基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒系统及方法与流程

1.本技术涉及智能座舱技术领域，特别涉及一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒系统及方法。


背景技术：

2.随着汽车安全等级要求的不断提高，分为主动安全与被动安全。被动安全是事故发生后对乘员进行保护的性能。在被动安全方面，安全带和安全气囊是受到人们广泛关注的车内配备。目前，大多数车内安全带提醒系统仅针对及包括前排驾驶座、副驾驶座上乘员是否系上安全带并配合警告灯、蜂鸣器工作。
3.目前市场上的安全带提醒装置主要用的传感器有压力传感器以及图像传感器。其中，压力传感器位于座位的坐垫中，基于自身所受到的压力进行是否有使用者落座的判断；图像传感器位于实现为摄像头，当摄像头检测到自身被遮挡，或接收到与人脸对应的图像时，即确定使用者落座。
4.然而，相关技术当中，压力传感器无法区分人体还是物体，在一定情况下会引起误报；图像传感器可区分人体或物体，但是它存在被遮挡、光线限制及涉及隐私的问题，即使将二者结合，也会存在无法将人体和大型拟人物体区分、夜间无法正常使用等问题。也即，相关技术当中的传感器在进行安全带穿戴提示时的使用稳定性较低。


技术实现要素：

5.本技术关于一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒系统及方法，能够提高在进行安全带穿戴提示时的使用稳定性，该技术方案如下：
6.一方面，提供了一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒系统，该系统包括毫米波雷达、车辆微控制单元mcu和安全带穿戴提醒设备，毫米波雷达与车辆mcu通信连接，车辆微控制单元与安全带穿戴提醒设备通信连接；
7.毫米波雷达，用于发送探测信号并接收反馈信号；对探测信号以及反馈信号进行信号处理，得到中频信号；对中频信号进行信号处理，得到距离-角度二维频谱矩阵，距离-角度二维频谱矩阵用于表征车辆内部的热力状态；调用预存的座位区域划分数据，结合二维频谱矩阵，确定乘客乘坐状态，座位区域划分数据用于指示车内座位的分布情况；根据乘客乘坐状态生成乘客乘坐状态数据；将乘客乘坐状态数据发送至车辆mcu；
8.车辆mcu，用于接收乘客乘坐状态数据；基于乘客乘坐状态数据生成安全带穿戴提示信号；将安全带穿戴提示信号发送至安全带穿戴提醒设备；
9.安全带穿戴提醒设备，用于接收安全带穿戴提示信号；基于安全带穿戴提示信号进行安全带穿戴提示。
10.另一方面，提供了一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒方法，该方法应用于如上所述的基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒系统内的毫米波雷达中，该方法包括：
11.发送探测信号并接收反馈信号；
12.对探测信号以及反馈信号进行信号处理，得到中频信号；
13.对中频信号进行信号处理，得到距离-角度二维频谱矩阵，距离-角度二维频谱矩阵用于表征车辆内部的热力状态；
14.调用预存的座位区域划分数据，结合二维频谱矩阵，确定乘客乘坐状态，座位区域划分数据用于指示车内座位的分布情况；
15.根据乘客乘坐状态生成乘客乘坐状态数据；
16.将乘客乘坐状态数据发送至车辆mcu。
17.本技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
18.结合毫米波雷达探测范围大的特点以及对于发热物体进行识别与信号接收的功能，在采集车辆内部的二维频谱矩阵后，结合车辆内部作为的划分情况以及热力学信息判断乘客的乘坐状态，并基于乘坐状态向车辆mcu进行检测结果的反馈，利用毫米波雷达对微动目标和散热目标的识别能力进行人体、物体的区分，以及位置的判别，以此来降低安全带提醒的误报率，提高在进行安全带穿戴提示时的使用稳定性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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他的附图。
20.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒系统的结构示意图。
21.图2示出了本技术一个示例性实施例提供的一种毫米波雷达在车辆内部的位置示意图。
22.图3示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒方法的流程图。
