自動調節方向盤傾斜位置的系統和方法

自動調節方向盤傾斜位置的系統和方法
【專利摘要】本發明涉及自動調節方向盤傾斜位置的系統和方法。用于檢測汽車的駕駛員的頭和/或眼位置并基于頭和/或眼位置自動調節方向盤的位置以給駕駛員提供對儀表盤和路面的優化視野的系統和方法。系統和方法利用交通工具參數、駕駛員參數、和各種設置來確定方向盤的正確位置，包括方向盤的高度、距駕駛員的近距離、和傾斜角度。系統也可調節轉向柱的高度和/或長度以調節并提供方向盤的正確位置。
【專利說明】自動調節方向盤傾斜位置的系統和方法
[0001]1.【技術領域】
本公開涉及用于基于駕駛員的頭和/或眼的位置調節汽車方向盤的系統和方法。更具體地，本公開涉及自動調節汽車方向盤的位置以提供給駕駛員對儀表盤和路面的優化視野的系統和方法。
[0002]I1.【背景技術】
汽車通常裝備有轉向機構，其允許駕駛員控制汽車的行進路徑。現代轉向機構最通常地包括方向盤、轉向柱、和轉向布置，例如齒條和小齒輪布置，與至少前汽車車輪機械連通。方向盤通常連接到轉向柱的端部使得其安置成緊靠汽車駕駛員，使得駕駛員在就座時可方便并且舒服地夠到并轉向方向盤。
[0003]在使用中，如圖1中所示，方向盤10通常安置在汽車駕駛員(未示出)和位于汽車儀表板30上的儀表盤20之間。儀表盤20通常包括計量器、里程表、和/或系統控制器25，它們通知駕駛員與汽車相關的若干功能的狀態。儀表盤20優選地被定位成使得其可由駕駛員在駕駛汽車時清楚地看見，而無需要求駕駛員改變他或她的位置或姿勢。不過，因為方向盤10通常安置在駕駛員和儀表盤20之間，對儀表盤20的視野經常被方向盤10阻擋。而且，方向盤10的位置還應該優選地不阻擋對路面的視野，由此駕駛員擁有對路面的基本上清楚的、無阻擋的視野。
[0004]已知的是給汽車提供可調節的傾斜方向盤、可調節的轉向柱、和伸縮轉向柱以允許汽車駕駛員移動方向盤到舒服且方便的位置。可調節的傾斜方向盤允許方向盤的位置通過繞著在轉向柱的端部處的水平軸線樞轉而被移動到多個位置之一。可調節的轉向柱允許轉向柱的位置被升高和降低以改變方向盤的豎直位置。伸縮轉向柱允許轉向柱的長度被調節以改變方向盤與駕駛員的近距離。
[0005]而且，已知的是給汽車提供方便設置，其允許駕駛員存儲方向盤的優選位置到交通工具存儲器。這些設置允許駕駛員自動記起并調節方向盤的位置，例如在手動激活該設置時或在汽車起動時。
[0006]雖然已知的系統是有用的，但是仍需要一種系統和方法，其基于駕駛員的頭和/或眼的位置自動調節方向盤的位置，例如傾斜位置。還需要一種系統和方法，其通過最大化駕駛員對儀表盤和路面的可見性來提供增強的安全。因此，期望提供一種系統和方法，其基于駕駛員的頭和/或眼的位置自動調節方向盤的位置和/或傾斜。
[0007]II1.
