乘员保护方法、系统及计算机可读介质与流程

1.本发明涉及一种车辆的保护方法和保护系统以及存储介质，特别涉及一种配置有椅垫气囊的乘员保护方法及系统以及计算机可读介质。


背景技术：

2.随着汽车工业的发展，自动驾驶或者自主驾驶已经是未来的主流研究方向。而随着自动驾驶的不断推进，乘员的座位位置将呈现出更多的可能性。但是行车过程中的安全性一直都是重中之重。在自动驾驶或者自主驾驶中，乘员的注意力可能并未放在车辆控制或者道路环境上，由此当存在安全隐患时，乘员可能难以在第一时间有所反应，因此自动驾驶或者自主驾驶通常设置有乘员保护系统以在危急时刻保证乘员安全。
3.现有已经存在一些乘员保护系统，例如安全气囊和主动收缩的安全带等。但是的安全气囊大都使用火药激活，不仅容易引起安全问题，而且也只能使用一次。再者，这类安全气囊往往是在碰撞已经发生时才激活，不能起到提前预警的效果。再者，现有的乘员保护系统基本只有固定的模式，而不同乘员由于体型不同，这样的乘员保护系统难以提供针对性的安全保障。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术中乘员保护系统大多使用火药的安全气囊存在安全隐患且难以为不同体型的乘员提供有针对性的安全保护的缺陷，提供一种利用充气型气囊或气袋来保障乘员安全、并且能针对不同乘员为其设置有针对性的安全策略的乘员保护方法、系统及计算机可读介质。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种乘员保护方法，其特点在于，包括以下步骤：
7.s1：通过雷达和摄像头收集车辆外部的环境信息；
8.s2：根据环境信息判断在车辆的监测区域内是否存在障碍物，若是，进入步骤s3；若否，返回步骤s1；
9.s3：预测障碍物的运动轨迹；
10.s4：结合车辆的车身数据、车辆的运动信息以及障碍物的运动轨迹，计算车辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率；
11.s5：判断碰撞概率是否大于碰撞阈值，若是，进入步骤s6；若否，返回步骤s1；
12.s6：对车辆的椅垫气囊部分充放气以调整乘员坐姿；
13.s7：判断是否检测到碰撞，若是，进入步骤s8；若否，返回步骤s1；
14.s8：完全充气椅垫气囊以防止乘员下潜，以防止乘员在碰撞时因下潜而造成的伤害。
15.在该技术方案中，通过对周围环境的监测来实现碰撞发生前的预警，结合以充气型的椅垫气囊，通过对椅垫气囊的充气来实现乘员坐姿的调整和碰撞预警，并且在发生碰
撞时完全充气椅垫气囊以防止乘员下潜，避免了乘员下潜至座椅下而导致的伤害；而且在碰撞发生前就调整好坐姿，这样即使未能避开障碍物而发生碰撞，那么设置于车辆中的其他气囊或者安全装置可以对乘员实施保护。
16.优选地，步骤s1中还包括：通过车联网收集道路信息；
17.步骤s2中还包括：根据环境信息和道路信息判断在车辆的监测区域内是否存在障碍物。
18.优选地，步骤s1中还包括：检测乘员的参考体重和参考就坐位置，并根据乘员的参考体重和参考就坐位置设置部分充气条件和完全充气条件。通过对乘员参考体重和体型的检测，有利于设置适合乘员的安全策略，为乘员实施有针对性的保护。
19.优选地，检测乘员的体重的步骤包括：
20.s101：向椅垫气囊中充入第一预定体积的气体，测量无乘员就坐时所述第一预定体积的气体形成的参考压力；
21.s102：检测到有乘员就坐，测量所述第一预定体积的气体形成的第一压力；
22.s103：根据所述参考压力和所述第一压力的差异得到第一重量，并将所述第一重量作为乘员的参考体重。
23.优选地，步骤s102中还包括：检测到有乘员就坐，获取乘员的体型并根据所述体型得到第二重量；
24.步骤s103之后还包括：
25.s104：根据为所述第一重量分配的第一权重和为所述第二重量分配的第二权重，计算得到加权体重，并以所述加权体重作为乘员的参考体重。
