CN114667242A - 车辆中的基于雷达的监测 - Google Patents

Abstract

一种车辆中的乘员监测系统包括：处理器，其与印刷电路板通信；雷达模块，与所述处理器通信；以及透镜，其与所述雷达模块通信。所述雷达模块和所述透镜安置在车辆中的后视组件内。

Description

车辆中的基于雷达的监测

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年1月2日提交的标题为“车辆中的基于雷达的监测(Radar-BasedMonitoring in a Vehicle)”的第62/956,376号美国临时专利申请的优先权和权益。技术领域

技术领域

本公开大体上涉及对车辆内部中的乘员的监测，且确切地说，涉及对车辆内部中的乘员的基于雷达的监测。

发明内容

根据一方面，一种乘员监测系统可包括：处理器，其与印刷电路板通信的；第一雷达模块，其与处理器通信；以及透镜，其与第一雷达模块通信。第一雷达模块和透镜可安置在车辆的后视组件内。

透镜可被配置成允许透镜的视场捕获车辆的至少一个乘员座椅位置。透镜的视场可被配置成捕获车辆的至少两个乘员座椅位置。所述乘员监测系统可进一步包括第二雷达模块和与第二雷达模块通信的第二透镜。第二雷达模块可被配置成与处理器通信。第二雷达模块和第二透镜可安置在车辆的顶棚中。第二雷达模块和第二透镜可安置在车辆的顶棚控制台中。

第一雷达模块和第二雷达模块能够检测移动并从至少一个车辆乘员收集与肺功能和心脏功能中的至少一个相关的数据。处理器可被配置成使用收集的数据来确定心率、脉率、心率变异性、呼吸率和心律中的至少一个。处理器可被配置成使用收集的数据来检测车辆的乘员的位置和存在。所述乘员监测系统可被配置成使得如果在预定事件发生之后乘员被留在车辆中，则生成警报。预定事件可包括例如车辆关闭、车门从车辆外部的位置锁定、经过预定时间量以及超过车辆内部中的预定温度阈值中的至少一个。警报可包括车辆喇叭发声和警报被发送到手机中的一个。雷达模块可包括60GHz FMCW雷达。雷达模块可包括脉冲相干雷达。所述乘员监测系统可被配置成在可检测到预定情形的情况下与其它车辆系统通信，能够使车辆驶离道路。

根据另一方面，一种监测车辆的至少一个乘员的至少一个生理功能的方法可包括：确定车辆的乘员的位置；使用雷达模块采集关于至少一个被监测对象的至少一个生理功能的数据；以及在处理器上分析收集的数据。

被监测对象可以是车辆的乘员。雷达模块可安置在车辆的后视组件中。所述监测方法还可包括响应于确定乘员被留在车辆中且预定事件发生而传输警报。预定事件可包括以下各项中的至少一个：车辆的内部温度达到预定阈值、经过预定时间段、车门锁定、确定剩余乘员在车辆内处于特定座椅位置，以及确定剩余乘员不在车辆的驾驶员位置。被监测对象可以是车辆的驾驶员。所述监测方法可进一步包括通过与处理器通信的控制器，响应于确定车辆的驾驶员受伤而与车辆系统通信，能够使车辆驶离道路。

附图说明

图1示出根据本公开的基于雷达的监测系统的第一实施例的示意图；

图2示出具有图1的基于雷达的监测系统的车辆的俯视图；

图3A示出根据本公开的基于雷达的监测系统的第二实施例的示意图；

图3B示出根据本公开的基于雷达的监测系统的第三实施例的示意图；并且

图4示出利用图1的基于雷达的监测系统的方法的流程图。

具体实施方式

参考图1，基于雷达的乘员监测系统10可包括安置在印刷电路板24上的至少一个雷达模块20。至少一个雷达模块20中的每一个可包括透镜28。处理器32可安置在印刷电路板24上，且可与至少一个雷达模块20通信。基于雷达的乘员监测系统10可从车辆电力系统接收电力，或可具有自己的电源36。