【發明內容】

在至少一個實施例中，本公開提供了自動調節方向盤系統，其包括方向盤組件；頭位置傳感器，其構造并布置成檢測交通工具的駕駛員的頭的位置；和主控制器，其與頭位置傳感器和可調節方向盤組件通信，其中主控制器被構造成從方向盤組件接收輸入；從頭位置傳感器接收輸入；并基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件。
[0008]在至少另一個實施例中，本公開提供了一種自動調節方向盤系統的位置的方法，包括接收來自方向盤組件的輸入，其中輸入包括指示方向盤組件的方向盤的位置的信息；接收來自頭位置傳感器的輸入，其中該輸入指示駕駛員的頭的位置；和基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件，以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋的視野。
[0009]在至少另一個實施例中，本公開提供了非瞬時計算機可讀介質，其上存儲有計算機可執行指令，該指令在由處理器執行時使處理器執行一種方法，包括接收來自方向盤組件的輸入；接收來自頭位置傳感器的輸入；基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋視野。
[0010]本申請還提供了如下方案:
方案1.一種自動調節方向盤系統，包括:
方向盤組件；
頭位置傳感器，其構造和布置成檢測交通工具的駕駛員的頭的位置；以及 主控制器，其與頭位置傳感器和可調節的方向盤組件通信，其中主控制器被構造成:
從方向盤組件接收輸入；
從頭位置傳感器接收輸入；以及
基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件。
[0011]方案2.如方案I所述的系統，其中方向盤組件被基于駕駛員的頭位置調節以給駕駛員提供視線。
[0012]方案3.如方案2所述的系統，其中視線給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋視野。
[0013]方案4.如方案I所述的系統，其中方向盤組件包括:
方向盤；
轉向柱；以及
調節組件，其構造成調節方向盤的位置。
[0014]方案5.如方案4所述的系統，其中方向盤的位置包括高度、傾斜角度、和/或距駕駛員的近距離。
[0015]方案6.如方案I所述的系統，其中主控制器在被構造成調節方向盤組件時，被構造成發送信號給方向盤組件，其包括指示方向盤的傾斜角度、方向盤的高度和方向盤到駕駛員的近距離的信息。
[0016]方案7.如方案I所述的系統，其中主控制器還被構造成基于側部視鏡的角度確定駕駛員的頭的位置。
[0017]方案8.如方案I所述的系統，其中頭位置傳感器還被構造成確定交通工具的駕駛員的至少一只眼的位置。
[0018]方案9.一種用于自動調節方向盤系統的位置的方法，包括:
接收來自方向盤組件的輸入，其中該輸入包括指示方向盤組件的方向盤的位置的信
息；
接收來自頭位置傳感器的輸入，其中該輸入指示駕駛員的頭的位置；以及基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋的視野。
[0019]方案10.如方案9所述的方法，其中方向盤的位置包括高度、傾斜角度、和/或距駕駛員的近距離。
[0020]方案11.如方案9所述的方法，還包括發送信號給方向盤組件，其包括指示方向盤的傾斜角度、方向盤的高度、和方向盤到駕駛員的近距離的信息。
[0021]方案12.如方案9所述的方法，還包括基于側部視鏡的角度確定駕駛員的頭的位置。
[0022]方案13.如方案9所述的方法，其中來自頭位置傳感器的輸入還指示交通工具的駕駛員的至少一只眼的位置。
[0023]方案14.一種非瞬態計算機可讀介質，其上存儲有計算機可執行指令，所述指令在被處理器執行時使所述處理器執行一種方法，包括:
從方向盤組件接收輸入；
從頭位置傳感器接收輸入；以及
基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋的視野。
