CN104709290A - 受生物学控制的车辆及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了受生物学控制的车辆及其控制方法。提供了一种车辆及其控制方法，车辆通过反映驾驶员的压力指数来进行车道偏离警示或车道保持辅助，以更有效地保证安全驾驶。车辆包括生物信号检测单元和车道检测单元，生物信号检测单元被配置为检测驾驶员的生物信号，车道检测单元被配置为检测车辆在其内行驶的车道。控制器被配置为根据驾驶员的所检测的生物信号，计算驾驶员的压力指数，根据所检测的车道，确定车辆的车道出入程度，并且根据所计算的压力指数以及所确定的车辆车道出入程度，执行输出给驾驶员的警报。

Description

受生物学控制的车辆及其控制方法

交叉引用相关申请

本申请要求于2013年12月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第P2013-153584号的权益，其公开内容并入本文中以作参考。

技术领域

本发明涉及一种由驾驶员的生物信号控制的车辆及其控制方法。

背景技术

近年来，开发了辅助安全驾驶车辆的各种系统。用于防止车辆偏离车道的辅助系统的实例包括车道保持辅助系统(LKAS)以及车道偏离警示系统(LDWS)。同时，驾驶员控制车辆的能力可能会受到驾驶员的压力指数的影响。在驾驶员的压力指数很高时，控制车辆的能力可能减小。因此，需要开发反映驾驶员的压力指数的技术，用于辅助车辆驾驶。

发明内容

本发明提供了一种车辆及其控制方法，其通过反映驾驶员的压力指数来进行车道偏离警示或车道保持辅助，以更有效地保证安全驾驶。

根据本发明的一个方面，提供了一种受生物学控制的车辆。该车辆可包括：生物信号检测单元，被配置为检测驾驶员的生物信号；车道检测单元，被配置为检测车辆在其内行驶的车道；以及控制器，被配置为根据所检测的驾驶员的生物信号计算驾驶员的压力指数，根据所检测的车道确定车辆的车道出入程度，并且根据所计算的压力指数以及所确定的车辆的车道出入程度执行输出给驾驶员的警报。

车辆的车道出入程度可包括关于在车辆与车道之间的距离的信息。控制器可被配置为：将车辆与车道之间的距离与对应于所计算的压力指数的至少一个参考值进行比较；以及在车辆与车道之间的距离等于或小于该至少一个参考值时，执行输出给驾驶员的警报。随着与其对应的压力指数增大，该至少一个参考值可能增大。

该车辆可进一步包括：声音输出单元，被配置为输出声音；以及方向盘，由驾驶员操纵以控制车辆的转向。该至少一个参考值可包括第一参考值和大于第一参考值的第二参考值，并且控制器可被配置为在车辆与车道之间的距离等于或小于第二参考值并且大于第一参考值时，操作声音输出单元以输出警报声音。控制器可进一步被配置为在车辆与车道之间的距离等于或小于第一参考值时，操作声音输出单元以输出警报声音并且使方向盘振动。生物信号检测单元可包括心电图(ECG)传感器，并且ECG传感器可安装在车辆的方向盘内。车道检测单元可包括图像传感器和红外线传感器中的至少一个。

控制器可被配置为根据所计算的压力指数以及所确定的车辆的车道出入程度来调整车辆的转向。此外，控制器可被配置为：将车辆与车道之间的距离与对应于所计算的压力指数的至少一个参考值进行比较；以及在车辆与车道之间的距离等于或小于该至少一个参考值时，将警报输出给驾驶员或者调整车辆的转向。

该至少一个参考值可包括第一参考值和大于第一参考值的第二参考值；并且控制器可被配置为在车辆与车道之间的距离等于或小于第一参考值时，调整车辆的转向，并且在车辆与车道之间的距离等于或大于第一参考值并且等于或小于第二参考值时，将警报输出给驾驶员。

车辆可进一步包括电动助力转向(MDPS)电机，被配置为将动力提供给车辆的方向盘。控制器可被配置为将控制信号发送给MDPS电机并且调整车辆的转向。

根据本发明的另一个方面，提供了一种受生物学控制的车辆的控制方法。该方法可包括：检测驾驶员的生物信号；检测车辆在其内行驶的车道；根据所检测的驾驶员的生物信号，计算驾驶员的压力指数；根据所检测的车道，确定车辆的车道出入程度；并且根据所计算的压力指数以及所确定的车辆的车道出入程度，执行输出给驾驶员的警报。

驾驶员的生物信号可包括心电图(ECG)传感器，并且驾驶员的压力指数的计算可包括：根据驾驶员的ECG信号获得心率变异性；并且根据所获得的心率变异性计算驾驶员的压力指数。车辆的车道出入程度可包括关于车辆与车道之间的距离的信息。执行输出给驾驶员的警报可包括：将车辆与车道之间的距离与对应于所计算的压力指数的至少一个参考值进行比较；以及在车辆与车道之间的距离等于或小于该至少一个参考值时，将警报输出给驾驶员。随着与其对应的压力指数增大，该至少一个参考值可能增大。

