CN213705246U - 碰撞预判座椅调整系统及自动驾驶汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种碰撞预判座椅调整系统和一种自动驾驶汽车，该系统包括：碰撞预判模块，用于根据汽车行驶过程中的碰撞信息预判碰撞工况；座椅检测模块，用于检测当前的座椅状态；座椅回位模块，用于根据所述碰撞工况和当前的座椅状态确定座椅控制规则，根据所述座椅控制规则在碰撞发生前对座椅状态进行调整。本实用新型的碰撞预判座椅调整系统能够在预判碰撞将要发生时将乘员座椅调整到对应的安全保护姿态，保护自动驾驶汽车中以多样化姿态乘车的乘员安全。

Description

碰撞预判座椅调整系统及自动驾驶汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆碰撞保护领域，具体地涉及一种碰撞预判座椅调整系统及一种自动驾驶汽车。

背景技术

随着技术的发展，自动驾驶汽车开始进入市场，自动驾驶汽车具有的智能、便捷、舒适的特性受到越来越多用户的青睐，自动驾驶汽车行驶过程中，自动驾驶乘员可以解放自己的四肢，甚至解放自己的眼睛，为了有更舒适的体验，还可以通过调整座椅状态进行更为舒适的交流或休息。然而，由于路况无法预判，汽车的行车状况始终是复杂且千变万化的，无论自动驾驶技术发展多成熟，汽车行进过程中也无法完全避免发生碰撞。

目前在发生碰撞时对乘员的保护措施都是针对人工驾驶的标准坐姿，座椅状态是保持不变的，现有的乘员保护措施还无法满足不同座椅状态下的自动驾驶汽车乘员的安全保护需求。

实用新型内容

本实用新型实施方式的目的是提供一种用于自动驾驶汽车的碰撞预判座椅调整系统及一种自动驾驶汽车，以至少解决上述的现有汽车乘员保护措施不能保护自动驾驶汽车特殊坐姿乘员安全的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种碰撞预判座椅调整系统，应用于自动驾驶汽车，该系统包括：碰撞预判模块，用于根据汽车行驶过程中的碰撞信息预判碰撞工况；座椅检测模块，用于检测当前的座椅状态；座椅回位模块，用于根据所述碰撞工况和当前的座椅状态确定座椅控制规则，根据所述座椅控制规则在碰撞发生前对座椅状态进行调整。

进一步的，所述碰撞工况至少包括正面碰撞、偏置碰撞、侧面碰撞和追尾碰撞。

进一步的，所述座椅状态包括座椅朝向和座椅靠背角度；所述座椅检测模块包括：座椅旋转角度检测模块，用于检测当前的座椅朝向；座椅靠背角度检测模块，用于检测当前的座椅靠背角度；所述座椅回位模块用于根据所述碰撞工况、当前的座椅朝向和当前的座椅靠背角度确定座椅控制规则，并根据所述座椅控制规则在碰撞发生前对座椅朝向和座椅靠背角度进行调整。

进一步的，所述碰撞信息至少包括：碰撞物信息、碰撞方向、汽车与碰撞物之间的相对速度。

进一步的，所述碰撞预判模块包括：视频采集模块，安装在车身四周或车顶部，用于捕捉即将发生碰撞的碰撞物信息和碰撞方向，所述碰撞物信息包括碰撞物类型、碰撞物外形信息、移动碰撞物的移动轨迹；速度检测模块，用于获取汽车与碰撞物之间的相对速度；逻辑判断模块，用于根据所述碰撞物信息、碰撞方向、汽车与碰撞物之间的相对速度预判碰撞工况。

进一步的，所述座椅回位模块包括：座椅回位判断模块，用于根据所述碰撞工况和当前的座椅状态确定座椅控制规则；座椅回位执行模块，配置有驱动电机，用于根据所述座椅控制规则在碰撞发生前执行座椅朝向和座椅靠背角度的调整。

进一步的，所述执行座椅朝向和座椅靠背的调整，包括：将所述座椅朝向调整为与车头或车尾方向一致，将所述座椅靠背角度调整为预设安全角度。

进一步的，所述碰撞预判座椅调整系统还包括：乘员约束模块，用于在所述座椅回位模块进行座椅状态调整的同时，触发乘员姿态保护。

进一步的，所述乘员约束模块包括：安全气囊，用于在所述座椅朝向被调整为与车头方向一致时触发；安全带，固定在座椅骨架上，用于在调整所述座椅朝向和所述座椅靠背角度时触发。

