JP3960395B2

JP3960395B2 - In-car confirmation and monitoring system

Info

Publication number: JP3960395B2
Application number: JP21007395A
Authority: JP
Inventors: デイビッド・エス・ブリード; ウイルバー・イー・デュヴァル; ウエンデル・シィー・ジョンソン
Original assignee: オートモーティブ・テクノロジーズ・インターナショナル，インク．
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: JPH0939728A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車内の確認及び監視システムに係わり、特に、乗車員がエアバッグの装備位置に近すぎる乗車員や、助手席にある後向き子供用シートにいる子供のエアバッグの展開によるケガを防止するのに有用な車内の確認及び監視システム関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９８４年、アメリカ通産省の全米高速道路安全委員会が自動車の乗車員の前部衝突に対する安全基準を定めた。この法律は、１９９２年までに全ての乗用車を対象に「受け身の乗車員の拘束」を要求した。さらに、最近の法律では１９９８年までにすべての乗用車と軽トラックの運転席、そしてその他の乗車員の席にもエアバッグを付ける事を定めている。加えて、エアバッグの需要は、ヨーロッパと日本で急増し、また、２〜３年以内にはこれらの地域で生産される自動車（３７００万台）と、段階的に世界中で生産される自動車（５０００万台）にも基本的な装備としてエアバッグが備えられるだろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
飛躍的に技術は進歩し、数千人もの人々がエアバッグにより助かっている。一方で、本明細書の中でも引用する係属中の特許出願０８／０４０，９７８において詳しく述べられているように、様々な理由から、乗車員はエアバッグに近すぎるためエアバッグが展開する前に突き当たり、ひどくケガをしたり、死亡したりする。
【０００４】
また、助手席にある後向き子供用シートにいる子供は、エアバッグが膨らんだ時、深刻なケガをする危険性がある。これは、今や産業界の大きな関心事であり、アメリカ自動車産業界は後向き子供用シートがある場合、どのようにエアバッグの膨らみを避けるかの解決策を懸命に模索中である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、米国で１９９３年３月３１日に出願された「車内乗車員の位置及び速度センサ」（米国出願番号０８／０４０７８）に開示された発明の一つの改良に関するものであって、以下に詳細に述べるように、乗車員室内の物体を確認する手段を有するものであり、上記問題を解決するものである。
【０００６】
この発明は、自動車、例えば乗用車やトラックの車内にいる乗車員たちや、彼らの部分、そして他の対象物を、１つ更にそれ以上のパターン認識技術や照射技術を使い、彼らから発する信号を受け、処理することで、彼らを確認し、監視するシステムである。受信された信号は、送信された信号の反射であったり、車内の自然の信号であったり、対象物から自然に放射された信号かもしれない。確認及び監視システムによって加えられた情報は、車の他のシステムの作用に影響を及ぼすために使用される。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
現在エアバッグについては、自動車の衝突の際、後部座席の人を守れるような技術の開発に取り組んでいる。本発明は、車内の人の有無を確認し、人が定められた場所にいるかどうか、また、後部座席の後向き子供用シートの有無を認知することにより、最近のエアバッグシステムにおける指定場所以外の席にいる乗車員と後向き子供用シートの問題を解決し、席に人がいない場合、必要のないエアバッグの展開を避けている。将来において、自動車は後部座席の人のために、また、側面からの衝撃に備えて、８つまた更に多くのエアバッグを備えるだろう。必要のないエアバッグの展開をなくすことに加えて、事故の際、すべてのエアバッグが開いてしまうと、これらのエアバッグの取り替えのコストはとても高くなってしまう。本発明は、人のいない席のエアバッグを膨らませない事で、このコストを最小限にしている。席の占有体としては、人間や犬のような生きている占有体、植物のような生物、及び箱や食料品のバックのような無生物の物体がある。
【０００８】
本発明の車内を確認したり、車の内部のものを監視する装置は、他の多くの問題を解決するために必要である。例えば、車内に何があるかを確認し、監視する本発明の車内の確認及び監視システムがあれば、下記のようなことが可能になる。
【０００９】
乗車員の大きさや位置、また事故の衝撃度によって、エアバッグに流れるガスの量を調節出来るエアバッグがある。本発明の車内の確認および監視システムがあれば、乗車員や後向き子供用シートの有無や位置によって前記エアバッグへガスを供給するインフレータを調節できる。
【００１０】
側面からの衝撃にそなえたエアバッグシステムは、１９９５年生産の乗用車から登場する。エアバッグの展開によってケガをする危険性は、前方衝突のエアバッグと同じように側面衝突の際にもあるであろう。エアバッグに向かい合っている子供の頭はその例である。この発明は、これらのケガを最小限に抑えることができる。
【００１１】
将来の自動車は、自動車の運行または位置選定システムであるグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）と同じように標準セルラー電話を備えると考えられ、それは１９９８年には少なくとも一つの車種に付けられることが予定されている。事故の際に、電話が自動的に非常事態支援用の１１０番にかかり、そして自動車の正確な場所を知らせる事ができるようになるかもしれない。その場合に、本発明の車内の確認及び監視システム有していると、乗車員数そして彼らの状態まで知らせる事ができるようになり、非常事態サービスは、どのような装置が必要か、また何台の救急車を現場に送ればいいのかわかるだろう。
【００１２】
自動車娯楽システムの技術者によると、乗車員やその他の物の数や大きさ、そして場所がわかれば、自動車の音響システムはもっとよいものになるそうである。これらの情報は、この発明の車内の確認及び監視システムから得ることができる。
【００１３】
娯楽システムと同じように、暖房・換気・空調装置は、乗車員の数、性質そして位置がわかれば改善される。発明の車内の確認及び監視システムは、それぞれの乗車員に合った環境コントロールシステムを作るのに使用されることができる。例えば、ある席に誰もいなければ、このシステムを切ることができる。
【００１４】
また、乗車員の以下のような特定のある部分が関心の対象となっている。例えば、
（ａ）手や腕が閉まりかけた窓に挟まれたら、窓をとめるべきである。
（ｂ）肩の位置によって、シートベルトの固定位置を乗車員の最適の位置に調節する。
（ｃ）乗車員の後頭部の位置によって、ヘッドレストの位置を調節し、後部からの衝撃によるケガが最小限になるように調節する。
上記のいずれも本発明の車内の確認及び監視システムを備えていれば解決できる。
【００１５】
また、本発明の車内の確認及び監視システムをエアバッグ電子センサー及び診断システムと組み合わせると、コンピューターを共有でき、自動車メーカーに大幅なコスト削減をもたらすことができる。同じ理由によって、本発明の車内の確認及び監視システムが側面衝撃のセンサーや診断システムを含む事が、論理にかなったものになる。本発明の車内の確認及び監視システムがが乗車員の耳や目の正確な位置が判断出来るようになれば、騒音消去装置の使用によって、娯楽システムの更なる技術進歩が見込まれ、そして運転手の目の位置によって、バックミラーを自動的に調節できるようになる。他の例として、ある一定時間を超えると、運転手の行動を監視する機能が働き、運転手が眠りそうになると警告を発したり、車を運転する機能を失ってしまうと、車を止めることができる。
【００１６】
更に進歩した本発明の車内の確認及び監視システムを使えば、下記に説明する通り、運転手の目の位置を正確に判断して、フロントガラスの一部を眩しい太陽の光や対向車のヘッドライトから守るために、暗くなったりする。このシステムでは、エレクトロクロミックガラス、液晶加工ガラス、または、他の適切な技術や光の来る方向を検知する探知機などを使用する。太陽光線を遮る事に加えて、サンバイザーも必要なくなる。
【００１７】
本発明は、例えば先に引用した係属中の特許出願に開示されている乗車員の位置測定システムに対して、ファジー論理システムやニューラルネットワークシステム、またはその他のパターン認識用コンピュータアルゴリズムなどの更に複雑なパターン認識能力を加え、この技術の応用範囲を大きく広げる物である。ソナーを用い、ニューラルネットワークを使用したパターン認識システムの例は、次の２つの論文に書かれている。ゴルマン氏とセズノスキ氏による「ソナーターゲット探知対象を分類する層別ネットワークの中の隠された単位の解析」（神経ネットワーク第１章７５〜８９ページ，１９８８年）と、「パラレルネットワークを使ったソナーターゲットの分類について」（音響・スピーチ及び信号処理についての報告書，１９８８年７月）に記載れている。
【００１８】
ここで使用されるパターン認識というのは、対象物がどんな分野に属しているかを定めるため、対象物が発生する信号を処理し、対象物と相互に影響し合うことによって修正される信号を処理するシステムを意味する。このシステムによって、対象物がある特定の種類のものなのか否か定められ、また、ある特定の種類のもっと大きなグループの中に属するものと判断される。また、どの種類にも属さないと見なされるかもしれない。処理された信号は、一般的に音波または電磁波に敏感な変換器からくる電気的信号であり、それが電磁波であれば可視光線であったり、赤外線や紫外線またはレーダーであってもよい。
【００１９】
ここで使用されている「確認する」というのは、対象物が属している組や部類を定めることである。部類とは、このシステムの主旨によると、後向き子供用シートやすべての乗車員、後向き子供用シートに座っていない乗車員を含んでいる。特定の人物が確認されるという場合には、その組や部類は、たった１つの要素、即ち、その特定の人物しか含まれていない。
【００２０】
いくつかの例を述べる。
受け身の赤外線システムにおいて、探知機は、その確認できる範囲内にある対象物（この場合は乗車員）からの赤外線を得て、この赤外線放射にもとづいて、その体温を測定する。本発明の車内の確認及び監視システムは、後向き子供用シートに子供がいるかどうか、普通に座っている大人がいるかどうかを体温によって判断し、他のシステムを制御する。しかし、この技術は、パターン認識システムにデータを入力できる体温に限定されてしまう。例えば、子供を検知する場合、毛布をかぶっている場合などが問題になる。また、後方向き子供用シートか前方向き子供用シートかを確認することも不可能になる。全ての場合において、この技術は、例えば暑い中、気温が体温と同じ温度まで達してしまうと、乗車員を判断できなくなる。しかし、車内の気温をコントロールするのに使用するために、例えば、個々の乗車員の体温を正確に計る受け身の赤外線システムは有効である。
【００２１】
レーザー光システムにおいて、赤外線レーザービームは、すでに述べられた方法によって、また上記の係属中の特許出願の図８に述べられ、説明されているように、対象物、乗車員、または子供席を一瞬にして把握する。また、いくつかの場合には、ＣＣＤ装置（テレビカメラのタイプ）は、反射光を受信するのに使用される。レーザーは走査モードで使用されたり、レンズを通して使用され、対象物の大部分をカバーする光の円錐を創り出してもよい。それぞれの場合、指定された対象物やその構成要素を判断し、分類し、位置を捜し当てるために、上記に示されたパターン認識システムを使用する事も可能である。このシステムは、素早い情報速度で、対象物についてのほとんどすべての情報を提供することができる。その主な欠点は、超音波や受動の赤外線システムより更に高いコストである。将来的には、レーザーのコストは下がるので、このシステムの競争は激しくなるであろう。このシステムの実施次第で、レーザー光線が乗車員の目に入れば、乗車員の安全に関心が高まるかもしれない。
【００２２】
レーダーシステムは、上記に示したレーザーシステムと似たような特性を持つ。特定のレーダーシステムの波長の長さにより、ある決まったサイズより小さな対象物を探知するパターン認識システムの能力は限定される。しかしながら、再び述べたい事は、レーダーからの子供や他の乗車員の人体への影響についても関心が集まっていることだ。それらは、アメリカ食料・薬品機構からのレポートに示されている。
【００２３】
超音波システムは、もっとも安いが、音速に由来する遅延や、レーザーシステムよりかなり長い波長を使うために、レーザーやレーダーシステムよりも少ない情報しか提供できない。波長は、システムによって見えてくるはずの詳細な部分を限定してしまう。この限界にもかかわらず、下記に示すように、超音波は、乗車員の位置や速度を正確に知ることができるように、タイミングよく、情報を提供する。そして、適切なパターン認識システムと共に使用された時、後向き子供用シートの有無の判断が可能である。後向き子供用シートを確認するために使われるパターン認識システムは、ニューラルネットワークを使用し、ゴルマン氏らによる上記の引用文献の中に述べられたものと似ている。
【００２４】
焦点を当てるシステム、例えば、カメラなどで使用されているものは、乗車員の頭の位置を定めるために使用されるかもしれないが、反応が遅すぎる為、衝突の時にその位置を把握できないし、また、それ自体によって後向き子供用シートや乗車員の有無を判断できない。しかし、夜間見えやすくするための赤外線照明や、適切なパターン認識システムがＣＣＤ装置に付けられれば、それは可能である。
【００２５】
上記の議論からも、自動車において標準的な照射及び／または受信技術に複雑なパターン認識システムを追加して用いる事によって、多数の新製品やシステム、または、現在は不可能なものの能力の開発が可能になることは明らかである。
【００２６】
主な目的及び利点は次の通りである。
１．自動車の特定の席における人間の有無を判断する事、そして、車の他のシステム、例えば、エアバッグシステムや暖房・空調システム、娯楽システムやその他の操作にも、影響を与えるためにこの情報を使用する事。
【００２７】
２．自動車の特定の席における人間の有無を判断し、その位置を測定し、この情報を他の自動車システムの操作のために使用する事。
【００２８】
３．自動車の特定の席における人間の有無を判断し、車内の乗車員室に対するその相対的速度を計り、この速度情報を他の自動車システムの操作のために使用する事。
【００２９】
４．席から離れた所にあるセンサーを使用して、車内の席の位置を測定し、そして、その席があらかじめ決められた位置になるように、記憶システム及び適切なアクチュエータと連動させて、この情報を使用する事。
【００３０】
５．自動車内の乗車員の位置、速度または大きさを判断し、エアバッグのインフレータシステムによって、ガスの発生率や量をコントロールする事。
【００３１】