[0024]方案15.如方案14所述的非瞬態計算機可讀介質，其中來自方向盤組件的輸入包括指示方向盤組件的方向盤的位置的信息。
[0025]方案16.如方案14所述的非瞬態計算機可讀介質，其中來自頭位置傳感器的輸入指示駕駛員的頭的位置。
[0026]方案17.如方案14所述的非瞬態計算機可讀介質，其中來自頭位置傳感器的輸入指示駕駛員的至少一只眼的位置。
[0027]方案18.如方案14所述的非瞬態計算機可讀介質，還包括調節方向盤的傾斜以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋的視野。
[0028]IV.【專利附圖】

【附圖說明】
圖1說明了典型的方向盤和儀表盤布置的布局。
[0029]圖2示意性地說明了根據本公開的實施例的自動可調節方向盤系統的示例。
[0030]圖3說明了根據本公開的實施例的實施在具有駕駛員的交通工具中的自動可調節方向盤系統的側視示例。
[0031]圖4說明了根據本公開的至少一個實施例的適合與自動可調節方向盤系統一起使用的駕駛員頭位置設備的總覽。
[0032]圖5說明了用于確定適合與根據本公開的至少一個實施例的系統一起使用的駕駛員頭位置的布置的總覽。
[0033]圖6說明了根據本公開的實施例的用于確定方向盤位置調節的方法。
[0034]圖7A說明了根據本公開的實施例的在坐標系中的方向盤系統的可調節參數。
[0035]圖7B說明了被調節的圖7A的參數。
[0036]圖7C和7D說明了圖7A和7B的方向盤系統的參數的幾何關系。
[0037]在給出了下面的對附圖的可實現的描述后，本公開的各個發明方面對本領域技術人員是清楚明白的。
[0038]V.【專利附圖】

【附圖說明】
按照要求，這里公開了本發明的具體實施例。公開的實施例僅是示例，這些示例可以各種不同的和代替的形式，和它們的組合被具體化。在本文中被使用時，例如，“示例性”和類似術語廣義地指的是用作說明、樣品、模型或樣式的實施例。
[0039]附圖不一定是按比例繪制的并且一些特征可能被夸大或最小化，例如以示出特定部件的細節。在一些情況下，非常公知的部件、系統、或方法沒有被具體描述以不阻礙對本發明的理解。因此，本文公開的具體的結構和功能細節不應被解釋為限定性的，而僅是作為權利要求的基礎以及作為教導本領域技術人員采用本公開的代表性基礎。
[0040]在至少一個實施例中，本公開提供了一種系統，其執行一種方法，基于汽車的駕駛員的頭和/或眼的位置自動調節各種汽車部件的位置，例如汽車方向盤的位置和傾斜。駕駛員的頭的位置可由于例如駕駛員的改變、駕駛員姿勢的改變、駕駛員座椅位置的改變等而改變。
[0041]該系統通過自動調節方向盤的位置和/或傾斜而增強了可見性使得駕駛員對儀表盤和路面的可見性被改善而無需例如對交通工具的手動輸入或駕駛員的身體調節的動作。該系統通過基于駕駛員的頭和/或眼的位置自動調節方向盤的位置和/或傾斜來最小化不正確的用戶調節的影響。
[0042]雖然本技術的實施例在本文中主要參照汽車交通工具來描述，但是這些概念同樣適用于具有可調節方向盤的任何類型的交通工具。其它交通工具類型包括飛行器、航海器、和摩托車。
[0043]在至少一個實施例中，本公開提供了響應于駕駛員的位置或位置的改變，例如頭位置和/或眼位置。對交通工具的方向盤的位置的自動摩托化調節，例如汽車。在至少一個實施例中，系統利用一個或多個駕駛員監測設備檢測頭和/或眼位置并且此后調節方向盤的傾斜以給駕駛員提供對儀表盤和/或路面的最優可見性。在至少一個實施例中，系統基于頭和/或眼位置和用戶喜好調節方向盤的位置。在一個或多個實施例中，本公開的系統基于一種或多種方法獲得駕駛員頭和/或眼位置，方法包括(i)接收來自駕駛員頭和/或眼位置傳感器的輸入，(ii)基于后視鏡的位置或調節確定對頭和/或眼位置的估計，或(iii)基于駕駛員的站立高度、坐立高度、和/或座椅位置信息來確定對頭和/或眼位置的估計。在一些實施例中，駕駛員的站立高度可被輸入該系統使得駕駛員的坐立高度可由系統基于站立高度-坐立高度之間的被接受關系或相關性來估計。站立高度-坐立高度關系可例如由存儲的查詢表來提供。站立高度-坐立高度關系也可類似地提供對駕駛員的臂展的估計。在一些實施例中，方向盤的位置包括方向盤的豎直位置(高度)、方向盤的伸縮位置、和/或方向盤的傾斜位置。
