CN115649100A - 一种基于多源数据的安全气囊控制方法及车辆控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安全气囊控制技术领域，具体公开了一种基于多源数据的安全气囊控制方法及车辆控制器。所述方法包括：实时获取车辆周围环境数据，根据车辆行驶方向，判断前方或侧方是否存在障碍物，并实时判断是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，发出警报，同时执行以下步骤：获取当前座椅姿态数据；强制调整至设定安全角度；持续判断是否存在碰撞风险，若碰撞风险消失，则解除警报；否则，实时获取车辆加速度数据，判断车辆是否发生碰撞，当车辆发生碰撞且碰撞强度超过设定阈值时，执行安全气囊控制方法。本发明通过车辆周围环境数据感知碰撞风险，在具有碰撞风险时调整乘客座椅靠背角度，充分考虑了乘员坐姿，自适应调整气囊的弹出方向和压力。

Description

一种基于多源数据的安全气囊控制方法及车辆控制器

技术领域

本发明属于汽车行车安全技术领域，尤其涉及一种基于多源数据的安全气囊控制方法及车辆控制器。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在车辆受到撞击时气囊可以弹出保护乘客或驾驶员，众所周知，车辆安全气囊的打开具有相关标准，一般为车辆发生车祸时的车速达到40-50公里每小时以上，而且碰撞瞬间反方向的加速度达到40-50g以上；而且需要碰撞到安全气囊传感器附近的位置，安全气囊才会打开。即，安全气囊只有在碰撞伤害足够大的情况下才会弹出。

而且，弹出压力非常大，若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下，而气囊则会以大约300km/h的速度弹出，而由此所产生的撞击力约有180公斤，如果乘员头部位置较为靠前，或者乘员刚好面部没有朝向正前方，对于头部、颈部等这些较脆弱的部位，很可能造成二次伤害。再者，不同体重的乘员惯性不同，体重轻的明显不需要过大的气囊压力。因此，车辆的安全气囊需要更为灵活的控制策略。

目前已有相关文献对此进行改进，如CN113879243A，其通过采集座椅位置信息和座椅姿态信息，判断乘客或驾驶员与气囊之间的距离，从而控制气囊弹出压力。但是，座椅的位置和座椅的姿态并不能准确限定乘客的坐姿，并且，该文献没有考虑乘客的体重和面部转向等因素，因此，仍然存在安全风险。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于多源数据的安全气囊控制方法及车辆控制器。通过车辆周围环境数据感知碰撞风险，并在具有碰撞风险时对乘客座椅靠背角度进行调整，使其能够在发生碰撞时，与安全气囊相配合，保障乘员的安全。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种基于多源数据的安全气囊控制方法，包括以下步骤：

实时获取车辆周围环境数据，根据车辆行驶方向，判断前方或侧方是否存在障碍物，并实时判断是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，发出警报，同时执行以下步骤：

获取当前座椅姿态数据；

判断所述座椅靠背角度是否超过设定阈值，若是，强制调整至设定安全角度；

持续判断是否存在碰撞风险，若碰撞风险消失，则解除警报；否则，实时获取车辆加速度数据，判断车辆是否发生碰撞，当车辆发生碰撞且碰撞强度超过设定阈值时，执行安全气囊控制方法。

进一步地，判断是否存在碰撞风险具体包括：实时获取车辆周围图像数据，识别是否存在与本车辆距离小于设定阈值的目标对象，若存在，进一步判断其是否处于运动状态，若处于运动状态，判断其运动方向和运动速度；根据所述运动方向和运动速度，以及本车辆的运动方向和运动速度，判断是否存在碰撞风险。

进一步地，所述安全气囊控制方法包括：

判断当前碰撞强度；

获取当前座椅位置数据、压力分布数据、当前乘员和体重数据；

根据所述座椅压力分布数据，判断当前乘员在座椅上的相对位置；

根据当前碰撞强度、当前座椅位置数据、当前乘员在座椅上的相对位置以及体重数据，基于预设气囊控制参数标定表，获取气囊弹出压力参数，并发送至气囊控制系统。

进一步地，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的头部所在位置；

根据所述头部所在位置，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

进一步地，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的面部朝向；

根据所述面部朝向，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

一个或多个实施例提供了一种车辆控制器，被配置为执行以下步骤：

实时获取车辆周围环境数据，根据车辆行驶方向，判断前方或侧方是否存在障碍物，并实时判断是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，发出警报，同时执行以下步骤：