另一方面，本实用新型提供一种自动驾驶汽车，所述自动驾驶汽车配置有上述碰撞预判座椅调整系统。

本实用新型的碰撞预判座椅调整系统，在自动驾驶汽车行车过程中，根据所采集的碰撞信息实时判断发生碰撞的可能性，并根据当前的乘员座椅状态以及预判的碰撞工况确定相对的乘员座椅调整策略，进而进行对应的座椅调整，保证乘员安全。采用本实用新型提供的碰撞预判座椅调整系统，能够在自动驾驶汽车乘员具有乘坐舒适性的同时保证驾驶安全性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：

图1是本实用新型一种实施方式提供的碰撞预判座椅调整系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种实施方式提供的座椅调整系统控制流程示意图；

图3是本实用新型一种实施方式提供的座椅朝向示意图；

图4是本实用新型一种实施方式提供的座椅检测模块结构图；

图5是本实用新型一种实施方式提供的座椅回位模块结构图。

附图标记说明

碰撞预判模块201 座椅检测模块202

座椅回位模块203 乘员约束模块204

座椅旋转角度检测模块2021

座椅靠背角度检测模块2022

座椅回位判断模块2031

座椅回位执行模块2032

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是本实用新型一种实施方式提供的碰撞预判座椅调整系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施方式提供一种用于自动驾驶汽车的碰撞预判座椅调整系统，所述系统包括：碰撞预判模块201，用于根据汽车行驶过程中的碰撞信息预判碰撞工况；座椅检测模块202，用于检测当前的座椅状态；座椅回位模块203，用于根据所述碰撞工况和当前的座椅状态确定座椅控制规则，根据所述座椅控制规则在碰撞发生前对座椅状态进行调整。所述碰撞信息至少包括：碰撞物信息、碰撞方向、汽车与碰撞物之间的相对速度。

进一步的，座椅回位模块203包括座椅回位判断模块2031，用于根据所述碰撞工况和当前的座椅状态确定座椅控制规则；座椅回位执行模块2032，配置有驱动电机，用于根据所述座椅控制规则在碰撞发生前执行座椅朝向和座椅靠背角度的调整。

具体的，在本实用新型实施例中，座椅回位判断模块2031接收来自碰撞预判模块201的碰撞工况信息和座椅检测模块202的座椅状态信息，并根据接收到的信息判断碰撞发生后乘员移动轨迹，通过所述乘员移动轨迹决定座椅的安全姿态，并将座椅回位执行规则发送到座椅回位执行模块2032；座椅回位执行模块2032需要执行座椅角度回位和座椅靠背角度回位，座椅下方配置有驱动电机，可以驱动座椅进行旋转，无论是乘员主动旋转座椅还是发生碰撞时自动回位旋转都由该电机进行驱动，在座椅回位执行模块2032接收到座椅回位判断模块2031发出的座椅回位执行指令后，控制座椅旋转电机尽量在发生碰撞前(例如200ms内)将座椅旋转到预定安全角度；座椅靠背旋转轴下方设有靠背驱动电机，座椅靠背旋转轴位于坐垫尾部，靠背驱动电机驱动座椅靠背绕着靠背旋转轴进行转动，无论是乘员主动旋转座椅靠背还是发生碰撞时座椅靠背自动旋转回位都由此电动机驱动，在座椅回位执行模块2032接收到座椅回位判断模块2031发出的座椅回位执行指令后，控制靠背驱动电机驱动座椅靠背尽量在发生碰撞前(例如200ms内)将座椅靠背旋转到预设安全角度位置，约束乘员姿态。优选的，所述预设安全角度范围为20°-25°，所述预设安全角度能够根据具体车型和具体乘车人的体型进行设置，在驾驶操作开始前可存储于座椅回位模块203内，作为碰撞工况下的预设安全角度，优选地，所述预设安全角度为23°，乘员在该角度坐姿下座椅的包裹性能最好。在座椅回位执行模块2032接收到座椅回位判断模块2031发出的座椅回位执行指令后座椅旋转驱动电机和座椅靠背驱动电机同时开始工作，座椅和座椅靠背同时进行回位转动，且转动动作都在短时间内完成，保证乘员能够在发生碰撞前短时间内进入到保护姿态。

