用于确定车座占用情况的方法

专利名称：用于确定车座占用情况的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于区别在车座上的人和其他物体的方法，通过记录和评估由所述人或其他物体在座位上引起的压力分布来实现。该方法特别用于在由一个成人或一个儿童座位的座位占用之间的区别，以便例如在由一个儿童座位的占用的情况下，不同于由一成人的占用，防止启动一个安全气囊。
背景技术：
汽车乘客通常通过安全带拉回系统，另外例如通过一个或多个安全气囊给予保护以防受车辆碰撞的作用。在这方面应区别，是由一个儿童座位还是由一个成人占用一个座位。在儿童座位的情况下必须防止安全气囊的释放，因为这对于坐在儿童座位上的儿童可能导致致命的伤害，在儿童座位对准行驶方向时尤其如此。在一个成人的情况下应该释放安全气囊，以便保护该成人。
此外值得期望的是，由参与的传感器系统取得关于座位占用的方式的其他的信息，以便可以灵活地对此起作用。因此，具有例如这样的企图，即，使一个安全气囊以一种按照事故形式或碰撞强烈度而改变的强度膨胀，在需要时补充参与侧面安全气囊、按需要以不同的强度操纵安全带拉紧器等。如果确定由一成人的占用，则另外值得期望的是，准确识别其座位位置并对此灵活地起作用。对于一个成人的座位位置在某些情况下也有不建议使一个安全气囊膨胀，因为担心对旅客造成较重的健康损害。
用于解决该问题的全部评估必须根据经济性另外用心考虑费用的有效性，以便所采用的方法可应用于成批生产中。采用的传感器系统必须价廉地制造和结合于汽车中，并且可以用可接受的费用维护。
作为传感器系统在车座内特别采用摄影系统、光学传感器和超声波传感器以及压力传感器。摄影系统虽然可提供关于乘客室中的过程的很广泛的信息，但另一方面在该顺序中是昂贵的，在一定情况下也是要加强维护的。另外对全部的用光或超声波工作的传感器应注意遮蔽问题。车座内的压力传感器是可价廉制造的、耐用的和少维护的并且不涉及遮蔽问题。
第一种评估借助压力传感器限制在总重的确定。该解决方案只在一个成人通过靠背以及通过一般放在车地板上的脚导走很大部分体重方面不使人满意。因此借助结合于车座内的传感器的测量总是只提供总重的下限值。其中还应考虑，在车内安装有包括一个安全带预紧的儿童座位，亦即相当于在必要时以比其自重显著较高的力加载的座位。因此当只将总重用作为判据时，在一个轻的成人与一个较重的儿童座位之间的界限容易消失。
例如在公开文本LU 90106和US 6,348,663中有针对性地分析一坐着的人的压力图形，将座位表面分成多个部分并且求出和评定在这些部分上的压力分布。由此推断人的大小或体重，或推断两者。两个实施形式没有包括区别人与其他的物体的判据。
US 6,243,634在整个座位内具有多个传感器，亦即也设在靠背内，以便达到重量、重心和位置的改进的确定。借此谋求非最好的座位位置的改进的识别，例如一人是否向前屈曲。不过其中没有涉及到人与其他的物体之间的区别，对此没有定出判据。
US 5,941,560和US 6,170,866在标题中明显列出儿童在儿童座位中的保护。在该两文件中前提是存在一个未更详细描述的传感器系统，其能够识别儿童座位。作为反应或输出一个信号，以便通知司机，或车座自动后移。其中没有进行压力图形的分析。
在US 6,366,200中在车座由一个儿童、一个成人或一个儿童座位的占用之间加以区别。其判据首先是重量，其次是一以英语“活体接近传感器(living body proximity sensor)”描述的传感器，亦即显示一活动的物体附近的传感器的信号。
在US 6,272,411中组合多个传感器的信号，以便得到关于座位占用的状态的尽可能完全的信息。其可以确定座位是自由的还是被占用的，并且如果是被占用的，则确定是怎样被占用的。该发明的主要着重点在于评估动态的信息，亦即随时间收集传感器信号并且定期地用一个数据库校准，以便可以由时间特性产生其他的信息。根据这些信息不仅决定关于安全气囊的使用或不使用，而且决定膨胀强度、侧面安全气囊等的控制。
US 6,252,240利用组合的多个传感器、特别位置灵敏的光学传感器、重量和速度传感器工作。算出对于确定的情况的概率，并且按照最大概率的情况控制安全气囊。其中没有包括用于人和其他的物体之间的区别的压力图形分析。

发明内容