26.优选地，步骤s102中通过摄像头和/或雷达获取乘员的关节点信息和/或轮廓信息和/或深度信息来获取乘员的体型。
27.优选地，检测乘员的就坐位置的步骤包括：
28.s111：向椅垫气囊中充入第二预定体积的气体，测量无乘员就坐时所述第二预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的参考压力；
29.s112：检测到有乘员就坐，测量所述第二预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的第二压力；
30.s113：根据椅垫气囊每个位置处所述参考压力和所述第二压力的差异推断得到第一就坐位置，并将所述第一就坐位置作为乘员的参考就坐位置。
31.在本发明的另一优选实施例中，步骤s112中还包括：检测到有乘员就坐，通过乘员观测模块获取乘员在车辆中的第二就坐位置；
32.步骤s113之后还包括：
33.s114：根据为所述第一就坐位置分配的第三权重和为所述第二就坐位置分配的第四权重，计算得到加权位置，并以所述加权位置作为乘员的参考就坐位置。
34.其中第一预定体积和第二预定体积可以相同或者不相同。
35.优选地，步骤s112中包括：通过tof摄像头(time-of-flight，tof技术是指由一组人眼看不到的红外光(激光脉冲)向外发射，遇到物体后反射，反射到摄像头结束，计算从发射到反射回摄像头的时间差或相位差，并将数据收集起来，形成一组距离深度数据，从而得到一个立体的3d模型的成像技术)获取乘员深度信息来获取第二就坐位置。
36.优选地，步骤s1中以预定时间间隔重复执行所述就坐位置的检测。
37.优选地，所述运动信息包括速度、加速度、转向信息、和来自esp(electronic power steering，电子助力转向)、abs(制动防抱死系统，antilock brake system)、esp(车身电子稳定系统)以及aeb(自动刹车辅助系统)的信息；和/或，所述环境信息包括来自车辆的adas(高级驾驶辅助系统，advanced driving assistance system)的信息。
38.优选地，步骤s3中包括：
39.s31：通过摄像头和雷达收集障碍物的障碍物信息，所述障碍物信息包括障碍物类别、障碍物当前位置、障碍物速度和障碍物运动方向；
40.s32：根据所述障碍物信息来预测障碍物的运动轨迹。
41.优选地，步骤s32之后还包括：
42.s33：根据所述障碍物信息计算每条运动轨迹的发生概率，其中多条运动轨迹可以是一个障碍物的多条可能的运动轨迹，也可以是多个障碍物的运动轨迹，也可以是两种情况的组合；
43.步骤s4中结合车辆的车身数据、车辆的运动信息以及障碍物的运动轨迹和每条运动轨迹的发生概率(即障碍物沿着该运动轨迹运动的概率)，计算车辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率，这里碰撞概率可以是车辆与一个障碍物或者多个障碍物的碰撞概率。
44.本发明还提供一种乘员保护系统，其特点在于，其包括信息收集模块、判断模块、计算模块和控制模块，其中，
45.所述信息收集模块包括雷达、摄像头和车辆传感器单元，其中雷达和摄像头用于收集车辆外部的环境信息，车辆传感器单元用于收集车辆的运动信息；
46.所述判断模块用于根据环境信息判断在车辆的监测区域内是否存在障碍物，判断碰撞概率是否大于碰撞阈值以及是否发生碰撞；
47.所述计算模块用于预测障碍物的运动轨迹，以及结合车辆的车身数据、车辆的运动信息以及障碍物的运动轨迹，计算车辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率；
48.所述控制模块用于在碰撞概率大于碰撞阈值时部分充气车辆的椅垫气囊以调整乘员坐姿以及检测到碰撞时完全充气椅垫气囊以防止乘员下潜。