在一种可能的实施方式中，自动驾驶汽车在自动驾驶行驶过程中，碰撞预判模块201发现车辆行驶正前方有障碍物，并通过视频检测前方障碍物类型、障碍物外形信息和障碍物相对于汽车的相对速度，并将这些数据发送到座椅回位模块203；座椅检测模块202进行实时乘员座椅状态检测，所述座椅状态包括座椅朝向和座椅靠背旋转角度，并将实时座椅状态信息发送到座椅回位模块203；座椅回位模块203中预置有不同的座椅控制规则，能够根据碰撞工况和当前座椅状态采用对应的控制规则进行座椅状态调整。在本实施方式中，座椅回位模块203接收到碰撞预判模块201发送的车辆正面碰撞的信息，以及座椅检测模块202发送的当前乘员座椅的位置，决定将座椅朝向调整为正对车辆行驶方向或背对车辆行驶方向(例如提前预设不同碰撞工况决定执行座椅回位到不同朝向，其中正面碰撞工况下座椅安全朝向为与碰撞方向夹角0°或180°)，通过对座椅检测模块202发送的座椅状态信息，判断座椅实时朝向与车辆碰撞方向的夹角α，当-90°＜α＜90°时，座椅回位判断模块2031判断出座椅最快回到保护姿态角度为0°，驱动座椅回位执行模块2032在200ms内迅速将座椅朝向调整为0°方位；当α≤-90°和α≥90°时，座椅回位判断模块2031判断出座椅最快回到保护姿态角度为180°，驱动座椅回位执行模块2032在200ms内迅速将座椅朝向调整为180°方位。同时，座椅回位判断模块2031还将判断座椅检测模块202发送的座椅靠背角度信息，座椅靠背相对于座椅坐垫旋转角度的安全值为23°，座椅回位模块203判断实时座椅靠背角度，当实时座椅靠背角度远大于23°时，驱动座椅回位执行模块2032在发生碰撞前尽量将座椅靠背转动到23°。在座椅执行回位操作过程中，乘员约束模块204中安全带启动约束；当座椅回位到0°时，安全气囊在发生碰撞时启动约束。

在本实用新型实施例中，当碰撞方向为正对车辆行驶方向时，乘员发生碰撞后受惯性会向车辆行驶方向移动，所以乘员约束装置需要在车辆行驶方向来约束移动，当座椅回位方向为0°方向，安全气囊与安全带都将触发，避免乘员因为惯性与车辆发生撞击，当座椅回位方向为180°方向，只触发安全带，座椅靠背将作为限制乘员向碰撞方向移动的约束装置。座椅靠背尽量在撞击发生前旋转回位到预设安全角度，乘员在乘车时可能保持躺姿或半躺姿，在这种坐姿下如果汽车发生碰撞，乘员很可能因为惯性被甩离座位，造成更加重大的事故，所以必须将乘员的坐姿限制到标准坐姿，使得乘员在发生碰撞时能够更好的被乘员约束装置进行撞击后姿态约束，保护乘员安全。

汽车发生碰撞的工况是多样性的，针对不同的碰撞工况决定执行不同的座椅保护姿态可以有效应对车辆行驶重中的各种复杂情况，无论发生怎样的碰撞，碰撞预判座椅调整系统都能够将座椅调整到适合当前碰撞工况的保护状态，提高系统的应变性能。例如在发生偏置碰撞时，碰撞预判模块201追踪到碰撞物的位置，通过汽车运行轨迹模拟即将发生偏置碰撞的碰撞方向，座椅回位模块203通过实时座椅状态和当前碰撞方向决定座椅需要回位的角度(例如提前预设安全气囊可保护偏置角度，当发生碰撞的偏置角度在气囊的保护范围内时，座椅的保护角度为正对车头方向或背对碰撞方向，当发生碰撞的偏置角度在安全气囊的保护范围外时，座椅的保护角度只有背对碰撞方向)，并执行座椅回位操作，约束乘员碰撞姿态。同样的，当发生侧面碰撞和追尾碰撞等其他碰撞工况时，座椅回位模块203的执行规则都是将座椅回位到乘员约束模块204可以有效约束乘员碰撞后移动姿态的位置，而乘员约束模块204能够约束乘员发生撞击后姿态的座椅位置为正对安全气囊方位或与撞击方向夹角为180°方位，所以侧面碰撞时座椅的安全位置为背对撞击方向，被追尾碰撞时座椅的安全位置为车辆行驶方向，座椅靠背的安全角度始终为与坐垫夹角23°左右位置。针对不同的碰撞工况执行不同的座椅保护姿态，可以让自动驾驶汽车的乘员保护装置更加智能化和提高保护全面性。

