面向共享汽车的智能化调节座椅系统设计

占双成　吴金国　蒋志国　高境辰

摘 要：文章设计了一种面向共享汽车的智能化调节座椅系统，该系统通过手机客户端APP输入用户体型特征信息，系统上传个人信息至云端并进行智能化数据计算，模拟出一个用户舒适的驾驶环境，使用该数据调动相应电机工作调整座椅等位置，用户也可根据自身的驾驶习惯，调整至最舒适、最安全的驾驶环境。驾驶结束时，车辆ECU记录此时座椅、后视镜和方向盘的位置数据信息并上传至云端服务器，存入该用户的资料库，下次使用时直接调用数据并调节车辆。该系统的使用将有助于共享汽车的推广，使用户的出行更便捷环保。

关键词：共享汽车;网联汽车;智能化调节;大数据

中图分类号：U462.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）03-71-04

前言

近年来，随着共享单车在各大城市迅速铺开，“共享经济”的概念迅速普及，共享汽车也随之进入人们视野[1]。凭借节能环保、方便快捷、高效共享、优化资源配置、推广新能源等特点，共享汽车吸引了一大批青年消费者、上班族以及需要用车的社会群体，发展前景可观[2]。发展汽车共享不仅能有效缓解各大城市交通拥堵、停车难的问题，而且有利于缓解大气环境问题。随着这些新能源共享汽车的使用，可以减少CO2的排放，达到节能减排和改善城市环境的作用[3]。但目前共享汽车却存在市场投放使用率低，用户实际使用体验较差等问题。而投放使用率低的主要原因还是共享汽车的使用体验不及私家车，用户的驾驶体验不友好。而本文提出的面向共享汽车的智能化调节系统就在一定程度上解决这个问题，提高用户的使用舒适度，促使更多的用户选择共享汽车，进一步扩大共享汽车市场，同时加快共享汽车技术的发展和优化。

1 系统组成与作用

该系统由共享车辆的调节模块、车载ECU模块、通信模块、手机客户端APP以及云端数据处理服务器组成。各部分功能作用如下：

（1）共享车辆的调节模块包括三个子模块，分别是座椅调节模块、方向盘调节模块以及后视镜调节模块，每个调节模块均由调节电机和相应的电机控制器组成。座椅调节模块的电机控制座椅的前后高度以及靠背角度的调整，方向盘调节模块的电机控制方向盘的伸缩与角度的调整，后视镜调节模块的电机控制后视镜的角度调整。

（2）车载ECU由内部带有非易失性数据存储器的C8051F311单片机构成[4]。数据存储器接收并存储手机移动端的调整参数，将各个调节参数分发至各个调节模块。

（3）通信模块组成包括：车载通信模块与手机终端之间的通信以及手机终端与云端服务器之间的通信，前者为近场通信，后者为远场通信。车载ECU与手机终端之间可以通过蓝牙芯片进行配对并建立蓝牙通信，也可以采用NFC通信等。手机客户端的通信模块通过远场通信传输用户个人信息至云端数据处理服务器;云端数据处理服务器的通信模块通过远场通信传输智能化计算出的车辆调整参数至手机客户端;车载通信模块通过近场通信（如蓝牙通信模块或NFC通信模块），接收手机客户端的车辆调整参数，并将熄火后各调整机构的实际位置参数发送至手机客户端。

（4）手机客户端APP由汽车公司或汽车租赁公司开发并投放手机应用商城。 用户使用手机移动端的APP授权使用车辆并录入用户的体型特征信息（体重和身高），手机移动端将用户体型特征信息发送至云端数据处理服务器计算处理，并将处理好的数据与用户信息绑定后存储至云端服务器中。

（5）云端数据处理服务器由数据接收、数据处理和数据发送三个模块组成。数据接收模块用于接收手机客户端APP中用户输入的用户体型特征信息;数据处理模块将接收到的体型特征信息通过特定的算法模型得出相应的电机调节参数;数据发送模块将计算出的调节参数发送至手机客户端。

系统组成模块示意图如下：

2 系统工作原理

该系统大致工作流程如图2所示：用户上传个人体型特征信息（体重和身高）至手机客户端APP，手机客户端APP发送用户个人信息至云端数据处理服务器，云端数据处理服务器基于大数据分析计算出合适的参数后发送至手机客户端并保存，手机客户端发送数据至车载ECU，ECU进行数据转换后发送至调节模块进行自动调节。用户根据自身驾驶习惯手动微调座椅等位置，驾驶结束后ECU记录各位置参数上传至手机客户端。

