安全带状态监测系统的制作方法

本发明总体上涉及一种安全带状态监测系统，更具体地涉及一种用于机动车辆内部座椅的安全带状态监测系统，所述机动车辆包括安装在车辆内部的基本上任意位置上的多个座椅。

背景技术：

安全带提醒系统现在是机动车辆中的常用设备，尤其是汽车中的常用设备，以便提醒车辆乘客系紧他的安全带。由于必须为每个乘客座椅设置安全带(即使在车辆后部)，因此为每个座椅设置安全带提醒系统是自然而然的，所述安全带提醒系统将产生至少对驾驶员可见的信号。

通常，安全带提醒系统包括将乘员的存在与检测安全带的闩锁是否插入安全带卡扣中相关联的传感器。所述传感器进而产生发送至控制单元的信号。控制单元使用所述信号以便确定实际的座椅占用者是否需要系紧未系紧的安全带并因此发出相应的警告信号。

与安全带提醒器开发并行地，机动车辆还开发了新的内部布置解决方案。例如，其中后座椅易于安装和拆卸的布置赋予了可替代地使用车辆来运输更多乘客或具有更大的用于货物的后备箱空间的可能性。在一些车辆中，后座椅安装在机架或其他系统上，所述机架或其他系统赋予所述后座椅更大的灵活性，以使其能够固定在车辆内的基本上任意的位置上。

当安装安全带提醒系统时，灵活的车辆内部布置产生新的约束。即，任何与安全带提醒系统和车辆之间的电缆的物理连接都不再是期望的。

本领域已知用于无线安全带警告系统的解决方案。例如在文件de19919158a1中，安全带配备有反射参考点，并且汽车包括安全带监视器，所述安全带监视器被安装至天花板并被配置成测量所述装置和安全带的参考点之间的距离。通过使用测量装置光学定位反射点来实现所述测量。

在上述解决方案中，安全带不需要配备电气装置，这消除了与电缆连接或供电相关的任何问题。然而，上述解决方案实施起来很昂贵，并且当覆盖反射点时乘客自身容易干扰光学测量，从而由于涉及大的测量误差而使得系统不可靠。

在de102007060317a1中公开的另一解决方案中，安全带感测系统与固定在座椅下方的ecu无线通信。因此，座椅可以移除而没有任何有问题的电缆连接。

该解决方案的缺点是每个座椅都需要配备相应的ecu。这导致了高生产成本，并且由于座椅需要与ecu保持足够接近而导致灵活性受限。

us2004119599a1或us8902057中公开的其他解决方案提出了涉及相同缺点(即，缺乏灵活性和相对高的生产成本)的类似解决方案。

在另一现有技术解决方案中，文件us7,639,125,b2公开了一种安全带警告系统，其包括与车辆座椅相关联的、用于感测与所述车辆座椅相关的安全带相关状态的感测系统以及与所述感测系统通信的控制单元。所述控制单元被配置为当检测到其座椅卡扣处于未扣住状态的被占用座椅时产生由感测系统确定的警告信号。感测系统还包括表面声波装置，所述表面声波装置包括表面声波谐振器和天线，并且控制单元包括用于与所述表面声波装置远程通信的射频天线。

该现有技术文件中提出的系统允许在座椅传感器和单个基础单元之间具有无线连接。而且，没有必要将一个基础单元分配给一个单独的座椅。但是，仅仅能够识别正在发送例如对应于警告信号的消息的座椅，因为座椅具有彼此相关的指定位置。该系统的灵活性在此再次受到限制，特别是在具有可互换或可随意安装的座椅的汽车中受到限制。

发明目的

因此，期望提供一种改进现有技术中公开的解决方案的安全带状态监测系统，特别是可靠并且与车辆内部的座椅布置相关的灵活性高的安全带状态监测系统。

技术实现要素：

本发明通过提供一种座椅监测系统而克服了上述缺陷和缺点中的至少一些，该座椅监测系统用于监测机动车辆车厢内的至少一个座椅的占用相关状态。所述座椅监测系统包括安装在所述车厢内的控制模块，以及集成至所述至少一个座椅中的至少一个传感器模块。所述传感器模块包括用于感测与所述座椅相关的占用相关状态的感测系统。所述控制模块和所述传感器模块被配置和布置成使得，所述控制模块可以与所述传感器模块无线通信。