６．乗車員がシートベルトを着用しているかを判断し、それによって、エアバッグシステムの特性を変更する事、この判断は、モニターで監視したり、シートベルトの肩の位置に設置された共振器を使用することによって行われる。
【００３２】
７．後部座席の乗車員の有無とその位置を判断し、前方からの衝撃がある際に、後部座席の安全のためにエアバッグを操作する事。
【００３３】
８．乗車員の有無とその位置を判断し、側面からの衝撃に備えたエアバッグを操作する事。
【００３４】
９．車窓の開閉を判断し、車の他のシステムを操作する事。
【００３５】
１０．窓が閉まる時、人の手やその他の物が挟まれていないかを判断し、車窓開閉システムを操作する事。
【００３６】
１１．電磁波や音波を用いた照射送受信システムを用い、車のドアがきちんと閉まっているかどうかを遠隔測定する事。
【００３７】
１２．車の乗車員の肩の位置を測定し、シートベルトの固定位置をコントロールするためにその情報を使用する事。
【００３８】
１３．乗車員の後頭部の位置を判断し、ヘッドレストの位置をコントロールするためにその情報を使用する事。
【００３９】
１４．車内のある特定の席に後向き子供用シートがあるかを確認し、この情報を他の車内システム、例えば、エアバッグシステムの操作に影響を与えるために使用する事。
【００４０】
１５．車内の乗車員の総数を確認し、事故の際、その情報だけでなく、その乗車員の状態などの他の情報も、車から離れた位置にある受信器に送信する事。
【００４１】
１６．車の乗車員室内の乗車員やその他の対象物の大きさ、または位置の測定に基づいて、車内娯楽システムに影響を与える事。
【００４２】
１７．車の乗車員室内の乗車員やその他の対象物の大きさ及び位置の測定に基づいて、暖房・換気・空調システムに影響を与える事。
【００４３】
１８．乗車員から発せられる赤外線によって乗車員の体温を測定し、その情報を用いて、暖房・換気・空調システムを制御する事。
【００４４】
１９．車内の乗車員の位置を測定するための車内監視システムを提供し、エアバッグシステムをコントロールするための各種電子機器を、同じシステム内に導入する事。
【００４５】
２０．運転手の目のだいたいの位置を測定し、その情報を車のバックミラーの位置をコントロールするために用いる事。
【００４６】
２１．運転手の頭の位置を監視し、運転手が眠っていないか、健康を害していないか、また運転能力を失っていないかを判断し、その情報を用いて自動車の他のシステムに影響を与える事。
【００４７】
２２．車の運転手の目の位置を監視し、運転手が眠っていないか、健康を害していないか、また運転能力を失っていないかを判断し、その情報を用いて自動車の他のシステムに影響を与える事。
【００４８】
２３．車の乗車員の目の位置、及び対向車のヘッドライトや太陽光線のような光源の方向を測定し、乗車員の目に入る光の強さを減少するようにフィルターを起こす事。
【００４９】
２４．車の乗車員の目の位置、後続車のヘッドライトや太陽のような光源の方向を測定し、バックミラーから反射され、乗車員の目に入る光の強さを減少するようにフィルターを起こす事。
【００５０】
２５．車の乗車員の耳の位置を測定し、その情報を用いて、騒音を消去する音を用いるなどの方法によって乗車員の耳に達する音の質を改良するように娯楽システムを制御する事。
【００５１】
２６．外見やその他の性質のような因子によって、特定の運転手を識別し、この情報を用いて、安全システム、席の調整、車の制限速度などを制御する事。
【００５２】
これらの、及びその他の目的や利点は、この発明の車内の確認及び監視システムの好ましい実施態様についての次の説明から、明らかになるであろう。
【００５３】
【発明の実施の形態】
図１は、車の前部乗車員座席の後向き子供用シート１１０を含む乗車員室、及び、乗車員と後向き子供用シートの探知機の好ましい設置位置を示す。この実施例には、３つの超音波変換器１３１、１３２、１３３が使用されている。変換器１３２は、超音波エネルギーを前部乗車員席に向けて送信し、この場合、後向き子供用シート１１０によって反射され、そして反射波を変換器１３１と１３３が受信する。変換器１３１及び１３２が受信した信号は乗車員席を占有する物、この場合は後向き子供用シート１１０の形に応じて時間とともに変化する。それぞれの物は、違ったパターンを有する信号を反射するであろう。また、変換器１３１が受信したパターンは、変換器１３３が受信したパターンとも僅かに違っている。２つの変換器１３１及び１３３を通してある種の立体画像が２つの変換器によって受信され、処理装置１０１によって分析のため記録される。この画像は、車内に置かれたそれぞれの対象物によって異なり、また各特定対象物や各座席の位置によっても変化する。
【００５４】
各超音波受信機から記録された“画像“は、実際は記録された信号の振幅と時間の関係を時系列的にデジタル化したデータである。２つの受信機があるので、２つの時系列データが得られ、処理装置１０１によって処理される。違った対象物が前部乗車員席に置いてある場合、２つの画像は異なるが、後向き子供用シートのすべての画像の間には、例えばそれがどこの席にあったとしても、どのメーカーの子供用シートであっても、似た所がある。また、乗車員の服、歳、大きさなどに関係なく、席に座っている人々の画像はみな似ている。問題は、乗車員の画像と子供用シートの画像の違いを見分ける法則を見つけることである。多種の子供用シートの画像の類似点は、時系列のある一部だけを見た人には分からないだろう。したがって、多種多様なパターンで分類するためにコンピューターアルゴリズムが開発されている。
【００５５】
これらの法則を見出す事は、この発明のパターン認識技術に主要なことである。一般的に、人工知能であり、ファジー論理及び人工的ニューラルネットワークという３つの方向が有用である。この発明のいくつかの実施例において、例えば下記に述べるような、窓を閉める際に何か物が挟まらないかを確認する際に、訓練を積んだ調査員が、反射された音波信号を見て、必要とされる決定事項をつくるための簡単なアルゴリズムを工夫するという方法は、十分明らかである。後向き子供用シート、または乗車員の有無を判断するような別の場合には、法則を求めるのに人工的ニューラルネットワークが用いられている。パターン認識の法則を求めるためのニューラルネットワークのソフトウェアの一つは、ペンシルバニア州ピッツバーグのネウラルウェア社で手に入れることができる。
【００５６】
後向き子供用シートや乗車員の有無、及び空席を判断するためのシステムは、人工的ニューラルネットワークである。この場合、ネットワークは変換器１３１及び１３３によって探知された２つの反射に基づいて作動する。訓練の機会を通じて、前記３つの場合の間の違いを識別するようにシステムを教育する。これは、すべての可能な後向き子供用シートを、可能な限りの乗車席に置くという多数の実験によって導かれた。同じように、効果的な多数の実験は、乗車員や箱、食料品の入ったバックや他の対象物によっても行われた。約１０００回もの実験が行われた。その結果、ニューラルネットワークが十分に訓練され、前記３つの場合の違いが区別され、とても高い確率で正しい結果を得ることができるようになった。
【００５７】
一度ネットワークが決められると、ネウラルウェア社に供給された道具を使って、結果を調べる事が可能である。例えば、トライアルアンドエラーの技術によって、最終的に得られた法則を定める事が可能である。この場合、法則をマイクロプロセッサの中にプログラムすることによって、ファジー論理や他の法則に基づく法則を得ることが出来る。また、ニューラルコンピューターは、直接的にそのネットワークを実施するのに用いることができる。どちらの場合も、パターン認識の技術の当業者によって実施することができる。もしマイクロプロセッサを使用すれば、受信した変換器からのデータをデジタル化するアナログデジタル変換器からのデータを保存するため記憶装置が必要となる。一方で、もしニューラルネットワークコンピュータが使用されるならば、アナログ信号は変換器からニューラルネットワーク入力ノードへと直接供給され、中間記憶は必要なくなる。この記憶のタイプの幾つかは、マイクロプロセッサのようにコンピュータープログラムを保存することが必要となる。そして、もしニューラルネットワークコンピューターが複数のタスクのために使われるならば、記憶することは、それぞれのタスクに伴う特定の価値をそのネットワークに保存しておくために必要になってくる。
【００５８】
別のシステムが、図２に示されてる。これは、この発明の車内の確認・監視システムと車内セルラーコミュニケーションシステムとの接続部を示す断面図である。この図において、前部乗車席２２０に乗車員２１０が座っており、そして、２つの超音波変換器２３１と２３２を使用しているのが示されている。この変換器の一つ２３２は、この場合受信機、送信機両用として機能しているが、一方、変換器２３１は受信機としてのみ機能する。代わりに変換器２３１を送信機、受信機両用とすることもでき、２つの装置の間で送信機能を変えることができる。また図２では、変換器２３１及び２３２には、Ａ支柱の中に埋め込んで車に取り付けられ、同じように埋め込まれた処理装置１０１と接続されている。Ａ支柱とは、自動車の前部に最も近い屋根支柱で、屋根を支える事に加えて、フロントガラスや前部ドアを支えている。
【００５９】
監視システムとセルラーホンシステムとの接続部分は、アンテナ２５０の方向に出力する箱２４０によって図式的に示されている。変換器２３１及び２３２はパターン認識用のハードウェア及びソフトウェアと共に、自動車が走り出して２〜３秒以内に乗車員の有無を把握する。前記パターン認識用のハードウェア及びソフトウェアは、処理装置１０１の中で実行され、印刷回線板、又はフレキシブル回線基板上に前記変換器２３１及び２３２共にパッケージされている。車内の他の席を監視するために設置された同様のシステムは、他の席に乗車員がいるかどうかを確認し、この結果は、各監視システムの処理装置１０１の一部であるコンピューターの記憶回路に記憶される。事故のときは、セルラー電話システムと結合された電子システムが、多くの車内監視システムの記憶を問いただし、車内の乗車員数を確認する。更により複雑なシステム内では、乗車員がシートベルトをしているかどうか、事故の後、動いているかどうかまで確認する。そして、セルラー電話システムは、自動的に非常事態用オペレーターに電話をし、車内モニターシステムから得た情報は転送され、その情報によって出動する救急車の数や事故現場へ送る道具などを決めることができる。このような設備を持つ自動車はまだ実用化されていないが、１９９０年代後半の実用化にむけて計画が進められている。このような自動車は、その正確な位置を確認し、非常事態用オペレーターへ情報を転送できる包括的位置確認システムなどを備えるようになるだろう。
【００６０】
現在使用されている暖房・換気・空調システム（ＨＶＡＣ）の制御は、本発明の車内監視システムの実施の可能性を裏付けるものではない。それは、少なくとも、電子式冷暖房システムが、現在使用されている従来のシステムと交換されるまでは、多分ありえないだろう。しかし、もし監視システムがあれば、コストをあまり上げずにＨＶＡＣを制御するのに使用できる。このシステムの利点は、多くの自動車が運転手しか乗っていないため、空席には直に暖房やエアコンの風を送る必要が無くなる事である。これにより、自動車が運転手１人で走り始めた時、暖房やエアコンの風を送る必要が無くなり、運転席のみ暖房やクーラーを効かせることができ、エネルギーの節約になる。
【００６１】
図３は、車内の乗車員室の断面図で、本発明の車内の確認及び監視システムと車内暖房・空調システムとの接続部２６０を示す図である。図３とその他の図において、同じ数字は同じものを示している。音波の変換器２３１と２３２に加えて、乗車員の体温を計れる赤外線センサー２３４も示されている。各変換器からの出力は、処理装置１０１に入力され、接続部２６０にかわるがわる接続される。この方法において、ＨＶＡＣは車内の温度よりもむしろ乗車員の体温に基づいて制御される。この本発明は、個々の乗車員がそれぞれに監視されること、そして、ＨＶＡＣシステムが、全ての乗車員に対して設定された温度に基づいて若しくは間欠的に各々の乗員のために調整される。そして、各乗車員は、図３の２５０に図示される調節用ノブを調節することによって自分自身の好みの温度を設定することができる。車内にはそれ自身が備えている処理装置１０１を含む電子機器と共に監視システムが既に設置されているので、赤外線センサーは僅かな追加費用で取り付けることができ、処理装置も共有できる。
【００６２】
エアバッグの膨張を制御するために本発明の車内の確認及び監視システムを使用する例は、先に引用した係属中の特許出願において詳しく述べられている。この場合、エアバッグに対応する乗車員の位置を正確に把握するため、乗車員やその手足の間の違いを見分ける簡単なパターン認識システムを使う事が基本になる。事故が起きたとき、乗車員は事故そのものからくるケガでなく、エアバッグモジュールの膨張によるケガをするほどエアバッグモジュールに近い位置にいた場合、エアバッグの膨張は抑えられる。本発明の車内監視システムは、席にいる人の性質を判断し、エアバッグをどのように膨張させるかを決定するものである。図４は、車内の確認及び監視システムとエアバッグシステム２７０との接続部を図示する断面図である。
【００６３】
この場合、超音波変換器２３２は、乗車員に向かって多くの超音波を送信し、その超音波は乗車員に当たって反射され、受信機２３１と２３２によって受信される。超音波が送信機から出て、受信機に返るために必要な時間は、乗車員とエアバッグの距離によって決まる。これらは、前記係属中の出願に詳しく述べられている。しかし、この発明の場合、乗車員の顔や胸を示す反射信号の一部は、ニューラルネットワークのようなパターン認識技術によって決定される。エアバッグに対する乗車員の相対的速度は、乗車員がエアバッグに付いている時、時間を十分正確に予測ができるよう、連続した位置測定により決定される。乗車員の相対的速度と衝突による減速パルスの積分とを較べて見ると、乗車員のシートベルトの着用の有無は、どのようにエアバッグ膨張を開始するかを決定する要素になると言える。乗車員がシートベルトをしている可能性がないほど移動した場合のみ、乗車員がシートベルトを着用していないという情報を与える。
【００６４】
この過程と音波や電磁気などの様々な技術の利点についてのより詳しい論議は、ＳＡＥ論文940527の中にあるブリード氏らによる「乗車員の位置検知」の中に詳しく述べられている。この論文の中に述べられているのは、音波が乗車員に到達し、返ってくるために必要とされる時間は、衝突事故の時、乗車員の位置測定に音波を用いる妨げにはならない程の時間であるということである。位置測定や多くのパターン認識応用のためには、超音波は健康に害がなく、レーザーやレーダーよりも安い事から、より望ましい技術である。超音波の限界として主にあげられる特性は、その波長には認識できる対象物の大きさに限界があることである。例えば、個人の特定を必要とする場合には、光学的システムが必要である。
【００６５】
音響エンジニアたちにはよく知られていることだが、娯楽設備の音質は、その性質やそれが作動する空間の内在物やその空間を取り囲む表面などによって左右される。音響エンジニアが自動車システムをデザインする時、空間やその空間を取り囲む自動車の表面についての知識を持ち合わせている。しかし、ある特定の日に何人の人が車に乗るかは知ることはできないので、このシステムには、妥協が必要となる。もし、乗車員数とその位置、そして個々の大きさまできちんとわかっていれば、音質を向上させるために調節する事は可能である。したがって、図５は車内の確認及び監視システムと娯楽システムとの接続部２８０を図示したものである。この監視システムが提供する情報を使った特別娯楽システムのデザインは、当業者によって適宜になし得ることである。