具体工作流程如下：

（1）初次使用时，用户通过手机客户端APP 1注册身份信息并上传用户个人體型特征信息（体重和身高），获得车辆使用权限。

（2）手机移动端将用户体型特征信息上传至云端数据处理服务器2，云端数据处理服务器接收到体型特征信息，基于大数据计算模拟出一个最舒适的驾驶环境，得到大致匹配该用户的座椅、后视镜和方向盘位置参数信息，该数据通过远场通信上传至手机客户端中，手机客户端通过蓝牙通信模块4-01（或其它近场通信）传输数据至车载ECU数据存储模块4。

（3）车辆内置ECU 数据存储模块将该数字信号转换为电信号输出到所需调节的各个调节机构上，方向盘调节机构3-01、座椅靠背调节机构3-02、座椅调节机构3-03和后视镜调节机构3-04接受到电信号开始工作，自动调节座椅、后视镜和方向盘位置与云端服务器计算模拟出的驾驶环境位置一致。

（4）在上述智能化自动调节的基础上，用户还可以根据个人驾驶偏好，对座椅、后视镜或方向盘位置进行手动调节。驾驶结束后，ECU数据存储模块自动记录各个调节机构的位置数据，并上传至手机客户端APP，保存至该用户的云端数据库中（调节系统的组成部分如图3所示）。

（5）用户驾驶结束，待用户熄火离开驾驶室后自动锁定共享汽车，检查共享汽车各项参数，若车辆无异常则等待下次使用。

（6）再次使用时，系统自动调取用户云端数据库中的调整参数，（转至工作流程2）直至本次服务结束。（具体工作流程图如图4所示）

本系统中，用户通过手机客户端上传自己的体型特征信息，云端服务器接收信息后，计算模拟出一个最舒适的驾驶环境，并记录此时的座椅、后视镜和方向盘位置数据信息。该数据通过通信模块上传至手机客户端中，手机客户端发送数据至车载ECU并将该信息输出到所需调节的各个电机上，电机收到信号后开始工作，自动调节各机构位置与模拟出的驾驶环境一致。用户可根据个人驾驶偏好，在自动调节后可手动调节各机构位置，以获得最舒适的驾乘体验。驾驶结束后，车载ECU自动记录各调节机构的位置参数，上传至手机客户端，保存至该用户的云端数据库中，下次使用车辆时自动调取。

3 智能化调节算法实现

3.1 回归分析及模型构建

通过回归分析，建立相应的回归方程，可表达因变量（调节参数）与自变量（人体体型特征）之间的量化函数关系。基于人体的身高（h）和体重（w）信息，建立二元线性回归方程。其数学表达式为：

若临界值F0.05（k，n-k-1）小于实际值F，说明在95%的可靠水平之上，回归方程符合实际，回归方程可用。

上述回归模型和检验判别方法可用于本文智能化调节系统中智能化算法的建立。具体方法为：获取大量用户使用数据后，利用最小二乘法计算出公式（1）中的系数Ai，Bi，Ci，建立二元回归方程，再通过公式（3）或公式（4）对所建立的二元回归方程进行显著性检验，并根据显著性检验的结果对模型进行修正，直到建立用户体型特征信息与车辆各调节系统所需调节参数的智能化算法。用户使用共享车辆时，只需输入自己的体型特征信息即可通过该模型预测出车辆调整参数，并通过系统完成自动化调节。

4 结论

本文设计了一种面向共享汽车的智能化座椅调节系统，该系统通过输入的用户体型特征信息计算出一个用户舒适的车辆调整参数，并进行自动化调整。用户在该系统下使用共享汽车时，会感受到更加舒适便捷的驾驶体验，同时也可以有效地防止由于驾驶操作环境的不适应所带来的交通安全隐患。该系统的使用将有助于共享汽车的推广，使用户的出行更便捷环保。

参考文献

[1] 邬文达，汽车共享模式研究及其在中国发展的市场分析[D].广州：中山大学，2010.

[2] 郭希雅，马淑娇.共享汽车发展逻辑：现在与未来[J].福建商学院报，2019.

[3] 吴旭甜，王连娣.共享汽车发展优势及未来发展趋势研究[J].智能城市，2018.

[4] 陈文辉，罗文广，覃永新.汽车电动座椅自动控制系统研制[J].微计算机信息，2006，22（12-2）.

[5] 赵觐周.二元线性回归及其应用[J].当代教师教育.1999，16（04）.

[6] 李群兰.基于多元回归模型的广西经济增长动力因素研究[A].现代商贸工业，2019.26.002.

[7] 证券分析师胜任能力考试辅导教材编写组[M].发布证券研究报告業务.武汉：中国石化出版社，2017：70.