该方法可进一步包括：根据所计算的压力指数以及所确定的车辆的车道出入程度来调整车辆的转向。执行输出给驾驶员的警报可包括：将车辆与车道之间的距离与对应于所计算的压力指数的第二参考值进行比较；以及在车辆与车道之间的距离等于或小于第二参考值时，将警报输出给驾驶员。调整车辆的转向可包括：将车辆与车道之间的距离与对应于所计算的压力指数并且小于第二参考值的第一参考值进行比较；以及在车辆与车道之间的距离等于或小于第一参考值时，调整车辆的转向。

附图说明

通过结合附图进行的示例性实施方式的以下描述，本发明的这些和/或其他方面显而易见并且更加容易理解，其中：

图1为示出根据本发明的一个示例性实施方式的车辆的外观的示例性示图；

图2为根据本发明的示例性实施方式的车辆的示例性控制方框图；

图3为示出根据本发明的一个示例性实施方式的示例性生物信号检测单元的示例性示图；

图4为示出根据本发明的示例性实施方式的车辆的配置的示例性控制方框图；

图5为示出根据本发明的一个示例性实施方式的压力与心率变异性之间的关系的示例性示图；

图6为示出根据本发明的一个示例性实施方式的心电图(ECG)信号的R波与R波间距(RRI)的示例性示图；

图7为示意性示出根据本发明的一个示例性实施方式的计算压力指数的压力指数计算单元的处理的示例性示图；

图8为示出根据本发明的一个示例性实施方式的通过实验获得的每个分析指标的示例性平均值和标准偏差的示例性表格；

图9为根据本发明的一个示例性实施方式的示例性表格，其中，压力指数根据其值分成几个阶段并且表示由每个阶段指示人体状态；

图10为示出根据本发明的一个示例性实施方式的车辆的前排座椅侧的内部配置的示例性示图；

图11到图13为示出根据本发明的一个示例性实施方式的在视觉上输出关于驾驶员的压力指数的信息的实例的示例性示图；

图14为示出根据本发明的一个示例性实施方式的车辆的车道出入程度的示例性示图；

图15为示出根据本发明的一个示例性实施方式的根据压力阶段和车道出入距离的示例性警报输出控制逻辑的示例性示图；

图16为示出根据本发明的示例性实施方式在车辆中自动控制转向的车辆控制的示例性方框图；

图17为描述根据本发明的一个示例性实施方式的控制车辆的方法的示例性流程图；

图18为描述根据本发明的示例性实施方式的在控制车辆的方法中控制警报输出的处理的示例性流程图；以及

图19为描述根据本发明的示例性实施方式的在控制车辆的方法中自动控制车辆转向的方法的示例性流程图。

具体实施方式

要理解的是，在本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他相似的术语通常包括机动车辆，例如，包括运动型多用途车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船舶和轮船的船只、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧插电式混合动力汽车、氢动力车辆以及其他替代的燃料车辆(例如，源自石油以外的资源的燃料)。

虽然示例性实施方式描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是要理解的是，示例性处理还可由一个或多个模块执行。此外，要理解的是，术语控制器/控制单元表示包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为储存模块并且处理器具体地被配置为执行所述模块，以执行下面进一步描述的一个或多个处理。

而且，本发明的控制逻辑可作为永久性计算机可读介质在包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上体现。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡以及光学数据储存装置。计算机可读记录介质还可分布在网络耦合的计算机系统中，以便通过分布的方式储存和执行计算机可读介质，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。

在本文中使用的术语仅仅用于描述特定的实施方式，并非旨在限制本发明。除非在上下文中另有明确规定，否则在本文中使用的单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”旨在还包括复数形式。要进一步理解的是，在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”指具有所规定的特征、整数、步骤、操作、部件和/或元件，但是不排除具有或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、部件、元件和/或其组。在本文中使用的术语“和/或”包括一个或多个所列出的相关条目的任何和所有组合。

除非特别说明或者在上下文中显而易见，否则在本文中使用的术语“大约”要理解为在本领域的正常公差的范围内，例如，在平均值的2个标准偏差内。“大约”可理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非在上下文中另有明确规定，否则在本文中提供的所有数值由术语“大约”修饰。

在后文中，参照附图，详细描述根据本发明的实施方式的车辆及其控制方法。

图1为示出根据本发明的一个示例性实施方式的车辆的外观的示例性示图。如图1中所示，车辆100可包括：主体1，形成车辆100的外观；多个车轮51和52，被配置为使车辆100移动；驱动单元60，被配置为使车轮51和52旋转；多个门71和72，被配置为将车辆100的内部与外面屏蔽(参照图3)；挡风玻璃30，被配置为将车辆100前方的视野提供给在车辆100内的驾驶员；以及多个侧视镜81和82，被配置为将在车辆100后方的视野提供给驾驶员。