进一步的，座椅检测模块202进行座椅检测状态检测包括检测座椅旋转角度和座椅靠背角度，座椅旋转角度检测模块2021配置角度传感器，预设行车方向为正面0°方向，当座椅顺时针旋转1°时，角度传感器计数一次，计1°，转动角度增加，计数增加。当座椅逆时针旋转1°时，角度传感器计数一次，计-1°，转动角度增加，计数减小。座椅的旋转角度范围为-180°-180°，以此角度数据作为座椅调整的参考值。座椅靠背的旋转角度同样可以通过座椅靠背侧角度传感器进行测量并传输到座椅回位模块203。

具体的，在本实用新型实施例中，当座椅旋转角度和座椅靠背旋转角度发生改变时，座椅检测模块202的角度传感器就可以将实时的旋转角度记录下来，记录数据根据座椅变化状态而实时进行更新，在即将发生碰撞时，所述记录数据直接传输给座椅回位模块203，避免在发生碰撞前还需要进行当前座椅状态信息采集，节省座椅状态检测时间，为发生碰撞前座椅回位节约时间，保证座椅能够在发生碰撞前完全回位到预定保护姿态。

进一步的，碰撞预判模块201包括视频采集模块，安装在车身四周或车顶部，用于捕捉即将发生碰撞的碰撞物信息和碰撞方向，所述碰撞物信息包括碰撞物类型、碰撞物外形信息、移动碰撞物的移动轨迹；速度检测模块，用于获取汽车与碰撞物之间的相对速度；逻辑判断模块，用于根据所述碰撞物信息、碰撞方向、汽车与碰撞物之间的相对速度预判碰撞工况。

具体的，在本实用新型实施例中，视频采集装置可以是固定视频采集装置也可以是可移动视频采集装置。如果是固定式视频采集装置，则装置安装于车体四周，监测整车360°可检测范围内的行车情况；如果是可移动式视频采集装置，则装置可以进行360°的旋转，装置安装在车顶上，通过镜头旋转检测整车360°可检测范围内的行车情况。视频采集模块过颜色识别、轮廓特征识别、纹理识别快速捕捉到障碍物信息，支持1080P@30FPS，使汽车在穿行复杂路况时，能够准确及时的发现障碍物，视频采集模块优选地配置有视频感知算法，所述视频感知算法包括动态目标感知和静态目标感知，提前准确识别将要发生碰撞的碰撞物信息。更加优选地，视频采集模块还配置有防强曝光算法，避免在强光条件下无法识别白色障碍物或穿过隧道时突然强光使视频采集模块短暂曝光过强无法识别障碍物。所述速度检测装置检测车辆自身行驶速度和接近车身障碍物速度，通过视频采集模块捕捉到的撞击物信息，利用opencv追踪撞击物移动轨迹和移动速度，通过比对自身速度，利用逻辑判断装置计算出车辆自身与撞击物的相对移动轨迹和移动速度。所述逻辑判断模块采用预设资源库动态模拟实时工况来模拟即将发生的撞击工况，预设资源库中存储有撞击方向、撞击速度、撞击物类型，撞击面大小等预设条件值，也存储有车辆毁坏程度、车辆撞击后移动轨迹、乘员撞击后移动姿态等撞击结果数据。通过视频采集装置和速度检测装置收集的即将撞击工况信息，以预设资源库为参考模拟出即将发生撞击的撞击工况，为应对当前撞击工况采取应对措施提供参考依据。碰撞预判模块201保证自动驾驶汽车在行驶过程中能够第一时间发现可能发生碰撞的碰撞物并及时作出信息采集、信息处理和信息传送，保证座椅回位模块203准确接收到碰撞信号并作出座椅回位操作，保护乘员安全。

进一步的，乘员约束模块204包括：安全气囊，用于在所述座椅朝向被调整为与车头方向一致时触发；安全带，固定在座椅骨架上，用于在调整所述座椅朝向和所述座椅靠背角度时触发。

