一种智能车窗控制装置及其控制方法

一种智能车窗控制装置及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能车窗控制装置及其控制方法，包括：感器模块、调理电路模块、按键模块、用于采集车内人员情况以及物品状态的图像信息的视频监控模块、微处理器控制模块、声光报警及显示模块、定位通信模块、步进电机及驱动模块、数据库存储器以及车窗机构。通过上述方式，本发明一种智能车窗控制装置及其控制方法，利用传感器技术感知车辆内外的环境状况，同时利用监控摄像头采集车内外实时情况，根据预设的控制逻辑来调整车辆车窗的开闭状态，改善车窗在特定情况下工作的智能化水平，具有较好的实用价值，整体具有一定的社会应用价值和经济效益。
【专利说明】
一种智能车窗控制装置及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及传感器、电机控制、语音和图像信号的处理与传输以及通信工程领域， 特别是涉及一种智能车窗控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内外大部分车辆的车窗控制系统普遍还是采用按键式手动控制方式，不过 一些中大型车或者豪华车型也开始安装感应式车窗控制方式，但是未见有综合考虑车辆内 外实时状况采用多传感器技术、图像识别技术的智能车窗控制方式。也无法智能对车内的 各种情况进行判断和反应，所以人们需要更加满足要求的车窗控制装置及其控制方法。

【发明内容】

[0003] 本发明主要解决的技术问题是提供一种智能车窗控制装置及其控制方法，具有可 靠性能高、定位精确、功能多样、使用方便等优点，同时在小型数控机床的应用及普及上有 着广泛的市场前景。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是： 提供一种智能车窗控制装置，其包括:传感器模块、调理电路模块、按键模块、用于采集 车内人员情况以及物品状态的图像信息的视频监控模块、微处理器控制模块、声光报警及 显示模块、定位通信模块、步进电机及驱动模块、数据库存储器以及车窗机构， 所述传感器模块通过所述调理电路模块与所述微处理器控制模块相连接，所述车窗机 构通过所述步进电机及驱动模块与所述微处理器控制模块相连接，所述视频监控模块、所 述声光报警及显示模块、所述定位通信模块、所述数据库存储器分别与所述微处理器控制 丰吴块相连接。
[0005] 在本发明一个较佳实施例中，所述传感器模块包括用于检测车窗位置即开度的行 程传感器、雨量传感器、温度传感器、氧含量传感器、声音传感器、安装在车窗上的振动传感 器以及用于采集车窗关闭过程时受到的阻力信号的扭矩传感器。
[0006] 在本发明一个较佳实施例中，所述调理电路模块包括信号转换单元和标准化单 元，其中，信号转换单元将各个传感器的输出信号转换为统一的电信号类型，标准化单元再 将以上统一的电信号转换成适合微处理器能接收的数据类型。
[0007] 在本发明一个较佳实施例中，所述按键模块包括位于主驾位置的若干个车窗控制 按键、位于副驾位置的若干个车窗控制按键以及位于后排两侧位置的若干个车窗控制按 键。
[0008] 在本发明一个较佳实施例中，位于主驾位置的若干个所述车窗控制按键包括若干 个车窗升降控制按键和用来手动切换车窗工作模式的功能切换按键。
[0009] 在本发明一个较佳实施例中，所述步进电机及驱动模块包括控制汽车车窗开闭状 态和开度的若干个步进电机以及与步进电机配合的将微处理器传送来的车窗控制信号转 换成实际控制步进电机步进角的驱动信号的驱动模块所组成。
[0010] 在本发明一个较佳实施例中，所述车窗机构包括与车窗玻璃相连接、完成车窗玻 璃的开启/关闭以及车窗开度的车窗升降机构。
[0011] 在本发明一个较佳实施例中，所述定位通信模块包括GPS定位包括和GPRS通信模 块。