车轮51和52可包括设置在车辆前部的前轮51以及设置在车辆后部的后轮52。驱动单元60可被配置为将旋转动力提供给前轮51或后轮52，以向前或向后移动主体1。驱动单元60可包括被配置为燃烧化石燃料并且产生旋转动力的引擎或者被配置为从冷凝器(未显示)中接收动力并且生成旋转动力的马达。门71和72可枢转地设置在主体1的左侧和右侧。在打开门时，驾驶员可进入车辆100，并且在关闭门时，门可被配置为将车辆100的内部与外面屏蔽。

挡风玻璃30可设置在主体1的正上方，并且能够允许车辆100中的驾驶员获得来自车辆100前方的视觉信息，也称为风挡玻璃。此外，侧视镜81和82可包括设置在主体1的左边的左侧视镜81以及设置在其右边的右侧视镜82。侧视镜81和82允许在车辆100中的驾驶员获得来自车辆100的旁边和后面的视觉信息。

车辆100可进一步包括检测装置，例如，近距离传感器，该近距离传感器被配置为检测在车辆的侧边或后面的障碍物，或者可被配置为检测另一辆车，并且车辆还包括雨量传感器，该雨量传感器被配置为检测降雨量和降水量。近距离传感器可被配置为将检测信号传输至车辆的侧边或后面，并且接收从障碍物(例如，另一辆车)反射的反射信号。根据所接收的反射信号的波形，可检测在车辆100的侧边或后面的障碍物，并且可检测障碍物的位置。作为这种近距离传感器的一个实例，可使用一种方法，通过该方法，传输超声波并且使用从障碍物反射的超声波可检测与障碍物相距的距离。

图2为根据本发明的示例性实施方式的车辆的示例性控制方框图。图3为示出一个示例性生物信号检测单元的示例性示图。如图2中所示，车辆100可包括：生物信号检测单元110，被配置为检测驾驶员的生物信号；车道检测单元120，被配置为检测车辆在其内行驶的车道；控制器130，被配置为根据驾驶员的生物信号以及车辆的车道出入程度，执行输出给驾驶员的警报；声音输出单元141，被配置为可将警报在听觉上输出给驾驶员；显示单元142，被配置为将警报在视觉上输出给驾驶员；以及方向盘143，被配置为将警报在触觉上输出给驾驶员。控制器130可被配置为执行生物信号检测单元110、车道检测单元120、声音输出单元141、显示单元142以及方向盘143的输出。

由生物信号检测单元110检测的生物信号可由控制器130用于计算驾驶员的压力指数。用于计算驾驶员的压力指数的生物指标可包括心率(HR)或心率变异性(HRV)。获得心率或心率变异性所需要的生物信号可包括心电图(ECG)信号。因此，可由ECG传感器实现生物信号检测单元110，该传感器被配置为检测驾驶员的ECG信号。为了检测驾驶员的ECG信号，生物信号检测单元110与驾驶员身体的一部分进行接触(例如，接触驾驶员的身体或者朝着驾驶员的身体移动)。例如，生物信号检测单元110可安装在方向盘143内，如图3中所示。

被配置为检测驾驶员的ECG信号的生物信号检测单元110可包括左电极110L和右电极110R，如图3中所示。左电极110L和右电极110R可分别安装在方向盘143的左侧和右侧。在驾驶员握住方向盘143以驾驶车辆时，驾驶员的左手可与左电极110L进行接触，并且右手可与右电极110R进行接触。在驾驶员的左手和右手分别与左电极110L和右电极110R进行接触(例如，触摸、向其施加压力等)时，可通过驾驶员的手将流过驾驶员的身体的电流输入到生物信号检测单元110中，并且可获得ECG信号。

再次参照图2，为了检测车辆100在其内行驶的车道，车道检测单元120可由图像传感器和红外线传感器中的至少一个实现。在车道检测单元120由图像传感器实现时，其可安装在可捕捉车辆100的前方图像的位置。在车道检测单元120由红外线传感器实现时，其可安装在车辆100的底部，以便可向地面(包括车道)辐射红外线，并且可接收从地面反射的红外线。

在车道检测单元120由图像传感器实现时，车道检测单元120可被配置为捕捉车辆的前方图像，并且将该图像传输给控制器130。然后，控制器130可被配置为使用图像处理方法(例如，边缘检测)来识别在车辆的前方图像中的车道，并且计算车辆100的车道出入程度。可替换地，在车道检测单元120由红外线传感器实现时，车道检测单元120的输出信号可传输给控制器130。然后，控制器130可被配置为根据白色或黄色(橙色)车道与地面之间的红外线反射量的差异，从车道检测单元120的输出信号中识别车道。然而，图像传感器和红外线传感器仅仅是用于实现车道检测单元120的实例。不限制应用于本发明的示例性实施方式中的车道检测单元120的类型。

车道出入程度可包括关于车道与车辆100之间的距离的信息。具体而言，车道出入程度可由车道的宽度与车道和车辆100之间的距离的比率确定。此外，控制器130可被配置为根据从生物信号检测单元110中输出的驾驶员的生物信号计算驾驶员的压力指数，并且根据驾驶员的压力指数以及车辆100对车道的出入程度，执行输出给驾驶员的警报。下面描述其细节。控制器130可包括处理器，例如，微控制单元(MCU)和电子控制单元(ECU)。必要时，还可包括两个以上MCU或ECU。