基于雷达的乘员监测系统10可被配置成将接收的雷达信号转换成数字数据，并将数字数据传输到处理器32以进行分析。基于雷达的乘员监测系统10可有可能以高准确性检测肺和心脏移动，这部分地归因于雷达的穿透能力。心脏和呼吸活动两者可引起对象胸壁可见且可测量的运动。因此，可以通过对由心肌收缩引起的车辆乘员振动的免触摸测量来完成由基于雷达的乘员监测系统10进行的对特定生理功能的监测。雷达信号可以反映膈膜和胸壁移动。

基于雷达的乘员监测系统10的至少一些部件可安置在车辆44的后视组件40中，如图2中所示。在一些实施例中，基于雷达的乘员监测系统10的透镜28可安置在后视组件40的边缘或壳体48中。在一些实施例中，透镜28可安置在壳体的内腔(未示出)中，且通过后视组件40的反射镜、电致变色或显示元件52捕获数据。透镜28可具有视场，所述视场被配置成捕获车辆44内的至少一个乘员座椅位置，其中乘员座椅位置是车辆乘员可坐在其中的车辆座椅。乘员座椅位置可包括例如驾驶员座椅或乘客座椅。雷达模块20可被配置成从在雷达模块20的某一距离内的车辆乘员捕获信息。将雷达模块20安置在后视组件40中可允许雷达模块20在某一距离内。在一些实施例中，透镜28可包括雷达，所述雷达被配置成通过使用通过多个传输和接收天线形成的波束来确定方位角。

由雷达模块20收集的数据可包括关于至少一个车辆乘员的例如心率、脉率、心率变异性、呼吸率和心律等至少一个参数的信息。数据可由处理器32处理。所述处理可包含确定车辆44的乘员的心率、脉率、心率变异性、呼吸率和心律的值。处理器32可被配置成处理数据并提供关于例如心率和心率变异性等所选择参数的几乎瞬时的信息。数据还可允许基于雷达的乘员监测系统10确定乘员在车辆44中的位置。另外，基于雷达的乘员监测系统10能够利用一个雷达模块20同时监测多个对象，和/或能够监测关于单个对象的多个测量位置和/或多个参数。

从后视组件40中的有利点来看，基于雷达的乘员监测系统10可被很好地放置成从不受阻挡或大体上不受阻挡的位置监测车辆乘员。安置在后视组件40中可以为透镜28提供允许其从车辆44的多个乘员捕获数据的视场。后视组件40可以处于比例如车辆44的遮阳板或车顶更合适的高度，因为它不那么高且因此更接近车辆乘员。此外，一般来说，后视组件40与车辆44的前部座椅56中的乘员之间几乎不存在或不存在障碍物。由于其位置升高且集中，后视组件40还可以很好地定位成监测车辆44的后部座椅中的乘员。前部座椅56的座椅背面60可以低到足以允许后视组件40中的雷达模块20从后座乘员捕获数据，并且头枕大体上安置成距车辆44的侧面足够远，以允许来自雷达模块20的信号在头枕之间行进以采集关于后座乘员的信息。此外，取决于车辆座椅56和头枕的构造，雷达信号可能能够穿过车辆座椅56和头枕。

在具有超过两排座椅56的车辆44中，雷达模块20可有可能从第二排或第三排座椅56中的乘员捕获数据。然而，可能有利的是，安装至少一个额外雷达模块20A和额外透镜28A，如图3A和3B中所示，安装在车辆44内较接近座椅位置的位置。取决于车辆44内的座椅配置，可能需要至少一个额外雷达模块20A。确切地说，具有第三排座椅56的车辆44可能需要额外雷达模块20A来监测第三排座椅56的乘员。在一些实施例中，可能需要至少一个额外雷达模块20A以允许监测第二排座椅56中或第二排和第三排座椅56两者中的乘员。在一些实施例中，第二雷达模块20A可用于监测第二排座椅56中的乘员，并且可能需要第三雷达模块(未示出)来监测第三排座椅56中的乘员。每个额外透镜28A可与一个额外雷达模块20A通信。在一些实施例中，第二以及必要时第三雷达模块20A可安置成接近第二排和第三排座椅56，例如安置在车辆44的支柱上。在一些实施例中，第二和第三雷达模块20A可安置在车辆44的顶棚中。在一些实施例中，取决于额外雷达模块20A与乘员的距离，可能需要信号放大以便收集数据。