49.优选地，所述信息收集模块还用于通过车联网收集道路信息；
50.所述判断模块还用于根据环境信息和道路信息判断在车辆的监测区域内是否存在障碍物。
51.优选地，所述乘员保护系统还包括检测模块，用于检测乘员的参考体重和参考就坐位置，
52.所述控制模块还用于根据乘员的参考体重和参考就坐位置设置部分充气条件和完全充气条件。
53.优选地，所述乘员保护系统还包括用于向椅垫气囊充气的充气模块，
54.所述控制模块用于控制所述充气模块向椅垫气囊中充入第一预定体积的气体，
55.所述检测模块用于测量无乘员就坐时所述第一预定体积的气体形成的参考压力，以及检测到有乘员就坐时测量所述第一预定体积的气体形成的第一压力，
56.所述计算模块用于根据所述参考压力和所述第一压力的差异得到第一重量，并将所述第一重量作为乘员的参考体重。
57.优选地，所述乘员保护系统还包括乘员观测模块，用于获取乘员的体型并根据所述体型得到第二重量，以及所述乘员保护系统还包括用于向椅垫气囊充气的充气模块，
58.所述控制模块用于控制所述充气模块向椅垫气囊中充入预定体积的气体，
59.所述检测模块用于测量无乘员就坐时所述预定体积的气体形成的参考压力，以及检测到有乘员就坐时测量所述预定体积的气体形成的第一压力，
60.所述计算模块还用于根据所述参考压力和所述第一压力的差异得到第一重量，以及根据为所述第一重量分配的第一权重和为所述第二重量分配的第二权重，计算得到加权体重，并以所述加权体重作为乘员的参考体重。
61.优选地，所述乘员观测模块包括设置于车辆内的摄像头和/或雷达，用于获取乘员的关节点信息和/或轮廓信息和/或深度信息来获取乘员的体型。
62.优选地，所述乘员保护系统还包括用于向椅垫气囊充气的充气模块，
63.所述控制模块用于控制所述充气模块向椅垫气囊中充入第二预定体积的气体，
64.所述检测模块用于测量无乘员就坐时所述第二预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的参考压力，以及检测到有乘员就坐时测量所述第二预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的第二压力，
65.所述计算模块用于根据椅垫气囊每个位置处所述参考压力和所述第二压力的差异得到推断得到第一就坐位置，并将所述第一就坐位置作为乘员的参考就坐位置。
66.优选地，所述乘员保护系统还包括乘员观测模块，用于获取乘员在车辆中的第二就坐位置，所述乘员保护系统还包括用于向椅垫气囊充气的充气模块，
67.所述控制模块用于控制所述充气模块向椅垫气囊中充入预定体积的气体，
68.所述检测模块用于测量无乘员就坐时所述预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的参考压力，以及检测到有乘员就坐时测量所述预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的第二压力，
69.所述计算模块还用于根据椅垫气囊每个位置处所述参考压力和所述第二压力的差异推断得到第一就坐位置，以及根据为所述第一就坐位置分配的第三权重和为所述第二就坐位置分配的第四权重，计算得到加权位置，并以所述加权位置作为乘员的参考就坐位置。
70.其中第一预定体积和第二预定体积可以相同或者不相同。
71.优选地，所述乘员观测模块包括tof摄像头，用于通过获取乘员深度信息来获取第二就坐位置。
72.优选地，椅垫气囊包括多个气袋，
73.所述充气模块用于向每个气袋充入初始气体，
74.所述检测模块用于测量无乘员就坐时每个气袋中初始气体形成的参考压力，以及检测到有乘员就坐时测量每个气袋中初始气体形成的实际压力，
75.所述计算模块用于根据每个气袋的参考压力和每个气袋的实际压力的差异得到位置分布，并根据所述位置分布定义乘员的就坐位置。