根据本发明，所述控制模块包括至少三个传送rf天线，所述至少三个传送rf天线被配置和布置成在车辆车厢内沿着至少三个方向发送请求信号。所述传感器模块还被配置为从所述至少三个方向接收所述请求信号，确定所述请求信号的接收参数，并将响应于所述接收参数而产生的信息传送至所述控制模块。

因此，所述传感器模块从所述车辆车厢的三个不同方向和/或位置接收至少三个信号，并且被配置为确定每个所接收到的信号的接收参数。可以进一步计算该响应于所述接收参数而产生的信息，以确定所述座椅在所述车辆车厢内的位置。本发明的一个重要优点是，即使所述座椅放置在所述车厢内的随机位置处，所述座椅监测系统也能够例如通过获知从其处传送信号的座椅的位置来识别所述车厢中的哪个座椅正在传送信号。应注意，根据本发明的系统不限于使用单向天线。事实上，所述系统仅仅要求：从三个不同的位置传送所述请求信号以便形成所述传感器模块的视角(立体化)，并且使所述信号源自不同的方向。因此，所使用的rf传送天线可以是全向的，而不会影响所述系统的功能。

使用无线通信消除了在模块之间并因此消除了在座椅和车辆车厢之间布线的需要。所述座椅可以放置在所述车辆车厢内的任何位置，这为车厢中的座椅布置赋予了完全的灵活性。

典型的车辆车厢包括多个座椅。在这种情况下，所述监测系统包括一个控制模块和多个传感器模块，其中所述车厢中的每个座椅中集成有一个传感器模块。

在实施例中，所述接收参数包括所述请求信号所传送的电磁场的强度。所述信号的强度与距传送源的距离相关，因此可以确定座椅和每个传送天线之间的距离。

所述接收参数可以是辨别所述传感器模块和所述传送天线之间的距离和/或方向的、所述信号的任何特征。所述传感器模块可以包括被配置为在每个接收到的请求信号之后存储所述接收参数的元件，例如微控制器或任何合适的元件。

可以通过任何合适的措施(例如使用所述控制模块中的传送和接收射频(rf)天线和/或与所述传感器模块相关联的远程可询问表面声波装置)来确保所述控制模块和所述传感器模块之间的无线通信。有利地，取决于所交换的消息的复杂程度，所述系统使用低频(lf)和高/超高频rf天线。

优选地，所述至少三个传送天线是lf传送天线。lf天线比高频天线成本低，并且能够有效传送包含简单消息信息的请求信号。

有利地，所述天线在所述车辆车厢的三个不同位置处安装，例如沿着所述车厢的三个不同边缘壁安装。按照以下方式确定所述天线的位置和取向，所述方式为：使得所述感测模块不管在所述车辆车厢内的位置如何都能够接收由所述天线传送的信号。

在优选实施例中，所述控制模块被配置为使用由所述传感器模块传送的信息来确定座椅位置。

在其他实施例中，所述传感器模块被配置为使用所述接收参数来确定座椅位置并且在该响应于所述接收参数而产生的信息中传送所述座椅位置。

如果由所述传感器模块来确定所述位置，那么所发送的消息将包含较少的信息，并且所述控制模块将需要较少的计算能力。当所述控制模块被共享用于除本发明之外的其他应用时，该解决方案是有利的，因为它从控制模块消除了计算能力的负担。然而，这些实施例要求每个传感器都包括计算装置，从而产生了昂贵的系统。

如果由所述控制模块来确定所述位置，则发送至所述控制模块的消息将携带较多信息，而这需要使用至少hf天线来进行通信。但是该解决方案在每个传感器模块中需要较少的计算装置，因此比先前描述的实施例更具成本效率。

有利地，可以通过本领域公知的典型的三角测量方法来实现使用所述接收参数来确定所述座椅的位置。如果使用多于三个天线来传送所述请求信号，则使用不同组合的三个接收信号来若干次重复三角测量方法。这允许所述系统以更高的精度确定座椅的位置。该特征在座椅可在车辆车厢中随机移动并且可能以紧凑的布置(例如，两个感测模块彼此接触)固定的情况下是重要的。

在实施例中，所述占用相关状态包括安全带卡扣状态，所述安全带卡扣状态指示座椅的安全带被扣住还是未被扣住。

在其他实施例中，所述占用相关状态包括占用状态，所述占用状态指示乘员是否坐在座椅上。

在本发明的一个优选实施例中，所述座椅占用相关状态包括安全带卡扣状态和座椅占用状态的组合。这些实施例提供了所述座椅占用相关状态的更好的可靠性。例如，所述座椅占用相关状态包括两种关注状态：当座椅未被占用时或者当座椅被占用并且安全带被扣住时的第一状态；以及当座椅被占用并且安全带未被扣住时的第二状态。