[0044]圖2和3示意性地說明了根據本公開的實施例的自動可調節方向盤系統200。自動可調節方向盤系統200被構造和設計用于和汽車205 —起使用。方向盤系統200包括至少一個駕駛員頭和/或眼位置傳感器210、主控制器220、和調節組件230。雖然駕駛員頭和/或眼位置傳感器210被示出為安裝在中間后視鏡215上的單個傳感器，但是這種布置僅作為示例被提供。各種其它的傳感器布置和安裝位置也是可行的，如下面將討論的。雖然在圖3中未明確地示出連接，但是每個傳感器210和調節組件230都與主控制器220通信。
[0045]主控制器220，例如交通工具控制單元，包括處理器(未示出)和存儲機構(未示出)。存儲機構包括非瞬時計算機可讀介質，其存儲計算機可執行指令，該指令在被處理器執行時，使處理器開始根據本文中的公開對方向盤240的位置的調節。存儲器也可存儲其它的信息，包括例如預先選擇的交通工具設置，例如方向盤位置設置(例如，預先設置的傾斜位置)，方向盤位置包括傾斜，和其它預先選擇的設置。
[0046]方向盤系統200基于駕駛員260的頭和/或眼位置自動調節方向盤240的位置以給坐在汽車座椅270內的駕駛員260提供分別對(儀表板255的)儀表盤250和路面(未示出)的通過視線262、264的無阻擋視野。主控制器220從駕駛員頭和/或眼位置傳感器210接受輸入。基于所接受的輸入，主控制器220提供輸出給調節組件230以調節方向盤240的位置。如所規定的，可調節參數包括方向盤240的傾斜，方向盤的高度，和方向盤與駕駛員的近距離。高度和近距離可通過調節轉向柱245來改變。調節組件230被布置和構造成調節方向盤240相對于轉向柱235的位置。調節組件230也可被布置和構造成調節轉向柱235相對于汽車205的位置。調節組件230可包括各種調節機構，例如傾斜機構、高度機構和近距離機構。方向盤240的傾斜可通過調節將方向盤240連接到轉向柱245的調節組件230的傾斜機構(未具體示出)來改變。在可行的實施例中，方向盤240的高度可通過連接方向盤240和轉向柱245的調節組件230的高度機構(未具體示出)來改變和/或方向盤240與駕駛員260的近距離可通過連接方向盤240和轉向柱245的調節組件230的近距離機構(未具體示出)來改變。
[0047]雖然調節組件230被示出為兩個分開的單元，其直接地和/或通過調節轉向柱245間接地調節方向盤240的位置，但是調節組件230可以其它方式被構造，例如通過包括單個調節組件，其直接地和/或通過轉向柱245間接地調節方向盤240。在可行的實施例中，調節組件230包括一個模塊，其調節方向盤240和/或轉向柱235的傾斜、高度和/或近距離。在其它的可行的實施例中，調節組件230包括兩個或更多模塊，它們單獨地調節方向盤240和/或轉向柱235的傾斜、高度和/或近距離。
[0048]對于方向盤240的近距離位置被通過轉向柱的調節來改變的實施例，調節組件230調節轉向柱245的沿著其縱向軸線的長度以將方向盤240定位成更接近或更遠離駕駛員260。調節組件230也可調節轉向柱230的高度，例如通過繞著與轉向柱245相對的端部樞轉轉向柱245以有效地升高或降低方向盤240的位置。調節組件230還調節方向盤240的傾斜角度，例如通過繞著轉向柱245的端部樞轉方向盤240。方向盤和/或轉向柱的位置可被調節以將方向盤240定位到例如更加舒服和/或人體工程學的正確位置以避免駕駛員260疲勞，同時提供了分別對儀表盤250和路面的最優的或無阻擋的視線262和264。
[0049]在至少一些實施例中，方向盤系統200監測多個可影響駕駛員260的頭的位置并由此影響駕駛員260的視線262、264的變量。影響視線262、264的變量可包括例如駕駛員260的改變(駕駛員A變到駕駛員B)，駕駛員260姿勢的改變，座椅270或其頭枕275的位置的調節，其它駕駛員設置的改變等。在至少一些實施例中，方向盤系統200考慮了多個變量中的一個或多個以確定是否應該以及在何種程度上調節方向盤240和/或轉向柱245的位置以維持最優的視線262、264，如在下文更徹底討論的。在至少一些實施例中，方向盤系統200監測多個變量以確定是否應該以及在何種程度上調節方向盤240和轉向柱245并且自動完成維持最優視線262、264所必需的調節。