具体的，在本实用新型实施例中，安全气囊的安装位置与传统汽车安全气囊安装位置一样，保护姿态下座椅角度为车辆正前方或预设安全气囊可保护角度内时，安全气囊在汽车发生碰撞的瞬间触发，避免乘员与车体发生撞击。传统安全带的骨架在车体上，这种安装方式并不适用于自动驾驶汽车，因为自动驾驶汽车的座椅设定为可旋转时，安装在车体上的安全带不能随着座椅一起旋转，所以自动驾驶汽车的安全带固定在座椅骨架上，可以随着座椅一起进行转动，在发生碰撞瞬间，乘员因为惯性瞬间会被甩向碰撞方向，安全带因为急速拉扯而被固定，阻碍乘员因为惯性甩离座位，保护乘员安全，无论座椅的预定安全状态是什么，安全带始终都会在发生碰撞时触发，避免乘员脱离座位造成伤害。

优选的，所述碰撞预判座椅调整系统配置有补救装置。

具体的，在本实用新型实施例中，补救装置包括安装在座椅头枕两侧的安全气囊，在座椅回位执行过程中可能因为系统故障或时间不足导致座椅未能回位到预定的安全位置，乘员的人身安全无法被有效保护。在座椅回位执行过程中，座椅检测模块202将实时座椅回位状态发送到补救装置中，当判断为未能将座椅回位到安全位置或模拟为无法在发生碰撞前将座椅回位到安全位置时，安装在座椅头枕两侧的补救安全气囊主动触发，保护乘员头部，将伤害缩小到最小，保护未能完全进入保护姿态的乘员。

以上结合附图详细描述了本实用新型的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施方式的思想，其同样应当视为本实用新型实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种碰撞预判座椅调整系统，应用于自动驾驶汽车，其特征在于，所述碰撞预判座椅调整系统包括：

碰撞预判模块，用于根据汽车行驶过程中的碰撞信息预判碰撞工况；

座椅检测模块，用于检测当前的座椅状态；

座椅回位模块，用于根据所述碰撞工况和所述座椅状态判断碰撞发生后乘员移动轨迹，根据所述乘员移动轨迹确定所述座椅控制规则，根据所述座椅控制规则在碰撞发生前对座椅状态进行调整。

2.根据权利要求1所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述碰撞工况至少包括正面碰撞、偏置碰撞、侧面碰撞和追尾碰撞。

3.根据权利要求1所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述座椅状态包括座椅朝向和座椅靠背角度；

所述座椅检测模块包括：

座椅旋转角度检测模块，用于检测当前的座椅朝向；

座椅靠背角度检测模块，用于检测当前的座椅靠背角度；

所述座椅回位模块用于根据所述碰撞工况、当前的座椅朝向和当前的座椅靠背角度确定座椅控制规则，并根据所述座椅控制规则在碰撞发生前对座椅朝向和座椅靠背角度进行调整。

4.根据权利要求3所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述碰撞信息至少包括：碰撞物信息、碰撞方向、汽车与碰撞物之间的相对速度。

5.根据权利要求4所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述碰撞预判模块包括：

视频采集模块，安装在车身四周或车顶部，用于捕捉即将发生碰撞的碰撞物信息和碰撞方向，所述碰撞物信息包括碰撞物类型、碰撞物外形信息、移动碰撞物的移动轨迹；

速度检测模块，用于获取汽车与碰撞物之间的相对速度；

逻辑判断模块，用于根据所述碰撞物信息、碰撞方向、汽车与碰撞物之间的相对速度预判碰撞工况。

6.根据权利要求4所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述座椅回位模块包括：

座椅回位判断模块，用于根据所述碰撞工况和当前的座椅状态确定座椅控制规则；

座椅回位执行模块，配置有驱动电机，用于根据所述座椅控制规则在碰撞发生前执行座椅朝向和座椅靠背角度的调整。

7.根据权利要求6所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述执行座椅朝向和座椅靠背角度的调整，包括：

将所述座椅朝向调整为与车头或车尾方向一致，将所述座椅靠背角度调整为预设安全角度。

8.根据权利要求7所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述碰撞预判座椅调整系统还包括：

乘员约束模块，用于在所述座椅回位模块进行座椅状态调整的同时，触发乘员姿态保护。

9.根据权利要求8所述的碰撞预判座椅调整系统，其特征在于，所述乘员约束模块包括：

安全气囊，用于在所述座椅朝向被调整为与车头方向一致时触发；

安全带，固定在座椅骨架上，用于在调整所述座椅朝向和所述座椅靠背角度时触发。

10.一种自动驾驶汽车，其特征在于，配置有权利要求1-9中任一项所述的碰撞预判座椅调整系统。

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