际的碰撞强度和乘员信息自动匹配安全带预紧器和安全气囊点爆方式，能针对不同情况的乘员来调节乘员约束系统的起爆性能参数。

本发明提出的一种自适应乘员约束系统工作流程包括从乘员识别到汽车碰撞时约束系统功能自动调节，能对不同体型的乘员提供更好的保护。能够自动识别乘员的体型和坐姿，并将信息输入给约束系统控制模块，控制模块通过乘员信息匹配算法自动为乘员选择相匹配的安全带和安全气囊的起爆性能参数，当车辆发生碰撞时，控制模块结合实际的碰撞强度和乘员信息自动选择保护效果最佳的方式点爆安全带和安全气囊，能针对不同情况的乘员来调节乘员约束系统的起爆性能参数，从而提供更好的乘员保护效果。

如图3所示，一种自适应乘员约束系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，驾驶员发动汽车后，安全带佩戴识别模块140首先识别乘员是否正确佩戴安全带。如果识别出乘员未正确佩戴安全带，则安全带佩戴提醒模块150发出“请正确佩戴安全带”的警报信息，提醒乘员佩戴安全带；如果识别出乘员已正确佩戴安全带，则判定通过。

步骤二，座椅位置传感器110对乘员座椅的滑轨位置进行识别，判断乘员座位是靠前还是靠后；乘员重量传感器120和乘员识别摄像模块130共同对乘员的体型和坐姿进行识别，判断出乘员的当前状态。以上信息共同输入约束系统控制模块200。

步骤三，约束系统控制模块200中预先存储了不同乘员体型和位置信息及与其对应匹配的安全带、安全气囊起爆参数的信息，能够根据接收到的乘员信息不同来识别选用哪种参数。通过上述乘员信息匹配算法，约束系统控制模块200首先输出安全带上固定点位置调节的信号。

步骤四，安全带上固定点调节机构410接收到约束系统控制模块200输入的信号后，机构内置电机对安全带上固定点位置进行调整，使乘员安全带佩戴位置正确

步骤五，当车辆发生碰撞时，约束系统控制模块200根据乘员信息匹配算法，对相应的安全气囊系统300和安全带系统400进行调节，根据乘员的实际情况来相应的点爆单级/双级安全气囊/安全带、对应刚度的安全气囊气袋以及采用对应限力的安全带。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种自适应乘员约束系统，其特征在于，包括乘员识别模块、约束系统控制模块、安全气囊系统及安全带系统，乘员识别模块、安全气囊系统及安全带系统同时与约束系统控制模块通讯连接；

所述乘员识别模块用于识别当前乘员的体型、坐姿以及安全带的佩戴状态，并将获取的信息发送给约束系统控制模块；

所述乘员识别模块包括座椅位置传感器、乘员重量传感器、乘员识别摄像模块、安全带佩戴状态识别模块和安全带佩戴提醒模块；

所述座椅位置传感器用于获取当前座椅位置信息，从而识别出乘员距离方向盘或是仪表板的距离；

所述乘员重量传感器和乘员识别摄像模块用于综合判断当前乘员的体型和坐姿状态，从而识别出乘员类型；

所述安全带佩戴状态识别模块用于识别当前乘员的安全带佩戴信息，如果识别出当前乘员没有正确佩戴安全带，则激活安全带佩戴提醒模块；

所述安全带佩戴提醒模块通过发出警报信息提醒乘员正确佩戴安全带；

所述约束系统控制模块中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全带调节参数以及安全气囊起爆参数，约束系统控制模块根据乘员识别模块发送的乘员信息，通过乘员信息匹配算法，匹配出对应的安全带参数及安全气囊起爆参数，并将参数信息发送安全气囊系统及安全带系统；当车辆发生碰撞时，所述约束系统控制模块结合实际的碰撞强度和乘员信息自动匹配安全带预紧器和安全气囊点爆方式，能针对不同情况的乘员来调节乘员约束系统的起爆性能参数；

所述安全气囊系统接收约束系统控制模块发送的安全气囊起爆参数来控制安全气囊；

所述安全带系统接收约束系统控制模块发送的安全带调节参数控制安全带上固定点位置及预紧力；所述安全带系统包括安全带上固定点调节机构、双级起爆安全带预紧器和可调限力式安全带卷收器；

所述安全带上固定点调节机构包含电动调节高调器机构，其根据约束系统控制模块发送的安全带参数，判定安全带上固定点的理想位置，通过电动调节高调器机构进行安全带上固定点调节；

所述双级起爆安全带预紧器设有两个预紧器，其根据约束系统控制模块发送的安全带参数，执行预紧器的点爆操作，调节安全带预紧时回收的强度；

所述可调限力式安全带卷收器内部设有可调节限力杆，根据乘员类型调节限力杆。

2.如权利要求1所述的一种自适应乘员约束系统，其特征在于，所述安全气囊系统包括双级起爆安全气囊、可调泄气孔式安全气囊气袋；

所述双级起爆安全气囊设有两个气体发生器，其根据所述约束系统控制模块发送的安全气囊起爆参数来执行气体发生器点爆操作，调节气囊点爆后的展开强度；

所述可调泄气孔式安全气囊气袋中的气袋上设有可调节的泄气孔，其根据所述约束系统控制模块发送的安全气囊起爆参数控制泄气孔打开或关闭操作，调节气袋展开后的刚度特性。

3.如权利要求1所述的一种自适应乘员约束系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，驾驶员发动汽车后，安全带佩戴识别模块首先识别乘员是否正确佩戴安全带；如果识别出乘员未正确佩戴安全带，则安全带佩戴提醒模块发出警报信息，提醒乘员佩戴安全带；

步骤二，座椅位置传感器对乘员座椅的滑轨位置进行识别，判断乘员座位是靠前还是靠后；乘员重量传感器和乘员识别摄像模块共同对乘员的体型和坐姿进行识别，判断出乘员的当前状态；以上信息共同输入约束系统控制模块；

步骤三，约束系统控制模块中预先存储了不同类型乘员的特征信息及与其适配的安全带调节参数以及安全气囊起爆参数，约束系统控制模块根据乘员识别模块发送的乘员信息，通过乘员信息匹配算法，匹配出对应的安全带参数及安全气囊起爆参数，并将参数信息发送安全气囊系统及安全带系统；约束系统控制模块首先输出安全带上固定点位置调节的信号；

步骤四，安全带系统根据接收的参数信息，对安全带上固定点位置进行调整，使乘员安全带佩戴位置正确；

步骤五，当车辆发生碰撞时，约束系统控制模块根据乘员信息匹配算法，向安全气囊系统和安全带系统发送调节指令；所述安全气囊系统控制安全气囊起爆；所述安全带系统控制安全带预紧器起爆。

Images