【００６６】
このシステムにおいて音波検知像を得るために実用的な音波最大周波数は、約４０〜６０キロヘルツである。５０キロヘルツの音波の波長は、約０．６ｃｍで、例えば人間の顔面の特徴を見極めるには、きめが荒すぎる。当業者にはよく知られていることだが、照射光の波長よりも小さいものは見分けることができない。通常のレーダーシステムの波長は、０．９ｃｍ（33,000MHz K バンドに対して) から１３３ｃｍ(225MHz P バンド) ととても幅があるが、人物確認システムにはきめが荒すぎる。図６では、前述のデザインの超音波変換器の代わりに、レーザー変換器２３１及び２３２が用いられ、マイクロプロセッサ１０１に接続されている。他の全ての方法においても、このシステムは同じように作動する。このレーザーシステムのための電子回路の設計は、先に引用した係属中の特許出願、特にその図８とそれに対応する説明において、詳しく述べられている。この場合、ニューラルネットワークのようなパターン認識システムが用いられ、それは受信機２３１と２３２からの復調信号を用いるものである。
【００６７】
この監視システムの処理装置１０１の出力は、自動車発車システム、娯楽システム、席、鏡、台車ばね装置（サスペンション）、その他の調節装置、または他の何らかの自動車に適用されうる装置であるところの一般的な接続部２９０に接続されて示されている。
【００６８】
この発明の車内の確認及び監視システムを実施するために好ましい２つの方法に、マイクロプロセッサーシステムと特定用途の集積回路システム（ＡＳＩＣ）がある。２つのシステムはともに１０１か６０１ (図17参照) として図示されている。マイクロプロセッサーシステムを説明するブロック図は、図１のシステムの実施方法を示した図７に示されている。ＡＳＩＣを使った図１のシステムの別の実施方法が、図８に示されている。どちらの場合も、１１０が後向き子供用シートのような対象物として、１３１、１３２、１３３が３つの変換器として図示されている。
【００６９】
図９には、図１における後向き子供用シートの代わりに、前部乗車員席に箱２９５がのっている本システムの図が示されている。この発明の車内の確認及び監視システムは、箱２９５が後向き子供用シートでも、乗車員でもないと判断できるように訓練されており、したがって、それは空席として扱われ、エアバッグの膨張は抑制される。この訓練は、先に述べたように、ピッツバーグのネウラルウェア社によって提供されており、このソフトウェアを使ったニューラルネットワークを使って行われる。このシステムは箱が人間である可能性を判定するが、もしそれが人間であると微かな可能性でもあれば、エアバッグ膨張は抑制されない。したがって、このシステムは普通、エアバッグ装置が展開する方向にバイアスを与えている。
【００７０】
側面からの衝撃に備えたエアバッグは、いくつかの車種ですでに使用されている。これらの最初のエアバッグは、前方衝突から身を守るための運転席と助手席用エアバッグに比べると、とても小さいものである。しかし、小さな子供が頭をエアバッグに向けて眠っているかもしれないので、車内の確認及び監視システムは、その膨張を避ける必要がある。図１０は、超音波変換器３３０が、エアバッグシステム付近のドアに設置されていることを示している。この装置は、エアバッグ付近の物を確認するのには使用されず、単に対象物の位置を確認するのに使用されている。
【００７１】
後頭部探知機３３４もまた、図１０に示されている。この探知機がヘッドレストと乗車員の頭との距離を把握し、ヘッドレストの位置を調節し、後方からの衝撃があった時、きちんと頭を支えられるように、乗車員の頭の位置にヘッドレストを設置する。殆どの自動車のヘッドレストは、調節可能であるが、それを適切な位置に設定している事はまれである。毎年、後方からの衝撃によって約９０，０００件の事故で４００，０００人以上ものむち打ち症が起こっている（全米高速道路安全機構より）。適切な位置にヘッドレストがあれば、このような事故を減少させることは可能である。後頭部探知機３３４とヘッドレスト制御機構の回路３４０とを接続していることが図示され、この制御機構はヘッドレストを上下させたり、前後させたりする事ができる。
【００７２】
運転手がセルラーホンを使用している時、車内の騒音を拾い上げ、何を言われるのか聞き取るのに困難な事がある。指向性マイクロフォンを使用し、それが運転手の口の方に向けられれば、騒音を減らす事ができる。これは、運転手の口の位置が、体の大きさや座っている位置によって変化するため、実行するのは大変難しい。この発明の車内の確認及び監視装置を使用し、適切なパターン認識技術を用いれば、運転手の頭の位置は、超音波でも十分正確に測定することができ、１５°の円錐角を有する指向性マイクロフォンを運転手の口の方に向けられれば、彼の声を明確に受信することができる。また、このようなシスシムを用いれば、前後の席の間で簡単に会話をする事もできる。このようなシステムは、図１１に示されており、３つの超音波変換器２３１、２３２、２３３の使用を示している点でのみ、図２に似ているが、これは運転手の頭の位置確認やマイクロフォン３５５の指向方向をコントロールするためのものである。スピーカー３５７は、このシステムを完全なものにするため、電話システム３５９と接続された状態を図示されている。
【００７３】
変換器２３１と２３２はＡ支柱の中の高い位置に置かれ、３番目の変換器２３３はヘッドライナーに取り付けられ、変換器２３１と２３２を水平移動した位置にある。２つの変換器２３１と２３２は頭の垂直方向の位置を定める情報を提供し、２３１の一部と２３３と２３２は共同で、頭の水平位置を把握する情報を提供する。この３つの変換器は、車内の高い場所に位置しているため、最初に返ってくる信号は頭からのものである。頭部を越えた所から反射してくる信号を消すために、一時的なフィルターが使用される。そして、頭部の中心位置を把握することは、頭部から反射されてきた信号の図心によって見いだされる。変換器２３１、２３２、２３３から受信された３つのシグナルによって、一旦、反射信号の図心の位置が確認されれば、その位置までの距離は、信号が頭からそれぞれの変換器までにかかった時間によって計算する事ができる。３つの変換器と頭の中心を見つけるためのアルゴリズムを使い、また口と頭部中心とのすでに知られている関係についての情報を通じて、口の位置は、直径約５インチ（１３ｃｍ）の円の範囲内にあると容易に推定できる。これは、指向性マイクロフォンが、口を覆い、必要のない騒音の大部分を取り除くのに十分な精度である。
【００７４】
対向車のヘッドライトは、運転手が道路を見たり、安全に運転する時、大きな妨げになる。これは、事故の大きな原因になり、不快なものである。この問題は、特に雨が多方面の反射を起こす悪天候の時に、顕著である。日よけ板によっていくらかこの問題は解決できるが、しかし、日よけ板は窓の大部分の視界を完全に遮ってしまうため、窓全体を覆うためには使用できない。同じような問題が、太陽が上りその方向へ車を走らせる時に起こる。車内監視システムは、運転手の目の位置を測定することによって、この問題の解決に寄与できる。もし、いくつかのセンサーが、対向車のヘッドライトや太陽光線の方向をキャッチすれば、エレクトロクロミックグラスや液晶膜を通して、運転手の目と光の出所との間にフィルターを起こし、フロントガラスのある一部分を暗くすることができる。エレクトロクロミックガラスは、電流を応用する事でガラスの色を変化させることができる素材である。制御された格子またはマトリックスにフロントガラスを分け、正しい方向からフロントガラスに電流を流す事で、フロントガラスのある一部を暗くする。
【００７５】
図１２は、このシステムがどのように作動するかを示している。自動車４０２にあるセンサー４１０は、対向車４０４のヘッドライトの方向を測定する。センサー４１０は、レンズと、電荷結合素子（ＣＣＤ）及びＣＣＤの最も明るく照らしだされる部分を測定できる適切な電子回路とから成るものである。処理装置１０１の中に記憶されているアルゴリズムは、ＣＣＤからの情報に基づいて、対向車のヘッドライトの方向を計算する。図１０についての説明において、運転手の口の位置の測定に関連して述べたような方法で、変換器２３１、２３２、２３３も、自動車４０２の運転手２１０の目の位置を測定する。しかし、この場合には、運転手の目の位置のある可能性のある範囲は、直径約３インチ（７．５ｃｍ）の精度で測定されている。この計算には、誤差があるかもしれないが、下記の方法によって、運転手が自分でこの誤差を補正する設備が備えられている。
【００７６】
自動車４０２のフロントガラス４１６は、エレクトロクロミックガラスと液晶膜から成り、フロントガラス４１６において互いに直交する方向４２２と４２４に電流を流すことによって、部分４１８を選択して、暗くする事ができる。暗くなる特定の一部のフロントガラスは、処理装置１０１によって決められる。対向車からのヘッドライトの方向と運転手の目の位置がわかると、運転手の目とヘッドライトの間にフィルターを設けるべく、フロントガラスのどの部分を暗くするかを決めるために簡単な三角法を利用する。これは、処理装置１０１によってなされる。ここには示されていないが、パネルや他の便利な場所にあるその他のコントロールシステムによって、運転手が暗くなる分量を選択する事ができる。この方法により、運転手の個々の好みに合わせて光の分量を調節する事ができる。センサー４１０は、一定方向からの光にも、多方向からの光にも対応できるように設計されているため、フロントガラスの幾つもの部分を暗くする事ができる。
【００７７】
上記で述べたように、音波システムを使った運転手の目の位置の計算には、誤差があるかもしれないので、この誤差を正すための設備が必要となる。このシステムでは、パネルやハンドル、また他の便利な場所についているつまみでこの誤差を修正するため、運転手がフロントガラスの暗い部分の中心を調節することができる。その他の解決策としては、運転手が少し頭を動かす事が考えられる。運転手の目の位置を一度測定してしまうと、運転手が頭を動かさない限り、この測定値を変えられないからである。対向車からの光を視野から追い出すために、フロントガラスの暗い部分を中央に設定するには、運転手は頭を少し動かすだけでよい。監視システムは、その最初の頭の移動を察知し、自動的に計算し、正しい位置に設定する。
【００７８】
現在、エレクトロクロミックガラスは、センサに対して照射される光の量に反応して、バックミラーの全体を暗くするために使用される。これは、バックミラーの全体を暗くするために、運転手が後ろからくる物を見る能力を著しく低下させる。もし、後続車がその光を薄暗くしたら、運転手が他の後続車を見るには、鏡は暗すぎる。もし、バックミラーが、不快を与える他の車からの光を覆う位置にのみ、暗くなる部分を設定できるならば、運転手は、光の眩しさ、薄暗さを気にせずに、後続車の光をきちんと見ることができる。これによって、眩しい光を放つ後続車のみでなく、すべての後続車を見ることが可能になる。
【００７９】
エレクトロクロミックガラスを備え、暗くなる部分を選択できる液晶フィルムからなるバックミラー４６０が、図１３に示されている。バックミラー４６０は、後続車４０５のヘッドライトからの光４１２の方向を測定する光センサー４６２と接続されている。上記と同じ方法で、変換器２３１、２３２、２３３は運転手２１０の目の位置を測定する。双方のセンサーシステムからの信号、２３１、２３２、２３３、及び４６２は、鏡のどこを暗くするべきかを測定する処理装置１０１と組合わされる。そして、上記に述べたフロントガラスシステムと同じ方法で、鏡に適当な電流が送られる。
【００８０】
シートベルトは、車の上部固定位置がそれを装着している乗車員の肩に垂直に近いほど、効果的である。もし固定位置が低すぎると、肩に加わるベルトとの摩擦が乗車員に不快感を与えるし、もし固定位置が高すぎると、首の上に加わるベルトとの摩擦が乗車員に不快感を与え、事故の際には、前方にかなり移動して、頭をハンドルにぶつけてしまう。特に女性は、シートベルトの固定位置の調節が不適切であると不快を感じる。これらの理由から、乗車員の肩よりも若干高い位置にシートベルト固定位置を定めることが望ましい。様々の大きさの乗車員ごとにこの事を実現するため、乗車員の肩の位置を、ここで述べた車内の確認及び監視システムによって測定しなければならない。そのためのシステムであるシートベルト固定位置調節システムの断面図が、図１４に示されている。このシステムにおいて、発信機兼受信機５２０は、乗車員の肩の上方、外側にあるヘッドライナーのような便利な場所に設けられている。この図には、乗車員の肩とヘッドレストと共に、狭い楕円形のビーム５２１が、変換器５２０から放射されている状況が示されている。そして、肩の位置を測定するため、先に述べた適当なパターン認識システムが用いられている。また、図示されているシートベルトの固定高さ調節システム５２８は、この情報をもとに、固定位置５２９を適切な位置に垂直移動する。
【００８１】
音波共振器は、あらかじめ設定された周波数で励磁されたときに共振する装置である。もし、４０キロヘルツに設定された装置が４０キロヘルツの超音波の放射を受けたとすると、反射波より強い信号にして反射するであろう。この音波共振器を車内の乗車員室の特定の席に置けば、反射信号は、共振器から受信機までの距離に比例した時間内に、特定位置において振幅が大きく波長の狭い信号として容易に確認される。この音波共振器によって簡単に反射信号を確認できるので、車内の乗車員室のある特定の位置までの正確な距離を測定する時に、効果的な方法を提供する。もし、この様な共振器がいくつか使用されるなら、それぞれに少しずつ違った周波数が用いられ、回路によって分別され、確認される。このような共振器を使えば、車内の様々な物を確認できる。例えば図１５に示されるように、３つの共振器が座席に置かれ、席の前後と背もたれの上位置を確認するのに用いられる。この場合、Ａ支柱の中に設けられた変換器２３１と２３２は、席の位置測定のため変換器６４１、６４２、６４３とともに使用される。そして、この情報が図示されない座席の記憶及び調節システムのために使われ、一般的に座席調節モーターに近い席の下に設けられている現用のセンサーが省略できるようになる。従来のシステムでは、前記座席センサーを座席位置調節システムに電線で接続しなければならず、そのため故障しがちになる。車内の確認及び監視システムを安価な共振器とともに使用するだけで、従来用いていた座席センサーを省略することができ、自動車メーカーにコストの低減をもたらすことになる。
【００８２】
上記に述べた共振器は、自動車のあらゆる物の位置を測定するために使用される。これらの共振器は、ある特定の周波数に共振するように製造される。もし、共振器の数が想像を超えて増加すれば、２周波共振器を使うことができる。その場合、一対の周波数がある特定の位置を確認するために使用される。その代わりに、特定の周波数で共振する共振器を、ある特定共振器または特定の共振器群と共に作動するように設計された、共振周波数を送信する特別の送信機と合わせて使うこともできる。変換器のコストは、特別な目的のために特別な変換器を使用できるようにするため、十分に安くなっている。
【００８３】
