車用非接觸控制系統及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種車用非接觸控制系統及控制方法，包括信號采集單元，包括至少一個生物電傳感器，用于采集生物電信號；信號處理單元，包括硬件信號處理電路和微控制器，所述硬件信號處理電路與所述信號采集單元連接，將采集的生物電信號進行解調濾波處理后，通過AD采樣輸入微控制器，所述微控制器與硬件信號處理電路連接，用于識別人肢體的運動軌跡，并將所識別的運動軌跡轉換為相應的操作指令；目標單元，連接所述的信號處理單元，根據所述信號處理單元的操作指令執行相應的操作。通過本發明所述的控制系統，無需與任何物體接觸，僅通過人的肢體在特定區域內執行特定或預存儲的動作，即可實現對汽車的控制。
【專利說明】車用非接觸控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車控制系統，具體涉及一種車用非接觸控制系統及控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車技術的發展，顧客對汽車的舒適性和實用性要求越來越高。現階段市場上汽車控制系統中控制部件多使用機械式或按鍵式，在觸覺上給人生硬、單調、乏味的感覺，并且機械式或按鍵式開關經過長時間工作后容易損壞，外表易產生老舊現象，影響美觀。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種車用非接觸控制系統及控制方法，通過該控制系統無需與任何物體接觸，僅通過人的肢體在特定區域內執行預存儲的動作，即可實現對汽車的控制。
[0004]本發明所述車用非接觸控制系統，包括:
[0005]信號采集單元，包括至少一個生物電傳感器，用于采集生物電信號；
[0006]信號處理單元，包括硬件信號處理電路和微控制器，所述硬件信號處理電路與所述信號采集單元連接，將采集的生物電信號進行解調濾波處理后，通過AD采樣輸入微控制器，所述微控制器與硬件信號處理電路連接，用于識別人肢體的運動軌跡，并將所識別的運動軌跡轉換為相應的操作指令；
[0007]目標單元，連接所述的信號處理單元，根據所述信號處理單元的操作指令執行相應的操作。
[0008]通過硬件信號處理電路進行解調濾波處理，能夠有效降低信號的干擾，減少微控制器的負擔，經過濾波后的信號通過AD采樣輸入到微控制器，微控制器運行軟件(包括濾波算法、邏輯判斷算法和控制算法)對采樣的信號做進一步的濾波和邏輯處理，然后將處理結果輸送到目標單元，通過目標單元執行相應的操作。
[0009]所述目標單元包括執行器和顯示屏，分別與微控制器連接，所述執行器根據所述微控制器的操作指令執行相應的操作，所述顯示屏顯示執行狀態。
[0010]所述信號采集單元包括兩兩對稱布置在中控臺兩側的第一、第二、第三、第四、第五、第六生物電傳感器，且第一、第二、第三、第四生物電傳感器布置在同一水平面，第五、第六生物電傳感器布置在第一、第二、第三、第四生物電傳感器所在水平面的上方/下方。
[0011]還包括一關閉或開啟該控制系統的開關按鈕，該開關按鈕設置在方向盤上。
[0012]還包括一電源模塊，為該控制系統提供穩定的電能，所述電源模塊包括保護電路、穩壓電路以及降壓電路。
[0013]所述硬件信號處理電路包括解調電路、濾波電路和AD采樣電路。
[0014]當人的肢體靠近生物電傳感器時，生物電傳感器檢測到的生物電能較大，同理人的肢體遠離生物電傳感器時，生物電傳感器檢測的到生物電能相對變弱。該系統通過多個生物電傳感器形成陣列，共同檢測人肢體的生物電信號。當人肢體所處的位置不同，每個生物電傳感器所檢測到的生物電能的大小也不同,對多個生物電傳感器檢測到的電能大小進行綜合分析，即可得出人的肢體在這一平面上所處的位置；當人的肢體移動時，每個生物電傳感器的檢測值也會隨之變化，同上述原理可以再次計算出人是肢體在這一平面上所處的位置，當增加采樣速度時，即可得到人的肢體在這一平面上的運動軌跡，將人肢體的運動軌跡與預存儲的運動軌跡信息對比，匹配后，顯示屏負責將系統分析結果顯示出來，并通過執行器執行該肢體運動所相應的操作內容。
[0015]本發明所述的車用非接觸控制系統的控制方法，其步驟如下:
[0016]A、信號采集單元通過生物電傳感器連續采集人肢體的生物電信號；
[0017]B、信號處理單元通過硬件信號處理電路對信號采集單元檢測的生物電信號進行解調、濾波處理后，通過AD采樣輸入微控制器，微控制器對AD采樣的數據進行運動軌跡識另O，判斷出人肢體的運動軌跡，確定與該運動軌跡相對應的操作指令，并將操作指令輸入給目標單元；
[0018]C、目標單元根據信號處理單元輸出的操作指令執行相應的操作。
[0019]所述目標單元包括執行器和顯示屏，所述執行器根據所述微控制器的操作指令執行相應的操作，所述顯示屏顯示執行狀態。
[0020]所述控制系統能根據用戶熟悉、喜歡的動作自定義其功能，當系統進入學習功能模式時，用戶只需在指定區域執行動作，系統對該動作進行第一次記錄，系統提示再次執行該動作，當用戶輸入的兩次動作相同時，系統提示該動作記錄成功，顯示屏提示可選擇的映射功能，用戶挑選一種功能與該動作進行匹配，匹配成功后，控制系統將本次信息存儲于微控制器中，即使對系統斷電，該信息也不會丟失，用戶后期可對本信息進行修改。
[0021]所述系控制統通過位于同一水平面的多個生物電傳感器形成陣列，共同檢測人肢體的生物電信號；當人肢體所處的位置不同，每個生物電傳感器所檢測到的生物電能的大小也不同，對多個生物電傳感器檢測到的生物電能值進行綜合分析，即能得出人肢體在這一平面上所處的位置；當增加采樣速度時，即可得到人的肢體在這一平面上的運動軌跡，將人肢體的運動軌跡與預存儲的運動軌跡信息對比，匹配后，查詢該運動軌跡所對應的操作指令，顯示屏將系統分析結果顯示出來，并通過執行器執行該肢體運動所相應的操作內容。
[0022]本發明具有以下優點:該控制系統無需接觸任何物體，直接使用人的肢體在特定區域內執行該系統內預存儲的動作，即可實現對汽車的控制，操作非常簡單，且可靠性較高；并且用戶可根據自己熟悉、喜歡的動作自定義其功能，能夠滿足不同用戶的使用要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的組成框圖；
[0024]圖2是本發明的結構框圖；
[0025]圖3是本發明中傳感器和開關按鈕在車內的安裝結構示意圖；
[0026]圖4是生物電傳感器檢測到生物電能強弱的示意圖之一；
[0027]圖5是生物電傳感器檢測到生物電能強弱的示意圖之二。
【具體實施方式】[0028]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0029]如圖1和圖2所示的車用非接觸控制系統，包括信號采集單元、信號處理單元、目標單元、電源模塊12和開關按鈕7 ；
[0030]信號采集單元，包括至少一個生物電傳感器，用于采集生物電信號；
[0031]信號處理單元，包括硬件信號處理電路8和微控制器9，所述硬件信號處理電路8與所述信號采集單元連接，將采集的生物電信號進行解調濾波處理后，通過AD采樣輸入微控制器9，所述微控制器9與硬件信號處理電路8連接，用于識別人肢體的運動軌跡，并將所識別的運動軌跡轉換為相應的操作指令；
[0032]目標單元，所述目標單元包括執行器10和顯示屏11，分別與微控制器9連接，所述執行器10根據所述微控制器9的操作指令執行相應的操作，所述顯示屏11顯示執行狀態。
[0033]電源模塊12，為該控制系統提供穩定的電能，所述電源模塊12包括保護電路、穩壓電路以及降壓電路。
[0034]開關按鈕7，將開關按鈕7設置在方向盤13上，選擇是否開啟該控制系統的識別功能，以避免行車中引起誤操作。
[0035]當人的肢體靠近生物電傳感器時，生物電傳感器檢測到的生物電能較大，同理人的肢體遠離生物電傳感器時，生物電傳感器檢測的到生物電能相對變弱。該系統通過多個生物電傳感器形成陣列，共同檢測人肢體的生物電信號。當人肢體所處的位置不同，每個生物電傳感器所檢測到的生物電能的大小也不同,對多個生物電傳感器檢測到的生物電能值進行綜合分析，即可得出人的肢體在這一平面上所處的位置；當人的肢體移動時，每個生物電傳感器的檢測值也會隨之變化，同上述原理可以再次計算出人肢體在這一平面上所處的位置，當增加采樣速度時，即可得到人的肢體在這一平面上的運動軌跡，將人肢體的運動軌跡與預存儲的運動軌跡信息對比，匹配后，顯示屏11負責將系統分析結果顯示出來，并通過執行器10執行該肢體運動所相應的操作內容。