可以部分地基于所需或期望的视场、车辆44的配置、雷达模块20的透镜28的宽度和视场以及雷达模块20的灵敏度来确定额外雷达模块20A的必要性、数目和位置。

在一些实施例中，第一信号放大器25可与雷达模块20通信。信号放大器25可被配置成放大由雷达模块20发射的信号。这对于增加雷达模块20与被监测车辆乘员之间的距离同时保持监测的有效性可能是必要的。第二信号放大器25A可与额外雷达模块20A通信。

在一些实施例中，如图3A中所示，任何额外雷达模块20A，包含第二和第三雷达模块20A，如果存在，可与处理器32通信。处理器32可与印刷电路板24通信。在一些实施例中，额外雷达模块20A，包含第二和第三雷达模块20A，如果存在，可各自与额外处理器32A相关联，如图3B中所示。每个额外处理器32A可进一步与下级印刷电路板24A通信，所述下级印刷电路板中的每一个可与印刷电路板24通信。在此布置中，印刷电路板24可充当主印刷电路板，被配置成与下级印刷电路板24A和/或其它车辆系统通信。与印刷电路板24相关联的控制器33可与例如生成警报的那些车辆系统的其它车辆系统通信，所述警报例如激活车辆喇叭。控制器33可被配置成基于由雷达模块20和额外雷达模块20A中的至少一个捕获的数据，在必要时使得由其它车辆系统生成和传输警报。

每个额外雷达模块20A可被配置成从基于雷达的乘员监测系统10接收电力，或可被配置成从车辆电力系统接收电力。在一些实施例中，任选电源36A可用于为额外雷达模块20A供电。

在一些实施例中，额外雷达模块20A可安装在车辆44的顶棚控制台中，例如具有用于视频、音频和/或通风系统的控制件的顶棚控制台中。这可以允许额外雷达模块20A的透镜28A的视野阻挡更少和/或视场更好。在一些实施例中，额外雷达模块20A可安置在车辆44的顶棚中。

在一些实施例中，雷达模块20和额外雷达模块20A可包括第一天线(未示出)和第二天线(未示出)。每个天线可包括一个或多个天线元件。雷达模块20、20A可被配置成利用第一天线传输雷达波，且利用第二天线接收雷达波。在一些实施例中，雷达模块20、20A可进一步被配置成分析接收的雷达波。

在一些实施例中，雷达模块20、20A可被配置成检测、识别并分析选定车辆乘员的某些生理功能。对生理功能的监测可以是非侵入性、非接触式监测。所述监测可进一步为高精度且低成本，且使用低电力消耗。在一些实施例中，可以对驾驶员和车辆乘客两者或对车辆44内的选定座椅位置的乘员执行监测。基于雷达的乘员监测系统10被配置成捕获某些生理功能的信息，所述某些生理功能可包含呼吸率、心率、心率变异性、脉率和心律。

在一些实施例中，基于雷达的乘员监测系统10可被配置成确定车辆44的所有乘员的位置。基于雷达的乘员监测系统10可基于从透镜28、28A、从雷达模块20、20A接收的输入或根据从天线接收的输入来确定乘员的位置。基于雷达的乘员监测系统10可被配置成从每个天线或天线元件接收输入并使用所述输入来确定接收的信号的方向和距离以确定车辆乘员的位置。