すでに述べた種類の共振器のその他の応用方法として、シートベルトの位置確認やそれをどのように使用するかを決めることが挙げられる。もし、乗車員がシートベルトをしている事が分かっているなら、エアバッグの膨張を開始すべき速度のしきい値は増加される。乗車員がシートベルトによって拘束されているならば、低速における事故には、エアバッグは必要ないからである。これによって、シートベルトによる安全の効果以上に、エアバッグの効果がほとんど、または全くない場合には、エアバッグが作動する回数は減少する。例えば、図１６では、変換器２３１と２３２によって感知されるシートベルトの前面に共振器６０２が取り付けられている状態が示されている。このシステムは、車内の後向き子供用シートの有無を確認するためにも使用できる。この場合、共振器６０３は、図１に示されている後向き子供用シートの前方または、図１に示されているように他の便利な場所に置かれている。
【００８４】
このような共振器のその他の使い方として、ドアや窓の上に設置し、それぞれや窓の開閉を確認する事がある。例えば、図１７では、共振器６０４は窓の上に置かれ、変換器６１１と６１２によって感知される。この場合、変換器６１１と６１２は共に窓ガラスの端と窓枠との間の空間をも監視している。多くの自動車は、現在、ボタンを一時押すだけの“エクスプレス・オープン“と呼ばれる窓の快速開システムを備えている。例えば、料金所で運転手が窓コントロールボタンを押すだけで、窓が素早く開く。自動車メーカーの中には、“エクスプレス・クローズ“と呼ばれるように、窓を閉めるためにこのシステムを利用する事に反対の者もいる。なぜならば、運転手や後ろの席から身を乗り出す子供の手、その他の物が窓と窓枠に挟まってしまう危険性があるからである。もし、窓の端と窓枠の間の空間が車内監視システムによって監視されていれば、この問題は解決される。窓ガラスの上にある共振器６０４も、上面の位置を示し、その位置より下からの反射は無視される。
【００８５】
窓監視システムには様々なデザインが可能であり、特定の選択は自動車メーカーが何を必要としているか、また、どのような性能を必要としているかによる。ここでは、２つのシステムについて述べる。
【００８６】
最初の例は、図１７に示されているように、変換器６１１と６１２の間に位置している１つの送信／受信器６１３を使用する。変換器６１１からの出力は、窓の先端と窓枠の間の空間に何もない開かれた窓の状態を記録する。動作状態において、変換器６１３が、空間から反射してきた信号を受信すると、上記記憶された基準信号と反射してきた信号を、監視ししつつ比較する。これは処理装置６０１によってなされる。もし、前記空間から反射してきた信号と記憶された信号との間に違いがあって、監視空間に何か反射する物がある事を示唆しているならば、窓は快速開閉モードでは閉まらない。もし、窓が半分閉まっているならば、反射波は殆どの場合、例えば手等の反射波と区別容易な窓ガラスの先端から受けるであろう。窓の端ではなく、物体が監視空間にあるという事を効果的に確認するには、ほとんどの場合、反射波の強さを基礎とする簡単なアルゴリズムがあれば十分である。通常、アルゴリズムは、窓ガラスの先端を確認し、その窓ガラスの先端の反射波や窓ガラスの先端よりも低い（時間的には遅い）その他の反射波を無視する。全ての場合において、何か疑問があれば、窓は快速開閉モードでは閉まらない。しかし、乗車員は、スイッチの閉位置を維持することで、依然、窓を閉めることができ、窓は、快速閉モードの装備の無い車両がなすようにゆっくり閉まる。
【００８７】
２つ目のシステムでは、図１７に示されているように、２つの変換器６１１と６１２が用いられており、処理装置６０１がニューラルネットワークから成るものである。この例においては、システムは全ての窓の開閉状態に照準を当てている。操作時には、変換器が窓の空間を監視し、受信された信号を処理装置６０１に送り込む。受信された信号が、ネットワークの保存している信号と似ている限り、窓の快速開閉モードは働かない。前記の場合と同様、この動作不履行は窓が急に閉まらないようにするためである。
【００８８】
自動車のドアが正しく閉められているかどうかを確認する共振器の使用は、図１８に示されている。この場合、共振器７０２は、Ｂ支柱の中で使用されている。この方法では、共振器７０２は、ドアやカバー、ドアに付いているその他の機械によって保護され、ドアが閉まる時の共鳴音を避けている。図２と図３のように変換器２３１と２３２がこのシステムに利用されれば、閉まっているドアの状態も、Ｂ支柱７０２共振器からの反射波が無いことから確認される。このシステムによって、もっと高価で信頼性の低い電気スイッチに代わって、安い共振器を使う事が可能になる。
【００８９】
以上、音波共振器について述べたが、赤外線システムを使用する場合には、音響システムと共に使用された機械共振器の代わりに、オプティカルミラーが用いられる。音響システムでは、共振器は音響キャビティや機械的振動素子を含む、様々な同調共鳴システムの何れかでよい。
【００９０】
ニューラルネットワーク、または他のパターン認識システムは、自動車の認可された運転手として、人々を認識できるよう訓練される。認められていない人が自動車を運転しようとした場合、このシステムが働き、車を動かす事ができず、及び／または、図１９に示されているように警笛を鳴らす。この図では、探知用変換器２３１、２３２、及び２３３として示され、また警報システムが７０８、警報７０５として図示されている。認可されていない運転手が認可されている運転手と似ているという事は稀であるから、ニューラルネットワークシステムは運転手の外見の違いを判断する事が出来る。運転手や保有者が他の人に運転を任せたいという場合以外には、このシステムを作動しないように鍵が必要になる。変換器２３１、２３２及び２３３は赤外線に敏感に反応し、運転手は変換器２３１からの赤外線によって照らしだされる。これは、小さな物でも正確に確認するためには必要になる。別のシステムでは、運転手やＣＣＤ装置を照らし出すために、図１９の２３１の様な赤外線レーザーを使い、また反射された画像を受信するために、図１９の２３２の様な赤外線レーザーを使う。この場合、運転手の確認は、ポぺスコ氏とビンセント氏による論文と、リスボア氏とテイラー氏の共著“ニューラルネットワークの技術と応用“（エリスホルウッド出版社，ニューヨーク，１９９３年）の１４章に述べられている。１０００以上の要素を含む大ＣＣＤは多くの場合、ポペスコ氏やビンセント氏に使用されたＣＣＤ要素１６と２５６が、１６の代わりに使用される。
【００９１】
ニューラルネットワークやファジー論理システムのような、複雑なパターン認識システムを持つ車内の確認及び監視システムが備わっていれば、運転手の行動を監視したり、眠っていないか、または運転出来ない状態になっていないかを判断することが可能になる。この様な場合、自動車は幾つかの方法を取ることが出来る。そのうちの１つが、図２０に示されている。これは、図７に示されている様な変換器２３１、２３２及び２３３と処理装置１０１とから成り、一定時間を超えて運転し続ける運転手の動きと運転出来なくなった時の行動を比べて、その違いを判断する。例えば、運転手がはっきりと眠っている事が確認されれば、８０５のような警報ランプが灯り、警笛を鳴らす。もし、運転手がボタン８０６を押して反応を示さなければ、警笛やランプによって、他車に危険を知らせながら車を止める。自動的に他の装置も作動するようにプログラムすることもできる。
【００９２】
更に複雑な運転手の行動監視システムは、運転手の目の動きを追跡する事ができる。その際に、フレイッドマン氏らによる「目の動き追跡コミュニケーションシステム」（アメリカ特許番号4,648,052)、ヘイナー氏らによる「目の位置センサー」（アメリカ特許番号4,720,189)、ヒッチソン氏による「目の動き検知器」（アメリカ特許番号4,836,670)と「改良された調節装置と速度を備えた目の動き検知器」（アメリカ特許番号4,950,069)に詳しく述べられた技術を用いるものであり、これらは、すべて引用によって本発明に含まれる物である。特に健康を害した運転手を、これらの技術によって詳しく測定できる。また、これらの特許に似た方法によって、運転手の目の動きを、車内の娯楽システム、暖房及び空調システム、又は、上記に述べたその他のシステム全てにも利用する事ができる。
【００９３】
上記に述べた応用方法の殆どでは、車内の様々な対象物を照射するために、１つの周波数を使用しているが、これは１つの例であって、この発明は１つの周波数に限っているわけではない。多方面に応用することで幾つもの異なる周波数を使用する事ができる。この方法によって、様々な対象物からの反射波から、さらに多くの情報を得る事ができる。一般的にそれぞれの対象物は、それぞれの周波数において、異なる反射波を生ずる。また、乗車員室の違った場所に置かれた別々の共振器は、それぞれ独立し、違った周波数に共振し、各共振器を互いに区別し易いようにしている。
【００９４】
望ましい実施様態が幾つか上記に示され、述べられているが、同じ機能を果たす構成要素として、他の構造、センサー、材料、及び異なる大きさのものを組み合わせて使用することも可能である。この発明は、上記の実施様態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって、限定されるべき物である。
【図面の簡単な説明】
【図１】助手席の後向き子供用シート、及び乗車員と後向き子供用シートの探知機の好ましい設置位置を含む車内の乗車員室を示す断面図である。
【図２】この発明の車内監視システムと自動車セルラー通信システムとの接続部を示す断面図である。
【図３】この発明の車内監視システムと暖房・空調システムとの接続部を示す断面図である。
【図４】この発明の車内監視システムとエアバッグシステムとの接続部を示す断面図である。
【図５】この発明の車内監視システムと車内の娯楽システムとの接続部を示す断面図である。
【図６】車内の運転手と乗車員確認システムの好ましい取り付け位置を含む車内の乗車員室を示す断面図である。
【図７】マイクロプロセッサーを使った図１に示されている超音波画像システムの機能ブロック図である。
【図８】図１における用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）を使用した超音波画像システムの機能ブロック図である。
【図９】助手席に置かれた箱と、乗車員及び後向き子供用シートの探知器の好ましい取り付け位置とを含む乗車員室を示す断面図である。
【図１０】車内の運転手と側面衝撃のための乗車員位置センサ、及び、後方からの衝撃によるケガを減らすためにヘッドレストの位置調節システムとともに用いる運転手後頭部の位置確認装置を含む乗車員室を示す断面図である。
【図１１】助手席と、頭部の位置検知器、及び調節可能なマイクロフォン及びスピーカーの好ましい取り付け位置を含む乗車員室を示す断面図である。
【図１２】ヘッドライトを点けた対向車と、対象車の運転手の目の検知器と対向車のヘッドライトの検知器、及び、フロントガラスにエレクトロクロミックガラスを用いて、対向車の光源の方向を選択的に遮るフィルターを含む乗車員室とを示す対象車と対向車の断面図である。
【図１３】運転手の目の位置と後続車のヘッドライト位置検知器の好ましい取り付け位置及び、バックミラーにエレクトロクロミックガラスを用いた、後続車のヘッドライトを選択的に遮るフィルターを含む乗車員室を示す対象車と後続車の断面図である。
【図１４】運転手と肩の位置確認センサーとシートベルト位置調節システムとを含む乗車員室を示す断面図である。
【図１５】座席の位置確認のための超音波共振器の使用を示す車内の乗車員室の座席の断面図である。
【図１６】運転手のシートベルトの位置確認のための超音波共振器の使用を示す乗車員室の断面図である。
【図１７】運転席横の窓が開いているかどうか確認するための、また、窓が開いている時、その中に物や手があるかどうかを確認するための超音波共振器の使用を示した車内の乗車員室の断面図である。
【図１８】運転手横のドアが開いているかどうかを確認するための超音波共振器の使用を示す車内の乗車員室の断面図である。
【図１９】この発明の車内監視システムと車の安全システムの接続部を示す断面図である。
【図２０】この発明の車内監視システムと不注意に対する警報ライトまたはブザー、及び、リセットボタンを取り付けた計器パネルとの接続部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１処理装置
１１０子供用シート
１３１変換器
１３２変換器
１３３変換器
６０３共振器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-vehicle confirmation and monitoring system, and in particular, prevents injury caused by deployment of a passenger's airbag in a rear-facing child seat in a passenger seat where the passenger is too close to the airbag installation position It relates to an in-vehicle confirmation and monitoring system that is useful for
[0002]
[Prior art]
In 1984, the US Highway Safety Committee of the US Department of International Trade and Industry established safety standards for frontal crashes of car occupants. The law required “passive passenger restraint” for all passenger cars by 1992. In addition, recent legislation requires that all passenger cars and light truck driver seats and other passenger seats be fitted with airbags by 1998. In addition, the demand for airbags has increased rapidly in Europe and Japan, and cars produced in these regions (37 million units) within a few years and cars produced in stages around the world. (50 million units) will be equipped with airbags as basic equipment.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The technology has improved dramatically, and thousands of people are helped by airbags. On the other hand, as detailed in the pending patent application 08 / 040,978 cited in this specification, the passenger is too close to the airbag for various reasons before the airbag is deployed. At the end, you will be seriously injured or killed.