图4为示出根据本发明的示例性实施方式的车辆的配置的示例性控制方框图。如图4中所示，控制器130可包括：压力指数计算单元131，其被配置为根据驾驶员的生物信号，计算压力指数；以及警报控制器132，其被配置为根据车辆的车道出入程度以及压力指数，执行输出给驾驶员的警报。在后文中，参照图5到图9，详细描述压力指数计算单元131的操作。

图5为示出压力与心率变异性之间的关系的示例性示图。在紧张性刺激影响人体时，发生生物变化，用于应付紧张性刺激，以便保持生物平衡。测量压力的代表方法可包括测量血液中的应激激素，测量心率变异性等。如图5中所示，在人体受到压力的影响时，激活交感神经，并且在人体处于稳定的状态中时，激活副交感神经。交感神经和副交感神经彼此相反地运行，以便保持生物平衡，即，通过对抗的方式调节生理机能。

作为其代表函数，在激活交感神经时，心率增大，并且在激活副交感神经时，心率减小。因此，在分析心率时，能够确定人体受到压力影响的程度。如图5中所示，心率的分析涉及计算R波与R波间距(RRI)。在后文中，描述RRI的意义。如上所述，生物信号检测单元110可被配置为检测驾驶员的ECG信号。压力指数计算单元131可被配置为通过从所检测的驾驶员的ECG信号中获得关于心率变异性的信息，计算压力指数。

图6为示出ECG信号的RRI的示例性示图。如图6中所示，ECG信号可包括P波、Q波、S波、T波以及R波。在心房收缩之前进行去极化时生成的电流可造成P波。在心室去极化时生成的电流可造成QRS复波。在心室再极化时生成的电流可造成T波。如图6中所示，ECG信号的RRI可用作表示心率变异性的指标。RRI可转换成每分钟的心率，并且可依次表示，称为心率变异性。在心率增大时，RRI减小，该RRI用作表示紧张或压力的程度的指标。换言之，在RRI非常小(例如，低于预定值)时，可确定在压力下的人体。

图7为示意性示出计算压力指数的压力指数计算单元的处理的示例性示图。图8为示出通过实验获得的每个分析指标的示例性平均值和标准偏差的示例性表格。如图7中所示，压力指数计算单元131可被配置为根据从生物信号检测单元110中传输的ECG信号检测RRI，并且分析RRI。分析RRI的方法可包括时域分析方法和频域分析方法。

时域分析方法可为以下方法，通过该方法，可从头到尾分析按时间顺序列出的RRI的时间序列数据。压力指数计算单元131可被配置为按照时域分析方法，以特定的时间间隔和心率变异性指数(HRV指数)，计算正常N-N间距的N-N间距的标准偏差(SDNN)。尤其地，N-N间距表示连续正常窦性心律的R-R间距。可由以下等式1计算SDNN。

等式1

$\mathrm{SDNN}=\sqrt{\frac{1}{N-1}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{RR}}_j-\stackrel{\‾}{\mathrm{RR}})}^2}$

其中，RR表示R-R间距，并且表示R-R间距的平均值。

HRV指数可为量化概率分布的几何形状的特征的变量。HRV指数的值减小，表示激活交感神经，并且心电不稳定性非常高。HRV指数的标准范围大约为14％到33％。

频域分析方法可为以下方法，通过该方法，时间序列数据可被视为一组多正弦波，由多正弦波的和所构成的波形可分解为每个正弦波的频率分量，并且每个分量的幅度表示为频谱。压力指数计算单元131可被配置为按照频域分析方法提取低频(LF)和高频(HF)，并且计算LF/HF。LF表示以下状态，其中，以大约0.05到0.15Hz的心率，激活交感神经和副交感神经。HF表示以下状态，其中，以大约0.15Hz或更大的心率，激活副交感神经。随着LF/HF增大，表示以下状态，其中，显著激活交感神经。因此，LF/HF可用于计算压力指数。

如上所述，压力指数计算单元131可被配置为按照时域分析方法和频域分析方法分析所检测的RRI，获得SDNN、HRV指数以及LF/HF，指定标准组，并且计算包含在指定的标准组内的每个分析指标(P_i)的中间值(m_i)和标准偏差(sd_i)，如图8中所示。此外，压力指数计算单元131可被配置为指定中间值(M)的任意值以及标准偏差(SD)的任意值，将这些值应用于以下等式2中，并且计算每个分析指标的标准指标(T_i)。

等式2

$\mathrm{Ti}=M+\mathrm{SD}\frac{\mathrm{Pi}-\mathrm{mi}}{\mathrm{sdi}}$

而且，可将每个标准指标(T_i)应用于以下等式3中，并且可计算压力指数(SI)。

等式3

$\mathrm{SI}=\frac{(2M-\frac{T_{\mathrm{SDNN}}+T_{\mathrm{HRV}-\mathrm{index}}}{2}+\frac{T_{\mathrm{LF}/\mathrm{HF}}+T_{\mathrm{HR}}}{2})}{2}$