[0036]本發明所述的車用非接觸控制系統的控制方法，其步驟如下:
[0037]A、信號采集單元通過生物電傳感器連續采集人肢體的生物電信號；
[0038]B、信號處理單元通過硬件信號處理電路8對信號采集單元檢測的生物電信號進行解調、濾波處理后，通過AD采樣輸入微控制器9，微控制器9對AD采樣的數據進行運動軌跡識別，判斷出人肢體的運動軌跡，確定與該運動軌跡相對應的操作指令，并將操作指令輸入給目標單元；
[0039]C、目標單元根據信號處理單元輸出的操作指令執行相應的操作。
[0040]所述目標單元包括執行器10和顯示屏11，所述執行器10根據所述微控制器9的操作指令執行相應的操作，所述顯示屏11顯示執行狀態。
[0041]所述控制系統能根據用戶熟悉、喜歡的動作自定義其功能，當系統進入學習功能模式時，用戶只需在指定區域執行動作，系統對該動作進行第一次記錄，系統提示再次執行該動作，當用戶輸入的兩次動作相同時，系統提示該動作記錄成功，顯示屏11提示可選擇的映射功能，用戶挑選一種功能與該動作進行匹配，匹配成功后，控制系統將本次信息存儲于微控制器9中，即使對系統斷電，該信息也不會丟失，用戶后期可對本信息進行修改。
[0042]所述系控制統通過位于同一水平面的多個生物電傳感器形成陣列，共同檢測人肢體的生物電信號；當人肢體所處的位置不同，每個生物電傳感器所檢測到的生物電能的大小也不同，對多個生物電傳感器檢測到的生物電能值進行綜合分析，即能得出人肢體在這一平面上所處的位置；當增加采樣速度時，即可得到人的肢體在這一平面上的運動軌跡，將人肢體的運動軌跡與預存儲的運動軌跡信息對比，匹配后，查詢該運動軌跡所對應的操作指令，顯示屏11將系統分析結果顯示出來，并通過執行器10執行該肢體運動所相應的操作內容。
[0043]以下以信號采集單元為六個生物電傳感器，第一、第二、第三、第四、第五、第六生物電傳感器1、2、3、4、5、6兩兩對稱布置在中控臺14兩側，且第一、第二、第三、第四生物電傳感器1、2、3、4布置在同一水平面，第五、第六生物電傳感器5、6布置在第一、第二、第三、第四生物電傳感器1、2、3、4所在水平面的上方(或下方)為例，對本發明所述的控制系統進行說明:
[0044]如圖3所示，第五生物電傳感器5、第三生物電傳感器3、第一生物電傳感器I從前到后依次布置在中控臺14的左側，第六生物電傳感器6、第二生物電傳感器2、第四生物電傳感器4從前到后依次布置在中控臺14的右側。第一生物電傳感器1、第二生物電傳感器2、第三生物電傳感器3和第四生物電傳感器4組成一生物電傳感器網，用于判斷人的肢體在水平方向的坐標位置和運動軌跡。第一生物電傳感器1、第二生物電傳感器2、第五生物電傳感器5和第六生物電傳感器6組成另一生物電傳感器網，用于判斷人的肢體在垂直方向的坐標位置和運動軌跡。通過這兩個生物電傳感器網能夠有效判斷出人肢體在一維、二維和三維空間中的運動情況。
[0045]將人手的左右移動自定義為車載娛樂系統菜單欄的翻頁功能，將人手的上下移動自定義為確認選擇播放音樂。
[0046]如圖4所示，當人手處于A點時，第一生物電傳感器I檢測到的生物電能為4.3，第二生物電傳感器2檢測到的生物電能為3.5，第三生物電傳感器3檢測到的生物電能為4，第四生物電傳感器4檢測到的生物電能為2，該控制系統對第一、第二、第三、第四生物電傳感器1、2、3、4檢測到的生物電能進行處理，即能得出人手在A點；如圖5所示，當人手運動到B點時，第一生物電傳感器I檢測到的生物電能為2.0，第二生物電傳感器2檢測到的生物電能為3.6，第三生物電傳感器3檢測到的生物電能為2.3，第四生物電傳感器4檢測到的生物電能為4.5，該控制系統對第一、第二、第三、第四生物電傳感器1、2、3、4檢測到的生物電能進行處理，即能得出人手在B點，當增加采樣速度，即能判斷出人手從A點到B點的運動軌跡，即:左右移動，此時，車載娛樂系統執行菜單翻頁功能。當人手水平移動到指定位置后，再上下移動，同理，該控制系統對第一、第二、第五、第六生物電傳感器1、2、5、6檢測到的生物電能進行處理，即識別出人手的運動軌跡為上下移動，此時，車載娛樂系統則執行播放音樂指令，音樂開始播放。
