用于检测车辆座位的乘员的方法及系统技术方案

一种乘员检测系统，包含用于放置在汽车座位中的电极布置和可操作连接到电极布置的估计电路。后者包括第一电极、第二电极、以及夹入第一电极和第二电极之间的电绝缘层，其中该第一电极用于将电场发射到车辆座位上方的检测区域内。当将电极布置放置在座位中时，第一电极与车辆接地构成具有第一电容的第一电容器，该第一电容通过在检测区域内的乘用项与电场相互作用由乘用项可影响，第一电极与第二电极构成具有第二电容的第二电容器，并且第二电极与车辆接地和第三电极中的至少一个构成具有第三电容的第三电容器。当使第一电极将电场发射到所述检测区域内并且将第二电极操作为第一电极的驱动屏蔽时确定第一电容的测量结果，作为座位乘用状态的第一指示符。对第一、第二和第三电容中的至少一个的波动进行测量，并且对所测量波动的频谱进行分析，其产生乘用状态的第二指示符。随后，基于第一指示符和第二指示符得到座位的乘用状态。

【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中乘员的检测，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。当乘员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 括至少第一电极、第二电极、以及夹入所述第一和第二电极之间的电绝缘层的电极配置。当 放置在车辆座位中时，电极布置的这样取向第一电极朝向座位表面，当乘员坐在座位上时 与其接触；而第二电极背向该座位表面。对于本领域的技术人员将清楚，这样，第一电极 (称为“感测”电极)和乘客舱中与第一电极相对放置的接地表面构成了第一电容器的电容 器极板。这些电容器极板之间的空间包括可以被座位乘员乘用的车辆座位上方的空间。因 此，第一电容器的电容取决于座位的乘用状态(即取决于是成人、儿童、宠物、还是空置或 乘用的儿童座椅等放置于其上)。为了降低系统关于位于第二电极之后空间(从第一电极 看)的灵敏度，已知以与第一电极基本相同的电压驱动第二电极(被称为“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 至IJ，第二电极构成了另一个电容器的第一电容器极板，该电容器的电容(下文称为第三电 容)取决于第二电极之后的物体。例如，第三电容器的第二电容器极板可以是座架、座板、 座加热器等。在第一电容测量的任何时刻，第二电极在与第一电极基本相同的电势上，两个 电极之间的电场基本为零。这为第一电极提供了对任何所涉及的不确定性以及第三电容变 化的屏蔽，并且显著增加了在乘员方向中第一电极的灵敏度。例如，已经在EP 1 457 391 Al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，该电极布置具有可 安装在座位中、并且可操作耦合到感测电路的感测电极和屏蔽电极，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 感测电极上的、频率优选大于400kHz的电压而流向感测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的检测。通过权利要求1中所述的 方法和权利要求12中所述的系统实现该目标。
技术实现思路
如前文中简要解释的，本专利技术涉及乘员检测系统，其具有用于放置在汽车座位中 的电极布置，其中，电极布置包括第一电极、第二电极、以及夹入第一和第二电极之间的电 绝缘层，其中该第一电极用于将电场发射到车辆座位上的检测区域内。当将电极布置放置 在座位中时，第一电极与车辆接地构成第一电容器，该第一电容器具有通过在检测区域内 的乘用项与电场相互作用由乘用项可影响的第一电容，第一电极与第二电极构成具有第二 电容的第二电容器，并且第二电极构成具有第三电容的第三电容器的第一电容器极板。可 以由在车辆接地电势上的导电表面或者由车辆座位中其他导电表面构成的第三电极构成 第三电容器的第二极板，例如，座加热器、座板或者布置在第二电极之后(如从第一电极来 看的)的第三电极。作为座位乘用状态的第一指示符，确定在使第一电极将电场发射到检 测区域内和第二电极操作为第一电极的驱动屏蔽期间的时间间隔中第一电容的测量结果。 本领域的技术人员将意识到，如这里所使用的，电容“测量”是想要包含可以从其中得到电 容的任何所测量的物理量或者所测量的物理量的组合。根据本专利技术的一个重要方面，对第 一、第二和第三电容中的至少一个的波动进行测量，并且对所测量波动的频谱进行分析。该 分析产生座位乘用状态的第二指示符。基于对第一电容的测量和所测量波动的频谱得到座 位乘用状态。本专利技术的第一方面涉及对乘用状态进行检测的方法，本专利技术的第二方面涉及 具有如上文所述的电极布置的乘员检测系统、以及可操作连接到第一和第二电极的估计电 路，对第一和第二电极进行配置和布置，使其根据所述方法工作。专利技术人已经意识到，第一、第二和/或第三电容的波动 (即，在一定时间期间所记 录的电容测量序列)不仅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，将电容的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，座位乘用状态即， 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0. 25Hz 一直到25Hz的范围，并且更优选从0. 5Hz到25Hz。如应该意识到的，一方面，第一电容即这 里所认为的第一指示符的测量主要取决于乘用项的电属性，即乘用项(如这里所使用的， 该项可以指定可能乘用车辆座位的任何物体或者生物)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，但经验显示这仅仅是较小程度的影响。另一方面， 所考虑电容的波动的频谱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，在某种意义上，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乘用状态估 计的信息。可以使用从电容波动得到的第二指示符否决从单独考虑第一指示符得到的乘用 状态。这在潮湿座套的情况下特别有用在该情况下，第一电容的测量可能指示座位由诸如小个子成年人的人乘用，而由于具有潮湿座套的空闲座位的振动与具有干燥座套的空闲座 位的振动没有明显不同，所以第二指示符将指示空闲座位。在该情况下，让第二指示符否决 第一指示符将是合适的。可以在估计电路中基于附加到每个指示符的置信级别或者“可信 性”标志实现这种“否决”。根据使用诸如簇分析、神经网络、最近邻方法等常规模式识别算 法，可能实现乘员类别的得出。本领域的技术人员将意识到存在用于确定电容的许多方式，例如，通过测量电极的充电时间、对给定的所施加电压的电荷累积、响应于一定所施加电压而流入电极中的电 流等。应该理解，当使第一电极将电场发射到检测区域中并且将第二电极操作为第一电极 的驱动屏蔽时，估计电路可以确定第一电容的波动。可替换地或者附加的，当使第一电极 将电场发射到检测区域中并且将第二电极操作为第一电极的驱动屏蔽时，估本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用乘员检测系统对车辆座位乘用状态进行检测的方法，所述乘员检测系统包含用于放置在所述车辆座位中的电极布置，所述电极布置包括第一电极、第二电极、以及夹入所述第一电极和所述第二电极之间的电绝缘层，其中所述第一电极用于将电场发射到所述车辆座位上方的检测区域内；其中，在使用所述乘员检测系统期间，所述第一电极与车辆接地构成具有第一电容的第一电容器，其通过在所述检测区域内的乘用项与所述电场相互作用由所述乘用项可影响，所述第一电极与所述第二电极构成具有第二电容的第二电容器，并且所述第二电极与第三电极和车辆接地中的至少一个构成具有第三电容的第三电容器；所述方法包括：确定在使所述第一电极将电场发射到所述检测区域内并且将所述第二电极操作为所述第一电极的驱动屏蔽期间的时间间隔中所述第一电容的测量结果；所述方法的特征在于：对所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容中的至少一个的波动进行测量，对所测量波动的频谱进行分析，并且基于所测量的第一电容和所述频谱得到所述座位的乘用状态。

【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]