其中，表示慢性应激，并且表示急性应激。因此，压力指数计算单元131可被配置为反映不同的压力，并且计算综合压力指数。

而且，由于造成驾驶员的压力或驾驶员的心理状态的外部因素可时刻(例如，随时)改变，所以压力指数计算单元131可被配置为按照预定周期反复计算压力指数。

图9为示例性表格，其中，压力指数根据其值分成几个阶段并且表示由每个阶段指示的人体状态。如图9中所示，在所计算的压力指数大约为25或更小(阶段1)时，表示小压力或者没有压力的非常好的状态。在所计算的压力指数大约为35到45(阶段2)时，表示标准的或者更好的状态。在所计算的压力指数大约为45到55(阶段3)时，表示标准的状态。在所计算的压力指数大约为55到65(阶段4)时，表示标准的或者更差的状态。在所计算的压力指数大约为65或更大(阶段5)时，表示具有大量压力的不良状态。换言之，不同的压力指数表示随着指数的增大而增大的压力的等级或阶段。各种压力阶段可为随着所计算的压力指数的增大而增大的预定压力等级。压力指数计算单元131可被配置为根据在图9中所示的压力指数值与压力等级之间的关系确定驾驶员的当前压力阶段。

上述计算压力指数的方法仅仅是可应用于本发明的示例性实施方式中的一个实例。在压力指数计算单元131中计算压力指数的方法不限于以上方法。压力指数计算单元131可被配置为(除了以上方法以外)还通过应用各种方法，来计算驾驶员的压力指数。此外，与在图9中所示的压力指数的值对应的压力阶段可根据计算压力指数的方法而改变。

可在视觉上将所计算的关于驾驶员的压力指数的信息提供给驾驶员，以便驾驶员提前识别当前状态。在后文中，参照图10到图13，提供描述。图10为示出车辆的前排座椅侧的内部配置的示例性示图。图11到图13为示出在视觉上输出关于驾驶员的压力指数的信息的实例的示例性示图。

如图10中所示，音频视频导航(AVN)显示器142a可设置在位于仪表板10的大致中心区域的中心仪表板11内。AVN是被配置为集成地执行音频、视频以及导航功能的装置。AVN显示器142a可被配置为选择性地显示音频画面、视频画面以及导航画面中的至少一个，并且可由液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、等离子显示板(PDP)、有机发光二极管(OLED)、阴极射线管(CRT)等实现。

被配置为输出声音的声音输出单元141可设置在车辆100内。可通过声音输出单元141输出执行音频功能、视频功能以及导航功能所需要的声音。方向盘143可设置在驾驶员座椅21侧的仪表板10的外面。表示车辆100的当前速度的速度表112d以及表示车辆100的RPM的RPM仪表112e可设置在与方向盘143区域相邻的区域内。此外，可进一步提供集群显示器142b，该集群显示器被配置为作为数字屏幕显示关于车辆100的信息。

虽然未显示，但是可在仪表板10内设置平视显示器(HUD)，该显示器被配置为在挡风玻璃30上显示提供给驾驶员的视觉信息。可通过挡风玻璃30的显示区域42c，显示从HUD中输出的图像，如图10中所示。在图2中描述的显示单元142可包括AVN显示器142a、集群显示器142b以及HUD(未显示)。可在AVN显示器142a、集群显示器142b以及HUD中的至少一个上显示关于驾驶员的压力指数的信息。

参照图11的实例，在所计算的压力指数与压力阶段中的阶段5对应时，由于当前压力指数与压力阶段5对应，所以可在AVN显示器142a上显示表示将支持安全驾驶模式的消息。尤其地，如下面所描述的，安全驾驶模式可为以下模式，其中，在驾驶员的当前压力阶段是预定阶段或更大时，应用于车道出入距离中的参考值可设为增大，并且可比往常更早地将警报输出给驾驶员(例如，在预定的事件或活动之前)。

可替换地，可在集群显示器142b上显示具有以上内容的消息，如图12中所示，或者可使用HUD在挡风玻璃30的显示区域42c上显示具有以上内容的消息，如图13中所示。压力指数计算单元131可被配置为将所计算的驾驶员的压力指数传输给警报控制器132。警报控制器132可被配置为根据驾驶员的压力指数以及车辆100的车道出入程度，执行输出给驾驶员的警报。

图14为示出车辆的车道出入程度的示例性示图。在车道检测单元120将输出信号传输给警报控制器132时，警报控制器132可被配置为根据车道检测单元120的输出信号识别车道，并且确定车辆100的车道出入程度。如图14中所示，在沿着大致笔直的道路行驶的车辆的转向角移动时，车辆可偏离到两侧车道中的一个，并且在这种状态继续时，车辆可处于车道偏离的危险中。因此，在车辆100比预定的参考值更加接近车道时，警报控制器132可被配置为确定该状态为车道偏离的危险状态，通过声音输出单元141、显示单元142或者方向盘143将警报输出给用户。因此，用户可操作方向盘143，并且再次使车辆100返回正常的位置(例如，返回原来的行车道)。