本发明的目的是，提供一种用于在车座上进行图形识别的方法，其可靠地区别成人与其他的物体、特别是与儿童座位的区别。该方法还尽可能在结构上是简单的并避免上述的至今的现有技术的缺点。
按照本发明该目的通过独立权利要求中所述的特征来达到。
权利要求1中所述的本发明的第一实施形式(局部平坦度判据)统计评定，在一个位置的压力信号有多强地不同于其邻近区域。
利用本发明可达到的主要优点在于，只需要少量的判据并且这些判据不受具体的传感器结构(矩阵似的、离散的等)的限制。此外，在必需时只须进行各个判据的简单的逻辑运算。按照现有技术的其他的方法必须利用耗费很大的算法组合各个判据。
所谓邻近区域在本发明的意义上被理解为，各邻近的位置属于一共同的、相关的区域。在数学中当区域的两任意点可由一连接线连接时，所述区域就是相关的，所述连接线完全在所述区域内延伸，亦即决不离开该区域。
该进一步构成的优点基本上在于，涉及一种统计方法，而与位于座位上的物体或位于座位上的人的形式无关。
权利要求6中所述的实施形式在一些区域的确定的构象出现时排除一个成人，所述构象相对于成人来说在特征上更表明是技术物体。特别在一种矩阵形传感器布置中一个技术物体，亦即例如一个儿童座位，能容易地产生一个压力图形，在该压力图形中一整列传感器没有提供信号。具有这样的儿童座位，其在其底面具有两个沿行驶方向延伸的滑橇。在这种情况下，其压力图形可能容易具有一列或多列，其中没有单独的传感器提供一个信号。这样的设置实际上并不出现在一人的情况中。
权利要求14中所述的实施形式当在一个确定的区域内没有或只出现一个很小的信号时排除一个成人。例如在儿童座位的矩阵形传感器布置中在座位图形内部的一个区域内具有不多的、常常甚至于完全没有传感器信号。
按照权利要求6或14的进一步构成的优点基本上在于，这些进一步构成不以绝对的压力值作为基础。因此其在一种离散的压力分布的情况下对一压力传感器的具体的校准曲线是不敏感的，而只在一定情况下对其接通点(Turn-On-Points)的位置是敏感的。此外其一般以简单的构象导致最后结果。


以下示例性借助优选的实施形式描述本方法。为此参照各附图，其中各相同的零件标明相同的标记。
图1车座由一成人占用的示意图；图2由一典型的儿童座位的占用的示意图；图3一个成人的典型的压力图形；图4一个儿童座位的典型的压力图形；图5在一种矩阵似的传感器布置中一个单传感器的典型的邻近区域的示意图；图6在一种非矩阵似的传感器布置中一个单传感器的典型的邻近区域的可能性的示意图；图7在一种矩阵似的传感器布置中一个构象的可能性的示意图；图8在一种非矩阵似的传感器布置中一个构象的可能性的示意图。
具体实施例方式
图1中示出一个车座1，包括一个设有压力传感器的座垫2和一个坐在该座垫上的成人3。图2示出车座1，包括一个可选择地固定在其上的儿童座位4。
在该优选的实施形式中，在座位表面上的传感器垫提供了一种由9×12个具有8位(8-Bit)分辩力的传感器(9行、12列)构成的压力图形。各个传感器没有必要完全直角/矩阵形的分布，但与其相当接近。但该布置也可在很大的限度内加以改变。
该压力图形按照适用于一个儿童座位的下列两判据之一的情况加以检查(“或”运算)。
以下更详细地描述按照权利要求1的方法的一种优选的实施形式。(“局部平坦度”)除了各边界传感器之外，对每一传感器算出对其邻近区域的平均偏差。假设以矩阵Sij表示传感器值。在我们的实例中行指数i从1延伸到9，列指数j从1延伸到12。除边界值，亦即除以i＝1、i＝9、j＝1或j＝12的值以外，对每一给定的Sij构成3×3子矩阵S-1+i,-1+jS-1+i,jS-1+i,1+jSi,-1+jSijSi,1+jS1+i,-1+jS1+i,jS1+i,1+j,]]>亦即这样的3×3子矩阵，其中心是涉及的元素Sij。随后由每一个3×3子矩阵分别构成平均值mij=Σj′=j-1j′=j+1Σi′=i-1i′=i+1Si′j′]]>和标准偏差σij=Σj′=j-1j′=j+1Σi′=i-1i′=i+1(Si′j′-mij)2]]>
以及相对标准偏差σijmij.]]>该相对标准偏差是一个量度用以说明压力分布在涉及的点有多么平坦。压力分布越平坦，标准偏差降得越小，在这种情况下按平均值的标准化是重要的，以便具有不同的传感器值的各点可以相互比较。
这些数值的列表在该优选的实施形式中对于一数据组借助于一界限值S1分成两个区域。使大于该界限值的数值的数目N＞界限值与总数N总相比，也就是构成商 该特征说明有多少传感器大大地偏离其邻近区域。越多的传感器偏离，该比例越小。