[0050]主控制器220被布置成與駕駛員頭和/或眼位置傳感器210和調節組件230通信并從其接受輸入。通信信道為被明確示出，但可以是有線的和/或無線的。調節組件230包括馬達(被認為被示例性示出，盡管未被具體示出)和調節，或致動機構(也被認為是示意性示出，盡管未被具體示出)，它們接收來自主控制器220的輸入。致動結構和馬達基于從主控制器220接收的輸入調節方向盤240和/或轉向柱245的位置。致動機構可包括微處理器、螺線管、和/或其它類似部件，其被布置和構造成調節方向盤240和轉向柱245的位置，如本公開通篇討論的。
[0051]駕駛員頭位置傳感器210可被選擇性地編程從而以各種方式確定駕駛員的頭和/或眼位置。駕駛員260的頭和/或眼位置可被檢測以基于事件的發生或駕駛員輸入確定初始方向盤位置。事件的發生可包括例如駕駛員進入汽車205，起動汽車205，調節座椅270和/或頭枕275，或調節中間后視鏡215或側方視鏡等。駕駛員輸入可包括例如駕駛員喜好的激活，激活遙控鑰匙、重置系統等。在檢測駕駛員260的頭的位置時，頭位置傳感器210提供輸入給主控制器220。
[0052]主控制器220單獨基于駕駛員的頭和/或眼位置，或與初始方向盤位置組合地確定對方向盤240的合適調節。初始方向盤位置可基于例如駕駛員喜好、工廠標準、駕駛信息例如站立高度、和座椅位置等，并且指示在駕駛員的頭和/或眼位置改變之前的駕駛員的正確的或優選的方向盤位置。在檢測到駕駛員的頭和/或眼位置的改變時，主控制器220自動調節方向盤240的位置到確定的合適位置，使得維持了最優的或期望的視線262和264。方向盤位置可由方向盤系統200自動調節，例如在起動時(在接合汽車205的驅動系統之前)或在駕駛員請求時，以在合適時重新定位方向盤240。
[0053]在一個實施例中，方向盤系統200在某些情況下，例如在接合汽車205的驅動系統時，在將汽車205的變速器從“駐車”移除時等，去激活。方向盤系統200在去激活的原因被去除時被重新激活，例如在驅動系統被分離時，變速器被恢復到“駐車”位置等。
[0054]在至少一個實施例中，駕駛員頭和/或眼位置傳感器210被定位在中間后視鏡215上。指出傳感器210被定位在中間后視鏡215上不是在限定性意義下做出的，因為傳感器210可以多種方式中的任一種與中間后視鏡215相關聯，例如通過安裝在中間后視鏡215的外表面上和/或被定位成至少部分地位于中間后視鏡215內。在其它實施例中，駕駛員頭位置傳感器210被定位在乘客艙內的其它合適位置，其允許傳感器210感測駕駛員的頭和/或一只或兩只眼而沒有阻擋，例如在擋風玻璃、儀表板、頂篷等上。
[0055]在一些實施例中，方向盤240和/或轉向柱245的位置可由駕駛員260使用至少一個方向盤位置開關或杠桿(未示出)來手動調節。在至少一些實施例中，方向盤系統200被構造成由用戶以各種方式控制、設置或調節，方式包括本文描述的那些。在一個實施例中，系統200可有用戶打開和關閉。打開和關閉系統允許對方向盤240的自動調節由用戶啟用和禁用。
[0056]在至少一個實施例中，方向盤系統200提供了多個視線設置，包括例如駕駛員優選(由駕駛員260預先選擇)和系統建議(由方向盤系統200確定)。視線選擇可被存儲在主控制器220內并可被檢索。存儲駕駛員優選的視線和優選的方向盤設置允許駕駛員預先選擇對儀表盤和/或路面的優選視線，并允許對預先選擇的信息快速檢索以由此改善用戶效率并提聞系統可見性。
[0057]在至少一個實施例中，方向盤系統200被構造成通過用戶-交通工具界面(未具體示出)例如觸敏顯示器或其它手動控制器來接收預先選擇。方向盤系統200此后維持由駕駛員預先選擇的優選視線，即使是在駕駛員的頭的位置改變時。
