用于检测车辆座位乘用状态的方法及系统技术方案

在包含用于放置在汽车座位中的电极布置的乘员检测系统中，电极布置包括用于将电场发射到车辆座位上方的检测区域内的天线电极，以及可操作连接到天线电极的估计电路，对估计电路进行配置和布置，以便对通过检测区域中的乘用项与电场的相互作用由乘用项可影响的电容进行测量。进一步对估计电路进行配置和布置，以便确定所测量电容的波动、对波动的频谱进行分析、并且基于所测量电容和频谱得到车辆座位的乘用状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及车辆座位乘用状态的检测，特别地，涉及使用电容式检测系统的 检测。
技术介绍
如这里所使用的，乘员检测系统是指适合于对车辆座位的乘用状态进行检测的系 统。一些电场传感器或近程传感器所称的电容式传感器特指响应于在电容式传感器所发射 的电场作用下被感测的事物(人、人身体的部分、宠物、物体等)的影响来产生信号的传感 器。电容式传感器一般包含至少一个电极，当传感器工作时，对该电极施加振荡电信号，并 且随即该电极向该电极附近空间的区域中发射电场。当人或物体置于该空间区域中时，其 与电场发生相互作用，并且通过电容式传感器对该相互作用进行检测。在乘用感测领域中，已知电容式传感系统和相关方法的许多变体。本专利技术使用包 括至少一个天线电极的电极布置，当工作时，该天线电极将电场发射到车辆座位上方的空 间区域中。这样，天线电极和位于乘客舱中与第一电极相对的接地表面、或者车辆中的任何 其它导电表面(例如，第二天线电极)构成了电容器的电容器板。座位的乘用项可以乘用 这些电容器板之间的空间。如这里所使用的，术语“乘用项”可以特指能够乘用车辆座位的 任何物体或者生物，例如，放置在座位上的乘员、物体、宠物、儿童座椅(其中有儿童或者没 有儿童)等。因此，该电容器的电容取决于座位的乘用状态(即取决于是否成人、儿童、宠 物、空置或乘用的儿童座椅等放置于其上)。可选地，为了降低系统关于位于天线电极之后空间(从位于车辆座位上方的空间 区域看)的灵敏度，已知在天线电极下面提供所谓的屏蔽电极，并且以与天线电极基本相 同的电压驱动屏蔽电极。在该上下文中，“相同电压”意味着具有相同幅度和相位的电压。 本领域的技术人员将意识到，这种屏蔽电极和车辆舱的接地表面构成了另一个电容器，其 电容取决于屏蔽电极之后的物体，例如，座架、座板、座加热器等。只要屏蔽电极与天线电极 在基本相同的电位上，两个电极之间的电场就基本为零。这为天线电极提供了对任何相关 的不确定性以及屏蔽电极和车辆接地之间电容变化的屏蔽，并且显著增加了天线电极在乘 员方向的灵敏度。例如，已经在EP 1457391A1中提议了这种电容式座位乘用分类系统和方法。在机 器人领域中用于电容式近程感测目的的类似的电极结构从US5，166，679(Vranish等)中已知。电容式乘员检测系统的挑战是对湿座套的可靠检测，其可能导致错误的乘员检 测。Stanley的US专利6，392，542教导了包含电极布置的电场传感器，其具有可安装在座 位中、并且可操作耦合到感测电路的天线电极和屏蔽电极，该感测电路在对座位潮湿“最弱 响应”情况下将振荡或者脉冲信号施加到电极。Stanley提议了对响应于施加在天线电极 上的、频率优选大于400kHz的电压而流向天线电极的电流的相位和幅度进行测量，以便对 乘用或者空闲的座位进行检测并且对座位潮湿进行补偿。技术问题本专利技术的目标是提供改进的车辆座位乘用状态检测。通过权利要求1中所述的方 法和权利要求5中所述的系统实现该目标。
技术实现思路
对车辆座位乘用状态检测的方法包括将电场发射到车辆座位上方的检测区域 中，对当检测区域中的乘用项与电场相互作用时由乘用项可影响的电容进行测量，确定所 测量电容的波动，对这些波动的频谱进行分析，并且基于所测量电容和频谱得到车辆座位 的乘用状态。这样，所测量电容代表乘用状态的第一指示符，而频谱(或者同样地，波动) 代表乘用状态的第二指示符。优选地，由乘用项可影响的电容包括车辆座位中的天线电极和车辆接地之间的电 容。附加地或者可替换地，由乘用项可影响的电容包括车辆座位中的第一天线电极和车辆 座位中的第二天线电极之间的电容。