CN113771702A - 座椅调整系统及乘客传感系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种座椅调整系统以及一种座椅传感系统。所述座椅调整系统包括一座椅本体；至少一致动单元，用于调整所述座椅本体的支撑；一传感单元，用于获取和提供座椅信息和一乘客的身体数据；以及一控制单元，用于控制所述至少一致动单元；其中，当所述座椅本体的一参数改变，所述控制单元经由所述至少一致动单元，使所述乘客的所述身体数据的一部分在一预定范围内。

Description

座椅调整系统及乘客传感系统
技术领域
本发明涉及一种用于一交通工具(vehicle)座椅的座椅调整系统及乘客传感系统，特别是涉及一种能够为乘客提供更舒适健康的乘坐体验，以实现更好的安全保护和使用者体验。
背景技术
每次乘客在不进行额外微调的情况下调整座椅，都可能由于局部支撑不足而导致坐姿不佳。最适当的支撑调整是复杂的，仅调整一座椅参数将不可避免地使另一座椅参数变差。然而当乘客经过一段行车感到疲倦时，可能为时已晚，或不便调整座椅。此外，自动精细调整需要驾驶环境和交通状况的更多信息。因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
因此，本申请的主要目的在提供一种能够为乘客提供更舒适健康的乘坐体验的座椅调整系统及乘客传感系统。
本发明公开一种座椅调整系统。所述座椅调整系统包括一座椅本体；至少一致动单元，用于调整所述座椅本体的支撑；一传感单元，用于获取和提供座椅信息和一乘客的身体数据；以及一控制单元，用于控制所述至少一致动单元；其中，当所述座椅本体的一参数改变，所述控制单元经由所述至少一致动单元，使所述乘客的所述身体数据的一部分在一预定范围内。
本发明还公开一种座椅传感系统，用于一交通工具座椅，所述座椅传感系统包括一传感器单元，包括一第一传感器和一第二传感器，其中所述第一传感器用来获得一乘客的生理信号，所述第二传感器用来获得不包含所述乘客的所述生理信号的环境信号；以及一计算机系统，连接到所述传感器单元，用来处理来自所述第一传感器的所述生理信号和来自所述第二传感器的所述环境信号，以计算生理信息的信号可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的一座椅调整系统的示意图。
图2是本发明实施例图1所示的座椅调整系统的操作示意图。
图3是本发明实施例图1所示的座椅调整系统的操作流程图。
图4是本发明实施例图1所示的座椅调整系统的分解图。
图5和图6是本发明实施例另一座椅调整系统的示意图。
图7是本发明实施例图5和图6所示的座椅调整系统的操作流程图。
图8是本发明实施例一座椅传感系统的操作示意图。
图9是本发明实施例一计算机系统的操作示意图。
附图标记说明：10-座椅调整系统；100-座椅本体；102-至少一致动单元；104-控制单元；106-传感单元；70-座椅调整系统；700-座椅本体；702-至少一气囊；704-控制单元；706-传感单元；140-座椅传感系统；142-第一传感器；144-第二传感器；146-计算机系统；150-车辆环境和信号可靠性模块；152-增强模块；154-生理信息计算单元；156-后处理单元；158-输出单元。
具体实施方式
请参考图1，其是本发明实施例的一座椅调整系统10的示意图。如图1所示，座椅调整系统10被用于车辆座椅(或其它交通工具座椅)，其包括一座椅本体100、至少一致动单元102、一控制单元104和一传感单元106。至少一致动单元102调整座椅本体100的支撑。传感单元106获得并提供座椅信息和一乘客的身体数据。控制单元104接收由传感单元106或一信息系统感测到的数据，并控制至少一致动单元102来据以修改座椅本体100的支撑。