[0058]系統建議的視線和方向盤設置允許系統確定和建議視線(例如系統確定的可能是形成對儀表盤和路面的最優(無阻擋)視野的理想視線)。在至少一些實施例中，理想視線可根據駕駛條件而變化，例如速度、城市道路/高速路、天氣、一天中的時間、轎車負載、位置或方向等。方向盤系統200可使用這些參數確定理想視線并基于駕駛員的頭的位置維持這些視線。在至少一些實施例中，方向盤系統200在接收來自駕駛員的指示接受建議的視線的指示時采用建議的視線。在一個或多個可行的實施例中，方向盤系統200在確定了視線之后采用這些視線，而沒有將它們建議給駕駛員和/或接收并接受它們作為來自駕駛員的輸入。一旦方向盤系統200采用了建議的視線，方向盤系統200此后維持系統建議的視線設置，即使在駕駛員的頭的位置改變時。
[0059]圖4說明了適合與根據本公開的至少一個實施例的系統一起使用的駕駛員頭位置傳感器的示例，例如在圖2和3中示出并參照其描述的實施例。駕駛員頭位置傳感器300可采用并接收來自各種技術的輸入，包括攝像機310、雷達和/或投射器320。駕駛員頭位置傳感器300使用來自攝像機310、雷達和、或投射器320的輸入來確定駕駛員260的頭的位置，使得可確定駕駛員的視線。在一些實施例中，確定駕駛員的頭的位置包括具體地確定駕駛員260的頭的中點265的位置或駕駛員260的眼中的一只或兩只的位置。
[0060]駕駛員頭位置傳感器300可使用三維(3D)成像等。駕駛員頭位置傳感器300的示例性技術和眼位置傳感器包括SmartEye?自動對準系統的各種模型，例如傳感器模型SP1052/01,由密歇根的 SmartEye Corporation of Rochester Hills 制造的，以及由以色列PrimeSense Ltd.0f Tel-Aviv制造的PrimeSense自然互動系統的各種模型。
[0061]子系統和由它們執行的確定頭位置的相關方法可被稱為輸入子系統和方法，或簡稱為輸入系統，因為它們提供主動輸入給整個系統200 (例如，給主控制器220)以供確定方向盤240的位置和/或方向盤240的位置中的所需改變是所用。確定駕駛員的頭和/或眼位置的輸入系統和方法，除了三維成像以外，還包括例如(I)兩個內部攝像機，彼此交錯地安裝，以估計駕駛員的頭的三維(3D)位置；(II)結構光傳感器；(III)單個攝像機，其采用先進的面部姿態估計算法和駕駛員具體眼距離標定；(IV)鏡子(中間的和/或側方的)，其包括內部安裝的攝像機，其僅需檢測駕駛員的視線；和(￥)兩個(或多個)分開的同樣傳感器的模塊，其允許三角測量以確定駕駛員的頭的位置。在至少一些實施例中，駕駛員的眼位置是基于駕駛員的頭的尺寸和/或位置估計的。
[0062]在至少一些實施例中，其它的輸入系統和方法可被使用，或替換地，與一個或多個其它輸入系統或方法一起來確定駕駛員的頭位置。這些其它輸入系統和方法包括例如基于后視鏡的調節和/或位置的估計；和基于已知的視線、已知的坐立高度、和駕駛員的座椅位置的估計。如上討論的，站立高度-坐立高度關系可被存儲在交通工具的存儲器中，例如通過查詢表。站立高度-坐立高度關系也可提供對駕駛員的臂展的估計。在一些實施例中，方向盤的位置包括方向盤的豎直位置(高度)、方向盤的伸縮位置、和/或方向盤的傾斜位置。
[0063]適合與本公開一起使用的后視鏡系統400在圖5中示出。用于和汽車405 —起使用的后視鏡系統(子系統)400包括主控制器470，其與鏡子組件410、420、430通信。主控制器470可以和上面討論的主控制器220 —樣。
[0064]鏡子組件410、420、430中每一個都包括馬達412、422、432和反光元件414、424、434，例如鏡子。馬達412、422、432可由主控制器470或其它控制器使用來分別調節反光元件414、424、434的角度以及由此調節由反光元件414、424、434提供到駕駛員460的視線416、426、436。反光元件414、424、434的角度以及由此視線416、426、436可存儲在主控制器470中。對駕駛員460的頭位置的估計此時可通過接收后視鏡410、420、430的優選視線、儀表板455的儀表盤450、路面(未不出)、和方向盤440的位置來確定。這些設置此后可存儲為初始設置。一旦建立了初始設置，對這些變量中的任一個的調節，例如后視鏡410、420、430，可被主控制器470所用，有或沒有明確指示駕駛員頭位置的輸入(例如，攝像機數據)，來確定合適的調節以維持對儀表盤450和路面的視線。