76.优选地，至少部分气袋中的初始气体的体积是相同的。
77.优选地，所述运动信息包括速度、加速度、转向信息、和来自esp、abs、esp以及aeb的信息；和/或，
78.所述环境信息包括来自车辆的adas的信息。
79.优选地，所述信息收集模块还用于通过设置于车辆车身上的摄像头和雷达收集障碍物的障碍物信息，所述障碍物信息包括障碍物类别、障碍物当前位置、障碍物速度和障碍物运动方向；
80.所述计算模块还用于根据所述障碍物信息来预测障碍物的运动轨迹。
81.优选地，所述计算模块还用于根据所述障碍物信息计算每条运动轨迹的发生概率；以及用于结合车辆的车身数据、车辆的运动信息以及障碍物的运动轨迹和每条运动轨迹的发生概率，计算车辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率。
82.本发明还提供一种计算机可读介质，其特点在于，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时实现如上所述的乘员保护方法的步骤。
83.本发明获得的技术效果是：
84.1、通过对车辆周边环境的监测，在发现障碍物之后结合车辆自身的情况来预测是否有可能发生碰撞，在大概率发生碰撞的情况下及时部分充气相应的气囊，调整乘员的坐姿以保证乘员的安全。
85.2、通过本发明的技术方案，如若乘员能及时做出反应，那么可能能控制车辆避免碰撞的发生；如若不能阻止碰撞的发生，在碰撞发生时，对椅垫气囊实现完全充气以避免乘员的下潜现象，避免了因下潜而导致的伤害。
86.3、对于不同的乘员，增加体重和体型双重检测，充分考虑乘员的实际情况并为其制定有针对性的安全策略，进一步保障了乘员的安全。
附图说明
87.图1为根据本发明一实施例的乘员保护方法的流程图；
88.图2为根据本发明一实施例的乘员保护系统的结构框图；
89.图3为根据本发明另一实施例的乘员保护方法的流程图；
90.图4为根据本发明另一实施例的乘员保护方法中乘员参考体重的检测流程图；
91.图5为根据本发明另一实施例的乘员保护方法中乘员就坐位置的检测流程图。
92.图6为根据本发明另一实施例的乘员保护系统的结构框图。
具体实施方式
93.下面根据本发明的具体实施方式并结合附图来进一步说明。
94.参考图1-图2，介绍本发明一实施例的乘员保护方法及系统。所述乘员保护方法，包括以下步骤：
95.步骤101：通过雷达和摄像头收集车辆外部的环境信息；
96.步骤102：根据环境信息判断在车辆的监测区域内是否存在障碍物，若是，进入步骤103；若否，返回步骤101；
97.步骤103：预测障碍物的运动轨迹，具体来说通过例如设置于车辆车身上的摄像头和雷达收集障碍物的障碍物信息，所述障碍物信息包括障碍物类别(人还是车辆)、障碍物当前位置、障碍物速度和障碍物运动方向，根据所述障碍物信息来预测障碍物的运动轨迹；
98.步骤104：结合车辆的车身数据、车辆的运动信息以及障碍物的运动轨迹，计算车
辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率；
99.步骤105：判断碰撞概率是否大于碰撞阈值，若是，进入步骤106；若否，返回步骤101；
100.步骤106：部分充气车辆的椅垫气囊以调整乘员坐姿；
101.步骤107：判断是否检测到碰撞。对于现有的非自动驾驶的驾驶方式而言，乘员有可能可以干预车辆运行，从而避免碰撞，若没有避免碰撞，进入步骤108；若经过人工干预避免了碰撞，则返回步骤101；
102.步骤108：完全充气椅垫气囊以防止乘员下潜，以防止乘员在碰撞时因下潜而造成的伤害。
103.在一优选方案中，步骤103中还包括：根据障碍物信息计算每条运动轨迹的发生概率，例如计算每一个障碍物的多条可能的运动轨迹，并且在之后的步骤104中，除了车辆的车身数据、车辆的运动信息以及障碍物的运动轨迹之外，还结合每条运动轨迹的发生概率来计算车辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率。又或者，只针对某一个最接近车辆的障碍物，来计算其多条可能的运动轨迹，并且选择其中发生概率最大的那条运动轨迹来计算碰撞概率。
