本发明专利技术涉及汽车座椅上的乘客类型及其乘坐姿态识别装置和方法，根据其识别结果，用于汽车被动安全中的智能乘员约束系统的决策。通过测量传感器阵列上的开关信号，获取传感阵列的点阵信息，形成乘员的乘坐印迹，并和存储器中预先存储的各类乘客的典型点阵信息相比较，并识别出最接近该点阵的乘客类型以及该乘客的乘坐姿态。本发明专利技术采用开关阵列作为测量传感器，成本低，寿命长；对座椅结构不需进行任何改动，安装方便快捷，使用范围广泛，并且可以作为乘客髋部运动的实时记录仪。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车座椅上的乘客类型及其乘坐姿态识别装置和方法，根据其识别结果，用于汽车被动安全中的智能乘员约束系统的决策。并且可以作为乘客髋部运动的实时记录仪。
技术介绍
汽车发生碰撞事故时，安全带、安全气囊是最有效的乘员保护措施。但到目前为止，各国关于碰撞中乘员保护的法规，多数仅规定了对50百分位男性驾驶员和乘员正常乘坐姿态在一定碰撞强度下的保护标准(美国联邦机动车辆安全法规208号增加了对5百分位女人乘员和儿童乘员的保护要求)。按正常乘坐位置、50百分位男性乘员设计的普通气囊系统，极有可能在展开过程中对离位乘员和小身材女性或者儿童造成致命伤害，不仅起不到应有的保护作用，还会成为新的伤害来源，因此目前各大汽车公司都在研究新型的智能乘员约束系统，如采用多级气体发生器的安全气囊，通过判断座位上乘员的类型及乘坐位置来进行安全气囊系统启爆的决策，对3岁、6岁儿童乘员、5百分位女人乘员及离位乘员根据撞击强度不同，由决策程序来判断，决定安全气囊是高风险展开或低风险展开或不展开。同样，为适应不同身材的乘员类型及离位情况，先进安全带系统中的限力器、预紧器，均设计为多级的触发模式，根据具体的情况来决策哪一级起作用，来实现不同身材乘员类型、不同乘坐姿态的乘员均能得到有效的保护。因此对于智能乘员约束系统决策程序的开发，正确的识别座位上乘坐的乘员类型及乘坐姿态是首要条件，对该系统的正确决策和有效保护至关重要。目前已有的乘客识别装置如带有独立框架结构的乘客识别装置(专利公开号 CN101462525A)、采用两个负载传感器的乘客识别装置(专利公开号CN101462526A)、乘客识别装置(专利公开号CN1016M091A)，它们的特点是在座椅的承载结构上，设计重量传感器的方式来识别乘客质量，进而判断乘客的身材类型，因此需要对座椅骨架结构进行改动， 以安装载荷传感器，而且它们无法判断座位上乘坐的是乘客还是一般物品，也无法判断乘坐人员的乘坐姿态，其识别装置的安装复杂、识别系统价格偏高。
技术实现思路
本专利技术专利要解决的技术问题是提供一种乘客类型和坐姿识别装置和方法，无需对座椅的承载结构进行任何改动，即可识别出座椅上乘坐的乘客类型和乘坐的姿态。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下采用对座椅坐垫及靠背的外层包裹布与座椅泡沫材料之间放置乘客乘坐印迹测试垫， 该印迹测试垫通过膜片或薄膜开关组成的测量传感器列阵形成，通过判断印迹测量垫中膜片开关列阵中各个单元的通、断，形成乘客在坐垫和靠背上的乘坐印迹，以坐垫上的印迹为主要判别依据，判断乘客的类型，靠背上的印迹为辅助判别依据，来判定乘坐姿态及离位情3况。本专利技术的装置包括包括传感器阵列、单片机、行线输出接口、列线输入接口、判断结果输出的接口装置、存储器、设置开关；传感器阵列包括行线(17)、列线(18)以及传感器 (19)，传感器为膜片或薄膜开关，传感器(19)设置于行线(17)与列线(18)的交叉处，行线 (17)为8 96行，列线(18)为16 1 列；行线(17)通过行线输出接口与单片机的输出口相连，列线(18)通过列线输入接口与单片机的输入口连接，设置开关与单片机相连，存储器与单片机相连。控制信号分为行线和列线两组，传感器布置在行和列线的交叉点上，当一个交叉点有压力作用时，行线和列线接通。