[0012] -种智能车窗控制装置的控制方法，其步骤包括： 1) 在数据库存储器中设置和存储用于进行判断的比对信息、比对图像、模式识别图像 以及数据安全范围； 2) 视频监控模块扫描车内各个位置的人员情况，将车内的图像信息传递给微处理器控 制丰吴块； 3) 微处理器将视频监控模块传递来的图像信息与数据库中的模式识别图像进行比对， 感知有无驾驶人员在主驾位置后来确定车窗的工作模式，如果有驾驶人员在主驾位置则开 启手动操作模式，并且根据驾驶者的习惯设定初始的手动操作方式，如果无驾驶人员在主 驾位置则开启自动感应模式，并且根据车主的预设指令设定起始的智能监控方式； 4) 所述自动感应模式包括普通模式和婴幼儿单独车内模式： 4.1) 普通模式： 当感知无驾驶人员在主驾位置后，视频监控扫描整个车内空间并根据模式识别图像判 断车内是否有婴儿，如果确认无婴幼儿单独在车内，则开启车窗控制的普通模式； 该方式主要包括无人自动关窗功能、雨量感应自动关窗功能以及防盗监控功能。
[0013]通过视频监控模块获取车内实时人员情况图片，上传至微处理器控制模块并与数 据库存储器中的模式识别图像进行比对确认人员情况，当确认无人员在车内时开启自动关 窗模式;通过雨量传感器检测天气变化状况，当检测到下雨时则开启自动关窗模式来关闭 车窗；当车辆正常停放时，通过安装于四个窗户的振动传感器实时在线检测车窗的振动，判 断车辆是否遇到暴力破窗盗抢，如果遇到暴力破窗盗抢时，发出声光报警并将盗抢信息发 送给车主和公安部门，同时微处理器控制模块利用视频监控模块记录下盗抢情景及相关嫌 疑人员的图像信息于数据库中，并将以上信息一起发送至车主和公安部门； 4.2) 婴幼儿单独车内模式： 当感知无驾驶人员在主驾位置后，视频监控扫描整个车内空间并根据模式识别图像判 断车内是否有婴儿，如果确认仅有婴幼儿单独在车内，则开启车窗控制的婴幼儿单独车内 模式； 利用车内的温度传感器和氧含量传感器实时监测车内的空气状况，并将相关数据送给 微处理器控制模块，微处理器控制模块将实时数据与数据库中预设的安全保障数据比对， 如果实时数据没超出安全范围就不做动作，如果实时数据超出安全范围，则步进电机及驱 动模块根据预设的比对信息开启部分车窗保持车内空气流通； 视频监控模块实时采集婴幼儿的活动情况并将图片信息上传至微处理器控制模块，微 处理器控制模块将上述图片与数据库中预设的婴幼儿不良或异常图片比对，若发现图片匹 配状况则立刻控制GPRS通信模块向车主发送紧急信息，车主根据信息开启车辆声光报警、 向车外显示求助信息或者与车内婴幼儿做应答处理； 声音传感器监测婴幼儿的语音信号，并将语音信号上传至微处理器控制模块，微处理 器控制模块判断婴幼儿是否发生哭闹状况，如果发生哭闹状况，则第一时间将该信息发送 至车主； 视频监控模块监测车内婴幼儿的行动和车外路人的行为，并将监测信息发送至微处理 器控制模块，微处理器控制模块判断婴幼儿是否爬出车辆或者是否有路人入侵车辆，如果 发现婴幼儿爬出车辆或者有路人入侵时，微处理器判定状况后控制步进电机及驱动模块来 升降车窗，同时发送警报信息至车主。
[0014] 在本发明一个较佳实施例中，所述手动操作模式包括驾乘手动操作和驾驶员手动 操作两种方式，当开启驾乘手动操作时，通过传感器模块检测余量的大小并发出关窗提示， 驾驶员可以操控所有车窗的开闭状态及开度，乘客可以操控临近一扇车窗的开闭状态及开 度，当开启驾驶员手动操作方式时，通过传感器模块检测余量的大小并发出关窗提示，且仅 限驾驶员可以操控所有车窗的开闭状态及开度。
[0015] 本发明的有益效果是:利用传感器技术感知车辆内外的环境状况，同时利用监控 摄像头采集车内外实时情况，根据预设的控制逻辑来调整车辆车窗的开闭状态，改善车窗 在特定情况下工作的智能化水平，具有较好的实用价值，整体具有一定的社会应用价值和 经济效益。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它 的附图，其中： 图1是本发明的一种智能车窗控制装置及其控制方法一较佳实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0018]请参阅图1，本发明实施例包括： 一种智能车窗控制装置由传感器模块、调理电路模块、按键模块、视频监控模块、微处 理器控制模块、声光报警及显示模块、GPS定位及GPRS通信模块、步进电机及驱动模块、数据 库存储器以及车窗机构组成。