根据本专利技术的第二方面，提议了乘员检测系统，其包括用于放置在自动车辆座位 中的电极布置，该电极布置包括用于将电场发射到车辆座位上方的检测区域中的天线电极 以及可操作连接到天线电极的估计电路。对估计电路进行配置和布置，以便对通过检测区 域中的乘用项与电场的相互作用由该乘用项可影响的电容进行测量。进一步对估计电路进 行配置和布置，以便确定所测量电容的波动，对波动的频谱进行分析，并且基于所测量的电 容和频谱得到车辆座位的乘用状态。专利技术人已经意识到，由乘用项所影响的电容的波动(即，在一定时间期间所记录 的电容测量的序列)不仅是孤立的电容测量本身，还代表了乘用状态的附加指示符。到目 前为止，将电容波动视为干扰并且一直在诸如通过数据平滑减少测量“噪声”方向上进行努 力。目前，尚未发现利用波动谱作为座位乘用的附加指示符。本领域的技术人员将意识到， 汽车、座位和乘员一起构成了具有多种振荡模式和对应的特征频率的机械振荡器的复杂系 统。已经发现，可以从所测量电容的波动中得到坐在汽车座位上的人的特征频率。特别地， 波动的频谱包括一定数目的、由座位及其可能乘员或者放置在其上的物体施加的振动造成 的波峰。这些振动以及因此的特定频谱波峰集合是座位乘用状态的特征，即，它是空的、成 年人乘用的、还是儿童座椅等。因此，对波动的频谱的分析优选涉及从o. 25Hz 一直到25Hz 的范围，并且更优选从0. 5Hz到25Hz。如应意识到的，一方面，电容自身的测量主要取决于 乘用项的电属性，即乘用项是良好的电导体还是更像电介质。乘用项的大小和质量可以对 电容有影响，但典型地仅在较小程度上对电容有影响。另一方面，电容的频谱波动首要取决 于乘用项的机械属性，例如，大小、重量、重量分布等。因此，在一定意义上，两个指示符是相 互独立的，这样增加了估计电路可用的用于进行乘用状态估计的信息。根据乘员检测系统的优选实施例，电极布置包含单一天线电极。在该情况下，由乘 用项可影响的电容包含单一天线电极和汽车接地之间的电容。电极布置优选包含与天线电 极重叠的屏蔽电极，并且其与天线电极夹有电绝缘层。在电容测量期间，估计电路优选以与 天线电极相同的电压驱动屏蔽电极，使得天线电极对屏蔽电极之后发生的情况基本没有感 觉。本专利技术在“天线电极”和“屏蔽电极”之间进行了区分然而，应该注意到，天线电极可 能与屏蔽电极具有类似或者相同的结构。为了本专利技术的目的，天线电极是当系统使用时发4射或者接收与乘用项相互作用的电场的电极；当系统使用时，屏蔽电极对相关天线电极从 后面进行屏蔽。根据乘员检测系统的另一个优选实施例，电极布置包含第一天线电极和第二天线 电极，其中可以以汽车座位上的乘用项影响第一和第二天线电极之间电场的方式将第一天 线电极和第二天线电极布置在汽车中。在该情况下，由乘用项可影响的电容包含第一和第 二天线电极之间的电容。优选地，将第一和第二天线电极相邻放置在汽车座位的覆盖表面 下(即，在座位表面下基本相同的平面中)。第一和第二天线电极优选与座位表面距离相 同，但是它们也可以与座位表面距离不同。然而，不应该将它们互相重叠。由于乘用项将很 难影响延伸通过重叠区域的电场线，所以它们优选也不重叠。本领域的技术人员将意识到， 可以将天线电极并排放置在相同的座位部分(座椅部分或者座位靠背)内，或者可以将第 一天线电极放置在座椅部分中而将第二天线电极放置在座椅靠背中。还可以将第二天线电 极布置在与车辆座位密切相关的搁脚空间(foot well)中，或者位于汽车座位之前的仪表 盘部分中。在该乘员检测系统的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对车辆座位的乘用状态进行检测的方法，包括：发射电场到所述车辆座位上方的检测区域中对通过所述检测区域中的乘用项与所述电场的相互作用由乘用项可影响的电容进行测量；其特征在于：确定所测量电容的波动；对所述波动的频谱进行分析；以及基于所测量电容和所述频谱得到所述车辆座位的乘用状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W比克，C布尔，Y德科斯泰，G格德特，L拉梅施，P奥尔莱维斯基，
申请(专利权)人：IEE国际电子工程股份公司，
类型：发明
国别省市：LU[卢森堡]