在实施例中，所述感测系统仅仅在接收到控制请求信号时检查所述占用相关状态。这使得所述感测系统能够在没有接收到请求信号时保持休眠(不活动)并节省电池电量。

所述传感器模块可以被配置为在传送信息的分开(单独)部分中传送该响应于所述接收参数而产生的信息和所述占用相关状态。在实施例中，所述传感器模块被配置为仅仅在所述占用相关状态对应于未扣住且被占用的座椅时传送该响应于所述接收参数而产生的信息。与上述实施例类似，所述传感器模块仅仅在必要时执行传送，并且在其余时间保持部分休眠。

优选地，所述传感器模块包括用于向所述模块供电的电池。通过使用由天线接收的信号为电池充电或者直接向所述系统供应额外的电力，可以辅助所述电池提供电力。有利地，所述传感器模块可以包括不需要电池电力的无源传感器装置。

在实施例中，所述传感器模块包括独特(唯一)id，并且所述传感器模块被配置为仅仅在接收到包括其独特id的控制请求信号时才将指示座椅位置的信息传送至所述控制模块。

因此，所述控制模块可以使用独特id单独询问每个传感器模块，因此当一传感器没有被询问时，其保持休眠。

在实施例中，所述传感器模块还包括3d线圈天线。这种类型的天线在所有方向上都具有有效的接收特性，并且允许所述控制模块的所述至少三个传送天线的放置更加多样化。

在实施例中，所述控制模块是“被动进入被动启动”基础控制单元的一部分。在一些机动车辆中使用“被动进入被动启动”系统，以便允许用户例如通过在携带钥匙扣时接近车辆来解锁车门。例如，当钥匙扣足够靠近车辆时，门自动解锁。这种系统要求车辆配备有用以确定钥匙扣和车辆之间的距离的装置。

在文件ep1189306a1中描述了“被动进入被动启动”的示例。“被动进入被动启动”通常包括基础控制单元，所述基础控制单元以与本发明的控制单元相类似的方式传送请求信号。因此，本发明可以被配置为使用“被动进入被动启动”系统的基础控制单元的功能，以便执行本发明的控制单元的操作。在已经配备有“被动进入被动启动”系统的车辆中，这将使得可以实现所述座椅监测系统的元件的减少，从而降低系统成本和实施复杂程度。

附图说明

通过以下参考附图对非限制性实施例的详细描述，本发明的进一步的细节和优点将变得明显，其中：

图1是配备有根据本发明的系统的典型汽车内部车厢的示意性俯视图。

图2是根据本发明的传感器模块电路的实施例的布局图。

图3是根据本发明的控制模块电路的实施例的布局图。

具体实施方式

图1示意性地示出了配备有根据本发明的一个实施例的座椅监测系统11的车辆10的内部车厢。所述车厢包括具有两个前座椅14的前部12和布置有六个后座椅18的后部16。此处，后座椅18被布置成两行，其中每行三个座椅，但是应当理解，后座椅18是可移动且可互换的。

后座椅18被安装在未示出的固定装置上，所述固定装置允许所述后座椅18被固定在车厢10内的基本上随机的位置处。例如，所述后座椅可以安装在轨道上，所述轨道允许所述后座椅在所述车厢的整个长度上可移动，从而使得所述后座椅未必相对于所述车辆的宽度沿着直线布置。

所述车辆车厢还包括控制模块20，该控制模块20优选地位于车辆的前部。控制模块20被连接至车辆的显示系统22，该显示系统22至少对驾驶员可见。显示系统22被配置为在乘客没有扣住他/她的安全带的情况下显示指示座椅14、18的位置的警告。显示系统22和控制模块20之间的通信可以通过任何合适的措施或/和方法进行。

控制模块20还被连接至布置在车厢10内的不同位置的多个射频(rf)天线24。在图1的实施例中，在车辆车厢中的不同位置处安装有三个天线24。两个天线24分别位于车辆10的后部16的每个侧面，并且一个天线24大致位于前座椅14和后座椅18之间的、车辆10的中央。