[0019] 传感器模块包括行程传感器(4个）、雨量传感器、温度传感器(车内）、氧含量传感 器、声音传感器、振动传感器(4个）以及扭矩传感器(4个），在图1中分别用传感器1至传感器 7来表示。行程传感器用于车窗位置即开度检测;扭矩传感器负责采集车窗关闭过程时受到 的阻力信号。
[0020] 调理电路模块包括信号转换单元和标准化单元。信号转换单元将各个传感器的输 出信号转换为统一的电信号类型，标准化单元再将以上统一的电信号转换成适合微处理器 能接收的数据类型。
[0021] 按键模块包括主驾位置5个车窗控制按键(4个车窗升降控制按键，1个功能切换按 键）、副驾位置1个车窗控制按键以及后排两侧位置各1个车窗控制按键，分别完成驾驶员对 所有车窗状态的手动控制以及乘客对所在位置车窗状态的手动控制功能，另外还能实现车 窗工作模式的手动切换。
[0022] 微处理器控制模块主要完成整个系统的控制算法的实现，以及各个部件工作的协 调，保障整个系统工作的可持续性。
[0023] 步进电机及驱动模块主要由4个步进电机以及对应的驱动模块所组成，步进电机 负责实现对左右前后四扇车窗的开闭状态及开度的控制，驱动部分负责将微处理器传送来 的车窗控制信号转换成实际控制步进电机步进角的驱动信号。
[0024] 视频监控模块主要完成对车内实时情况的监控，负责采集车内人员情况以及物品 状态的图像信息。
[0025] GPS定位及GPRS通信模块主要负责与车主的远程通信，包括特定情况下位置、图 像、语音以及文字等信息的交互展示及应急监控。
[0026]声光报警及显示模块主要完成对车内异常状况的警示以及显示，并且把紧急情况 以声光形式传递出去。
[0027] 数据库存储器主要存储用于系统模式识别和比对的数据信息，另外用于存储特定 状况下的状态变量以及相关数据信息。
[0028] 车窗机构主要由车窗玻璃及车窗升降机构组成，执行微处理器控制指令的实际任 务，完成车窗玻璃的开启/关闭以及车窗开度的控制。
[0029] 表1为智能车窗控制装置的工作模式，包括手动操作模式和自动感应模式两大类， 手动操作模式具体包括驾乘手动操作方式和驾驶员手动操作方式两种方式，而自动感应模 式包括普通和婴幼儿单独车内两种情形方式。各方式具体的功能详见表1中的功能介绍： 表1 智'HE牛13性明茨直tfJ性明力达卯r:
1)视频监控模块扫描车内各个位置的人员情况，将车内的图像信息传递给微处理器控 制丰吴块。
[0030] 2)微处理器将视频监控模块传递来的图像信息与数据库中的模式识别图像进行 比对，感知有无驾驶人员在主驾位置后来确定车窗的工作模式:a)有驾驶人员在主驾位置 则开启手动操作模式，并且根据驾驶者的习惯设定初始的手动操作方式;b)无驾驶人员在 主驾位置则开启自动感应模式，并且根据车主的预设指令设定起始的智能监控方式。
[0031] 3)手动操作模式分驾乘手动操作和驾驶员手动操作两种方式，两种方式都包含雨 量感应关窗提示功能，不同在于:驾乘手动操作方式下，驾驶员可以操控所有车窗的开闭状 态及开度，乘客可以操控临近一扇车窗的开闭状态及开度;驾驶员手动操作方式仅限驾驶 员可以操控所有车窗的开闭状态及开度。
[0032] 4)自动感应模式分普通和婴幼儿单独车内两种方式： A)智能监控方式1(即普通方式） 在感知无驾驶人员在主驾位置后，视频监控扫描整个车内空间确认无婴幼儿单独车内 情况下开启车窗的智能监控方式1。该方式主要包括无人自动关窗功能、雨量感应自动关窗 功能以及防盗监控功能。具体实现通过视频监控模块获取车内实时人员情况图片，上传至 微处理器控制模块与数据库存储器单元的模式图片进行比对确认人员情况，确认无人员在 车内情况开启自动关窗功能;其次雨量传感器检测天气变化状况，如检测到突遇阵雨、暴雨 等下雨情况则开启自动关窗功能来关闭车窗；还有在车辆正常停放时遇到暴力破窗盗窃 (安装于四个窗户的振动传感器实时在线检测振动)时，能第一时间发出声光报警信息并将 盗抢信息发送给车主以及向公安部门报警，该信息包含事故时间、车辆数据、地址等，另外 微处理器还将控制视频监控模块记录下相关嫌疑人员的图像信息于数据库中，并同以上信 息一起发送至车主和公安部门。