23.图4示出了本技术一个示例性实施例提供的另一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒方法的流程图。
具体实施方式
24.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
25.毫米波雷达，是工作在毫米波波段探测的雷达。通常毫米波是指30～300ghz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。本技术即提出一种毫米波雷达在智能座舱技术领域的应用。
26.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒系统的结构示意图，请参考图1，该系统包括毫米波雷达110、车辆微控制单元(microcontroller unit，mcu)120和安全带穿戴提醒设备130，所述毫米波雷达110与所述
车辆mcu120通信连接，车辆微控制单元120与安全带穿戴提醒设备130通信连接；
27.在本技术实施例中，毫米波雷达位于车辆内部，其发送的信号可以对车辆内部实现全覆盖。请参考图2，以车辆为五座车辆进行说明，该五座车辆包括座位211、座位212、座位213、座位214和座位215。此时，毫米波雷达220位于车辆的中央位置。图2以俯视的形式示出该示例，需要说明的是，实际情况中，毫米波雷达的位置应位于车辆的内部顶部。在此情况下，毫米波雷达的探测信号可以无遮挡地发送至所有座椅上方。
28.需要说明的是，图2仅是一种示例性的毫米波雷达的摆放位置示意。对应不同情况，在毫米波雷达位于车内顶部的情况下，毫米波雷达的位置可以任意调整。例如，在一个示例中，车辆为2座车辆，毫米波雷达位于与主驾驶座对应的位置的上方；在另一个示例中，车辆为7座车辆，毫米波雷达位于与后排作为对应的位置的上方；在另一个示例中，车辆为5座车辆，毫米波雷达位于与主驾驶座对应的位置的上方。本技术实施例对于毫米波雷达的具体设计位置不做限定。
29.在本技术实施例中，车辆mcu可以实现为车载中控设备中的控制装置。车辆mcu具有数据接收功能以及对于车载设备的控制功能。可选地，车载中控设备接收到毫米波雷达发送的数据后，对应发送的数据生成提示信号，并控制相关的车载设备，以语音提示或可视化信息的形式，使用户知悉毫米波雷达的探测结果。
30.安全带穿戴提醒设备实现为与车辆mcu通信连接，并响应于车辆mcu的控制，进行安全带穿戴提示的设备。可选地，安全带穿戴提醒设备实现为独立存在的视听播放设备，也即，车载音箱和显示屏的组合；或，安全带穿戴提醒设备实现为车辆中已存在的车载影响或中控显示屏，通过车辆mcu的控制，集成新的安全带穿戴提醒功能。
31.在此情况下，毫米波雷达，用于发送探测信号并接收反馈信号；对探测信号以及反馈信号进行信号处理，得到中频信号；对中频信号进行信号处理，得到距离-角度二维频谱矩阵，距离-角度二维频谱矩阵用于表征车辆内部的热力状态；调用预存的座位区域划分数据，结合二维频谱矩阵，确定乘客乘坐状态，座位区域划分数据用于指示车内座位的分布情况；根据乘客乘坐状态生成乘客乘坐状态数据；将乘客乘坐状态数据发送至车辆mcu；
32.车辆mcu，用于接收乘客乘坐状态数据；基于乘客乘坐状态数据生成安全带穿戴提示信号；将安全带穿戴提示信号发送至安全带穿戴提醒设备；
33.安全带穿戴提醒设备，用于接收安全带穿戴提示信号；基于安全带穿戴提示信号进行安全带穿戴提示。
34.综上所述，本技术实施例提供的系统，结合毫米波雷达探测范围大的特点以及对于发热物体进行识别与信号接收的功能，在采集车辆内部的二维频谱矩阵后，结合车辆内部作为的划分情况以及热力学信息判断乘客的乘坐状态，并基于乘坐状态向车辆mcu进行检测结果的反馈，利用毫米波雷达对微动目标和散热目标的识别能力进行人体、物体的区分，以及位置的判别，以此来降低安全带提醒的误报率，提高在进行安全带穿戴提示时的使用稳定性。
35.图3示出了本技术一个示例性实施例提供的一种基于毫米波雷达的车内安全带穿戴提醒方法的流程图，以该方法应用于毫米波雷达中为例进行说明，该方法包括：
36.步骤301，发送探测信号并接收反馈信号。
37.在本技术实施例中，探测信号为连续调频波，连续调频波接触到车辆内部的目标
fourier transform，fft)处理，得到基于距离维度的一维fft数据。
60.步骤406，毫米波雷达对fft数据进行剔除静态杂波处理。
61.步骤407，毫米波雷达根据一维fft数据，结合高分辨率数字波束形成(digital beam forming，dbf)测角方法，生成基于距离维度以及角度维度的距离-角度二维频谱矩阵。