虽然图14例证了大致笔直的道路，但是本发明的示例性实施方式还适用于弯路。警报控制器132可被配置为根据车道保持辅助系统(LKAS)或车道偏离警示系统(LDWS)的控制逻辑，确定车道出入程度。尤其地，警报控制器132可被配置为根据车道检测单元120的输出信号识别车辆100在其内行驶的车道，并且计算车道与车辆100之间的距离。用于计算车道与车辆100之间的距离的参考可为前车轮51或者车辆100的中心。

此外，响应于确定车辆100比预定的参考值更加接近车道，可将警报输出给用户。按照表示车道出入程度的方法，预定的参考值可改变。例如，由于车道出入程度可由车道与车辆100之间的距离表示，所以可由距离本身或者车道与当前位置的车辆100之间的距离相对于车道与在正常位置(例如，车辆不偏离车道)的车辆100之间的距离的百分比表示车道出入程度。在后一种情况下，100％表示车辆100在正常的位置行驶，并且0％表示车辆100偏离车道。

在车辆100比参考值更接近车道时(例如，控制器确定车辆位于行驶车道的外面达特定的程度)，LKAS或LDWS可被配置为将警报输出给用户。然而，由于在驾驶员处于压力之下时，控制车辆的能力降低，所以警报控制器132可被配置为根据驾驶员的压力指数不同地应用车道出入程度的参考值。因此，能够补偿由压力造成的驾驶员控制车辆的退化能力。

在车辆的车道出入距离是预定的参考值或更小时，警报控制器132可被配置为将警报输出给用户，并且可协调地执行警报输出。为此，可使用一个或多个预定的参考值。此外，警报控制器132可被配置为根据驾驶员的当前压力指数应用不同的参考值。换言之，由于根据驾驶员的压力指数，与车道出入距离进行比较的参考值可能不同，所以警报控制器132可被配置为将对应于驾驶员的当前压力指数的参考值和车道出入距离进行比较。

图15为示出根据压力阶段和车道出入距离的示例性警报输出控制逻辑的示例性示图。如图15中所示，可分两个阶段执行输出给用户的警报。用于输出每个阶段的警报的与车辆100与车道之间的距离(在后文中称为车道距离)相比较的参考值称为第一参考值和第二参考值。如图15中所示，在驾驶员的当前压力阶段为阶段1至3时，即，在驾驶员处于标准的或更好的状态中时，第一参考值可设为大约0％，并且第二参考值可设为大约10％。

警报控制器132可被配置为比较车道距离和第二参考值，并且在车道距离大约为10％时，通过声音输出单元141输出警报声音。只要可吸引驾驶员的注意并且通知驾驶员车辆100目前处于车道偏离的危险中，就不限制要输出的警报声音的类型，并且可从声音输出单元141中输出任何警报声音。此外，警报控制器132可被配置为比较车道距离和第一参考值。在输出警报声音，但是驾驶员不控制转向并且车道距离变成大约0％时，警报控制器132可被配置为连同警报声音一起输出转向手柄振动。尤其地，转向手柄振动表示方向盘143振动。

随着压力阶段增大，驾驶员控制车辆的能力可能降低。在驾驶员的当前压力阶段是阶段4时，即，在驾驶员处于压力之下时，第二参考值可被设为大约(10+a)％并且第一参考值可被设为大约(0+b)％。此处，a和b为任何正数，并且可根据实验、统计或理论设为适当值。警报控制器132可被配置为比较车道距离和第二参考值，并且在车道距离变成大约(10+a)％时，通过声音输出单元141输出警报声音。而且，警报控制器132可被配置为比较车道距离和第一参考值，并且可被配置为在车道距离变成大约(0+b)％时，输出转向手柄振动以及警报声音。

在驾驶员的当前压力阶段是阶段5时，即，在驾驶员处于严重压力之下时，第二参考值可被设为大约(10+A)％并且第一参考值可被设为大约(0+B)％。在此，A为大于a的任何正数，并且B为大于b的任何正数，A和B可根据实验、统计或理论设为适当值。

如图15中所示，在驾驶员处于压力之下时，可比往常更早地输出警报(例如，在预定的事件之前或者在确定压力防止车道偏离并且提高安全驾驶时)。因此，能够补偿驾驶员退化的控制能力。然而，警报控制器132可不必根据在图15中的实例输出警报。压力阶段可进一步细分，可设置与每个压力阶段对应的三个以上参考值，并且可根据三个以上阶段，将警报输出给驾驶员。此外，不必通过听觉或触觉的方式输出警报，而可通过显示单元142在视觉上输出警报。