行线与单片机的输出口相连，列线连接到单片机的输入端口，单片机循环向输出端输出低电平信号，每个时刻将行线的一根置为低电平，其它行线输出高电平，同时检测列线的输入，通过行线输出和列线监测到的状态判别哪些传感器按下，例如当第一根行线输出低电平时，如果监测到第一根列线输入为低电平，则可以判断第一行第一列的传感器被压下，用这种方式可以监测到传感器列阵的状态，从而形成乘客的乘坐印迹。根据测试垫测得的印迹采用下述方法来进行乘客类型及坐姿的识别A、单片机通过输出口循环向行线输出低电平信号，当传感器受压时产生信号，单片机通过列线输入接口接受传感器列阵的信号，如果传感器列阵信号形成的矩阵元素全为1 时，判断座位上无乘客；B、当传感器列阵信号形成的矩阵元素不全为1时，单片机对传感器列阵形成的印迹矩阵进行图像识别，印迹图像(矩阵零元素形成图像)为U型，则判定座位上是乘客，否则座位上为一般物体；C、当第B步识别结果为一般物体时，对传感器列阵乘坐印迹根部特征线进行特征识别；进一步识别座位上是否为乘客，印迹根部特征线的形状为圆弧型，判定为乘客，否则座位上为一般物体；当乘坐乘客的坐姿为离位的非正常状态时，坐垫上的印迹图像非U型，通过印迹根部特征线的形状识别座位上是否为乘客；D、结果为乘客时，识别乘客类型；计算印迹图像后部占整个测试垫长度15-35%区域范围内，累计激活的传感器数量与该区域传感器总数量的比值，当该比值> 75%时，判定为95 百分位以上乘客；当该比值在64%-70%区间时，判定为50百分位乘客；当该比值在56%-62% 区间时，判定为5百分位女性乘客；当该比值在30%-38%区间时，判定为6岁儿童；当该比值在< 25%时，判定为3岁及以下儿童，当该比值处于上述给定区间之外时，采用插值方式判断；E、根据传感器列阵中最后激活的传感器所在的列号，结合靠背上的传感器是否激活， 来判断乘员的乘坐姿态及乘员的离位情况；靠背上传感器激活，乘员的乘坐姿态正常，安全气囊采用高风险展开策略；当步骤D中识别出来的乘客类型为5百分位以下时，并且靠背上的传感器没有激活，而坐垫最后激活的列号大于总列号的一半时，判定乘员的乘坐姿态为离位情况，安全气囊采用低风险展开或不展开策略。根据其识别结果，用于汽车被动安全中的智能约束系统(采用多级气体发生器技术的安全气囊、采用多级限力器、多级预紧器的安全带系统)的决策，即根据乘客类型(95百分位、50百分位、5百分位成人、6岁、3岁以下儿童)及其乘坐姿态的不同(正常坐姿或离位坐姿)，来判断汽车安全气囊是高风险展开，还是低风险展开，或不展开；以及判断座椅安全带系统的多级限力器、预紧器的触发级别，实现不同乘客类型、不同坐姿的乘客均能得到有效的保护。对座椅乘坐印迹进行实时的采集，可以记录车辆发生碰撞时，乘客的腿部、髋部的实时运动轨迹，从而对乘客的运动姿态进行重构及验证。本专利技术的有益效果如下采用开关阵列作为测量传感器，成本低，寿命长；对座椅结构不需进行任何改动，安装方便快捷，使用范围广泛，并且可以作为乘客髋部运动的实时记录仪。附图说明图1为乘客类型及坐姿识别装置布置结构示意图； 图2为乘坐印迹测量电路图3为印迹测量装置组成图4为不同身材正常乘坐位置座椅坐垫上的乘坐印迹示意图； 图5为乘客及坐姿识别系统流程图； 图6为5、50、95百分位乘坐印迹后部激活单元范围； 图7为6岁儿童坐垫上的乘坐印迹后部激活单元范围。图中，1、座椅前安装支架，2、座椅骨架，3、座椅坐盆，4、坐垫泡沫，5、坐垫包裹布， 6、座椅坐垫印迹测试垫，7、坐垫侧翼，8、靠背包裹布，9、靠背侧翼，10、靠背泡沫，11、座椅靠背印迹测试垫，12、座椅下导轨，13、头枕，14、座椅后安装支架，15、电源线，16、上位电阻， 17、行线，18、列线，19、膜片开关传感器，20、座椅坐垫轮廓线，21、5百分位乘员乘坐印迹， 22,50百分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张学荣，罗石，孙丽琴，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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