当座椅本体100的一参数改变，控制单元104经由至少一致动单元102，使所述乘客的所述身体数据的一部分在一预定范围内(例如，控制单元104发送多个控制信号，以调整至少一致动单元102的参数)，所述乘客的所述身体数据的一部分对应于选自由以下的乘客身体部位组成的群组：所述乘客的背部、腰部、腿部、眼睛及头部，并且所述预定义范围保持所述座椅本体的一部分与乘客身体的一部分于一类似关系。例如，当座椅本体100从第一倾斜角度移动到第二倾斜角度时(即，座椅本体的一参数改变了座椅靠背的角度，且可以由传感单元106经由座椅本体100的加速器或旋转马达感测倾斜角度)，控制单元104在第二倾斜角和第一倾斜角时，将乘客的背部的身体形状数据保持在一预定范围内，例如，至少一致动单元102的状态在第二倾斜角度时与在第一倾斜角度时相映射，且映射关系与乘客的身体形状参数具有对应关系，其中预定范围可以使乘客的背部形状保持相同。此外，至少一致动单元102可进一步当座椅本体100从第一倾斜角移动到第二倾斜角时，调整后视镜、方向盘深度、空调出口的风向。须注意，至少一致动单元102选自由以下组成的群组：气囊、马达单元、座椅肩部支撑、腰部支撑、侧翼支撑、头枕位置、一腿部支撑、坐垫硬度和座椅高度。传感单元106选自由以下组成的群组：气流传感器、压力传感器、乘客侦测传感器、加速度计、压电传感器、心电图传感器、脉搏血氧饱和度传感器、电皮肤响应传感器、毫米波雷达、红外传感器、热传感器、心动描记器传感器、安全带张力传感器、用于输入的输入界面、用于侦测的摄像头、座椅参数调整传感器和如刹车传感器、油门传感器、方向盘调整传感器、车辆起步时间传感器、车辆速度传感器的车辆信息系统。如此一来，当座椅本体100的一参数改变而不同(例如，座椅角度改变)时，一些支撑部件被自动地调整到对应的位置，使得座椅本体100可以保持对乘客的支撑。
具体地，请参考图2，其为本发明实施例图1所示的座椅调整系统的操作示意图。如图2左侧所示，先将座椅本体调整到最合适的位置(即，虚线的乘客的背部与实线中的座椅本体的支撑曲率匹配)。然后，座椅本体倾斜30度(例如，从就坐模式到伸展模式)。由于座椅本体和乘客之间旋转轴线不同，座椅本体将明显施力在人体脊柱(即，如图2右侧所示虚线的乘客的背部与实线中座椅本体的支撑曲率不匹配)。如果乘客身体后倾18度，座椅本体向后倾斜30度，乘客将在腰部获得更好的支撑作用，但乘客的肩部就显然未被支撑。
在本发明的实施例中，座椅调整系统10包括至少一致动单元102，并且至少一致动单元102的参数通过映射函数链接，映射函数与乘客的身体形状参数具有对应关系，因此乘客的相应部分保持相似的支撑状态。至少一致动单元102可以包括阀驱动气囊或马达控制机械单元，以调整座椅本体100的支撑。传感单元106可以包括压力传感器，以将乘客的背部的身体形状数据的信息提供给控制单元104，以估计乘客的身体参数的范围，以修改至少一致动单元102的映射关系。因此，当乘客向后倾斜并通过座椅本体100改变支撑时，乘客的背部的身体形状数据可维持相同的，从而使座椅本体100与乘客的背部适配。换言之，至少一致动单元102的参数链接改变，并且座椅本体100保持乘客的相应部分具有类似支撑状态。
座椅本体100的支撑件还可以根据座椅本体100的状态被调整成与乘客的姿势相适应。座椅调整系统10还可以包括用于输入用户定义的曲率、体型以及座椅本体100的支撑度(柔软度或硬度)的输入界面。
如图3所示，乘客首先设定就坐模式以确定是否执行调整，并通过输入界面输入乘客的身体形状数据，并设定座椅倾斜角度。在根据身体形状数据和倾斜角度设定座椅本体100的曲线参数之后，控制单元104将至少一致动单元102调整至设定参数，该设定参数从内置对应表或内置函数导出，其中，通过比较传感单元106的压力传感器的压力数据和控制单元104的内置数据来获得身体形状数据(或通过输入界面输入或由相机侦测来获得身体形状数据)。此后，控制单元104用身体形状数据调整至少一驱动单元102。如此一来，本发明根据身体形状数据进行调整，从而允许不同的乘客尽可能地具有相同的体验，以实现更加舒适和健康的乘坐体验。