104.参考图2，所述乘员保护系统，其包括信息收集模块1、判断模块2、计算模块3和控制模块4，其中，
105.所述信息收集模块1包括雷达11、摄像头12和车辆传感器单元13，其中雷达11和摄像头12用于收集车辆外部的环境信息，车辆传感器单元13用于收集车辆的运动信息；
106.所述判断模块2用于根据环境信息判断在车辆的监测区域内是否存在障碍物，判断碰撞概率是否大于碰撞阈值以及是否发生碰撞；
107.所述计算模块3用于预测障碍物的运动轨迹，以及结合车辆的车身数据、车辆的运动信息以及障碍物的运动轨迹，计算车辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率；
108.所述控制模块4用于在碰撞概率大于碰撞阈值时部分充气车辆的椅垫气囊以调整乘员坐姿以及检测到碰撞时完全充气椅垫气囊以防止乘员下潜。
109.所述运动信息包括速度、加速度、转向信息、和来自esp、abs、esp以及aeb的信息；所述环境信息包括来自车辆的adas的信息。
110.下面参考图3-图6，介绍本发明另一实施例的乘员保护方法及系统。
111.参考图3，所述乘员保护方法包括以下步骤：
112.流程开始，执行步骤2001、步骤2002、步骤2003和步骤2004。本领域的普通技术人员可以理解，步骤2001、步骤2002、步骤2003和步骤2004可以同时执行或顺序执行，其执行顺序可任意变更而不影响到本发明的实现。
113.步骤2001：车联网提供外部的道路信息；
114.步骤2002：雷达和摄像头收集车辆外部的环境信息；
115.步骤2003：车身传感器收集本车的车身数据和运动信息；
116.步骤2004：椅垫气囊测定乘员参考体重和参考就坐位置；
117.步骤2005：根据步骤2004所测定的乘员参考体重和参考就坐位置来定义部分展开气囊的充气条件和完全展开气囊的充气条件；
118.步骤2006：根据步骤2001-2003收集的道路信息、环境信息、车身数据和运动信息
判断监测区域内是否有障碍物，若是，进入步骤2007，若否，返回开始步骤；
119.步骤2007：预测障碍物的运动轨迹；
120.步骤2008：结合收集到的车辆的车身数据、运动信息以及步骤2007所预测的障碍物的运动轨迹，计算车辆与障碍物发生碰撞的碰撞概率；
121.步骤2009：判断步骤2008中所计算得到的碰撞概率是否大于碰撞阈值；若是，进入步骤2010；若否，返回开始步骤；
122.步骤2010：当碰撞概率大于碰撞阈值时，根据步骤2005确定的充气条件，部分充气车辆的椅垫气囊以调整乘员坐姿；
123.步骤2011：检测是否发生碰撞；若是，进入步骤2012；若否，返回开始步骤；
124.步骤2012：根据步骤2005确定的充气条件，完全充气椅垫气囊以防止乘员下潜，以防止乘员在碰撞时因下潜而造成的伤害。
125.其中步骤2004中乘员参考体重通过以下方式测定，参见图4：
126.步骤20041：向椅垫气囊中充入第一预定体积的气体，测量无乘员就坐时所述第一预定体积的气体形成的参考压力；
127.步骤20042：测量有乘员就坐后的所述第一预定体积的气体形成的第一压力；
128.步骤20043：根据所述参考压力和所述第一压力的差异得到第一重量；
129.步骤20044：可任选地，获取乘员的体型并根据所述体型得到第二重量，例如通过设置于车辆内部的摄像头和/或雷达获取乘员的关节点信息和/或轮廓信息来获取乘员的体型，例如可以通过获取乘员骨盆关节点到头顶的距离，得到一种坐高，大致判断人的体型；又或者通过tof摄像头可以获取人的深度信息，可以测出人到tof摄像头的距离，通过结合距离和关节点信息可以得出的乘员的体型；