所有三个天线24都被配置为朝向车厢内部传送信号。优选地，天线24的配置允许所述信号在车厢10中的任何位置处被接收。如图1所示，两个传送天线彼此面对，并且被配置为向着相反的方向传送信号，并且第三天线沿着与其他天线的传送方向垂直的方位(方向)传送信号。

rf天线24是低频(lf)天线，但是应理解，rf天线24可以使用任何合适的频率。在以下描述中，rf天线24将被无差别地称为lf天线24。lf传送的频率范围在5khz和10mhz之间，并且更优选地在125khz工业、科学和医疗(ism)无线电频带中。

lf天线24被配置为将lf信号发送到集成至前座椅14和后座椅18中的每一个中的传感器模块26。在满足将传感器固定至座椅的约束的情况下，传感器模块26的集成可以在座椅中的任何地方进行。传感器模块26被配置为感测其相应座椅的占用相关状态并将其传送至控制模块20。下面将说明传感器模块26的部件。

传感器模块26还被配置为根据由lf天线24发送的信号来确定接收参数，并进一步将包括响应于所述接收参数而产生的信息的信号传送至控制模块20。

控制模块20被配置为接收包括响应于所述接收参数而产生的信息的信号，并且利用所接收到的响应于所述接收参数而产生的信息来确定其上坐有未扣住他/她的安全带的乘客的座椅的位置。

图2示出了包括在传感器模块26中的部件的优选实施例，所述传感器模块26被集成至每个座椅14、18中，以便监测座椅占用相关状态。所述座椅占用相关状态可以是车辆使用的与座椅占用相关的任何有用信息。此处，座椅占用相关状态是与安全带卡扣状态相结合的座椅占用状态，所述座椅占用状态指示座椅是否被乘客占用，所述安全带卡扣状态指示安全带是否被扣住。

传感器模块26包括连接至感测系统30的第一控制和评估系统28、请求信号接收器32和响应信号传送器34。传感器模块26还包括用于向模块26的其他元件供电的供电电路36。

感测系统30包括卡扣传感器38，所述卡扣传感器38在图2中表示为开关，其可在安全带未被扣住时的打开位置和安全带扣住时的关闭位置之间操作。感测系统30还包括卡扣确定系统40，该卡扣确定系统40被连接至卡扣传感器38并且被配置成向座椅控制和评估系统28发送指示座椅卡扣状态的信号。

感测系统30还包括占用传感器42。占用传感器42可以是例如电容传感器、加速度传感器或本领域已知的用以确定座椅的占用状态的任何传感器。在图2中，占用传感器42由可在座椅未被占用时的打开位置和座椅被占用时的关闭位置之间操作的开关表示。

类似于卡扣传感器38，感测系统30包括占用确定系统44，该占用确定系统44被连接至占用传感器42并且被配置成向座椅控制和评估系统28发送指示座椅占用状态的信号。

请求信号接收器32被连接至具有三个接收线圈48的3d线圈lf天线46，所述三个接收线圈48在物理上彼此垂直地定向以便形成三面体。

接收器32还被配置为解调在接收到的请求信号中调制的消息，并测量由三个线圈48中的每一个接收到的请求信号的相应强度。接收器32然后将所述消息连同所测得的强度发送至第一控制和评估系统28。

第一控制和评估系统28还包括第一微控制器50，该第一微控制器50存储与相应的座椅14、18相关联的、对应于传感器模块26的独特(唯一)id。第一控制和评估系统28还被连接至响应信号传送器34，并且响应信号传送器34被连接至超高频(uhf)天线52，该超高频(uhf)天线52被配置成将包括调制消息的响应信号发送至控制模块20。

供电电路36使用来自电池54的电力来向传感器模块26供应电能。如图2所示，整流器56对由3dlf天线46接收到的信号进行整流，并将整流的dc电压供应至供电电路36。供电电路36还被配置为利用从整流器56接收到的电力对电池54进行充电。

在实施例中，除了来自电池54的电力之外，从整流器56接收到的电力也被用于直接向电路的其余部分供电，从而减少电池54上的电力消耗。

在实施例中，电池54由电容器代替，该电容器由从整流器56接收到的电力充电。

在操作中，当3d线圈lf天线46接收到包含消息的请求信号时，lf接收器32解调在所述信号中调制的消息，并存储由3d天线46的每个线圈48接收到的信号的强度。lf接收器32将所有接收到的信息发送至第一控制和评估电路28。第一控制和评估电路28中的第一微控制器50对由lf接收器32发送的解调消息进行解码，并检查所接收到的消息是否包含座椅状态请求和独特(唯一)座椅id。如果在所述请求信号中包含请求和与存储在第一微控制器50中的座椅id相对应的id，则第一微控制器50请求发送至卡扣和占用确定系统40、44的座椅卡扣和座椅占用状态，并读取作为响应从卡扣和占用检测系统40、44发送的确定状态。如果座椅被占用但是安全带未被扣住，则第一微控制器50进一步读取由lf天线46中的三个线圈48接收到的信号的强度。然后，该第一微控制器50通过例如计算三个强度的几何或算术平均值来确定总接收强度。所述接收强度最终通过传送器34和uhf天线52传送至控制模块20。