[0065]類似地，基于已知的站立高度、坐立高度、和座椅位置的估計也可被使用。例如，初始設置可包括例如駕駛員高度、坐立高度、座椅位置、和基于汽車鏡子角度和方向盤位置建立的視線。一旦被建立，對這些變量的任一個的調節可被主控制器檢測以確定方向盤的合適調節從而通過使用初始設置變量來維持視線。
[0066]圖6說明了根據本公開的實施例的用于確定方向盤位置調節的方法。應該理解，方法600的步驟不一定是按照特定順序給出的并且以替換的順序執行步驟中的一些或全部是可能的并且可行的。這些步驟以圖示的順序給出是為了易于描述和說明。在不脫離所附權利要求的范圍的情況下，步驟可被增加、省略和/或同時執行。
[0067]應該理解，圖示的方法600可在任何時間結束。在某些實施例中，這個過程的步驟中的一些或全部，和/或基本上等同的步驟由系統執行，例如本我們描述的系統，或更具體地由處理器執行，例如本文描述的處理器(例如，本文描述的主控制器220、470的處理器)，執行非瞬時計算機可讀存儲介質上存儲或包括的計算機可讀指令。
[0068]在框602，系統被激活。在框604，系統接收汽車部件的初始設置的輸入，如上所述，包括例如轉向柱和/或方向盤的位置。在框606，系統接收駕駛員輸入以調節初始設置中的一個或多個。在608，系統檢測駕駛員的頭的位置并且計算轉向柱和方向盤的位置的合適調節以維持駕駛員對儀表盤和路面的最優視線。在決定菱形610，系統確定汽車是否處于“駐車”。如果“否”，在框612系統不會調節方向盤或轉向柱的位置。如果“是”，在框614系統基于計算的調節調節轉向柱和方向盤的位置。在框616，系統存儲駕駛員的調節后設置并基于調節后設置計算駕駛員的“偏愛”或“喜好”。偏愛可在相關聯的駕駛員下次調節他/她的位置或系統設置時被考慮。在框612和框616后，系統結束該過程并等待系統的重新激活。
[0069]圖7A和7B說明了根據本公開的汽車的方向盤系統的可調節參數。圖7A和7B描繪了布局參數，在二維(2D)坐標系700中(具有以毫米為單位列出的X和y軸)，包括根據本公開的至少一個實施例的各種系統部件的位置。本技術使用一種或多種算法來基于駕駛員的頭的位置計算對儀表盤和路面的最優視線。本技術(例如，系統200)此時通過基于方向盤的已知參數調節方向盤的位置(同時考慮駕駛員喜好)來調節方向盤的位置以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋視野。本公開的系統識別駕駛員(坐在具有頭枕775的座椅770中)的頭或眼點710的相對于儀表盤720的位置。基于駕駛員的確定的眼點710確定駕駛員的(通過擋風玻璃725)對儀表盤720和路面的最優視線715。系統此時調節方向盤730的位置使得方向盤730的至少一部分，例如邊沿，不阻擋最優視線715。為了調節方向盤730的位置，轉向柱745可在樞轉點740上沿豎直方向上下調節所確定的角度750，或者方向盤730可沿著中心735被傾斜使得方向盤的那部分，例如邊沿，不干擾通過擋風玻璃725的儀表盤720和路面的最優視線。[0070]本公開的系統的主控制器220和/或470利用上述的部件參數(例如，駕駛員眼點，儀表盤頂點，方向盤頂點等)自動調節汽車的方向盤的位置以給駕駛員提供對儀表盤和路面的最優視線。主控制器220和/或470使用方程基于汽車部件的布局和駕駛員的頭的位置來計算最優視線。系統利用方向盤和儀表盤的已知參數、以及方向盤的所確定的參數、頭或眼點、和/或優選設置來確定最優視線；并且基于所確定的合適位置調節轉向柱和方向盤的位置和/或傾斜以維持最優視線。
[0071]下面的示例方程和計算可被用于基于所確定的駕駛員的頭的位置來確定駕駛員的對儀表盤和路面的最優視線。示例性參數包括交通工具的參數和駕駛員的參數。交通工具參數通常基于交通工具部件是已知的。駕駛員參數通常是未知的并且必須根據本文中的公開確定。交通工具參數包括與方向盤和儀表盤相關的各種參數。方向盤參數包括下面:方向盤直徑SWdiameter,方向盤樞軸到中心的距離SWPC,方向盤最小傾斜角度SWAmin,方向盤最大傾斜角度SWAmax,方向盤樞軸x坐標SWPivx,和方向盤樞軸y坐標SWPivy。儀表盤參數包括儀表盤X坐標IPx和儀表盤I坐標IPy。駕駛員參數包括在X和y坐標中的駕駛員的眼點。駕駛員的眼點包括眼點X坐標Eyex和眼點y坐標Eyey。