[0033] B)智能监控方式2(即婴幼儿单独车内方式） 在感知无驾驶人员在主驾位置后，视频监控扫描整个车内空间确认仅有婴幼儿单独车 内情况下开启车窗的智能监控方式2。该方式包括智能监控方式1的所有功能及婴幼儿安全 保障监控功能。婴幼儿安全保障监控功能具体实现主要通过图像监控、语音信号识别、车内 温度控制以及车内氧气保障等实现。首先在此方式车内温度传感器和车内氧含量传感器实 时监测车内空气的状况，并将相关数据送给微处理器，微处理器将该数据与数据库中预设 的安全保障数据比对，如果没超出安全范围就不做动作，如果超出就控制步进电机及驱动 模块适度开启部分车窗保持车内空气流通;其次视频监控模块实时采集婴幼儿的活动情况 并将图片信息上传至微处理器，微处理器将上述图片与数据库中的婴幼儿不良或异常图片 比对，若发现匹配状况即立刻控制GPRS通信模块向车主发送紧急信息，车主根据信息可以 做相应的处理，包括开启车辆声光报警及显示求助信息(若车主不能及时赶到处理)或者做 简单应答处理;再者声音传感器监测婴幼儿的语音信号是否发生属于哭闹状况，若发生第 一时间将该信息发送至车主，同样车主根据信息可以做出相应的处理;此外该方式下还包 含防止婴幼儿自行爬出车辆和外人入侵功能，主要通过视频监控模块经微处理器判定状况 后控制步进电机及驱动模块来升降车窗实现。
[0034] 5)其他说明：扭矩传感器采集车窗关闭过程时受到的阻力信号，用于车窗关闭时 的防夹手功能;振动传感器本例中只在4个车窗安装了，如为更好地实现安全防盗还可在前 挡风玻璃和后挡风玻璃安装各安装1个振动传感器;视频监控模块采集的图像数据应当在 数据存储器有相应的模式图库和比对数据来提供相应的情形判决依据。
[0035] 本发明一种智能车窗控制装置及其控制方法的有益效果是:利用传感器技术感知 车辆内外的环境状况，同时利用监控摄像头采集车内外实时情况，根据预设的控制逻辑来 调整车辆车窗的开闭状态，改善车窗在特定情况下工作的智能化水平，尤其对包括婴幼儿 单独滞留车内、突降暴雨、防盗等特殊状况的应急处理具有较好的实用价值，整体具有一定 的社会应用价值和经济效益。
[0036] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种智能车窗控制装置，其特征在于，包括:传感器模块、调理电路模块、按键模块、 用于采集车内人员情况以及物品状态的图像信息的视频监控模块、微处理器控制模块、声 光报警及显示模块、定位通信模块、步进电机及驱动模块、数据库存储器以及车窗机构， 所述传感器模块通过所述调理电路模块与所述微处理器控制模块相连接，所述车窗机 构通过所述步进电机及驱动模块与所述微处理器控制模块相连接，所述视频监控模块、所 述声光报警及显示模块、所述定位通信模块、所述数据库存储器分别与所述微处理器控制 丰吴块相连接。2. 根据权利要求1所述的一种智能车窗控制装置，其特征在于，所述传感器模块包括用 于检测车窗位置即开度的行程传感器、雨量传感器、温度传感器、氧含量传感器、声音传感 器、安装在车窗上的振动传感器以及用于采集车窗关闭过程时受到的阻力信号的扭矩传感 器。3. 根据权利要求1所述的一种智能车窗控制装置，其特征在于，所述调理电路模块包括 信号转换单元和标准化单元，其中，信号转换单元将各个传感器的输出信号转换为统一的 电信号类型，标准化单元再将以上统一的电信号转换成适合微处理器能接收的数据类型。4. 根据权利要求1所述的一种智能车窗控制装置，其特征在于，所述按键模块包括位于 主驾位置的若干个车窗控制按键、位于副驾位置的若干个车窗控制按键以及位于后排两侧 位置的若干个车窗控制按键。5. 根据权利要求4所述的一种智能车窗控制装置，其特征在于，位于主驾位置的若干个 所述车窗控制按键包括若干个车窗升降控制按键和用来手动切换车窗工作模式的功能切 换按键。6. 根据权利要求1所述的一种智能车窗控制装置，其特征在于，所述步进电机及驱动模 块包括控制汽车车窗开闭状态和开度的若干个步进电机以及与步进电机配合的将微处理 器传送来的车窗控制信号转换成实际控制步进电机步进角的驱动信号的驱动模块所组成。7. 