在实施例中，第一控制和评估系统28以“待机状态”开始，这意味着当lf接收器32检测到来自车辆lf天线24的磁lf场请求信号时，lf接收器32发送信号以唤醒第一控制和评估系统28的第一微控制器50，然后接下来的操作与上述操作相同。

如图3所示，控制模块20包括第二控制和评估系统58，该第二控制和评估系统58包括第二微控制器60，该第二微控制器60控制连接至三个lf天线24的请求信号lf传送器62。第二微控制器60存储包括在车辆10中的前座椅14和后座椅18的所有id的列表。控制模块20还包括连接至第二控制和评估系统58以及uhf天线66的响应信号接收器64。

优选地，uhf传送的频率范围在50mhz和10ghz之间，并且更优选地落在443mhz、868mhz、915mhz、2.45ghz或5.08ghz的ism频带之一内。

在操作中，lf传送天线24通过lf天线24中的每一个顺序地传送包括调制消息的请求信号。所述调制消息包括与包含在第二微控制器60中的id列表中选择的座椅id相关联的座椅占用相关状态请求。

传送序列以一个预定id通过所有天线然后切换至另一个id。该序列例如开始于第一天线24传送包括具有列表中的第一id的消息的请求信号，然后第二天线24传送包括列表中的所述第一id的相同请求信号，最后第三天线24传送包括列表中的所述第一id的请求信号。接下来，以列表中的第二id和第三id重复相同的操作，并依此类推，直至列表中的最后一个id。

在每次传送之后，第二微控制器60检查uhf接收器64是否正通过uhf接收天线66接收消息。如上所述，传感器模块26仅仅在满足以下两个条件时传送消息，即：所接收到的请求信号包括对应于所述传感器模块26并因此对应于所述模块26结合至其中的座椅的独特(唯一)id；以及当与所述控制模块26相关联的座椅被占用且未被扣住时。

因此，uhf天线66从传感器模块26接收到的所有信号指示被占用且未被扣住的座椅。在接收到消息时，第二微控制器60从调制消息中读取所接收到的强度并将它们存储在存储器中。一旦已经接收并存储了对应于所有三个lf传送天线24的特定控制模块26的强度中的每个强度，则第二微控制器60使用所存储的强度来确定车厢10内的相应座椅的位置。座椅位置的确定是通过三角测量来实现的。三角测量是本领域中用于确定传送信号的源头位置的常用方法，这里将不再解释。还应理解，位置的确定不限于三角测量方法，而是也可应用本领域中已知的任何其他方法。

在实施例中，安装有多于三个天线24。在这种情况下，应用若干次三角测量，并且例如使用平均或中间位置作为座椅的位置。

在实施例中，车辆车厢已经包括“被动进入被动启动”系统，该“被动进入被动启动”系统用于允许用户无需用手仅仅通过携带钥匙扣接近车辆来打开车门或后备箱。这种系统被配置为检测钥匙扣的位置并当钥匙扣足够靠近车辆时激活一个或多个功能。本领域技术人员将观察到，图3中的大多数部件已经包含在“被动进入被动启动”控制模块中，因为其普遍用于某些机动车辆中。在这些实施例中，根据本发明的系统使用与已经存在于车辆中的“被动进入被动启动”模块通信的、与上述传感器模块相同的传感器模块。这些实施例允许减少系统部件的多样性，从而降低总成本。

附图标记列表

10车辆车厢

11座椅监测系统

12前部

14前座椅

16后部

18后座椅

20控制模块

22显示系统

24rf天线

26传感器模块

28第一控制和评估系统

30感测系统

32请求信号接收器

34响应信号传送器

36供电电路

38卡扣传感器

40卡扣确定系统

42占用传感器

44占用确定系统

463d线圈lf天线

48线圈

50第一微控制器

52uhf天线

54电池

56整流器

58第二控制和评估系统

60第二微控制器

62请求信号传送器

64响应信号接收器

66uhf天线