获取当前座椅姿态数据；

判断所述座椅靠背角度是否超过设定阈值，若是，强制调整至设定安全角度；

持续判断是否存在碰撞风险，若碰撞风险消失，则解除警报；否则，实时获取车辆加速度数据，判断车辆是否发生碰撞，当车辆发生碰撞且碰撞强度超过设定阈值时，执行安全气囊控制方法。

进一步地，判断是否存在碰撞风险具体包括：实时获取车辆周围图像数据，识别是否存在与本车辆距离小于设定阈值的目标对象，若存在，进一步判断其是否处于运动状态，若处于运动状态，判断其运动方向和运动速度；根据所述运动方向和运动速度，以及本车辆的运动方向和运动速度，判断是否存在碰撞风险。

进一步地，所述安全气囊控制方法包括：

判断当前碰撞强度；

获取当前座椅位置数据、压力分布数据、当前乘员和体重数据；

根据所述座椅压力分布数据，判断当前乘员在座椅上的相对位置；

根据当前碰撞强度、当前座椅位置数据、当前乘员在座椅上的相对位置以及体重数据，基于预设气囊控制参数标定表，获取气囊弹出压力参数，并发送至气囊控制系统。

进一步地，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的头部所在位置；

根据所述头部所在位置，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

进一步地，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的面部朝向；

根据所述面部朝向，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本申请考虑到乘客坐姿的多样性，通过车辆周围环境数据感知碰撞风险，并在具有碰撞风险时对乘客座椅靠背角度进行调整，强制乘客坐姿变换为接近标准坐姿，从而在发生碰撞时，能够使得靠背提供支撑力，与安全气囊相配合，有效保障乘员的安全。

此外，本申请还进一步地考虑了乘客的体重、在座椅上的相对位置以及头部所在位置，通过仿真标定得到碰撞强度、乘员在座椅上的相对位置、体重数据以及气囊弹出压力的对应关系，基于该对应关系，实现安全气囊弹出压力的灵活控制。

更进一步地，在具备非单一方向安全气囊的车辆上，还可采集乘员的头部位置，从而控制安全气囊的弹出位置和角度，使其适应不同身材的乘员，使其减小对乘员颈部的伤害。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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为本发明一个或多个实施例中基于多源数据的安全气囊控制方法流程图；

图2为本发明一个或多个实施例中安全气囊控制方法流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例公开了一种基于多源数据的安全气囊控制方法，包括：

实时获取车辆周围环境数据，根据车辆行驶方向，判断前方或侧方是否存在障碍物，并实时判断是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，发出警报，同时执行以下步骤：

步骤1：获取当前座椅姿态数据；

步骤2：判断所述座椅靠背角度是否超过设定阈值，若是，强制调整至设定安全角度；

步骤3：持续判断是否存在碰撞风险，若碰撞风险消失，则解除警报；否则，实时获取车辆加速度数据，判断车辆是否发生碰撞，当车辆发生碰撞且碰撞强度超过设定阈值时，执行安全气囊控制方法。

其中，在车辆行驶过程中，所述障碍物主要为其他车辆、护栏等。所述车辆周围环境数据包括车辆周围图像数据。判断是否存在碰撞风险具体包括：实时获取车辆周围图像数据，识别是否存在与本车辆距离小于设定阈值的目标对象，若存在，进一步判断其是否处于运动状态，若处于运动状态，判断其运动方向和运动速度；根据所述运动方向和运动速度，以及本车辆的运动方向和运动速度，判断是否存在碰撞风险。

若存在碰撞风险，发出警报，一方面用于提醒驾驶员及时应对，另一方面，若乘员处于倾倒状态，则座椅靠背无法提供支撑力，如果发生碰撞，乘员将沿座椅下滑，安全气囊无法起到保护作用，因此，若存在碰撞风险，强制座椅恢复设定安全角度，使得一旦发生碰撞，保证了乘员能够受到气囊的有效保护。本实施例中，所述安全角度设定为115度，当然，也可设置为其他角度，只要能够提供支撑力，防止乘员向前滑动即可。

本实施例通过在车辆行驶过程中实时监测周围环境数据，判断是否存在碰撞风险，有助于驾驶员及时应对，并且通过座椅靠背调整，对于乘员，尤其是驾驶座和副驾驶座上的乘员，为后续可能的碰撞提供安全保障。