【權利要求】
1.一種車用非接觸控制系統，其特征在于:包括 信號采集單元，包括至少一個生物電傳感器，用于采集生物電信號； 信號處理單元，包括硬件信號處理電路(8)和微控制器(9)，所述硬件信號處理電路(8)與所述信號采集單元連接，將采集的生物電信號進行解調濾波處理后，通過AD采樣輸入微控制器(9)，所述微控制器(9)與硬件信號處理電路(8)連接，用于識別人肢體的運動軌跡，并將所識別的運動軌跡轉換為相應的操作指令； 目標單元，連接所述的信號處理單元，根據所述信號處理單元的操作指令執行相應的操作。
2.根據權利要求1所述的車用非接觸控制系統，其特征在于:所述目標單元包括執行器(10)和顯示屏(11)，分別與微控制器(9)連接，所述執行器(10)根據所述微控制器(9)的操作指令執行相應的操作，所述顯示屏(11)顯示執行狀態。
3.根據權利要求1或2所述的車用非接觸控制系統，其特征在于:所述信號采集單元包括兩兩對稱布置在中控臺(14)兩側的第一、第二、第三、第四、第五、第六生物電傳感器(1、2、3、4、5、6),且第一、第二、第三、第四生物電傳感器(1、2、3、4)布置在同一水平面，第五、第六生物電傳感器(5、6)布置在第一、第二、第三、第四生物電傳感器(1、2、3、4)所在水平面的上方/下方。
4.根據權利要求3所述的車用非接觸控制系統，其特征在于:還包括一關閉或開啟該控制系統的開關按鈕(7)，該開關按鈕(7)設置在方向盤(13)上。
5.根據權利要求3所述的車用非接觸控制系統，其特征在于:還包括一電源模塊(7)，為該控制系統提供穩定的電能，所述電源模塊(7)包括保護電路、穩壓電路以及降壓電路。`
6.根據權利要求3所述的車用非接觸控制系統，其特征在于:所述硬件信號處理電路(8 )包括解調電路、濾波電路和AD采樣電路。
7.一種如根據權利要求1至6任一所述的車用非接觸控制系統的控制方法，其步驟如下: A、信號采集單元通過生物電傳感器連續采集人肢體的生物電信號； B、信號處理單元通過硬件信號處理電路(8)對信號采集單元檢測的生物電信號進行解調、濾波處理后，通過AD采樣輸入微控制器(9 )，微控制器(9 )對AD采樣的數據進行運動軌跡識別，判斷出人肢體的運動軌跡，確定與該運動軌跡相對應的操作指令，并將操作指令輸入給目標單元； C、目標單元根據信號處理單元輸出的操作指令執行相應的操作。
8.根據權利要求7所述的車用非接觸控制系統的控制方法，其特征在于:所述目標單元包括執行器(10 )和顯示屏(11 )，所述執行器(10 )根據所述微控制器(9 )的操作指令執行相應的操作，所述顯示屏(11)顯示執行狀態。
9.根據權利要求8所述的車用非接觸控制系統的控制方法，其特征在于:所述控制系統能根據用戶熟悉、喜歡的動作自定義其功能，當系統進入學習功能模式時，用戶只需在指定區域執行動作，系統對該動作進行第一次記錄，系統提示再次執行該動作，當用戶輸入的兩次動作相同時，系統提示該動作記錄成功，顯示屏(11)提示可選擇的映射功能，用戶挑選一種功能與該動作進行匹配，匹配成功后，控制系統將本次信息存儲于微控制器(9)中，SP使對系統斷電，該信息也不會丟失，用戶后期可對本信息進行修改。
10.根據權利要求9所述的車用非接觸控制系統的控制方法，其特征在于:所述系控制統通過位于同一水平面的多個生物電傳感器形成陣列，共同檢測人肢體的生物電信號；當人肢體所處的位置不同，每個生物電傳感器所檢測到的生物電能的大小也不同，對多個生物電傳感器檢測到的生物電能值進行綜合分析，即能得出人肢體在這一平面上所處的位置；當增加采樣速度時，即可得到人的肢體在這一平面上的運動軌跡，將人肢體的運動軌跡與預存儲的運動軌跡信息對比，匹配后，查詢該運動軌跡所對應的操作指令，顯示屏(11)將系統分析結果 顯示出來，并通過執行器(10)執行該肢體運動所相應的操作內容。
【文檔編號】G05B19/418GK103869766SQ201210562178
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月21日 優先權日:2012年12月12日
【發明者】易綱, 謝樂成, 薛飛, 何文, 何舉剛 申請人:重慶長安汽車股份有限公司