请参考图4，图4是本发明实施例图1所示的座椅调整系统10的分解图。在一些实施例中，传感单元106还感测乘客的就坐姿势，使得至少一致动单元102在第二倾斜角度的第二参数和至少一致动单元102在第一倾斜角度的第一参数形成态射(morphism)，以保持相似的支撑状态，以根据乘客的身体形状数据和就坐姿势保持乘客背部的身体形状数据相同。
此外，为了减少乘客的疲劳，座椅本体的支撑可以不是固定的，并且可以响应于乘客或环境的时间状态改变。如图5和图6所示，座椅调整系统70包括一座椅本体700、至少一气囊702(即，致动单元)、一控制单元704和一传感单元706。至少一气囊702在座椅本体700内部，并且为座椅本体700提供支撑。传感单元706取得并提供座椅本体700的参数。控制单元704调整至少一气囊702的充气和放气，以根据预设参数随时间变化(即控制单元704进一步控制至少一致动单元，使得乘客的所述身体数据的所述部分约在所述预定范围周期性变化)。为避免打扰乘客，座椅支撑的变化不得超过10％。另外，还可以以简化的方式侦测座椅状态(即，座椅本体的参数)。例如，传感单元706侦测车辆的起动时间以启动调整。当车辆的启动时间超过阈值(例如十分钟)时，可在乘客感到疲劳之前自动启动座椅支撑改变，而避免忘记开启调整。
座椅本体700的参数改变选自由以下组成的群组：座椅本体700上没有物体、座椅本体700上存在乘客、乘客的生理状态、以及由于乘客的接触位置、接触范围、接触时间或动态变化而感测到在座椅本体700上的压力。如图7所示，传感单元706获取参数，然后控制单元704使用该参数来侦测座椅本体700上是否存在乘客。如果是，则控制单元704收集诸如硬度和曲率的座椅参数H。然后，如果车辆在行驶，则控制单元704根据座椅参数H周期性地自动调整柔软度或曲率，并且直到车辆停止前应该停止手动调整座椅。
在一些实施例中，控制单元704控制至少一气囊702根据一时变顺序充气和放气，使得乘客的身体数据的部分约在预定范围周期性变化。当控制单元704接收到信号指示刹车的变化超过一预设范围或一车辆速度小于一特定范围(即，空闲或以低速)时，由至少一气囊702在座椅表面的时变顺序可以暂时停止。如此一来，当乘客不专注于驾驶时(例如，怠速、低速或自动驾驶模式)，乘客可能不会注意到调整以增加舒适度。
由于本发明响应于乘客的状态来修改调整，因此需要侦测乘客的状态。
请继续参考图6，一座椅传感系统包括一传感单元及一计算机系统146。传感单元还包括一第一传感器142和一第二传感器144。第一传感器142通过与乘客的任何部分接触来获得乘客的至少一生理信号。第一传感器142选自由以下组成的群组：压力传感器、加速度计、压电传感器、心电图传感器、光电容积描记传感器、脉搏血氧饱和度传感器、电皮肤响应传感器、毫米波雷达、相机传感器、红外传感器、热传感器、心动描记器传感器。第一传感器142还可从与乘客接触的座椅获得环境信号，包括由发动机、空调、乘客的运动以及车辆行驶时来自路面的振动引起的振动信号。这些振动会降低乘客的生理信号的可靠性。
第二传感器144从座椅获得环境信号(不包含乘客的生理信号)并且不获得乘客的生理信号。第二传感器144选自由以下组成的群组：压力传感器、测距仪、加速度计、磁力计、陀螺仪、照相机和重力传感器。来自第一传感器142的生理信号和来自第二传感器144环境信号由计算机系统146收集，以处理计算生理信息的一信号可靠性(通过特征提取、频谱减法和相关分析获取车辆环境和信号可靠性)。
详细地，请参考图8，这是本发明实施例一座椅传感系统140的操作示意图。来自第一信号传感器142的生理信号和来自第二传感器144的环境信号首先由一车辆环境和信号可靠性模块150计算，以获得信号可靠性。然后，增强模块152根据信号可靠性计算乘客的生理信息。后处理单元156以信号可靠性评估生理信息并且发送到一输出单元158(用于更新可靠生理信息)。乘客的生理信息选自选自由以下组成的群组：呼吸、心率、体形、体压、血压、脊柱压迫和疲劳程度。