如开头所述，图3和4中例如示出对于在图1中(成人)和图2中(儿童座位)所示两方案所得到的压力图形分布。其中数值表示传感器垫的各压力传感器的信号。信号与压力值的关系由一校准曲线给出。校准曲线首先平坦地延伸到一个起始压力值(接通点)，亦即在起始压力值以下的压力值时压力传感器没有信号。在起始压力值以上传感器提供一个信号，所述信号为压力的单调递增函数。对于界限值0.2，上述比例在图3的压力图形(成人)中具有2.26的值，在图4的压力图形(儿童座位)中具有1.08的值。
儿童座位与成人之间的区别则这样实现，即为N相对设定第二界限值。在所研究的数据组中，特别是大小为1.22的一个第二界限值已证明是适用的。在较低值时压力图形分类为儿童座位，在较高值时为成人。
显然，除在该优选的实施形式中所描述的以外，也可按其他的方式实施该发明的实施形式，特别是在另一包括矩阵形传感器布置的实施形式中也可以采用较大的子矩阵，例如4×4或5×5的子矩阵来评定邻近区域。离散的传感器布置也不必具有矩阵似的结构，而可以以自由分布的形式存在。图5中说明一种用于矩阵似的传感器布置的实例，图6中为一用于非矩阵似的传感器布置的实例。
在另一实施形式中，邻近区域可以例如经由几何间距限定，亦即位于绕一个传感器的一个确定半径的圆内的全部传感器被认为是邻近区域。特别在图5中示出对于一种矩阵似的传感器布置的一个单传感器10的邻近区域11。图6给出一个用于限定一个单传感器10的邻近区域11的实例，所述邻近区域由一在绕一个单传感器10的确定的几何间距内的圆12限定。也可设想其他的具有不同限定的邻近区域的实施形式。
人们也可以例如为每一个传感器确定相对于其余的传感器的全部间距，这些间距递增地排列，于是从该列表开始总是可选出一个确定数目的传感器视为该传感器的邻近区域。
人们可以得到邻近区域的另一可能的定义，只要如数字中已知的，不用欧几里德准则而选择另一准则，例如最大值准则。例如一个矩形的参数相当于具有一绕一个传感器的确定的半径(欧几里德准则)的图。
这些实例不应被理解为，总是考察相关领域的全部点。虽然人们必定可以定出一个相关的领域，被认为邻近的全部点都位于其中，但不邻近的各点也可能属于该领域。
人们例如可以如上所述经由欧几里德准则限定邻近区域，但明显地把圆中心点排除在外。或者人们可以例如在一种矩阵似的传感器布置中如上所述经由最大值准则限定邻近区域，但明显地将对角元件排除在外。
相关的区域也不一定在压力分布的全部点中是相同的。其例如在经由欧几里德准则限定邻近区域的情况中，不必要使圆半径通过全部的压力分布是相同的。圆半径可以例如以一任意的数学函数随位置而改变。
邻近区域在一种离散的压力分布中甚至于可以这样确定，即人们明确地定出哪些传感器相对于一个确定的传感器视为邻近的。
压力分布在另一实施形式中也可以是连续的。因此上述方法大体上可以例如转成一实施形式，而使连续的压力分布在一些支点的一个点阵上评估并对此应用该方法。
以下更详细地描述按照权利要求6的方法的一种优选的实施形式(“技术装置判据”)该方法最易借助矩阵形设置的离散的传感器的示例性实施形式变得明显。在一种这样的设置中，当全部其他的列提供一信号时例如对于一个成人的座位图形很不可能一整列传感器未提供信号。但对于一个技术装置，如大致一个儿童座位来说，例如当其具有直的边缘、有角的或固定的结构时这种情况是很有可能的。
人们可以方便地扩展该实施形式，并列举出激活的(aktive)和未激活的(nicht aktive)列的其他的构象，所述构象在一成人时可能很少出现，但在技术装置时是很有可能的。
在该优选的实施形式中，例如选择列4至9的构象111110、111100、001111、111111、011101、111101、101110、001111、101111、111010、111011、110110、110111、010111已证明是适用于成人的，亦即所述构象的每一种都被评价为成人。其中一个1适合于一个激活的列，亦即一个包括具有大于零的信号的各传感器的列。一个0相应地适合于一个未激活的列，亦即适合于一个其中全部传感器值为零的列。
当然，在该优选的实施形式中列举的所述限制为一矩阵形传感器布置也不是必需的。在其他的具有出现压力分布的总区域的不同的细分的实施形式中，可以在分离的分区域内加以处理。
