劉秀軍，段惠芳

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

近年來，隨著人民生活水平的提高，機動車輛在生活中的使用越來越多。機動車輛在給人帶來方便的同時，也帶來了很多意料之外的問題。例如：由于各種原因或疏忽將兒童 （寵物）獨自留在車輛內(nèi)，狹小的空間、密閉的車體、快速升高的車內(nèi)溫度，會引發(fā)熱射病，使兒童 （寵物）昏迷，嚴重時會導(dǎo)致兒童 （寵物）死亡；另開車前由于視線盲點，隱蔽位置有兒童 （寵物）等不能及時發(fā)現(xiàn)，存在一定的危險。因此，檢測停放的車輛內(nèi)外是否有活體并及時發(fā)出警報是很有必要的。

從人身安全和駕駛方面考慮，設(shè)計一種新車輛活體檢測系統(tǒng)，可準確檢測出車輛內(nèi)、外是否存在活體，并可給出活體所處的位置：車內(nèi)、車外還是行李廂并做出對應(yīng)的響應(yīng)，如通過車輛控制系統(tǒng)發(fā)出報警聲、車窗打開、啟動空調(diào)、通過車輛網(wǎng)發(fā)出警告等。給安全駕駛帶來更加方便的服務(wù)，減少人身及人身意外的財產(chǎn)損失。

1 系統(tǒng)設(shè)計

駕駛員在駕車前后，因識別不到位會出現(xiàn)以下幾種狀況，這些情況存在一定人身安全或危險事故的風(fēng)險：①停車后未能識別出車內(nèi)有兒童 （寵物）遺留；②車輛靜止狀態(tài)下，兒童 （寵物）等可能會爬到車輛底部；③偏僻停車場內(nèi)不法分子偷偷進入車內(nèi)。

檢測系統(tǒng)包含帶有蜂鳴器及液晶顯示的遙控鑰匙、紅外溫度傳感器、生命探測雷達發(fā)射器、雷達接收器、A／D轉(zhuǎn)換器、信號處理器，并與車輛控制系統(tǒng)相連。其原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖

生命探測雷達發(fā)射的電磁波，采用了超寬帶雷達非接觸式生命特征提取技術(shù)，可穿透非金屬介質(zhì)照射到人體，雷達波被生命活動 （生物的心跳和呼吸）所調(diào)制并被反射，這樣雷達反射波中就包含有生命信息，雷達接收機接收含有這些信息的反射波后，對其信號進行解調(diào)、放大、濾波，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，后送至信號處理器，由信號處理器對數(shù)字信號進行特殊的生命信息分析處理，提取出生命特征信息，與預(yù)存的車輛信息比較 （圖2），得出是否存在生命體的結(jié)論，并發(fā)送到車身控制系統(tǒng) 。

其中雷達采用超寬帶雷達，心跳和呼吸頻率在0．3～2Hz范圍，采用傅里葉變換將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，如圖3所示。

圖2 有無生命體的波形數(shù)據(jù)

圖3 人體心跳呼吸頻譜

式中：ω——頻率；t——時間。

2 控制策略設(shè)計

本活體檢測系統(tǒng)在兩種情況下會被啟動，具體如下。

2.1 鎖車時

當車主鎖車時，活體檢測系統(tǒng)啟動，檢測車內(nèi)、后備廂等是否存在活體，避免將兒童或?qū)櫸镞z留在車上，以免發(fā)生危險。其軟件控制邏輯見圖4。

車輛控制系統(tǒng)接收到鎖車信號，活體檢測系統(tǒng)啟動流程如下。

1）車輛控制系統(tǒng)控制信號調(diào)制裝置產(chǎn)生雷達波信號，通過發(fā)射器發(fā)射電磁波，遇到障礙后一部分信號發(fā)射回來，一部分繼續(xù)前進；同時紅外溫度傳感器啟動采集各處溫度信息；雷達波接收器接收反射信號。

2）溫度信號和雷達反射信號 （將A／D轉(zhuǎn)換）被傳送到信號處理器，信號處理器進行分析、比較、計算；針對溫度異常點，頻率變化點進一步采集、計算、分析信號并得出結(jié)論。

3）根據(jù)信號處理器給出結(jié)論，確認是否存在活體并計算其具體位置。

4）信號處理器將結(jié)論傳遞給車身控制系統(tǒng)，車身控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的處置，具體如下：①如車內(nèi)存在活體，鳴響汽車喇叭，鑰匙發(fā)出蜂鳴聲并提示“車內(nèi)遺留有人員或動物”及具體位置；②同時檢測車內(nèi)溫度，若車內(nèi)溫度在18～25℃內(nèi)，將車窗下降1／3，使車內(nèi)外空氣流通；溫度超出該范圍，關(guān)閉車窗，啟動空調(diào) （車外循環(huán)模式）。

圖4 停車活體檢測系統(tǒng)邏輯圖

5）目前許多車輛的車聯(lián)網(wǎng)已投入使用，可將車輛信息發(fā)布到車聯(lián)網(wǎng)上進行報警。

2.2 開車前車輛解鎖后

準備開車前，利用遙控鑰匙給車輛解鎖，收到信號后，活體檢測系統(tǒng)啟動，檢測車內(nèi)、后備廂、車外隱蔽位置（如底盤下）等是否存在活體，并將信號發(fā)給車主進行預(yù)警，減少安全隱患。其軟件控制邏輯見圖5。

車輛控制系統(tǒng)接收到遙控鑰匙的解鎖信號，活體檢測系統(tǒng)啟動流程如下。

圖5 開車前活體檢測系統(tǒng)邏輯圖

1）車輛控制系統(tǒng)控制信號調(diào)制裝置產(chǎn)生雷達波信號，通過發(fā)射器發(fā)射電磁波，遇到障礙后一部分信號發(fā)射回來，一部分繼續(xù)前進；同時紅外溫度傳感器啟動采集各處溫度信息，雷達波接收器接收反射信號。

2）溫度信號和反射信號 （經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換）被傳送到信號處理器，信號處理器進行分析、比較、計算；針對溫度異常點、頻率變化點進一步采集、計算、分析信號，并得出結(jié)論。

3）根據(jù)信號處理器給出結(jié)論，確認是否存在活體并計算其具體位置，特別是后備廂、車底盤下部等隱蔽位置。如車內(nèi)、外存在活體，鳴響汽車喇叭，遙控鑰匙發(fā)出蜂鳴聲并提示“有人員或動物”及具體位置；如檢測結(jié)果為無異常，遙控鑰匙液晶屏顯示“無異?！?。

3 總結(jié)

隨著家庭轎車的普遍使用，各種意外狀況都有可能發(fā)生，從智能化駕駛的角度來說，監(jiān)測車內(nèi)外活體的狀況會成為機動車輛的一種常規(guī)的信息輸入要求。理論上來說，該設(shè)計可以達到獲得預(yù)期的信息并提醒來車駕駛員的效果，但實際效果還需要通過實車標定，優(yōu)化各傳感器安裝位置以使該設(shè)計達到理想的效果。