请参考图9，这是本发明实施例计算机系统146的操作示意图。首先，执行特征投影(例如傅立叶变换)。乘客频谱用于特征分析(例如模式匹配和信噪比分析)，以评估信号质量。然后，使用一组决策树确定车辆环境和信号可靠性。
例如，车辆环境选自由以下的车辆环境组成的群组：静止、空转、平顺行进、颠簸行进、高速行驶或低速驱动。当静止或空转时来自环境的噪声低，因此乘客频谱和环境频谱之间的相关性低，使得车辆环境和信号可靠性高。另一方面，在驾驶行进时，乘客频谱与环境频谱之间的相关性高，使得车辆环境和信号可靠性低。
通过以车辆环境和信号可靠性评估来自第一传感器142的乘客的生理信号进行信号评估后，信号增强模块152将增强具有低可靠性的生理信号(或频谱)。当车辆环境和信号可靠性高于阈值时(表示静止或空转，并且乘客的生理信息可靠)，增强模块将结束并进入生理信息计算单元154。否则，增强信号后将进入一滤波器，将乘客信号减去环境信号，以计算出生理信息。
后处理单元156的目的是进一步利用车辆环境和信号可靠性，并在生理信息的连续记录中排除完全不可靠的状态，并避免与实际落差过大的错误信息。例如，请同样参考图9，后处理单元156包括一临时存储器。当车辆环境和信号可靠性大于阈值时，后处理单元156在临时存储器中存储或更新生理信息。否则，当车辆环境和信号可靠性低于阈值时，生理信息将被丢弃(或者生理信息计算单元154在一开始就不生成)，并且将在临时存储器中最后的生理信息提取并传递到输出单元158作为此时乘客生理信息。
生理信息选自由以下组成的群组的一部分：呼吸、心率、体形、体压、血压和脊柱形状。生理信息可以作为座椅舒适系统、酒后驾驶侦测系统、疲劳提醒、自动驾驶和按摩系统激活以及座椅调整系统10的输入。计算机系统还用来以生理信息的可靠性来执行预定动作。座椅传感系统还包括一输出单元，用于信令计算机系统的计算结果的一部分，如经处理的生理信号(或频谱)、车辆环境和生理信息的信号的可靠性。在一些实施方案中，输出单元能进一步根据生理信息的信号可靠性更新其结果，其中，输出单元选自由以下组成的群组：至少一致动单元、显示单元、振动单元、扬声器、通信系统、车辆信息系统的输出单元、灯和存储器。此外，输出单元可用来调整座椅本体的支撑。
值得注意的是，上述控制单元104、704和计算机系统146的每个单元可以包括处理器和存储器。存储器被配置为存储程序代码以指示处理器实现各自的功能。存储器可以是非易失性存储器(non-volatile memory，NVM)，例如，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read only memory，EEPROM)或闪存(flashmemory)，但不限于此。处理器可以是数字信号处理器(digital signal processor，DSP)或中央处理单元(central processing unit，CPU)，但不限于此。
综上，本发明为乘客提供了更加舒适和健康的乘坐体验，并协助乘客控制车辆以实现更好的安全保护和用户体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (20)

1.一种座椅调整系统，其特征在于，包括：
一座椅本体；
至少一致动单元，用于调整所述座椅本体的支撑；
一传感单元，用于获取和提供座椅信息和一乘客的身体数据；以及
一控制单元，用于控制所述至少一致动单元；
其中，当所述座椅本体的一参数改变，所述控制单元经由所述至少一致动单元，使所述乘客的所述身体数据的一部分在一预定范围内。
2.如权利要求1所述的座椅调整系统，其特征在于，所述乘客的所述身体数据的所述部分对应于选自由以下的乘客身体部位组成的群组：所述乘客的背部、腰部、腿部、眼睛及头部。
3.如权利要求1所述的座椅调整系统，其特征在于，所述预定义范围保持所述座椅本体的一部分与乘客身体的一部分于一类似关系。
