利用加速度信号的座位占用检测系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种座位占用检测系统，包括一个为驾驶员提供的具有上部的汽车座椅，和至少一个悬浮‑减震系统，其中在上部设有加速度传感器，所述加速度传感器用于确定上部的加速度的特性，以作为时间的函数；一个评估单元，用于生成对加速度的特性的评估，并可选择地将信号发送到较高级别的控制单元；所述评估单元还用于分配所述评估到当前占用汽车座椅的物体的质量值。

【技术实现步骤摘要】
利用加速度信号的座位占用检测系统与方法
本专利技术涉及一种座位占用检测系统，包括一个为驾驶员提供的具有上部的汽车座椅，和至少一个悬浮-减震系统，其中在上部设有加速度传感器，其目的是用于检测上部加速度的特性，以作为时间的函数；还提供了一种评估单元，其设计用于生成对加速度的特性的评估，并可选择地将信号发送到较高级别的控制单元。
技术介绍
汽车座椅上部的振动，例如相对于汽车地板，下部和/或汽车下面的地面的振动，几乎总是在车辆座椅和/或相关车辆运行时发生。例如，这些振动受到属于汽车的部件(例如发动机)的振动和汽车下方地面的状态(例如坑洞)的影响。为简单起见，下面只考虑汽车座椅的高度方向(Z方向)上单轴加速度和振动；然而，潜在的考虑也同样适用于多轴振动过程。还有安全规定，规定汽车或驱动器或安装在汽车上的组件不得投入运行或在座位无人时必须切换到备用状态。例如，这种装置是联合收割机的割草机。在此背景下，人们担心，在无人驾驶的情况下，驾驶员可能会不可避免地靠近仍然活动的模块，以便在那里进行维护工作，而在这里受伤的风险是非常高的。例如，当割草机仍在运转时，驾驶员可能会伤到自己。
技术实现思路
为了避免通过控制单元关闭这些驱动器，众所周知，驾驶员会在座位上放置一个工具箱或饮料箱，这样它们的重量(“不动物体”)就会被控制单元错误的解释为驾驶员的重量。结果是驱动器保持开着的状态。因此，本专利技术的目的是使座位占用状态的自动检测成为可能，以便除其他外，将受伤的风险最小化。该目标是通过一个座位占用检测系统来实现的，包括一个为驾驶员提供的具有上部的汽车座椅，和至少一个悬浮-减震系统，其中，在上部设有加速度传感器，其目的是检测上部的加速度的特性，以作为时间的函数，其中，提供了一种评估单元，其设计用于生成对加速度的特性的评估，并可选择地将信号发送到较高级别的控制单元，其中，所述评估单元还用于分配所述评估到当前占用汽车座椅的物体的质量。本专利技术可用于，例如，在经典的装有弹簧的汽车座椅中，其中，例如上部相对于下部是弹性固定的。例如，它也可以用于相对于下部而言，上部没有弹性支撑的汽车座椅中。除另有说明外，下列解释对两种情况均适用。所提供的汽车座椅，例如在加速器传感器下方具有一个悬浮-减震系统，对于经典的装有弹簧的汽车座椅，其形成方式为，例如，包含至少一个弹簧和/或至少一个减震器的悬浮单元，该悬浮单元优选地设置在上部和下部之间；例如，该悬浮-减震系统由一个剪刀型框架支撑。在上部相对于下部没有弹性支撑的汽车座椅中，这种悬浮-减震元件的形成，例如，是通过车内装软垫的部分和/或通过车内装软垫的部分的泡沫形成。在所有的汽车座椅中，加速度是在上部测量的，例如在上部的车内装软垫的部分的表面上。加速度随时间而变化也可以成为振动图。振动通常被成为系统状态变量的重复时间波动。波动可以理解为偏离平均值。状态变量可以是，例如，振动系统的偏转(路径)、速度或加速度。这个分配任务已经可以确定这个座位是否被占用了。如果座椅确定被占用，则提供相对应的信号从评价单元发送到较高级别的控制单元和/或机器上的驱动器上，使其可以正常运转。如果座椅被识别到无人占用，则相应的信号被发送到高级别的控制单元上，然后控制单元可以关闭机器上的驱动器。这也增加了驾驶员的安全。这利用了振动图所依据的参数是座椅振动状态的特征这一事实。周期振动的特性是其函数值按一定的间隔重复。相同函数值之间的间隔称为周期。例如，如果加速度受到周期震荡的影响，则经过一段时间后会再次达到相同的加速度值。周期T的倒数1/T是频率f(单位是赫兹或Hz，其中1Hz＝1/s)，发生的最大波动被称为振幅A。在一个无人驾驶的汽车座椅案例(实施例2)中，可以观察，随着汽车发动机的运行，由它所引起的振动被引入到由于悬浮未被减震的座椅上部。座椅以一定的频率f2和振幅A2周期性振动。如果座椅由驾驶员占用(实施例1)，可以以一种简化的方式假设座椅以振幅A1和频率f1周期性振动。可以假设驾驶员用他的质量减弱振动，因此振动的振幅下降(例如A1小于A2)。也可以假设频率下降，所以f1小于f2。如果现在在座椅上放一个不动物体(实施例3)，可以以一个简化的方式假设座椅以振幅A3和振幅f3振动。可以假设不动物体减弱振动，因此与实施例2相比，振动的振幅下降了(例如A3小于A2)。也可以假设频率降低了，因此f3小于f2。因此，可以假设箱子的质量，例如是20kg左右，比驾驶员的质量小，因此在实施例3中下降的振幅和频率比实施例1里要少。因此，如下所示：A1＜A3＜A2，f1＜f3＜f2。与此同时，可以假设驾驶员的行为与不动物体不同，特别是，驾驶员的四肢和肌肉会减弱振动。此外，驾驶员可能被支撑在方向盘或手臂支撑面上，这导致驾驶员的质量对振动行为的影响较小。而且，驾驶员可能会突然移动，这在振动图中反映为突然的加速度。因此可以假定，一个不动物体和活的驾驶员即使重量相同也会有不同的振动效果。这些差异可以通过本专利技术的系统和根据本专利技术的方法来有利地检测到，以便在这里可以对车辆座椅是否被占用以及被哪个对象(驾驶员或不动物体)占用进行分配。例如，所述评估包括加速度特征的振幅谱，所述评估单元还设计用于将振幅谱与至少一个预先暂定的振幅谱和/或至少一个预先确定的振幅谱进行比较。特别是，“评价”一词应理解为基于振动图a(t)和/或基于相关振幅谱a(f)的评价。这里，利用的是可以从振幅谱中较好的读出谐波振动元件，为此，振幅谱(也称频谱)可以用来确定振动特性的评价，例如通过傅里叶变换或快速傅里叶变换(FFT，快速傅里叶变换)。振动信号基本上被解释为各种独立信号的叠加。因此得到的振幅谱是根据频率绘制的，例如，不同的谱线(波峰)，每个谱线代表在考虑周期内单个信号的振幅和频率的测量值。FFT的数学运算是基于现有技术中得知的，不应该在本专利技术的范围内进行更详细的考虑。在最简单的情况下，一个简单的正弦波的振幅谱只有一个峰，或有相邻的小峰中的最大峰。例如该系统还包括一个数据存储器。例如，数据存储器包括存储的波形a0(t)，a20(t)和a60(t)，以及相关联的存储的振幅谱a0(f)，a20(f)和a60(f)，无人占据座位则指示0，被20kg的不动物体占据的座位则指示20，被60kg驾驶员占据的座位则指示60。不用说，其他质量的特征值当然也可以用来代替该状态的质量。通常看来，可以假设，例如驾驶员至少重50kg，因此相应的指数50也可以合理的进行存储和对比。也有可能数据存储器已经从这些预估的振动特性和综合的振幅谱中分析出各种特征值：关于振动a(t),未被占用的座位的振幅目标值是A00，被20kg的不动物体占据的座位振幅目标值是A20，被60kg驾驶员占据的座位振幅目标值是A60。此外，对于振幅谱a(f)，数据存储库中包括未被占用的座位的频率设定值是f00，被不动物体占据的座位的频率设定值是f20，被60kg驾驶员占据的座位的频率设定值是f60。也可以是a(t)与a(f本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种座椅占用检测系统(S),/n包括一个为驾驶员(F)提供的具有上部(2)的汽车座椅(1)，和至少一个悬浮-减震系统(5)；/n其中，在上部(2)设有加速度传感器(10)，所述加速度传感器用于检测上部(2)的加速度(a)的特性(a(t))，以作为时间(t)的函数；/n还包括一个评估单元(11)，用于生成对加速度(a)的特性(a(t))的评估，并可选择地将信号发送到较高级别的控制单元(CU)；/n其特征在于：/n所述评估单元(11)进一步用于分配所述评估(a’)到汽车座椅(1)被占用时的物体(F，K)的质量(m1，m2)值。/n