图16为示出根据本发明的示例性实施方式可在车辆中自动控制转向的车辆控制的示例性方框图。尤其地，警报输出单元140可包括声音输出单元141、显示单元142以及方向盘143，其可被配置为通过听觉、视觉以及触觉的方式将警报输出给驾驶员。

车辆100可被配置为将警报输出给驾驶员，并且自动调整转向。为此，方向盘143可由电动助力转向(MDPS)实现，并且车辆100可进一步包括MDPS驱动单元150，该单元被配置为将动力提供给方向盘143。MDPS驱动单元150可包括致动器，例如，马达。控制器130可进一步包括转向控制器133。转向控制器133可被配置为计算用于防止车辆100偏离车道所需要的目标扭矩值，并且将用于生成所计算的目标扭矩值的控制信号传输给MDPS驱动单元150。

同时，虽然未显示，但是车辆100可包括多个传感器，这些传感器被配置为检测车辆100的当前状态，例如，扭矩传感器，其被配置为检测方向盘143的扭矩；车速传感器，其被配置为检测车辆100的速度；偏航率传感器；以及转向角传感器，其被配置为检测方向盘143的转向角。在计算用于防止车道偏离的目标扭矩值时，转向控制器133可被配置为反映车辆100的当前状态，例如，使用传感器检测的扭矩、车速、偏航率以及转向角。

再次参照在图15中的实例，在车道距离变成第二参考值并且输出警报声音，但是驾驶员不控制转向，从而车道距离变成第一参考值时，转向控制器133可被配置为计算用于防止车道偏离所需要的目标扭矩值，并且将用于生成所计算的目标扭矩值的控制信号传输给MDPS驱动单元150，以便可自动控制车辆100的转向。此时，警报控制器132还可被配置为将警报输出给驾驶员。

在后文中，描述一种根据本发明的一个示例性实施方式控制车辆的方法。在实现根据示例性实施方式的控制车辆的方法时，还可应用根据上述示例性实施方式的车辆100。图1到图16的描述也可适用于根据示例性实施方式控制车辆的方法。

图17为描述根据本发明的一个示例性实施方式的控制车辆的方法的示例性流程图。如图17中所示，可使用生物信号检测单元110检测驾驶员的生物信号(311)，并且可使用车道检测单元120检测车辆在其内行驶的车道(312)。经检测的驾驶员的生物信号可用于计算驾驶员的压力指数，并且可包括ECG信号。检测生物信号和检测车道的顺序未确定。可同时检测生物信号和车道，或者可首先检测其中的任一个。

可根据经检测的驾驶员的生物信号，计算驾驶员的压力指数(313)。由于计算压力指数的描述与在图5到图9中的描述相同，所以不重复对其进行描述。可根据所检测的车道，确定车辆的车道出入程度(314)。由于车道出入程度可由车辆100与车道之间的距离表示，所以可由距离本身或者车道与在当前位置的车辆100之间的距离相对于在车道与在正常位置的车辆100之间的距离的百分比表示车道出入程度。

而且，可根据所计算的压力指数以及所确定的车辆的车道出入程度，将警报输出给驾驶员(315)。为了输出警报，可应用通过声音输出单元141在听觉上输出警报的方法、通过振动方向盘143来在触觉上输出警报的方法以及通过显示单元142在视觉上输出警报的方法中的任一种方法。

图18为描述根据本发明的示例性实施方式的在控制车辆的方法中控制警报输出的处理的示例性流程图。如图18中所示，可检测驾驶员的生物信号(321)，并且可检测车辆在其内行驶的车道(322)。然后，可根据经检测的驾驶员的生物信号，计算驾驶员的压力指数(323)。检测生物信号和车道以及计算压力指数的描述与图17的描述相同。

可由控制器根据所检测的车道计算车辆与车道之间的距离(324)。具体而言，根据车道检测单元120的输出信号，可识别车辆100在其内行驶的车道，并且可计算车道与车辆100之间的距离。用于计算车道与车辆100之间的距离的参考可为前轮51或车辆100的中心。

与所计算的压力指数对应的参考值可与车辆与车道之间的距离相比较(325)。在所计算的压力指数大于预定的指数时，可应用更大的参考值，以提前警告驾驶员。换言之，随着所计算的压力指数增大，与其对应的参考值也增大。同时，如图9中所述，根据压力指数的值，压力指数可细分成多个压力阶段。对于每个压力阶段，可设置与其对应的参考值。属于相同压力阶段的压力指数可具有与其对应的相同参考值。然后，在车辆与车道之间的距离是参考值或者更小(326中，是)时，可将警报输出给驾驶员(327)。

同时，可根据车辆与车道之间的距离(即，车道距离)，分阶段输出警报。换言之，车道距离越短，可输出的警报就越强烈。为此，可使用与车道距离相比较的两个以上参考值。在具有两个以上参考值时，第二参考值可首先与车道距离相比，如图15中所示。在车道距离等于或小于第二参考值时，可输出警报声音。车道距离可与小于第二参考值的第一参考值相比较。在车道距离等于或小于第一参考值时，转向手柄振动可与警报声音一起输出。尤其地，与在车道距离等于或小于第二参考值时相比，在车道距离等于或小于第一参考值时，只要输出更强烈的警报，输出警报的方法就不限于示例性实施方式。