4.如权利要求1所述的座椅调整系统，其特征在于，所述至少一致动单元选自由以下组成的群组：气囊、马达单元、座椅肩部支撑、腰部支撑、侧翼支撑、头枕位置、一腿部支撑、坐垫硬度和座椅高度。
5.如权利要求1所述的座椅调整系统，其特征在于，所述座椅本体的所述参数改变选自由以下组成的群组：座椅靠背的角度、所述座椅本体上没有物体、所述座椅本体上存在乘客、乘客的生理状态、以及由于乘客的接触位置、接触范围、接触时间或动态变化而感测到在所述座椅本体上的压力。
6.如权利要求1所述的座椅调整系统，其特征在于，所述传感单元选自由以下组成的群组：气流传感器、压力传感器、乘客侦测传感器、加速度计、压电传感器、心电图传感器、脉搏血氧饱和度传感器、电皮肤响应传感器、毫米波雷达、红外传感器、热传感器、心动描记器传感器、安全带张力传感器、用于输入的输入界面、用于侦测的摄像头、座椅参数调整传感器和如刹车传感器、油门传感器、方向盘调整传感器、车辆起步时间传感器、车辆速度传感器的车辆信息系统。
7.如权利要求1所述的座椅调整系统，其特征在于，所述控制单元发送多个控制信号，以使所述乘客的所述身体数据的所述部分在所述预定范围内。
8.如权利要求1所述的座椅调整系统，其特征在于，还包括一输入界面，其中所述预定范围由所述输入界面设定。
9.如权利要求所述的座椅调整系统1，其特征在于，所述控制单元进一步控制所述至少一致动单元，以使所述乘客的所述身体数据的所述部分约在所述预定范围周期性变化。
10.如权利要求所述的座椅调整系统9，其特征在于，所述控制单元还在侦测一刹车传感器的变化超过一预设范围或一车辆速度小于一特定范围时，所述控制单元控制所述至少一致动单元，暂时停止使所述乘客的所述身体数据的所述部分在所述预定范围内周期性变化。
11.一种座椅传感系统，用于一交通工具座椅，其特征在于，包括：
一传感器单元，包括一第一传感器和一第二传感器，其中所述第一传感器用来获得一乘客的生理信号，所述第二传感器用来获得不包含所述乘客的所述生理信号的环境信号；以及
一计算机系统，连接到所述传感器单元，用来处理来自所述第一传感器的所述生理信号和来自所述第二传感器的所述环境信号，以计算生理信息的信号可靠性。
12.如权利要求11所述的座椅传感系统，其特征在于，所述第一传感器选自由以下组成的群组：压力传感器、加速度计、压电传感器、心电图传感器、光电容积描记传感器、脉搏血氧饱和度传感器、电皮肤响应传感器、毫米波雷达、相机传感器、红外传感器、热传感器、心动描记器传感器。
13.如权利要求11所述的座椅传感系统，其特征在于，所述计算机系统处理来自所述第一传感器的所述生理信号和来自所述第二传感器的所述环境信号，以通过特征提取、频谱减法和相关分析来获得所述信号可靠性。
14.如权利要求11所述的座椅传感系统，其特征在于，所述计算机系统连接到所述传感器单元，还计算选自由以下的车辆环境组成的群组：静止、空转、平顺行进、颠簸行进、高速行驶或低速驱动。
15.如权利要求所述的座椅传感系统11，其特征在于，还包括一输出单元用于信令所述计算机系统的计算结果的一部分。
16.如权利要求所述的座椅传感系统11，其特征在于，所述生理信息选自由以下组成的群组的一部分：呼吸、心率、体形、体压、血压和脊柱形状。
17.如权利要求11所述的座椅传感系统，其特征在于，所述计算机系统用来以所述生理信息的所述信号可靠性执行一预定动作。
18.如权利要求15所述的座椅传感系统，其特征在于，所述输出单元根据所述生理信息的所述信号可靠性更新其发出信号结果。
19.如权利要求18所述的座椅传感系统，其特征在于，所述输出单元选自由以下组成的群组：至少一致动单元、显示单元、振动单元、扬声器、通信系统、车辆信息系统的输出单元、灯和存储器。
20.如权利要求18所述的座椅传感系统，其特征在于，所述输出单元用来调整所述座椅本体的支撑。
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