[0072]本文中使用的示例方程和計算將參照圖7A和7B討論。視線基于坐在具有頭枕775的座椅770中的駕駛員(未示出)的眼點710。眼點710確定駕駛員通過擋風玻璃720對儀表盤720，方向盤730，和路面的視線。如上所述，駕駛員的視線可被方向盤730的頂點732和儀表盤720的頂點722 (也稱為儀表盤(IP)點)阻擋。因此，方向盤中心735和方向盤樞軸740允許方向盤730和轉向柱745的位置被改變到更加合適的位置，如本文中討論的。
[0073]為了進行本文討論的計算，系統找到下面兩條線之間的交點:(I)形成在眼點710和儀表盤720的頂點722之間的直線715，和(2)由方向盤730的各個可調節頂點732的軌跡形成的線。當確定交點時，注意到線715是直線而方向盤730的各個可調節頂點732構成圓。圓和直線之間的交點是基于幾何計算的，如下所討論的。
[0074]圖7C和7D說明了圖7A和7B的方向盤系統700的參數的幾何關系。方向盤730和轉向柱745的幾何學，如在圖7C和7D中所示，包括方向盤樞軸SWPiv740，方向盤中心735，方向盤730的頂點732，轉向柱745或方向盤樞軸到中心的長度SWPC，方向盤半徑734(由方向盤直徑除以2或SWdiameter/2給出)，以及delta,其由從方向盤樞軸SWPiv到方向盤730的頂點732的距離給出。方向盤730和轉向柱745的幾何學產生了如下方程:
【權利要求】
1.一種自動調節方向盤系統，包括: 方向盤組件； 頭位置傳感器，其構造和布置成檢測交通工具的駕駛員的頭的位置；以及 主控制器，其與頭位置傳感器和可調節的方向盤組件通信，其中主控制器被構造成: 從方向盤組件接收輸入； 從頭位置傳感器接收輸入；以及 基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件。
2.如權利要求1所述的系統，其中方向盤組件被基于駕駛員的頭位置調節以給駕駛員提供視線。
3.如權利要求2所述的系統，其中視線給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋視野。
4.如權利要求1所述的系統，其中方向盤組件包括: 方向盤； 轉向柱；以及 調節組件，其構造成調節方向盤的位置。
5.如權利要求4所述的系統，其中方向盤的位置包括高度、傾斜角度、和/或距駕駛員的近距離。
6.如權利要求1所述的系統，其中主控制器在被構造成調節方向盤組件時，被構造成發送信號給方向盤組件，其包括指示方向盤的傾斜角度、方向盤的高度和方向盤到駕駛員的近距離的信息。
7.如權利要求1所述的系統，其中主控制器還被構造成基于側部視鏡的角度確定駕駛員的頭的位置。
8.如權利要求1所述的系統，其中頭位置傳感器還被構造成確定交通工具的駕駛員的至少一只眼的位置。
9.一種用于自動調節方向盤系統的位置的方法，包括: 接收來自方向盤組件的輸入，其中該輸入包括指示方向盤組件的方向盤的位置的信息； 接收來自頭位置傳感器的輸入，其中該輸入指示駕駛員的頭的位置；以及基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋的視野。
10.一種非瞬態計算機可讀介質，其上存儲有計算機可執行指令，所述指令在被處理器執行時使所述處理器執行一種方法，包括: 從方向盤組件接收輸入； 從頭位置傳感器接收輸入；以及 基于來自方向盤組件的輸入和來自頭位置傳感器的輸入調節方向盤組件以給駕駛員提供對儀表盤和路面的無阻擋的視野。
【文檔編號】B62D1/187GK103448785SQ201310218314
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年6月4日 優先權日:2012年6月4日
【發明者】J.A.奧爾卡扎, D.M.薩拉, J-T.王 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司