62.步骤405至步骤407示出了距离-角度二维频谱矩阵的生成过程。可选地，基于中频信号，毫米波雷达首先对于数据进行一次解算，生成表征距离特征的一维数据，在进行了静态杂波处理进行数据过滤后，再通过高分辨率dbf测角方法，生成距离-角度二维频谱矩阵。
63.步骤408，毫米波雷达在二维频谱矩阵上基于座位区域划分数据确定至少一个座位区域频谱。
64.在本技术实施例中，作为区域频谱的数量与车辆上作为的数量相对应。
65.步骤409，毫米波雷达从座位区域频谱中提取热力学特征。
66.可选地，热力学特征包括移动平均功率能量、平均功率比以及区域功率相关系数中的至少一种。
67.步骤410，毫米波雷达将热力学特征输入识别模型，输出得到与座位区域频谱对应的座位乘坐状态。
68.在本技术实施例中，通过毫米波雷达内置的识别模型，其可以根据每个座位对应的热力学状态，识别出与每个座位对应的作为乘坐状态。
69.可选地，热力学特征输入识别模型是基于样本训练构建得到的模型。在训练过程中，毫米波雷达获取样本二维频谱矩阵，样本二维频谱矩阵标注有乘客乘坐结果。通过样本二维频谱矩阵对于模型进行模型当中的特征参数调整，即可得到高准确率的识别模型。
70.在本技术的一个示例中，毫米波雷达在确定提取热力学特征值钱，还会基于座位区域频谱确定座位占用状态。当确定座位占用状态时，毫米波雷达仅需根据目标的距离数据以及位置数据，即可确定座位上是否存在物体。当座位上不存在物体时，即不进行热力学特征提取，减少判断过程中的计算量。
71.步骤411，毫米波雷达根据座位乘坐状态汇总得到乘客乘坐状态数据。
72.在本技术实施例中，提供一种乘客乘坐状态数据的表达形式。可选地，在乘客乘坐状态数据中以“0”表示座位上不存在乘客，以“1”表示座位上存在乘客。在一个示例中，对应五座汽车，设置有五个数据数位，并建立索引表格，表格如下表1所示：
73.表1：乘客乘坐状态数据形式表
74.索引二进制表示索引二进制表示0(0,0,0,0,0)16(1,0,0,0,0)1(0,0,0,0,1)17(1,0,0,0,1)2(0,0,0,1,0)18(1,0,0,1,0)3(0,0,0,1,1)19(1,0,0,1,1)4(0,0,1,0,0)20(1,0,1,0,0)5(0,0,1,0,1)21(1,0,1,0,1)6(0,0,1,1,0)22(1,0,1,1,0)7(0,0,1,1,1)23(1,0,1,1,1)
8(0,1,0,0,0)24(1,1,0,0,0)9(0,1,0,0,1)25(1,1,0,0,1)10(0,1,0,1,0)26(1,1,0,1,0)11(0,1,0,1,1)27(1,1,0,1,1)12(0,1,1,0,0)28(1,1,1,0,0)13(0,1,1,0,1)29(1,1,1,0,1)14(0,1,1,1,0)30(1,1,1,1,0)15(0,1,1,1,1)31(1,1,1,1,1)
75.步骤412，毫米波雷达将乘客乘坐状态数据发送至车辆mcu。
76.步骤413，车辆mcu响应于接收到乘客乘坐状态数据，获取安全带穿戴数据。
77.在本技术实施例中，安全带穿戴数据指示当前安全带的穿戴情况。
78.步骤414，车辆mcu根据乘客乘坐状态数据以及安全带穿戴数据，生成安全带穿戴提示信号。
79.该安全带提示信号即为提示乘客进行安全带穿戴的信号。
80.步骤415，车辆mcu将安全带穿戴提示信号发送至安全带穿戴提醒设备。
81.在本技术实施例中，车辆mcu还可以对于车辆状态进行确定，并判断是否进行安全带穿戴提示信号的发送，如，当主驾驶座没有驾驶员，或车辆档位处于驻车档且车辆静止时，不发送安全带穿戴提示信号。
82.步骤416，安全带穿戴提醒设备接收安全带穿戴提示信号。
83.步骤417，安全带穿戴提醒设备基于安全带穿戴提示信号进行安全带穿戴提示。
84.可选地，基于安全带穿戴设备的类型，可以进行对应的消息提示。在一个示例中，安全带穿戴设备实现为发光警示器；在另一个示例中，安全带穿戴设备实现为蜂鸣器。
85.综上所述，本技术实施例提供的方法，结合毫米波雷达探测范围大的特点以及对于发热物体进行识别与信号接收的功能，在采集车辆内部的二维频谱矩阵后，结合车辆内部作为的划分情况以及热力学信息判断乘客的乘坐状态，并基于乘坐状态向车辆mcu进行检测结果的反馈，利用毫米波雷达对微动目标和散热目标的识别能力进行人体、物体的区分，以及位置的判别，以此来降低安全带提醒的误报率，提高在进行安全带穿戴提示时的使用稳定性。
86.上述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。