130.步骤20045：可任选地，根据为所述第一重量分配的第一权重和为所述第二重量分配的第二权重，计算得到加权体重。
131.在本发明的一些实施例中，可将第一重量作为乘员的参考体重，而在另一些实施例中，可将所述加权体重作为乘员的参考体重。
132.另外，参考图5，检测乘员就坐位置的方法包括：
133.步骤20141：向椅垫气囊中充入第二预定体积的气体，测量无乘员就坐时所述第二预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的参考压力，例如在椅垫中的不同位置放置了多个气囊，因此在人就坐时，各个位置的压力会有区别。在初始时刻先测量参考压力。之后通过不同的压力分布来判断人的位置，比如压力比较大的位置，就是人偏向的位置。本领域的技术人员可以理解，第一预定体积和第二预定体积可以相同或不同，而不影响本发明的实现；
134.步骤20142：测量有乘员就坐时所述第二预定体积的气体在椅垫气囊各个位置处形成的第二压力；
135.步骤20143：根据椅垫气囊每个位置处所述参考压力和所述第二压力的差异推断得到第一就坐位置；
136.步骤20144：可任选地，通过乘员观测模块获取乘员在车辆中的第二就坐位置，例如通过tof摄像头获取乘员深度信息来获取第二就坐位置；
137.步骤20145：可任选地，根据为所述第一就坐位置分配的第三权重和为所述第二就
坐位置分配的第四权重，计算得到加权位置。
138.在本发明的一些实施例中，可将第一就坐位置作为乘员的参考就坐位置，而在另一些实施例，可将所述加权位置作为乘员的参考就坐位置。
139.在该技术方案中，利用椅垫气囊精确获得乘员的参考体重和参考就坐位置，以针对性地为每位乘员设置充气条件，从而为乘员提供有针对性的保护。
140.参考图6，本实施例的乘员保护系统大致与图1所示乘员保护系统一致，不同之处在于：
141.所述乘员保护系统还包括用于向椅垫气囊充气的充气模块5以及检测模块6。所述控制模块4用于控制所述充气模块5向椅垫气囊中充入预定体积的气体。所述检测模块6用于测量所述预定体积的气体形成的参考压力，例如无乘员就坐时所述预定体积的气体形成的参考压力，以及有乘员就坐时所述预定体积的气体形成的压力(即第一压力与第二压力)。所述计算模块3用于根据所述参考压力和所述第一/第二压力的差异得到第一重量/第一就坐位置。
142.此外，所述控制模块4还用于定义部分充气条件和完全充气条件。
143.为了更准确获得乘员的参考体重，所述乘员保护系统还包括乘员观测模块7。乘员观测模块7可用于获取乘员的体型并根据所述体型得到第二重量。所述计算模块3还用于根据为所述第一重量分配的第一权重和为所述第二重量分配的第二权重，计算得到加权体重。此外，所述乘员观测模块7还可用于获取乘员在车辆中的第二就坐位置。所述计算模块3还可用于根据为所述第一就坐位置分配的第三权重和为所述第二就坐位置分配的第四权重，计算得到加权位置。
144.充气模块5可用多种方式来对椅垫气囊中充气。一种优选的实现方式为：椅垫气囊包括多个气袋，
145.所述充气模块5用于向每个气袋充入初始气体，由此所述检测模块6用于测量无乘员就坐时每个气袋中初始气体形成的参考压力，以及有乘员就坐时每个气袋中初始气体形成的实际压力。
146.其中，至少部分气袋中的初始气体的体积是相同的。
147.本发明还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时实现如上所述的乘员保护方法的步骤。
148.本发明利用了充气型的椅垫气囊，结合车辆的雷达、摄像头和传感器，对车辆的周围环境进行监测，在发现障碍物并判断大概率会发生碰撞之后，及时充气椅垫气囊以调整乘员的坐姿实现对乘员的保护。
149.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。