特别在图7中在一种矩阵形的传感器布置中以及在图8中在一种非矩阵形的传感器布置中示出了各个传感器的一种U形构象13。该两图表明，对于确定构象来说，一种矩阵形的传感器布置并不是必需的。
在各权利要求中选定的格式一方面可使一种连续的压力分布的可能性变成合理的，而另一方面在离散的压力传感器的情况下提供设定一个界限值以便抑制噪声的可能性。
以下更详细描述按照权利要求14的方法的一种优选的实施形式(“空洞判据”)如果人们有针对性考察整个压力图形的一个确定的分区域，则当在该分区域内没有出现任何传感器响应时或只出现很小的低于一个确定的噪声界限值的总信号时，可以将成人排除在外。
在本发明的一种优选的实施形式中，例如儿童座位和成人之间这样来区别，即人们为此考虑在压力图形的中心内的一个区域。如果将该区域选择足够大，对于一个成人，只在很脱离座位位置时才可能在此不引起传感器响应。另一方面在压力图形中的这样的“空洞”在许多儿童座位情况下很容易出现，因为这些儿童座位常常制成使其将载荷移在边缘上而不是在中心。
一个实例是图4的压力图形，该图描述了一个儿童座位。该压力图形在行4至6和列6至7的区域内传感器值只有零。相反，图3描述一个成人的压力图形在该区域内具有多个包括明显信号的传感器。
如果人们希望更大的抗噪声稳定性，人们也可以将在压力图形的中心的考察的区域选择得明显较大。在这种情况下，虽然在一个儿童座位中也可能出现零星的具有信号不等于零的传感器，但与一个成人相比是不多的。然后通过一个用于在该区域内的总信号的适当的界限值实现成人与儿童座位之间的区分。
按照本发明的一种优选的进一步构成，将多个判据组合使用，该组合在于其各个表达式的一种逻辑运算。同一判据的多次应用，但具有不同的参数，在这种情况下也是一种可能的方案。特别在实际中按照本发明的一种优选的进一步构成，针对一个儿童座位(或者“非成人”)，通过“或”对两个或全部三个上述的实施形式(判据)进行运算，亦即当至少一个判据从其中将一个成人除外时，不涉及一个成人。
通过对数据组的限制得出另一进一步构成，该数据组超过某一用于传感器值的总和的界限值。
上述优选的进一步构成不应以任何方式被理解为限制。可设想许多修改而并不偏离本发明的范围。
例如绝不是一定要采用一种离散的传感器布置。也有包括连续的压力图形的实施形式。在诸权利要求中所述的总信号在一种连续的压力分布的情况中从意义上通过压力分布的积分来实现，按数学中通用的那种方式通过积分计算的平均值组的平均取得。
如果选择一种离散的传感器布置，也不必将其构成矩阵形的。并不偏离本发明的范围，在其他的实施形式中，即使在一种布置中，不能使各传感器分布成行或成列，也可将各传感器以一任意的形状分布，并且在邻近区域内只通过各个传感器之间的几何间距限定。例如一个由任意分布的压力传感器构成的压力图形还可以与一行或列定向的评估步骤这样组合，即中间连接一个内插函数或拟合函数(Interpolations-oder Fitfunktion)。在这种情况下，任意分布的压力值用作为这样的内插函数或拟合函数的支点，然后将其本身在例如成直角分布的各点上再次读出。在该实施形式中，只通过算法评定读出的内插函数值或拟合值。
压力图形可以优选通过权函数或校准加以修改。同样在进一步构成中还可以在总和构成或平均值构成之后实施另一数学的操作，而并不偏离本发明的范围。
权利要求
1.用于区别在车座上的人和其他物体的方法，通过记录和评估由所述人或其他物体在座位上引起的压力分布来实现，其特征在于，在一个位置上的信号与其邻近区域的平均信号的平均偏差在人与其他的物体之间有区别。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，求出在多个位置上的信号与这些传感器的邻近区域的所属的平均信号的平均偏差并由此导出一个结果值，所述结果值在人与其他的物体之间有区别。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使其中至少一个信号在求平均值之前服从一种数学函数。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在取平均值之后采用一种数学函数。
5.按照权利要求3或4之一项所述的方法，其特征在于，所述数学函数是单调递增的或单调递减的。