所述安全气囊控制方法包括：

(1)判断当前碰撞强度；

(2)获取当前座椅位置数据、当前座椅压力分布数据、当前乘员面部图像数据和体重数据，

(3)根据所述座椅压力分布数据，判断当前乘员在座椅上的相对位置；

(4)根据当前碰撞强度、当前座椅位置数据、当前乘员在座椅上的相对位置、头部所在位置、面部朝向以及体重数据，基于预设气囊控制参数标定表，获取气囊控制参数，并向气囊控制系统发送控制信号，所述控制信号包括弹出压力。

所述气囊控制参数标定表用于记录碰撞强度、乘员在座椅上的相对位置、体重数据以及气囊弹出压力的对应关系。所述气囊控制参数标定表通过碰撞仿真确定。运用l s-dyna仿真分析软件，首先建立汽车碰撞模型，同时选取碰撞强度、座椅靠背角度、假人重量、假人在座椅上的相对位置等输入边界参数，进行碰撞伤害仿真分析，根据碰撞伤害严重程度，调整气囊弹出压力进行仿真优化，最终确定不同座椅相对位置、假人重量、碰撞强度下的气囊弹出压力表，保证驾驶员伤害值达到最低。其中，座椅位置、座椅靠背角度、假人重量和在座椅上的相对位置可以采用区间形式表示，以防止无法查找到相应数据。

具体地，进行碰撞伤害仿真分析时，可以逐一以其中一个边界参数为变量，例如，首先固定座椅位置、座椅靠背角度、假人重量和在座椅上的相对位置，对碰撞强度进行调整，确定不同碰撞强度下的伤害严重程度，据此设定气囊弹出压力，再进行仿真优化。本领域技术人员可以理解，由于标定指标较多，可以通过对于每个指标选取有限个值进行标定，然后借助线性函数等手段对标定表中的数据进行分析，得到基于区间表示的气囊控制参数。

考虑到乘员的体型差异，还获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的头部所在位置；根据所述头部所在位置，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

通过对头部位置进行识别，控制安全气囊弹出朝向，有效地考虑到了不同身高的乘员，例如儿童和成人，使得安全气囊的控制能够自适应的适配不同身材的乘员。

考虑到副驾驶乘员可能在低头看手机或者转头看窗外等姿态，安全气囊的突然弹出可能会对其颈部造成伤害，因此，还获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的面部朝向。通过对面部朝向进行识别，是出于对乘员颈部的保护，减少在乘员低头或看向窗外时，安全气囊的弹出对于颈部造成的伤害。

本领域技术人员可以理解，由于驾驶员坐姿和面部朝向相对固定，上述安全气囊方向的控制主要针对副驾驶乘员。

获取乘员在座椅上的相对位置的作用是判断乘员在座椅上坐的靠前还是靠后，当车辆发生碰撞时，由于惯性，靠前相对于靠后所受到的碰撞强度更大；获取乘员体重是因为体重大的惯性更大，受到的碰撞强度更大。

所述乘员体重可以通过车辆中控屏手动录入，也可通过座椅上安装的不少于两个称重传感器测量得到，所述称重传感器还用于获取座椅上的压力分布。

为了通过座椅上的称重传感器获取体重，本实施例的中央控制器中集成座椅体重检测功能，乘员上车后可进行体重检测，中央控制器获取驾驶座或副驾驶座上乘员的体重信息并进行存储，由于车辆行驶过程中存在重心不稳现象，因此当车辆上电但车辆处于行驶状态，座椅体重检测功能禁用。车辆上电且处于静止状态时，中央控制器接收体重检测指令，控制座椅控制器(SCM)控制座椅脚踏板展开，功能激活，大屏弹窗提示用户是否进行体重检测，用户确认后，语音控制系统(VCM)提示用户把脚放至踏板位置，系统确认用户准备完成后，称重系统开始工作，SCM将体重值进行存储；体重检测结束后，控制座椅控制器(SCM)控制座椅脚踏板收回，体重检测功能退出激活状态，进入待机状态；脚踏板配置有限位及防夹系统，防止意外情况发生。

本领域技术人员可以理解，上述技术方案的实施是在安全带正确佩戴的前提下进行的，当然，也可增加安全带检测步骤，以保证上述技术方案能够具备上述技术效果。

实施例二

基于上述实施例一，本实施例提供了一种车辆控制器，所述车辆控制器分别与设于座椅上的位置传感器、体重传感器、多个均匀分布于座椅上的压力传感器、用于拍摄乘员面部的图像采集装置，以及分别位于驾驶和副驾驶位置的两个气囊控制系统连接。并且其中，位于副驾驶的气囊控制系统还包括气囊弹出位置控制装置，所述弹出位置控制装置能够根据控制指令调整气囊的弹出位置和方向，以适应不同身材的乘员。