[0004]
Also, a child in a rear-facing child seat in the passenger seat is at risk of serious injury when the airbag is inflated. This is now a major industry concern, and the US automotive industry is eagerly looking for a solution to avoid airbag inflation when there is a retrospective children's seat.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to one improvement of the invention disclosed in the “In-Vehicle Crew Position and Speed Sensor” (US Application No. 08/04078) filed on March 31, 1993 in the United States, As will be described in detail below, the apparatus has means for confirming an object in the passenger compartment, and solves the above problem.
[0006]
The invention uses signals, such as passengers and their parts in cars, eg passenger cars and trucks, their parts, and other objects, using one or more pattern recognition and irradiation techniques. It is a system that confirms and monitors them by receiving and processing them. The received signal may be a reflection of the transmitted signal, a natural signal in the car, or a signal naturally emitted from the object. Information added by the confirmation and monitoring system is used to influence the operation of other systems in the vehicle.
[0007]
[Action and effect of the invention]
Currently, we are working on the development of technology that protects people in the rear seats in the event of a car crash. The present invention confirms the presence or absence of a person in a vehicle, recognizes whether or not the person is in a predetermined place, and the presence or absence of a rear-facing child seat in the rear seat. It solves the problem of seated occupants and rear-facing children's seats, avoiding unnecessary deployment of airbags when there are no people in the seats. In the future, the car will be equipped with eight or more airbags for rear seat people and in preparation for side impact. In addition to eliminating unnecessary airbag deployment, if all airbags are opened in the event of an accident, the cost of replacing these airbags becomes very high. The present invention minimizes this cost by not inflating an unoccupied seat airbag. Seat occupants include living occupants such as humans and dogs, organisms such as plants, and inanimate objects such as boxes and grocery bags.
[0008]
The device for checking the inside of the vehicle or monitoring the inside of the vehicle according to the present invention is necessary to solve many other problems. For example, if there is an in-vehicle confirmation and monitoring system according to the present invention that confirms and monitors what is in the vehicle, the following can be achieved.
[0009]
There are airbags that can adjust the amount of gas flowing through the airbag according to the size and position of the passenger and the impact of the accident. With the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention, the inflator that supplies gas to the airbag can be adjusted according to the presence or absence and position of a passenger or rear-facing child seat.
[0010]
Airbag systems with side impacts will appear in passenger cars produced in 1995. The risk of injury from deploying an airbag may be in a side impact as well as a front impact airbag. An example is the head of a child facing an airbag. The present invention can minimize these injuries.
[0011]
Future vehicles will be equipped with standard cellular phones, similar to the global positioning system (GPS), which is a vehicle operation or location system, which is scheduled to be attached to at least one vehicle type in 1998. Yes. In the event of an accident, the phone may automatically call emergency support number 110 and be able to tell you the exact location of the car. In that case, having the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention makes it possible to inform the number of passengers and their status, and the emergency service will determine what devices are required and how many. You will know if you should send your ambulance to the scene.
[0012]
According to a car entertainment system engineer, if you know the number, size, and location of the crew and other objects, the car's acoustic system will be better. Such information can be obtained from the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention.
[0013]
As with entertainment systems, heating, ventilation, and air conditioning can be improved if the number, nature, and location of passengers are known. The in-vehicle identification and monitoring system of the invention can be used to create an environmental control system that suits each occupant. For example, if no one is in a seat, the system can be turned off.
[0014]
Also, certain specific parts of the crew are of interest: For example,
(A) If your hand or arm gets caught in a closed window, you should close the window.
(B) The seatbelt fixing position is adjusted to the optimum position for the occupant depending on the position of the shoulder.
(C) The position of the headrest is adjusted according to the position of the rear head of the occupant so as to minimize injury due to impact from the rear.
Any of the above can be solved if the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention is provided.
[0015]
In addition, when the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention is combined with an airbag electronic sensor and a diagnostic system, a computer can be shared, and a significant cost reduction can be achieved for an automobile manufacturer. For the same reason, it makes sense that the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention includes a side impact sensor and a diagnostic system. If the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention can determine the exact position of the occupant's ears and eyes, the use of a noise canceler will allow further technological advances in the entertainment system and the driver. The rearview mirror can be adjusted automatically depending on the eye position. As another example, when a certain period of time is exceeded, the function of monitoring the driver's behavior works, and when the driver becomes sleepy, a warning is given, or when the function of driving the car is lost, the car is stopped Can do.
[0016]
If the in-vehicle confirmation and monitoring system according to the present invention is further used, as described below, the position of the driver's eyes is accurately determined, and a part of the windshield is dazzled by sunlight or the head of an oncoming vehicle. It will be dark to protect from light. The system uses electrochromic glass, liquid crystal processed glass, or other suitable technology or a detector that detects the direction of light. In addition to blocking the sun, there is no need for a sun visor.
[0017]
The present invention is more complex, such as a fuzzy logic system, neural network system, or other pattern recognition computer algorithm, for example, for the occupant location measurement system disclosed in the above-referenced pending patent application. It adds a pattern recognition capability and greatly expands the application range of this technology. Examples of pattern recognition systems using sonar and neural networks are described in the following two papers. "Analysis of hidden units in a layered network for classifying sonar target detection objects" by Gorman and Seznoski (Neural Network, Chapter 1, pages 75-89, 1988) and "Sonar using a parallel network Target classification "(Sound, speech and signal processing report, July 1988).
[0018]
Pattern recognition is used here to determine what field an object belongs to, processing signals generated by the object and processing signals that are modified by interacting with the object. It means the system to do. With this system, it is determined whether or not the object is of a certain type, and it is determined that it belongs to a larger group of a certain type. It may also be considered not to belong to any kind. The processed signal is an electrical signal generally coming from a transducer sensitive to sound waves or electromagnetic waves, and may be visible light, infrared light, ultraviolet light, or radar if it is an electromagnetic wave.
[0019]
As used herein, “confirm” means to determine the group or category to which the object belongs. The category, according to the gist of this system, includes a rear-facing child seat, all passengers, and a passenger who does not sit on the rear-facing child seat. When a specific person is confirmed, the set or category includes only one element, that is, the specific person.
[0020]
Some examples are given.
In a passive infrared system, the detector obtains infrared radiation from an object (in this case, a passenger) within the identifiable range and measures its body temperature based on this infrared radiation. The in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention determines whether there is a child in the rear-facing child seat and whether there is an adult sitting normally, and controls other systems. However, this technique is limited to body temperature at which data can be input to the pattern recognition system. For example, when detecting a child or wearing a blanket, there is a problem. It is also impossible to check whether the child seat is facing backward or the child seat facing forward. In all cases, this technique makes it impossible to determine the occupant when the temperature reaches the same temperature as the body temperature, for example, while it is hot. However, passive infrared systems that accurately measure the temperature of individual occupants, for example, are useful for use in controlling the temperature inside the vehicle.
[0021]
In a laser light system, an infrared laser beam is applied to an object, occupant, or children's seat for a moment as described and illustrated by the method already described and in FIG. 8 of the above-mentioned pending patent application. To grasp. Also, in some cases, a CCD device (type of television camera) is used to receive the reflected light. The laser may be used in scan mode or through a lens to create a cone of light that covers most of the object. In each case, it is also possible to use the pattern recognition system shown above to determine, classify and locate a specified object and its components. This system can provide almost all information about an object at a fast information rate. Its main drawback is the higher cost than ultrasound and passive infrared systems. In the future, the cost of the laser will decrease, and the competition for this system will increase. Depending on the implementation of this system, if the laser beam is in the eyes of the occupant, the safety of the occupant may increase.
[0022]
The radar system has similar characteristics to the laser system shown above. The wavelength length of a particular radar system limits the ability of a pattern recognition system to detect objects smaller than a certain size. However, what I want to reiterate is the growing interest in the effects of radar on children and other crew members. They are shown in a report from the American Food and Drug Organization.
[0023]
Ultrasound systems are the cheapest, but can provide less information than lasers and radar systems because they use delays due to the speed of sound and use much longer wavelengths than laser systems. Wavelengths limit the details that should be visible by the system. Despite this limitation, as shown below, ultrasound provides information in a timely manner so that the position and speed of the occupant can be accurately known. And when used with an appropriate pattern recognition system, it is possible to determine the presence or absence of a rear-facing child seat. The pattern recognition system used to identify a retrospective child seat uses a neural network and is similar to that described in the above cited reference by Gorman et al.
[0024]
Focusing systems, such as those used in cameras, may be used to determine the position of the occupant's head, but because the reaction is too slow, the position cannot be determined in the event of a collision. In addition, the presence of a backward-facing child seat or a passenger cannot be determined by itself. However, it is possible if the CCD device is provided with infrared illumination for making it easier to see at night or an appropriate pattern recognition system.
[0025]
From the above discussion, it is also possible to develop many new products and systems, or capabilities that are currently impossible, by using an additional complex pattern recognition system in the standard illumination and / or reception technology in an automobile. Clearly it will be possible.
[0026]
The main objectives and advantages are as follows.
1. This information is used to determine the presence or absence of humans in a particular seat in the car and to affect other systems in the car, such as airbag systems, heating and air conditioning systems, entertainment systems and other operations. Use it.
[0027]
2. To determine the presence or absence of a person at a specific seat in a car, measure its position, and use this information for the operation of other car systems.
[0028]
3. To determine the presence or absence of a person at a specific seat in a car, measure its relative speed with respect to the passenger compartment in the car, and use this speed information for the operation of other car systems.
[0029]
4). This information is measured in conjunction with the storage system and appropriate actuators so that the position of the seat in the car is measured using a sensor remote from the seat and the seat is in a predetermined position. Use that.
[0030]
5). Judging the position, speed, or size of passengers in an automobile, and controlling the rate and amount of gas generated by the airbag inflator system.
[0031]
6). Determining whether the occupant is wearing a seat belt, and thereby changing the characteristics of the airbag system, this can be monitored with a monitor or a resonator installed on the shoulder of the seat belt Done by using.
[0032]
7). Determine the presence and position of the passenger in the rear seat and operate the airbag for the safety of the rear seat when there is an impact from the front.
[0033]
8). Judge the presence and location of the passenger and operate the airbag in preparation for impact from the side.
[0034]
9. Judging the opening and closing of the car window and operating other systems in the car.
[0035]
10. When the window closes, determine if a person's hand or other object is caught, and operate the car window opening and closing system.
[0036]
11. Remotely measure whether a car door is properly closed using an electromagnetic wave or sound wave irradiation transmission / reception system.
[0037]
12 Measure the position of the shoulder of the car occupant and use that information to control the fixed position of the seat belt.
[0038]
13. Use the information to determine the position of the occupant's back and control the position of the headrest.
[0039]
14 Check if there is a rear-facing child seat in a certain seat in the car and use this information to influence the operation of other in-car systems, eg airbag systems.
[0040]
15. Check the total number of passengers in the car and, in the event of an accident, send not only the information but also other information such as the passenger's condition to the receiver located away from the car.