根据权利要求1所述的一种智能车窗控制装置，其特征在于，所述车窗机构包括与车 窗玻璃相连接、完成车窗玻璃的开启/关闭以及车窗开度的车窗升降机构。8. 根据权利要求1所述的一种智能车窗控制装置，其特征在于，所述定位通信模块包括 GPS定位包括和GPRS通信模块。9. 一种智能车窗控制装置的控制方法，其特征在于，步骤包括： 1) 在数据库存储器中设置和存储用于进行判断的比对信息、比对图像、模式识别图像 以及数据安全范围； 2) 视频监控模块扫描车内各个位置的人员情况，将车内的图像信息传递给微处理器控 制丰吴块； 3) 微处理器将视频监控模块传递来的图像信息与数据库中的模式识别图像进行比对， 感知有无驾驶人员在主驾位置后来确定车窗的工作模式，如果有驾驶人员在主驾位置则开 启手动操作模式，并且根据驾驶者的习惯设定初始的手动操作方式，如果无驾驶人员在主 驾位置则开启自动感应模式，并且根据车主的预设指令设定起始的智能监控方式； 4) 所述自动感应模式包括普通模式和婴幼儿单独车内模式： 4.1)普通模式： 当感知无驾驶人员在主驾位置后，视频监控扫描整个车内空间并根据模式识别图像判 断车内是否有婴儿，如果确认无婴幼儿单独在车内，则开启车窗控制的普通模式； 该方式主要包括无人自动关窗功能、雨量感应自动关窗功能以及防盗监控功能， 通过视频监控模块获取车内实时人员情况图片，上传至微处理器控制模块并与数据库 存储器中的模式识别图像进行比对确认人员情况，当确认无人员在车内时开启自动关窗模 式;通过雨量传感器检测天气变化状况，当检测到下雨时则开启自动关窗模式来关闭车窗； 当车辆正常停放时，通过安装于四个窗户的振动传感器实时在线检测车窗的振动，判断车 辆是否遇到暴力破窗盗抢，如果遇到暴力破窗盗抢时，发出声光报警并将盗抢信息发送给 车主和公安部门，同时微处理器控制模块利用视频监控模块记录下盗抢情景及相关嫌疑人 员的图像信息于数据库中，并将以上信息一起发送至车主和公安部门； 4.2)婴幼儿单独车内模式： 当感知无驾驶人员在主驾位置后，视频监控扫描整个车内空间并根据模式识别图像判 断车内是否有婴儿，如果确认仅有婴幼儿单独在车内，则开启车窗控制的婴幼儿单独车内 模式； 利用车内的温度传感器和氧含量传感器实时监测车内的空气状况，并将相关数据送给 微处理器控制模块，微处理器控制模块将实时数据与数据库中预设的安全保障数据比对， 如果实时数据没超出安全范围就不做动作，如果实时数据超出安全范围，则步进电机及驱 动模块根据预设的比对信息开启部分车窗保持车内空气流通； 视频监控模块实时采集婴幼儿的活动情况并将图片信息上传至微处理器控制模块，微 处理器控制模块将上述图片与数据库中预设的婴幼儿不良或异常图片比对，若发现图片匹 配状况则立刻控制GPRS通信模块向车主发送紧急信息，车主根据信息开启车辆声光报警、 向车外显示求助信息或者与车内婴幼儿做应答处理； 声音传感器监测婴幼儿的语音信号，并将语音信号上传至微处理器控制模块，微处理 器控制模块判断婴幼儿是否发生哭闹状况，如果发生哭闹状况，则第一时间将该信息发送 至车主； 视频监控模块监测车内婴幼儿的行动和车外路人的行为，并将监测信息发送至微处理 器控制模块，微处理器控制模块判断婴幼儿是否爬出车辆或者是否有路人入侵车辆，如果 发现婴幼儿爬出车辆或者有路人入侵时，微处理器判定状况后控制步进电机及驱动模块来 升降车窗，同时发送警报信息至车主。10.根据权利要求9所述的一种智能车窗控制装置及其控制方法，其特征在于，所述手 动操作模式包括驾乘手动操作和驾驶员手动操作两种方式，当开启驾乘手动操作时，通过 传感器模块检测余量的大小并发出关窗提示，驾驶员可以操控所有车窗的开闭状态及开 度，乘客可以操控临近一扇车窗的开闭状态及开度，当开启驾驶员手动操作方式时，通过传 感器模块检测余量的大小并发出关窗提示，且仅限驾驶员可以操控所有车窗的开闭状态及 开度。
【文档编号】E05F15/70GK105863431SQ201610372225
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】祝勇俊, 袁其香, 高涵文, 陈琳, 陈婷, 张弛
【申请人】苏州科技学院