所述车辆控制器被配置为执行以下步骤：

实时获取车辆周围环境数据，根据车辆行驶方向，判断前方或侧方是否存在障碍物，并实时判断是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，发出警报，同时执行以下步骤：

获取当前座椅姿态数据；

判断所述座椅靠背角度是否超过设定阈值，若是，强制调整至设定安全角度；

持续判断是否存在碰撞风险，若碰撞风险消失，则解除警报；否则，实时获取车辆加速度数据，判断车辆是否发生碰撞，当车辆发生碰撞且碰撞强度超过设定阈值时，执行安全气囊控制方法。

以上实施例二中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于多源数据的安全气囊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时获取车辆周围环境数据，根据车辆行驶方向，判断前方或侧方是否存在障碍物，并实时判断是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，发出警报，同时执行以下步骤：

获取当前座椅姿态数据；

判断所述座椅靠背角度是否超过设定阈值，若是，强制调整至设定安全角度；

持续判断是否存在碰撞风险，若碰撞风险消失，则解除警报；否则，实时获取车辆加速度数据，判断车辆是否发生碰撞，当车辆发生碰撞且碰撞强度超过设定阈值时，执行安全气囊控制方法。

2.如权利要求1所述的基于多源数据的安全气囊控制方法，其特征在于，判断是否存在碰撞风险具体包括：实时获取车辆周围图像数据，识别是否存在与本车辆距离小于设定阈值的目标对象，若存在，进一步判断其是否处于运动状态，若处于运动状态，判断其运动方向和运动速度；根据所述运动方向和运动速度，以及本车辆的运动方向和运动速度，判断是否存在碰撞风险。

3.如权利要求1所述的基于多源数据的安全气囊控制方法，其特征在于，所述安全气囊控制方法包括：

判断当前碰撞强度；

获取当前座椅位置数据、压力分布数据、当前乘员和体重数据；

根据所述座椅压力分布数据，判断当前乘员在座椅上的相对位置；

根据当前碰撞强度、当前座椅位置数据、当前乘员在座椅上的相对位置以及体重数据，基于预设气囊控制参数标定表，获取气囊弹出压力参数，并发送至气囊控制系统。

4.如权利要求3所述的基于多源数据的安全气囊控制方法，其特征在于，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的头部所在位置；

根据所述头部所在位置，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

5.如权利要求3或4所述的基于多源数据的安全气囊控制方法，其特征在于，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的面部朝向；

根据所述面部朝向，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

6.一种车辆控制器，其特征在于，被配置为执行以下步骤：

实时获取车辆周围环境数据，根据车辆行驶方向，判断前方或侧方是否存在障碍物，并实时判断是否存在碰撞风险，若存在碰撞风险，发出警报，同时执行以下步骤：

获取当前座椅姿态数据；

判断所述座椅靠背角度是否超过设定阈值，若是，强制调整至设定安全角度；

持续判断是否存在碰撞风险，若碰撞风险消失，则解除警报；否则，实时获取车辆加速度数据，判断车辆是否发生碰撞，当车辆发生碰撞且碰撞强度超过设定阈值时，执行安全气囊控制方法。

7.如权利要求6所述的车辆控制器，其特征在于，判断是否存在碰撞风险具体包括：实时获取车辆周围图像数据，识别是否存在与本车辆距离小于设定阈值的目标对象，若存在，进一步判断其是否处于运动状态，若处于运动状态，判断其运动方向和运动速度；根据所述运动方向和运动速度，以及本车辆的运动方向和运动速度，判断是否存在碰撞风险。

8.如权利要求6所述的车辆控制器，其特征在于，所述安全气囊控制方法包括：

判断当前碰撞强度；

获取当前座椅位置数据、压力分布数据、当前乘员和体重数据；

根据所述座椅压力分布数据，判断当前乘员在座椅上的相对位置；

根据当前碰撞强度、当前座椅位置数据、当前乘员在座椅上的相对位置以及体重数据，基于预设气囊控制参数标定表，获取气囊弹出压力参数，并发送至气囊控制系统。

9.如权利要求8所述的车辆控制器，其特征在于，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的头部所在位置；

根据所述头部所在位置，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

10.如权利要求8或9所述的车辆控制器，其特征在于，所述安全气囊控制方法还包括：

获取当前乘员的面部图像数据，根据所述当前乘员的图像数据，识别当前乘员的面部朝向；

根据所述面部朝向，确定气囊弹出位置和方向参数，并发送至气囊控制系统。

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