[0041]
16. Influence the in-car entertainment system based on measurements of the size or location of passengers and other objects in the passenger compartment of the car.
[0042]
17. Influence the heating, ventilation, and air conditioning system based on measurements of the size and position of passengers and other objects in the passenger compartment of the car.
[0043]
18. To measure the body temperature of passengers using infrared rays emitted from the passengers, and to control the heating / ventilation / air conditioning system using that information.
[0044]
19. To provide an in-vehicle monitoring system for measuring the position of passengers in the vehicle and to install various electronic devices for controlling the airbag system in the same system.
[0045]
20. Measure the approximate position of the driver's eyes and use that information to control the position of the car's rearview mirror.
[0046]
21. Monitor the driver's head position to determine if the driver is asleep, isn't damaging to health, or is losing driving ability, and can use that information to influence other systems in the car Give it.
[0047]
22. Monitor the position of the car driver's eyes to determine if the driver is asleep, isn't healthier, or has lost driving ability, and uses that information to other systems in the car To influence.
[0048]
23. Measure the position of the occupant's eyes and the direction of light sources such as headlights and sun rays from oncoming vehicles, and raise the filter to reduce the intensity of light entering the occupant's eyes.
[0049]
24. Measure the position of the occupant's eyes, the direction of the light source such as the headlights and the sun of the following car, and raise the filter to reduce the intensity of light reflected from the rearview mirror and entering the occupant's eyes Thing.
[0050]
25. Control the entertainment system to improve the quality of the sound reaching the occupant's ear by measuring the position of the occupant's ear and using that information to eliminate the noise.
[0051]
26. Identify specific drivers by factors such as appearance and other characteristics, and use this information to control safety systems, seat adjustment, vehicle speed limits, and so on.
[0052]
These and other objects and advantages will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the in-vehicle confirmation and monitoring system of the present invention.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 illustrates a preferred installation location for a passenger compartment including a rear-facing child seat 110 for the front passenger seat of the car and a detector for the passenger and rear-facing child seat. In this embodiment, three ultrasonic transducers 131, 132, 133 are used. The transducer 132 transmits ultrasonic energy toward the front passenger seat, where it is reflected by the rear facing child seat 110 and the reflected waves are received by the transducers 131 and 133. The signals received by the converters 131 and 132 change with time according to the thing occupying the passenger seat, in this case the shape of the rear-facing child seat 110. Each object will reflect a signal with a different pattern. Also, the pattern received by the converter 131 is slightly different from the pattern received by the converter 133. Certain stereo images are received by the two transducers through the two transducers 131 and 133 and recorded for analysis by the processing unit 101. This image differs depending on each object placed in the vehicle, and also changes depending on the position of each specific object and each seat.
[0054]
The “image” recorded from each ultrasonic receiver is actually data obtained by digitizing the relationship between the amplitude and time of the recorded signal in time series. Since there are two receivers, two time-series data are obtained and processed by the processing device 101. If different objects are placed in the front passenger seat, the two images will be different, but between all images of the rear-facing children's seat, for example, no matter what seat it is There are similarities even for children's seats. Also, the images of people sitting in the seats are similar regardless of the crew's clothes, age, size, etc. The problem is to find a law that can tell the difference between a passenger image and a child seat image. The similarity of the images on the various children's seats will not be apparent to those who have seen only a part of the timeline. Therefore, computer algorithms have been developed to classify with a wide variety of patterns.
[0055]
Finding these laws is the main thing in the pattern recognition technique of this invention. In general, it is artificial intelligence, and three directions are useful: fuzzy logic and artificial neural network. In some embodiments of the present invention, a trained investigator may use the reflected sound signal to determine whether something is caught when closing the window, for example as described below. The way to devise a simple algorithm to see and make the necessary decisions is clear. In other cases, such as a rear-facing child seat or the presence or absence of a crew member, an artificial neural network is used to determine the law. One piece of neural network software for finding the rules of pattern recognition is available at Neutralware, Pittsburgh, Pennsylvania.
[0056]
A system for judging the presence of a rear-facing child seat, a passenger, and an empty seat is an artificial neural network. In this case, the network operates based on the two reflections detected by the transducers 131 and 133. Educate the system to identify the differences between the three cases through training opportunities. This was led by numerous experiments where all possible rear-facing children's seats were placed in as many passenger seats as possible. Similarly, a number of effective experiments have been conducted with occupants and boxes, groceries bags and other objects. About 1000 experiments were conducted. As a result, the neural network was fully trained, the differences between the three cases were distinguished, and correct results could be obtained with a very high probability.
[0057]
Once the network has been determined, it is possible to examine the results using the tools supplied by Neualware. For example, it is possible to determine the final rule by trial and error technology. In this case, a law based on fuzzy logic or another law can be obtained by programming the law in the microprocessor. A neural computer can also be used to implement the network directly. Either case can be performed by one skilled in the art of pattern recognition. If a microprocessor is used, a storage device is required to store the data from the analog-to-digital converter that digitizes the data from the received converter. On the other hand, if a neural network computer is used, the analog signal is fed directly from the transducer to the neural network input node, eliminating the need for intermediate storage. Some of this type of storage requires storing a computer program like a microprocessor. And if a neural network computer is used for multiple tasks, storing it becomes necessary to store the specific value associated with each task in that network.
[0058]
Another system is shown in FIG. This is a cross-sectional view showing a connection portion between an in-vehicle confirmation / monitoring system and an in-vehicle cellular communication system according to the present invention. In this figure, the occupant 210 is seated in the front passenger seat 220, and two ultrasonic transducers 231 and 232 are used. One of the converters 232 functions in this case as both a receiver and a transmitter, whereas the converter 231 functions only as a receiver. Alternatively, the converter 231 can be used for both transmitter and receiver, and the transmission function can be changed between the two devices. In FIG. 2, the converters 231 and 232 are embedded in the A column and attached to the vehicle, and are connected to the processing device 101 embedded in the same manner. The A column is the roof column that is closest to the front of the car, and supports the windshield and front door in addition to supporting the roof.
[0059]
The connection between the monitoring system and the cellular phone system is shown schematically by a box 240 that outputs in the direction of the antenna 250. The converters 231 and 232 together with pattern recognition hardware and software grasp the presence or absence of a passenger within 2 to 3 seconds after the vehicle starts running. The pattern recognition hardware and software are executed in the processing apparatus 101 and packaged together with the converters 231 and 232 on a printed circuit board or a flexible circuit board. A similar system installed to monitor other seats in the car checks whether there are passengers in the other seats, and this result is stored in a computer that is part of the processing unit 101 of each monitoring system. Stored in the circuit. In the event of an accident, an electronic system combined with a cellular telephone system queries the memory of many in-vehicle monitoring systems, but checks the number of passengers in the vehicle. In even more complex systems, check whether the occupant is wearing a seat belt and whether it is moving after an accident. The cellular telephone system automatically calls the emergency operator, and the information obtained from the in-vehicle monitoring system is transferred, and the number of ambulances dispatched and the tools to be sent to the accident site can be determined based on the information. . Automobiles with such equipment have not yet been put into practical use, but plans are being made for practical use in the late 1990s. Such vehicles will include a comprehensive location system that can confirm their exact location and transfer information to emergency operators.
[0060]
The currently used heating, ventilation, and air conditioning system (HVAC) controls do not support the feasibility of the in-vehicle monitoring system of the present invention. It will probably not be possible, at least until the electronic air conditioning system is replaced with a conventional system currently in use. However, if there is a monitoring system, it can be used to control the HVAC without much cost. The advantage of this system is that it is not necessary to send heating or air-conditioning winds directly to empty seats because many cars are only driven by drivers. This eliminates the need to send heating or air-conditioning wind when the car starts to run by a single driver, enabling only the driver's seat to be heated and cooler, saving energy.
[0061]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the passenger compartment in the vehicle, and is a diagram showing a connection 260 between the interior confirmation and monitoring system of the present invention and the interior heating / air conditioning system. In FIG. 3 and other figures, the same numbers indicate the same items. In addition to the sound wave transducers 231 and 232, an infrared sensor 234 is also shown which can measure the temperature of the occupant. The output from each converter is input to the processing apparatus 101 and connected instead of the connection unit 260. In this method, HVAC is controlled based on the occupant's body temperature rather than the temperature inside the vehicle. The present invention allows each individual occupant to be monitored individually, and the HVAC system is adjusted for each occupant based on the temperature set for all occupants or intermittently. . Each occupant can set his / her favorite temperature by adjusting an adjustment knob shown at 250 in FIG. Since the monitoring system is already installed in the vehicle together with the electronic equipment including the processing device 101 provided in the vehicle, the infrared sensor can be attached at a small additional cost, and the processing device can also be shared.
[0062]
An example of using the in-vehicle identification and monitoring system of the present invention to control airbag inflation is described in detail in the above-referenced pending patent application. In this case, in order to accurately grasp the position of the occupant corresponding to the airbag, it is fundamental to use a simple pattern recognition system that distinguishes between the occupant and their limbs. In the event of an accident, if the occupant is not injured from the accident itself, but is in a position close to the airbag module so as to be injured by the expansion of the airbag module, the expansion of the airbag is suppressed. The in-vehicle monitoring system of the present invention determines the nature of the person in the seat and determines how to inflate the airbag. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a connection portion between the in-vehicle confirmation and monitoring system and the airbag system 270.
[0063]
In this case, the ultrasonic transducer 232 transmits many ultrasonic waves toward the occupant, and the ultrasonic wave is reflected by the occupant and received by the receivers 231 and 232. The time required for the ultrasound to exit the transmitter and return to the receiver is determined by the distance between the occupant and the airbag. These are described in detail in the pending application. However, in the case of the present invention, a part of the reflected signal indicating the occupant's face and chest is determined by a pattern recognition technique such as a neural network. The relative speed of the occupant relative to the airbag is determined by successive position measurements so that the time can be predicted sufficiently accurately when the occupant is on the airbag. Comparing the relative speed of the occupant and the integration of the deceleration pulse due to the collision, it can be said that the presence or absence of the occupant's seat belt is an element that determines how to start the airbag inflation. Only when the occupant has moved so much that there is no possibility of wearing a seat belt, information indicating that the occupant is not wearing the seat belt is given.
[0064]
A more detailed discussion of this process and the advantages of various technologies such as sound waves and electromagnetics is described in detail in “Establishment of passengers” by Breed et al. In SAE article 940527. It is stated in this paper that the time required for sound waves to reach and return to the occupant does not interfere with the use of sound waves for occupant position measurement in the event of a collision. It is about the time. For position measurement and many pattern recognition applications, ultrasound is a more desirable technique because it is not harmful to health and is cheaper than lasers and radar. A characteristic that is mainly given as a limit of ultrasonic waves is that there is a limit to the size of an object that can be recognized at the wavelength. For example, if it is necessary to identify an individual, an optical system is necessary.
[0065]
As is well known to acoustic engineers, the sound quality of an entertainment facility depends on its nature, the nature of the space in which it operates, and the surface surrounding it. When an acoustic engineer designs an automotive system, he has knowledge of the space and the surface of the vehicle surrounding it. However, this system requires a compromise because it is not possible to know how many people will be in the car on a particular day. If you know the number of passengers, their location, and the individual size, you can adjust them to improve sound quality. Accordingly, FIG. 5 illustrates the connection 280 between the in-vehicle confirmation and monitoring system and the entertainment system. The design of a special entertainment system using the information provided by this monitoring system can be made as appropriate by those skilled in the art.
[0066]
The maximum frequency of sound waves practical for obtaining sound wave detection images in this system is about 40 to 60 kilohertz. The wavelength of a sound wave of 50 kilohertz is about 0.6 cm. For example, the texture is too rough to determine the characteristics of a human face. As is well known to those skilled in the art, anything smaller than the wavelength of the irradiated light cannot be distinguished. The wavelength of a normal radar system is very wide, from 0.9cm (for 33,000MHz K band) to 133cm (225MHz P band), but it is too rough for a human identification system. In FIG. 6, laser transducers 231 and 232 are used instead of the ultrasonic transducer having the above-described design, and are connected to the microprocessor 101. In all other ways, the system works in the same way. The design of the electronic circuit for this laser system is described in detail in the above-cited pending patent application, particularly in FIG. 8 and the corresponding description. In this case, a pattern recognition system such as a neural network is used, which uses demodulated signals from the receivers 231 and 232.
[0067]
The output of the processing system 101 of this monitoring system is a typical vehicle starting system, entertainment system, seat, mirror, trolley spring device (suspension), other adjusting device, or any other device that can be applied to a vehicle. It is shown as being connected to a connecting part 290.
[0068]
Two preferred methods for implementing the in-vehicle verification and monitoring system of the present invention are a microprocessor system and an application specific integrated circuit system (ASIC). Both systems are illustrated as 101 or 601 (see FIG. 17). A block diagram illustrating the microprocessor system is shown in FIG. 7, which illustrates how the system of FIG. 1 is implemented. Another implementation of the system of FIG. 1 using ASIC is shown in FIG. In either case, 110 is illustrated as an object such as a rear-facing child seat, and 131, 132, and 133 are illustrated as three transducers.
[0069]
FIG. 9 shows a diagram of the present system in which a box 295 is placed on the front passenger seat instead of the rear-facing child seat in FIG. The in-car confirmation and monitoring system of the present invention is trained to determine that the box 295 is neither a rear-facing child seat nor a passenger, so it is treated as an empty seat and the inflation of the airbag is suppressed. . As mentioned earlier, this training is provided by Neutralware, Pittsburgh, and is conducted using a neural network using this software. The system determines the possibility that the box is human, but if it is a subtle possibility that it is human, the airbag inflation is not suppressed. Therefore, this system is normally biased in the direction in which the airbag device is deployed.