6.用于区别在车座上的人和其他物体的方法，通过记录和评估由所述人或其他物体在座位上引起的压力分布来实现，其特征在于，在其中求出所述压力分布的区域的细分中，在分区域中，将从激活区域到未激活区域的确定的构象评定为人，其中激活区域被理解为，在该区域内的一个总信号高于一个确定的界限值。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，各分区域是邻近的。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，各分区域不相互重叠。
9.按照权利要求6至8之一项所述的方法，其特征在于，各分区域的结合构成所述总区域。
10.按照权利要求6至9之一项所述的方法，其特征在于，使其中至少一个信号在构成总信号之前服从一种数学函数。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述数学函数是单调递增的或单调递减的。
12.按照权利要求6至11之一项所述的方法，其特征在于，总信号在和界限值比较之前服从一种数学函数。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，所述数学函数是单调递增的或单调递减的。
14.用于区别在车座上的人和其他物体的方法，通过记录和评估由所述人或其他物体在座位上引起的压力分布来实现，其特征在于，在一个出现压力分布的区域的分区域内构成一个总信号，并且由该总信号和一个界限值导出一个结果值，所述结果值在人与其他物体之间有区别。
15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，所述分区域包括一个中心区域，其中一个中心区域被理解为不包括边缘部分的一个分区域。
16.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，只在一个分区域内进行所述评估。
17.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，所述评估服从一种数学的与时间相关的函数。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述数学函数为按时间取平均值。
19.按照所述权利要求的一种选择的方法，其特征在于，将相应的各个权利要求的在人与其他物体之间的区别所得的结果相互进行逻辑运算。
20.按照权利要求19所述的方法，其特征在于，所述逻辑运算为一种“与”运算。
21.按照权利要求19所述的方法，其特征在于，所述逻辑运算为一种“或”运算。
22.按照权利要求20或21所述的方法，其特征在于，在实施所述的逻辑运算以前对其中至少一个分结果进行“非”运算。
23.按照权利要求19至22之至少一项所述的方法，其特征在于，在一个数学括弧的意义上可以相互组合多种逻辑运算。
24.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在其中求出压力分布的区域为一包括许多压力传感器的传感器垫。
25.按照权利要求24所述的方法，其特征在于，传感器垫包括至少三个传感器。
26.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，压力分布的总强烈度低于一个确定的界限值的压力图形不评定为人。
27.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，各邻近的点属于一共同的、相关的区域。
28.按照权利要求27所述的方法，其特征在于，一个相关的区域被理解为，该区域的两个任意点可由一连接线连接，该连接线完全在该区域内延伸。
全文摘要
本发明涉及一种用于区别在车座上的人和其他物体的方法，通过记录和评估由所述人或其他物体在座位上引起的压力分布来实现，其中在一个位置上的信号与其邻近区域的平均信号的平均偏差在人与其他物体之间有区别。利用本发明可达到的主要优点在于，只需要少量的判据并且这些判据不受具体的传感器结构(矩阵似的、离散的等)的限制。此外，在必需时只须进行各个判据的简单的逻辑运算。
文档编号B60N2/44GK1655967SQ03812542
公开日2005年8月17日 申请日期2003年4月9日 优先权日2002年4月19日
发明者沃尔克马·贝茨, 托马斯·斯蒂夫特 申请人:宝马股份公司