在一些实施例中，基于雷达的乘员监测系统10可被配置成在车辆44关闭且乘客留在车辆44中的情况下传输警报。例如，如果车辆44关闭且在车辆44内仍检测到心率或脉搏，则可以生成警报。在一些实施例中，基于雷达的乘员监测系统10可以仅在乘员留在车辆44中且例如车辆44锁定之类的预定事件发生的情况下才会传输警报。其它预定事件可包括车辆的内部温度达到预定阈值、经过预定时间段、确定剩余乘员在车辆内处于特定座椅位置、确定剩余乘员不在车辆的驾驶员位置等。例如，如果乘员被留在车辆44中且驾驶员离开并锁住车辆44，则基于雷达的乘员监测系统10可被配置成使得生成并传输警报。警报可包括例如使车辆44的喇叭发声或将警报发送到手机中的至少一个。车辆44可被配置成将警报传输到最近通过蓝牙与车辆44配对的手机和/或已输入到基于雷达的乘员监测系统10中作为用以接收通知的手机的手机。车辆44可被配置成将警报传输到车辆目录中被列为与车辆44配对的电话的手机的全部或选定子集。在乘员留在车辆44中的情况下传输警报可以防止车辆用户在离开车辆44之后将儿童或婴儿留在车辆44中。

在一些实施例中，基于雷达的乘员监测系统10可在车辆44已经关闭之后保持操作。基于雷达的乘员监测系统10可被配置成使用例如电池等备用电源36，或从在车辆44关闭之后保持活动的车辆系统接收电力。在一些实施例中，基于雷达的乘员监测系统可被配置成在车辆44正在行驶时从车辆电力系统接收电力，且在车辆44不在行驶时从备用电源36接收电力。

在一些实施例中，基于雷达的乘员监测系统10可被配置成监测或跟踪车辆乘员的健康状况。基于雷达的乘员监测系统10可被配置成与其它车辆系统通信，例如与自主停车辅助或确定障碍物是否靠近车辆44的传感器通信，且能够在检测到危险情形的情况下使车辆44安全地驶离道路。危险情形可包含例如驾驶员昏睡或驾驶员心脏病发作。车辆44可驶到路肩或完全驶离道路，例如，进入停车坪。

在一些实施例中，雷达模块20、20A可包括脉冲相干雷达模块。脉冲相干雷达模块能够在位于距目标一定距离处时检测心脏运动。脉冲相干雷达通过传输待由障碍物反射并由雷达接收的信号来操作。接收的模拟信号可转换成数字数据。数字数据可随后传输到处理器32以进行进一步处理。脉冲相干雷达通常具有小尺寸和简单结构，且因此通常易于安装和操作。

脉冲相干雷达模块可使用脉冲相干雷达形成短持续时间脉冲波，且所述波可实现以高准确性测量小运动，从而使得脉冲相干雷达模块能够在位于距对象的一定距离处的同时从身体外部检测心脏和肺的运动。这可允许基于雷达的乘员监测系统10与其它非接触式生命体征监测方法相比位于距对象更大的距离处(在一些情况下，高达若干码)。由于其超宽带宽，由雷达模块20使用脉冲相干雷达发射的波可在最少或没有准确性损失的情况下穿透衣服。

替代地，在一些实施例中，雷达模块20可包括频率调制连续波(FMCW)雷达模块，例如60GHZ FMCW雷达，以监测心率和呼吸率。FMCW雷达模块可被配置成检测由例如呼吸和心跳等生理运动引起的位移。由于多普勒效应，可以通过使用FMCW雷达向对象传输波并测量反射雷达信号的相移来检测由心跳和呼吸引起的运动，从而允许同时测量心率和呼吸率。

如图4中所示，大体上在100处示出监测车辆44的至少一个乘员的方法。在步骤110中，可以由基于雷达的乘员监测系统10确定车辆44的至少一个乘员的位置。在步骤120中，雷达模块20可以使用雷达波采集关于车辆44的至少一个乘员的至少一个生理功能的数据。在步骤130中，处理器32可以分析由雷达模块20收集的数据。