[0070]
Air bags for side impacts are already in use on some models. These first airbags are very small compared to the driver and front passenger airbags to protect against forward collisions. However, since a small child may be sleeping with his head pointing at the airbag, the in-vehicle identification and monitoring system needs to avoid its inflation. FIG. 10 shows that the ultrasonic transducer 330 is installed at a door near the airbag system. This device is not used to confirm an object in the vicinity of the airbag, but merely used to confirm the position of the object.
[0071]
A occipital detector 334 is also shown in FIG. This detector knows the distance between the headrest and the occupant's head, adjusts the position of the headrest, and places the headrest at the occupant's head so that it can properly support the head when there is an impact from the rear. Install. Most car headrests are adjustable, but rarely set it in the proper position. Every year, more than 400,000 whiplashes occur from approximately 90,000 accidents from the rear (from the National Highway Safety Agency). Such accidents can be reduced if the headrest is in place. It is shown that the back head detector 334 and the headrest control mechanism circuit 340 are connected, and this control mechanism can move the headrest up and down and back and forth.
[0072]
When a driver is using a cellular phone, it can be difficult to pick up the noise in the car and hear what is said. Noise can be reduced if a directional microphone is used and directed towards the driver's mouth. This is very difficult to implement because the position of the driver's mouth changes with the size of the body and the sitting position. By using the in-vehicle confirmation and monitoring device of the present invention and using an appropriate pattern recognition technique, the position of the driver's head can be measured sufficiently accurately even with ultrasound, and has a 15 ° cone angle. If the sex microphone is pointed towards the driver's mouth, his voice can be clearly received. In addition, with such a system, a conversation can be easily performed between the front and rear seats. Such a system is shown in FIG. 11 and is similar to FIG. 2 only in that it shows the use of three ultrasonic transducers 231, 232, 233, but this is similar to the driver's head. This is for confirming the position and controlling the directivity direction of the microphone 355. Speaker 357 is shown connected to telephone system 359 to complete the system.
[0073]
The transducers 231 and 232 are placed at a high position in the A column, and the third transducer 233 is attached to the headliner and is in a position where the transducers 231 and 232 are moved horizontally. The two transducers 231 and 232 provide information for determining the vertical position of the head, and a part of 231 and 233 and 232 jointly provide information for determining the horizontal position of the head. Since these three transducers are located high in the vehicle, the first signal returned is from the head. A temporary filter is used to eliminate the signal reflected from beyond the head. And grasping | ascertaining the center position of a head is found by the centroid of the signal reflected from the head. Once the position of the centroid of the reflected signal is confirmed by the three signals received from the transducers 231, 232, and 233, the distance to that position is from the head to the respective transducer It can be calculated by time. Using the three transducers and an algorithm to find the center of the head, and through information about the already known relationship between the mouth and the head center, the position of the mouth is a circle of about 5 inches (13 cm) in diameter. It can be easily estimated that it is within the range. This is accurate enough for the directional microphone to cover the mouth and remove most of the unwanted noise.
[0074]
The headlights of oncoming vehicles are a major obstacle when the driver sees the road or drives safely. This is a major cause of accidents and is uncomfortable. This problem is particularly noticeable in bad weather when rain causes many reflections. Some shades can solve this problem, but they cannot be used to cover the entire window because they completely obstruct the view of most of the window. A similar problem occurs when the sun goes up and drives in that direction. The in-vehicle monitoring system can contribute to solving this problem by measuring the position of the driver's eyes. If some sensors catch the direction of the headlights and sunlight of the oncoming car, they will cause a filter between the driver's eyes and the light source through the electrochromic glass or liquid crystal film, and the windshield Some parts can be darkened. Electrochromic glass is a material that can change the color of glass by applying an electric current. Divide the windshield into a controlled grid or matrix and darken some part of the windshield by passing current through the windshield from the right direction.
[0075]
FIG. 12 shows how this system works. A sensor 410 in the automobile 402 measures the direction of the headlight of the oncoming vehicle 404. The sensor 410 consists of a lens and a suitable electronic circuit that can measure a charge coupled device (CCD) and the brightest illuminated part of the CCD. The algorithm stored in the processing device 101 calculates the direction of the headlight of the oncoming vehicle based on information from the CCD. In the description of FIG. 10, the converters 231, 232, and 233 also measure the eye position of the driver 210 of the automobile 402 in the manner described in connection with the measurement of the driver's mouth position. In this case, however, the possible range of the driver's eye position is measured with an accuracy of about 3 inches (7.5 cm) in diameter. This calculation may have an error, but the driver is provided with equipment for correcting this error by the following method.
[0076]
The windshield 416 of the automobile 402 is made of an electrochromic glass and a liquid crystal film, and the portion 418 can be selected and darkened by flowing current in directions 422 and 424 orthogonal to each other on the windshield 416. The particular windshield that is darkened is determined by the processing device 101. Once the direction of the headlight from the oncoming vehicle and the driver's eye position are known, a simple triangle is used to determine which part of the windshield will be darkened to provide a filter between the driver's eye and the headlight. Use the law. This is done by the processing device 101. Although not shown here, the panel and other control systems in other convenient locations allow the driver to select the amount of darkening. In this way, the amount of light can be adjusted according to the individual preferences of the driver. The sensor 410 is designed to be able to handle light from a certain direction and light from multiple directions, so that several parts of the windshield can be darkened.
[0077]
As mentioned above, the calculation of the driver's eye position using the sound wave system may have an error, and equipment for correcting this error is required. In this system, the driver can adjust the center of the dark part of the windshield to correct this error with a panel, handle, or other convenient knob. Another possible solution is for the driver to move his head slightly. This is because once the position of the driver's eyes is measured, this measured value cannot be changed unless the driver moves his / her head. To drive the light from the oncoming vehicle out of the field of view, the driver only needs to move his head a little to set the dark part of the windshield in the center. The surveillance system senses the initial head movement, calculates it automatically, and sets it to the correct position.
[0078]
Currently, electrochromic glass is used to darken the entire rearview mirror in response to the amount of light irradiated to the sensor. This significantly reduces the driver's ability to see objects coming from behind in order to darken the entire rearview mirror. If the following car dims its light, the mirror is too dark for the driver to see the other following car. If the rear-view mirror can be set to be dark only in a position that covers the light from other vehicles that cause discomfort, the driver will not have to worry about the glare or dimness of the light, You can see the light properly. This makes it possible to see all the following vehicles, not just the following vehicles that emit dazzling light.
[0079]
A rearview mirror 460 made of a liquid crystal film provided with electrochromic glass and capable of selecting a darkened portion is shown in FIG. The rearview mirror 460 is connected to an optical sensor 462 that measures the direction of light 412 from the headlight of the following vehicle 405. In the same way as above, the converters 231, 232, 233 measure the eye position of the driver 210. Signals 231, 232, 233, and 462 from both sensor systems are combined with a processing unit 101 that measures where in the mirror to darken. A suitable current is then sent to the mirror in the same manner as the windshield system described above.
[0080]
The seat belt is more effective when the upper fixed position of the vehicle is closer to the shoulder of the occupant wearing it. If the fixing position is too low, friction with the belt applied to the shoulder will cause discomfort to the occupant, and if the fixing position is too high, friction with the belt applied to the neck will cause discomfort to the occupant. In the case of an accident, it moves considerably forward and hits the head against the handle. In particular, women feel uncomfortable if the seat belt fixing position is improperly adjusted. For these reasons, it is desirable to set the seat belt fixing position at a position slightly higher than the shoulder of the occupant. In order to achieve this for each occupant of various sizes, the position of the occupant's shoulder must be measured by the in-vehicle identification and monitoring system described here. FIG. 14 shows a cross-sectional view of a seat belt fixing position adjusting system as a system for that purpose. In this system, the transmitter / receiver 520 is provided at a convenient location such as a headliner located above and outside the passenger's shoulder. This figure shows a situation where a narrow elliptical beam 521 is emitted from the transducer 520 along with the occupant's shoulder and headrest. The appropriate pattern recognition system described above is used to measure the position of the shoulder. The seat belt fixed height adjusting system 528 shown in the drawing vertically moves the fixed position 529 to an appropriate position based on this information.
[0081]
A sonic resonator is a device that resonates when excited at a preset frequency. If a device set at 40 kilohertz receives 40 kilohertz of ultrasonic radiation, it will reflect with a signal stronger than the reflected wave. If this sonic resonator is placed in a specific seat in the passenger compartment of the vehicle, the reflected signal can be easily converted into a signal having a large amplitude and a narrow wavelength at a specific position within a time proportional to the distance from the resonator to the receiver. It is confirmed. Since the reflected signal can be easily confirmed by the acoustic wave resonator, an effective method is provided when measuring an accurate distance to a specific position of the passenger compartment in the vehicle. If several such resonators are used, each one uses a slightly different frequency and is separated and verified by the circuit. If such a resonator is used, various things in the vehicle can be confirmed. For example, as shown in FIG. 15, three resonators are placed on the seat and used to confirm the position of the front and rear of the seat and the backrest. In this case, the converters 231 and 232 provided in the A column are used together with the converters 641, 642, 643 for measuring the seat position. This information is then used for a seat storage and adjustment system (not shown), and it is possible to dispense with an existing sensor that is generally provided under the seat close to the seat adjustment motor. In the conventional system, the seat sensor must be connected to the seat position adjustment system with an electric wire, which is likely to break down. By simply using an in-vehicle confirmation and monitoring system with an inexpensive resonator, the conventionally used seat sensor can be omitted, leading to a reduction in cost for the automaker.
[0082]
The resonator described above is used to measure the position of everything in the car. These resonators are manufactured to resonate at a certain frequency. If the number of resonators increases beyond imagination, a two-frequency resonator can be used. In that case, a pair of frequencies is used to identify a certain position. Alternatively, a resonator that resonates at a specific frequency can be used in conjunction with a special transmitter that transmits a resonant frequency that is designed to work with a specific resonator or group of resonators. The cost of the converter is sufficiently low so that a special converter can be used for a special purpose.
[0083]
Another application of resonators of the type already mentioned is to check the position of the seat belt and how to use it. If it is known that the occupant is wearing a seat belt, the speed threshold at which the airbag should begin to be inflated is increased. This is because if the occupant is restrained by a seat belt, an air bag is not necessary for an accident at low speed. This reduces the number of times the airbag is activated when the airbag has little or no effect over the safety effect of the seat belt. For example, FIG. 16 shows a state in which a resonator 602 is attached to the front surface of the seat belt sensed by the transducers 231 and 232. This system can also be used to check for the presence of a rear-facing child seat in the car. In this case, the resonator 603 is placed in front of the rear-facing child seat shown in FIG. 1 or at another convenient location as shown in FIG.
[0084]
Another way to use such a resonator is to place it on a door or window and check the opening and closing of each window. For example, in FIG. 17, resonator 604 is placed on a window and sensed by transducers 611 and 612. In this case, the converters 611 and 612 both monitor the space between the edge of the window glass and the window frame. Many automobiles currently have a rapid opening system of windows called “Express Open” that only requires a single button press. For example, a driver can press a window control button at a toll booth to open a window quickly. Some automakers oppose using this system to close windows, called “Express Close”. This is because there is a risk that the driver and the child's hand getting out of the back seat and other objects may be caught between the window and the window frame. If the space between the window edge and the window frame is monitored by an in-vehicle monitoring system, this problem is solved. The resonator 604 on the window glass also indicates the position of the upper surface, and reflections from below that position are ignored.
[0085]
There are various designs for window surveillance systems, and the specific choice depends on what the car manufacturer needs and what performance it needs. Here, two systems are described.
[0086]
The first example uses one transmitter / receiver 613 located between transducers 611 and 612, as shown in FIG. The output from the converter 611 records the state of the open window with nothing in the space between the window tip and the window frame. When the converter 613 receives the signal reflected from the space in the operating state, the stored reference signal and the reflected signal are compared while being monitored. This is done by the processing device 601. If there is a difference between the signal reflected from the space and the stored signal, suggesting that there is something reflecting in the surveillance space, the window will not close in the fast open / close mode. . If the window is half-closed, the reflected wave will most likely be received from the tip of the window glass, which is easily distinguishable from the reflected wave, such as a hand. In most cases, a simple algorithm based on the strength of the reflected wave is sufficient to effectively verify that the object is in the surveillance space, not the edge of the window. Usually, the algorithm checks the tip of the window glass and ignores the reflected wave at the window glass tip and other reflected waves that are lower (slower in time) than the window glass tip. In all cases, if there is any doubt, the window will not close in the fast open / close mode. However, the occupant can still close the window by maintaining the closed position of the switch, and the window closes slowly as does a vehicle without the fast close mode.
[0087]
In the second system, as shown in FIG. 17, two converters 611 and 612 are used, and the processing device 601 is composed of a neural network. In this example, the system focuses on the open / closed state of all windows. In operation, the transducer monitors the window space and sends the received signal to the processor 601. As long as the received signal is similar to the signal stored in the network, the window fast open / close mode does not work. As in the previous case, this default is to prevent the window from closing suddenly.
[0088]
The use of a resonator to check whether the automobile door is properly closed is illustrated in FIG. In this case, the resonator 702 is used in the B column. In this method, the resonator 702 is protected by a door, cover, or other machine attached to the door, avoiding resonance noise when the door closes. If the converters 231 and 232 are used in this system as shown in FIGS. 2 and 3, the state of the closed door is also confirmed from the absence of the reflected wave from the B column 702 resonator. This system allows cheap resonators to be used instead of more expensive and less reliable electrical switches.