【技术特征摘要】
20190129 DE 102019102105.71.一种座椅占用检测系统(S),
包括一个为驾驶员(F)提供的具有上部(2)的汽车座椅(1)，和至少一个悬浮-减震系统(5)；
其中，在上部(2)设有加速度传感器(10)，所述加速度传感器用于检测上部(2)的加速度(a)的特性(a(t))，以作为时间(t)的函数；
还包括一个评估单元(11)，用于生成对加速度(a)的特性(a(t))的评估，并可选择地将信号发送到较高级别的控制单元(CU)；
其特征在于：
所述评估单元(11)进一步用于分配所述评估(a’)到汽车座椅(1)被占用时的物体(F，K)的质量(m1，m2)值。


2.根据权利要求1所述的系统(S)，
其特征在于：
所述评估包括加速度(a)的特性的振幅谱(a(f))，所述评估单元(11)还用于通过至少一段时间之前的振幅谱(ai-1(f))和/或与至少一个预设的振幅谱(a0(f))确定振幅谱(ai(f))。


3.根据权利要求2所述的系统(S)，
其特征在于：
所述评估单元(11)进一步用于检测分配给确定的振幅谱(a(f))的最大峰值(amax)的第一频率(f1)与分配给做对比的振幅谱(a(f))的最大峰值(amax)的第二频率(f2)之间的偏差。


4.根据权利要求2或3所述的系统(S)，
其特征在于：
所述评估单元(11)进一步用于检测峰值的数量(n)和/或可判定的所述峰值的频率，其中所述峰值在在确定的振幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·于贝拉克尔，休伯特·威特曼，托拜厄斯·斯塔尔，
申请(专利权)人：格拉默公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE