[发明专利]机车乘员感测系统

说明书

本发明涉及一种感测在机车内的乘员的位置的独特的方法和系统，在该机车中的激光器和传感器组件连续地监测乘员在三个不同的区域中的位置。

许多机车具有气囊系统以在一定减速情况下将乘员约束在机车内。如果机车突然减速，比如发生了撞车，由于惯性乘员还会继续朝前运动。在这种情况下气囊就会展开以使在乘员撞到机车的结构比如方向盘或仪表盘之前降低他们的碰撞速度。展开气囊就会降低乘员严重受伤的可能性。

如果机车里的乘员的位置太靠近气囊，则比较理想地降低气囊的展开力或阻止气囊展开以防止与气囊的碰撞而伤害乘客。应用乘员感测系统来提供使气囊的展开最优化的信息或如果乘员太靠近气囊则抑制气囊的展开。一些系统应用传感器来确定何时安全带已经从缩进卷筒中抽出超过正常的操作要求。其它的系统应用光信号或声信号来确定乘员到仪表盘的接近程度，这些光信号或声信号平行于仪表盘延伸并横向地穿过机车。另外的系统应用直接朝着机车的仪表板的发射/接收传感器以确定何时乘员靠近或接触仪表板。

这些系统都较复杂并且较昂贵。安装这些复杂的系统很困难并费时，并且位置测量不精确。因此理想的是提供一种简化的感测在机车内的乘员的位置的方法和系统，并且该方法和系统容易安装和维护。简化的系统应该紧凑并且提供连续的精确的乘员位置的读数，应用这些乘员位置读数使气囊的展开最优化或者如果确定乘员太靠近气囊则抑制气囊的展开。

在本发明所公开的实施例中，机车乘员感测系统包括激光器阵列和三个传感器组件。激光器阵列安装到机车的结构中并产生指向到第一乘员区的第一束、指向到第二乘员区的第二束和指向到第三乘员区的第三束。第一传感器组件接收从打到位于第一区中的乘员的第一部分上的第一束产生的反射束。第一传感器组件产生与表示出现在第一区中的乘员量成比例的第一信号。第二传感器组件接收从打到位于第二区中的乘员的第二部分上的第二束产生的反射束。第二传感器组件产生与表示出现在第二区中的乘员量成比例的第二信号。第三传感器组件接收从打到位于第三区中的乘员的第三部分上的第三束产生的反射束。第三传感器组件产生与表示出现在第三区中的乘员量成比例的第三信号。应用中央处理器来接收并综合第一、第二和第三信号来确定乘员在机车内的位置。

在优选的实施例中，激光器阵列和传感器组件都密封在安装在机车结构中的公共壳体中。一透镜安装在该壳体内以控制激光束的大小、形状和方向。可取的是，将第一区定义为通常由乘员的上身部分所占的区域，第二区定义为通常由乘员的身体中部所占的区域，以及第三区定义为通常由乘员的下身部分所占的区域。透镜将第一束指向到第一区，第二束指向到第二区，以及将第三束指向到第三区。

在进一步的优选实施例中，每束形成了至少40度宽和至少3度厚的光幕，同时每束彼此都间隔至少10度。当传感器组件接收打到在机车内的乘员的照明幕产生的反射光时连续地监测乘员的位置。

感测在机车内的乘员的位置的方法包括如下的步骤：产生对着第一区的第一激光束，当第一激光束打到在第一区中的乘员部分上时接收第一激光束的反射光，并产生表示乘员在第一区中的第一比例量的第一信号。附加步骤包括产生对着第二区的第二激光束，当第二激光束打到在第二区中的乘员部分上时接收第二激光束的反射光，并产生表示乘员在第二区中的第二比例量的第二信号。进一步的步骤包括产生对着第三区的第三激光束，当第三激光束打到在第三区中的乘员的一部分上时接收第三激光束的反射光，并产生表示乘员在第三比例量的第三信号。综合第一、第二和第三信号以确定乘员在机车内的位置。应用第一、第二和第三信号来产生基于乘员在机车内的位置控制气囊的张开的控制信号。

通过下文说明书和附图本发明的这些和其它特征将会更好地理解，在附图后是简要描述。

附图1是安装在机车内的目标乘员感测系统的一个实施例的侧面示意图。

附图2所示为乘员感测系统的示意图。

附图3所示为应用在目标乘员感测系统中的传感器阵列的放大的示意图。

附图4所示为传感器单元的放大视图。

附图5所示为具有在展开位置中的气囊的机车的侧面示意图。

附图6所示为气囊和乘员感测控制系统的示意图。

附图7所示为激光束的方向和对应的人体区的侧面示意图。

附图8所示为激光束的方向和对应的人体区的前面示意图。

附图9所示为相对于人体区的传感器单元的方位的顶面示意图。

附图10所示为说明用于确定乘员位置的三角测量方法图。