在步骤140中，处理器32可以确定乘员是否被留在车辆中，以及预定事件是否已发生。在步骤150中，响应于预定事件的发生且在确定乘员被留在车辆44中后，基于雷达的乘员监测系统10可以使得生成并传输警报。预定事件可包括以下各项中的至少一个：车辆44的内部温度达到预定阈值、经过预定时间段、车门锁定、确定剩余乘员在车辆44内处于特定座椅位置，以及确定剩余乘员不在车辆44的驾驶员位置。

在步骤160中，基于雷达的乘员监测系统10可以确定车辆44的驾驶员是否受伤。在步骤170中，响应于确定车辆44的驾驶员受伤，基于雷达的乘员监测系统10可以与车辆系统通信，能够使车辆44驶离道路进入安全位置。安全位置可以是路肩、停车坪等。

虽然所述方法描述为仅使用一个雷达模块20和一个处理器32，但所述方法可由基于雷达的乘员监测系统10使用多个雷达模块20A和多个处理器32A来执行。

以上描述仅视为对优选实施例的描述。本领域的技术人员以及制作或使用本公开的技术人员将想到对本公开的修改。因此，应理解，在附图中示出且在上文描述的实施例仅用作说明的目的，且并不旨在限制本公开的范围，本公开的范围由根据包含等同原则的专利法来解释的所附权利要求书界定。尽管在本公开中仅详细描述了本创新的几个实施例，但查阅本公开的所属领域的技术人员将容易了解，在不实质性地脱离所述主题的新颖教示和优点的情况下，可能有许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、色彩、定向等的变化)。例如，一体地形成的元件可由多个部分构造而成，或示出为多个零件的元件可一体地形成，可颠倒或以其它方式改变介面的操作，可改变结构的长度或宽度和/或系统的构件或连接器或其它元件，可改变元件之间的调整位置的性质或数目。因此，所有此类修改意欲包含在本创新的范围内。可在不脱离本创新的精神的情况下在所要和其它示例性实施例的设计、操作条件和布置方面进行其它取代、修改、改变和省略。

在此文档中，诸如第一和第二、顶部和底部、前和后、左和右、竖直、水平等的关系术语仅用于区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不一定要求或意指此类实体或动作的任何实际的此类关系、次序或数目。这些术语并不意图限制它们描述的元件，因为各个元件在不同的应用中可以不同的方式定向。然而，应理解，装置可采用各种定向和步骤顺序，除非明确地指定为相反情况。还应理解，附图中示出且在下文说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求书中定义的发明构思的示例性实施例。因此，除非权利要求书另外明确陈述，否则与本文中公开的实施例有关的具体尺寸和其它物理特性不应被视为是限制性的。

应理解，任何所描述的过程或在所描述过程内的步骤可与其它所公开过程或步骤组合以形成在本公开的范围内的结构。本文所公开的示例性过程是出于说明性目的，而不应被解释为是限制性的。还应理解，在不脱离本公开的概念的情况下，可以对上述方法做出变化和修改，且另外应理解，此类概念希望由所附权利要求涵盖，除非这些权利要求的措辞明确说明并非如此。

如本文中所使用，当用于两个或多于两个项目的列表中时，术语“和/或”意指所列项目中的任一个自身可以单独使用，或所列项目中的两个或多于两个的任何组合可被使用。举例来说，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，那么所述组合物可含有：仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。

如本文所用，术语“约”意指量、尺寸、配方、参数和其他数量和特征不是确切的且无需为确切的，但可以根据需要为近似的和/或更大或更小的，从而反映出公差、换算系数、舍入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其他因素。当使用术语“约”描述范围的值或端点时，本公开应理解为包含提及的具体值或端点。无论说明书中的范围的数值或端点是否引用“约”，范围的数值或端点预期包含两个实施例：一个由“约”修饰并且一个不由“约”修饰。应进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点和独立于另一个端点都是有意义的。