[0089]
Although the acoustic resonator has been described above, when an infrared system is used, an optical mirror is used instead of the mechanical resonator used with the acoustic system. In an acoustic system, the resonator can be any of a variety of tuned resonance systems including an acoustic cavity and a mechanical vibration element.
[0090]
Neural networks, or other pattern recognition systems, are trained to recognize people as an authorized driver of a car. If an unauthorized person tries to drive the car, the system will work, the car will not be able to move and / or will sound a horn as shown in FIG. In this figure, detection transducers 231, 232, and 233 are shown, and the alarm system is shown as 708, alarm 705. Since it is rare for an unauthorized driver to resemble an authorized driver, the neural network system can determine the difference in driver appearance. Unless the driver or owner wants to let other people drive, a key is needed to keep this system from working. The transducers 231, 232 and 233 are sensitive to infrared radiation and the driver is illuminated by the infrared radiation from the transducer 231. This is necessary to accurately check even small objects. In another system, an infrared laser such as 231 in FIG. 19 is used to illuminate the driver and the CCD device, and an infrared laser such as 232 in FIG. 19 is used to receive the reflected image. . In this case, the driver's confirmation is chapter 14 of the paper by Popesco and Vincent and "Technology and Application of Neural Networks" (Ellis Holwood Publishing Company, New York, 1993) co-authored by Lisboa and Taylor. It is stated in. Large CCDs containing more than 1000 elements are often replaced by CCD elements 16 and 256 used by Popesco and Vincent.
[0091]
If you have an in-vehicle confirmation and monitoring system with a complex pattern recognition system, such as a neural network or a fuzzy logic system, you can monitor the driver's behavior, be asleep or unable to drive. It becomes possible to judge whether or not. In such cases, the car can take several ways. One of them is shown in FIG. This consists of the converters 231, 232 and 233 and the processing device 101 as shown in FIG. 7, and compares the movement of the driver who continues to drive over a certain time with the action when he can not drive. Judge the difference. For example, if it is confirmed that the driver is clearly sleeping, an alarm lamp such as 805 is turned on and a horn is sounded. If the driver does not respond by pressing the button 806, the car is stopped by informing the other car of the danger by a horn or a lamp. It can also be programmed to automatically activate other devices.
[0092]
More complex driver behavior monitoring systems can track driver eye movements. At that time, "Eye movement tracking communication system" by Mr. Fredman et al. (US Patent No. 4,648,052), "Eye Position Sensor" by Heiner et al. (US Pat. No. 4,836,670) and “Eye Motion Detector with Improved Regulator and Speed” (US Pat. No. 4,950,069), all of which are incorporated herein by reference. It is included in. In particular, drivers who have lost their health can be measured in detail by these techniques. Also, in a manner similar to these patents, the driver's eye movements can be used for in-car entertainment systems, heating and air conditioning systems, or any other system described above.
[0093]
Most of the applications described above use a single frequency to illuminate various objects in the car, but this is an example and the invention is limited to a single frequency. I don't mean. Many different frequencies can be used by applying to various fields. By this method, more information can be obtained from reflected waves from various objects. In general, each object produces different reflected waves at each frequency. In addition, separate resonators placed at different locations in the passenger compartment are independent of each other and resonate at different frequencies so that the resonators can be easily distinguished from each other.
[0094]
Although several desirable embodiments have been shown and described above, other structures, sensors, materials, and combinations of different sizes can be used as components that perform the same function. The present invention is not limited to the above-described embodiment, but should be limited by the scope of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a passenger compartment in a vehicle including a rear child seat for a passenger seat and a preferred installation position of a detector for a passenger and a rear child seat.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a connection portion between an in-vehicle monitoring system and an automobile cellular communication system according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection portion between the in-vehicle monitoring system and the heating / air conditioning system of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a connection portion between an in-vehicle monitoring system and an airbag system according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a connection portion between the in-vehicle monitoring system of the present invention and an in-vehicle entertainment system.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a passenger compartment in the vehicle including a preferred mounting position of the driver and passenger confirmation system in the vehicle.
7 is a functional block diagram of the ultrasound imaging system shown in FIG. 1 using a microprocessor.
8 is a functional block diagram of an ultrasound imaging system using the application specific integrated circuit (ASIC) in FIG. 1. FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the passenger compartment including a box placed in the passenger seat and a preferred mounting location for the passenger and rear child seat detectors.
FIG. 10 is a passenger compartment including a driver position sensor for side impact and a driver inside the vehicle, and a driver rear head position confirmation device used with a headrest position adjustment system to reduce injury due to impact from the rear. FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the passenger compartment including a preferred seating position for the passenger seat, head position detector, and adjustable microphone and speaker.
FIG. 12 shows an oncoming vehicle with a headlight, an eye detector for the driver of the target vehicle, a headlight detector for the oncoming vehicle, and an electrochromic glass on the windshield. It is sectional drawing of the object vehicle and oncoming vehicle which show the passenger compartment containing the filter which selectively interrupts | blocks a direction.
FIG. 13 shows a driver's eye position and a preferred mounting position of the headlight position detector of the following vehicle, and a passenger including a filter that selectively blocks the headlight of the following vehicle using electrochromic glass for the rearview mirror. It is sectional drawing of the object vehicle and subsequent vehicle which show a chamber.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a passenger compartment including a driver, a shoulder position confirmation sensor, and a seat belt position adjustment system.
FIG. 15 is a cross-sectional view of a passenger compartment seat in a vehicle showing the use of an ultrasonic resonator for seat position confirmation.
FIG. 16 is a cross-sectional view of the passenger compartment showing the use of an ultrasonic resonator for position verification of the driver's seat belt.
FIG. 17 shows the use of an ultrasonic resonator for checking whether the window next to the driver's seat is open, and for checking whether there is an object or a hand in the window when it is open. It is sectional drawing of the passenger compartment in the shown vehicle.
FIG. 18 is a cross-sectional view of the passenger compartment in the vehicle showing the use of an ultrasonic resonator to check if the driver's side door is open.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a connection portion between the in-vehicle monitoring system and the vehicle safety system of the present invention.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a connection portion between the in-vehicle monitoring system of the present invention and an inadvertent alarm light or buzzer and an instrument panel equipped with a reset button.
[Explanation of symbols]
101 processing equipment
110 Child seat
131 converter
132 Converter
133 Converter
603 resonator

Claims

特定の部類に含まれる占有体を内在する乗員室を有する自動車において、以下の手段を備えた車内監視システム：
ａ）前記占有体が位置する前記車内の乗員室の一部を照射する手段；
ｂ）前記占有体から反射してきた反射波を受信する受信手段；
ｃ）前記受信反射波に基づき占有体の信号特性を創出するために、前記受信反射波を処理するように前記受信手段に接続されたプロセッサー手段；
前記信号が、占有体の代表的なパターン及び占有体のパターン特性を含み、
ｄ）パターン認識手段であって、自動車内の占有体の潜在的な部類に関わり、かつ、前記パターン認識手段に含まれる受信反射波パターンに対応するデータに基づき占有体の部類を識別するように前記信号を処理することによって、占有体の部類を認識及び識別するためのパターン認識手段；
受信反射波のパターンに対応するデータは、占有体が位置しそうな乗員室の同じ部分を照射し、時を異にしてその照射領域に多様な占有体の占有状態あるいは不在状態を提供し、多様な占有体からの、あるいは、占有体の不在時の前記反射波を受信することによって予備的段階で取得され、
ｅ）占有体の部類の識別に基づき自動車内の少なくとも１つの他のシステムに影響を与えるために前記パターン認識手段に接続された出力手段。In a vehicle having a passenger compartment containing an occupant included in a specific category, an in-vehicle monitoring system including the following means:
a) means for irradiating a part of the passenger compartment in the vehicle where the occupant is located;
b) receiving means for receiving the reflected wave reflected from the occupant;
c) processor means coupled to the receiving means for processing the received reflected wave to create an occupant signal characteristic based on the received reflected wave;
The signal includes a representative pattern of the occupant and a pattern characteristic of the occupant;
d) a pattern recognition means for identifying a class of occupants related to a potential class of occupants in the vehicle and based on data corresponding to the received reflected wave pattern contained in the pattern recognition means. Pattern recognition means for recognizing and identifying a class of occupants by processing said signal;
The data corresponding to the pattern of the received reflected wave irradiates the same part of the passenger compartment where the occupant is likely to be located, and provides various occupant occupancy or absence states in the irradiation area at different times. Obtained in a preliminary stage by receiving the reflected wave from the occupant or in the absence of the occupant,
e) Output means connected to the pattern recognition means for influencing at least one other system in the vehicle based on the identification of the class of occupants.

前記出力手段が、車内の搭乗者数を示す出力を生成し、前記少なくとも１つの他のシステムが、車両通信システムである請求項１に記載の車内監視システム。 The in-vehicle monitoring system according to claim 1, wherein the output means generates an output indicating the number of passengers in the vehicle, and the at least one other system is a vehicle communication system.

前記照射手段が、音響放射波を生成する手段と電磁放射波を生成する手段との中から選択される請求項１に記載の車内監視システム。 The in-vehicle monitoring system according to claim 1, wherein the irradiating means is selected from a means for generating an acoustic radiation wave and a means for generating an electromagnetic radiation wave.

前記少なくとも１つの他のシステムが、（ｉ）娯楽システム、（ｉｉ）遭難通知システム、（ｉｉｉ）冷暖房システム、（ｉｖ）車両安全システム、（ｖ）光フィルターシステムの中から選択される請求項１に記載の車内監視システム。 The at least one other system is selected from among (i) an entertainment system, (ii) a distress notification system, (iii) an air conditioning system, (iv) a vehicle safety system, and (v) a light filter system. The in-vehicle monitoring system described in 1.

前記パターン認識手段は、訓練されたニューラルネットワークを有する請求項１に記載の車内監視システム。 The in-vehicle monitoring system according to claim 1, wherein the pattern recognition unit includes a trained neural network.

前記占有体の位置を判断するために前記プロセッサー手段に接続された位置判断手段をさらに具備し、前記出力手段が、前記位置判断手段に接続され、占有体の判断された位置と、占有体の部類の識別とに基づき前記少なくとも１つの他のシステムに影響を与える請求項１に記載の車両監視システム。 Position determining means connected to the processor means for determining the position of the occupant, wherein the output means is connected to the position determination means, and the determined position of the occupant, The vehicle monitoring system according to claim 1, wherein the at least one other system is affected based on a category identification.

前記パターン認識手段が、搭乗員の少なくとも一部を認識及び識別し、前記位置判断手段が、少なくとも１つの識別された部分の位置を判断する請求項６に記載の車内監視システム。The in-vehicle monitoring system according to claim 6 , wherein the pattern recognition means recognizes and identifies at least a part of a crew member, and the position determination means determines the position of at least one identified part.

前記少なくとも１つの他のシステムが、可変膨張速度を有するガスジェネレータを含むエアバッグシステムであって、前記出力手段が、搭乗員の判断された位置に基づき前記ガスジェネレータの膨張速度を制御する請求項６に記載の車内監視システム。 The airbag system including a gas generator having a variable inflation rate, wherein the at least one other system controls the inflation rate of the gas generator based on a determined position of a crew member. 6. The in-vehicle monitoring system according to 6.

特定の部類に含まれる占有体を内在する乗員室を有する自動車において、以下の手段を備えた車内監視システム：
ａ）占有体が位置する乗員室の一部を照射する手段；
ｂ）占有体からの反射した反射波を受信する受信手段；
ｃ）前記受信反射波に基づき占有体の信号特性を創出するために、前記受信反射波を処理するように前記受信手段に接続されたプロセッサー手段；
前記信号が、占有体の代表的なパターン及び占有体のパターン特性を含み、
ｄ）パターン認識手段であって、自動車内の占有物体の有無に関わり、かつ、前記パターン認識手段に含まれる受信反射波パターンに対応するデータに基づき前記信号を分類化できるように前記信号を処理することによって、乗員室内の占有体の有無を認識するパターン認識手段；
受信反射波のパターンに対応するデータは、占有体が位置しそうな乗員室の同じ部分を照射し、時を異にしてその照射領域に多様な占有体の占有状態あるいは不在状態を提供し、多様な占有体からの、あるいは、占有体の不在時の前記反射波を受信することによって予備的段階で取得され、
ｅ）前記信号の分類化に基づき自動車内の少なくとも１つの他のシステムに影響を与えるために前記パターン認識手段に接続された出力手段。In a vehicle having a passenger compartment containing an occupant included in a specific category, an in-vehicle monitoring system including the following means:
a) means for irradiating a part of the passenger compartment in which the occupant is located;
b) receiving means for receiving the reflected wave reflected from the occupant;
c) processor means coupled to the receiving means for processing the received reflected wave to create an occupant signal characteristic based on the received reflected wave;
The signal includes a representative pattern of the occupant and a pattern characteristic of the occupant;
d) Pattern recognition means for processing the signals so that the signals can be classified based on data relating to the presence or absence of an occupied object in the vehicle and corresponding to the received reflected wave pattern included in the pattern recognition means. Pattern recognition means for recognizing the presence or absence of an occupant in the passenger compartment by
The data corresponding to the pattern of the received reflected wave irradiates the same part of the passenger compartment where the occupant is likely to be located, and provides various occupant occupancy or absence states in the irradiation area at different times. Obtained in a preliminary stage by receiving the reflected wave from the occupant or in the absence of the occupant,
e) Output means connected to the pattern recognition means for influencing at least one other system in the vehicle based on the classification of the signals.