如本文所用的术语“基本”、“基本上”及其变体旨在指出所描述的特征等于或大致等于值或描述。例如，“基本上平坦的”表面旨在表示平坦的或大致平坦的表面。此外，“基本上”旨在表示两个值相等或大致相等。在一些实施例中，“基本上”可以表示彼此的2％、彼此的5％和彼此的10％中的至少一个内的值。

Claims (20)

1.一种用于车辆的乘员监测系统，其包括：

处理器，其与印刷电路板通信；

第一雷达模块，其与所述处理器通信；以及

透镜，其与所述第一雷达模块通信；

其中所述第一雷达模块和所述透镜安置在车辆中的后视组件内。

2.根据权利要求1所述的乘员监测系统，其中所述透镜被配置成允许所述透镜的视场捕获所述车辆的至少一个乘员座椅位置。

3.根据前述权利要求中任一项所述的乘员监测系统，其中所述透镜的所述视场被配置成捕获所述车辆的至少两个乘员座椅位置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的乘员监测系统，其进一步包括：

第二雷达模块；以及

第二透镜，其与所述第二雷达模块通信；

其中所述第二雷达模块被配置成与所述处理器通信。

5.根据权利要求4所述的乘员监测系统，其中所述第二雷达模块和所述第二透镜安置在所述车辆的顶棚中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的乘员监测系统，其中所述第一雷达模块能够检测移动并从至少一个车辆乘员收集与肺功能和心脏功能中的至少一个相关的数据。

7.根据权利要求6所述的乘员监测系统，其中所述处理器被配置成使用收集的数据来确定心率、脉率、心率变异性、呼吸率和心律中的至少一个。

8.根据权利要求6所述的乘员监测系统，其中所述处理器被配置成使用收集的数据来检测所述车辆的乘员的存在和位置。

9.根据权利要求8所述的乘员监测系统，其中所述乘员监测系统被配置成使得如果在预定事件发生之后乘员被留在所述车辆中，则生成警报。

10.根据权利要求9所述的乘员监测系统，其中所述警报包括车辆喇叭发声和警报被发送到手机中的至少一个。

11.根据前述权利要求中任一项所述的乘员监测系统，其进一步包括：

第二雷达模块；

第二透镜，其与所述第二雷达模块通信；以及

第二处理器，其与所述印刷电路板通信；

其中所述第二雷达模块被配置成与所述第二处理器通信。

12.根据权利要求11所述的乘员监测系统，其中所述第二雷达模块、所述第二透镜和所述第二处理器安置在所述车辆的顶棚中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的乘员监测系统，其中所述雷达模块包括60GHzFMCW雷达。

14.根据前述权利要求中任一项所述的乘员监测系统，其中所述雷达模块包括脉冲相干雷达。

15.根据前述权利要求中任一项所述的乘员监测系统，其中所述乘员监测系统被配置成与其它车辆系统通信，且在检测到预定情形的情况下使所述车辆自行从道路上移开。

16.一种监测车辆乘员的至少一个生理功能的方法，其包括：

确定车辆的乘员的位置；

使用雷达模块采集关于被监测乘员的至少一个生理功能的数据；以及

在处理器上分析收集的数据。

17.根据权利要求16所述的方法，其中被监测对象是车辆的乘员；并且其中所述雷达模块安置在所述车辆的后视组件中。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的监测方法，其进一步包括响应于确定以下两者而传输警报：

乘员被留在车辆中，以及

预定事件发生。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述预定事件包括以下各项中的至少一个：所述车辆的内部温度达到预定阈值、经过预定时间段、车门锁定、确定剩余乘员在所述车辆内处于特定座椅位置，以及确定所述剩余乘员不在所述车辆的驾驶员位置。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的监测方法，其中被监测对象是所述车辆的驾驶员；所述方法进一步包括通过与所述处理器通信的控制器，响应于确定所述车辆的所述驾驶员受伤而与车辆系统通信，能够使所述车辆驶离道路。

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