图19为描述根据本发明的示例性实施方式的在控制车辆的方法中自动控制车辆转向的方法的示例性流程图。如图19中所示，可检测驾驶员的生物信号(351)，并且可检测车辆在其内行驶的车道(352)。

可根据经检测的驾驶员的生物信号，计算驾驶员的压力指数(353)，并且可根据所检测的车道，计算车辆与车道之间的距离(354)。与所计算的压力指数对应的第二参考值可与车辆与车道之间的距离相比较(355)。在车辆与车道之间的距离等于或小于第二参考值(在356中，是)时，可将警报输出给驾驶员(357)。警报输出的描述与图17的描述相同。然后，与所计算的压力指数对应的第一参考值可与车辆与车道之间的距离相比较(358)。第一参考值可具有小于第二参考值的值。

在车辆与车道之间的距离等于或小于第一参考值(在358中，是)时，可自动控制车辆的转向(359)。可通过MDPS进行转向控制。转向控制器133可被配置为计算用于防止车道偏离的目标扭矩值，并且将用于生成所计算的目标扭矩值的控制信号传输给MDPS驱动单元150，以便自动控制车辆100的转向。虽然在以上描述中，可分两个阶段执行警报输出和转向控制，可进一步细分这两个阶段，并且本发明的示例性实施方式不限于此。

根据上述车辆及其控制方法的示例性实施方式，在输出警报时，可反映驾驶员的压力指数，或者可调整转向，以便车辆继续在同一车道中行驶。结果，可更有效地保证安全驾驶。在根据本发明的示例性实施方式的车辆及其控制方法中，可通过反映驾驶员的压力指数，来执行车道偏离警示或车道保持辅助，以便能够更有效地保证安全驾驶。

虽然显示和描述了本发明的一些示例性实施方式，但是本领域的技术人员会理解的是，在不背离本发明的原理和精神的情况下，可在这些示例性实施方式中进行变化，在权利要求及其等同物内限定本发明的范围。

Claims (22)

1.一种车辆，包括：

生物信号检测单元，被配置为检测驾驶员的生物信号；

车道检测单元，被配置为检测车辆行驶在其中的车道；以及

控制器，被配置为：

根据所检测的所述驾驶员的所述生物信号，计算所述驾驶员的压力指数；

根据所检测的所述车道，确定所述车辆的车道出入程度；并且

根据所计算的所述压力指数以及所确定的所述车辆的所述车道出入程度，执行输出给所述驾驶员的警报。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆的所述车道出入程度包括关于所述车辆与所述车道之间的距离的信息。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：

将所述车辆与所述车道之间的所述距离与对应于所计算的所述压力指数的至少一个参考值进行比较；以及

在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述至少一个参考值时，执行输出给所述驾驶员的所述警报。

4.根据权利要求3所述的车辆，其中，随着所述至少一个参考值对应的所述压力指数增大，所述至少一个参考值增大。

5.根据权利要求2所述的车辆，进一步包括：

声音输出单元，被配置为输出声音；以及

方向盘，由所述驾驶员操纵以控制所述车辆的转向。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述至少一个参考值包括第一参考值和大于所述第一参考值的第二参考值；并且所述控制器被配置为在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述第二参考值并且大于所述第一参考值时，操作所述声音输出单元以输出警报声音。

7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述第一参考值时，操作所述声音输出单元以输出警报声音，并且使所述方向盘振动。

8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述生物信号检测单元包括心电图(ECG)传感器，并且所述心电图传感器安装在所述车辆的方向盘内。

9.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车道检测单元包括图像传感器和红外线传感器中的至少一个。

10.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述控制器被配置为根据所计算的所述压力指数以及所确定的所述车辆的所述车道出入程度来调整所述车辆的转向。

11.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述控制器被配置为：

将所述车辆与所述车道之间的所述距离与对应于所计算的所述压力指数的至少一个参考值进行比较；以及

在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述至少一个参考值时，将所述警报输出给所述驾驶员或者调整所述车辆的转向。

12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述至少一个参考值包括第一参考值和大于所述第一参考值的第二参考值；并且所述控制器被配置为在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述第一参考值时，调整所述车辆的转向，并且在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或大于所述第一参考值并且等于或小于所述第二参考值时将所述警报输出给所述驾驶员。

13.根据权利要求10所述的车辆，进一步包括：

电动助力转向(MDPS)电机，被配置为将动力提供给所述车辆的方向盘，

其中，所述控制器被配置为将控制信号发送给所述电动助力转向电机并且调整所述车辆的转向。

14.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括：

显示单元，被配置为显示关于所计算的所述压力指数的信息。

15.一种控制车辆的方法，包括：

由控制器检测驾驶员的生物信号；

由所述控制器检测车辆行驶在其中的车道；

由所述控制器根据所检测的所述驾驶员的生物信号，计算所述驾驶员的压力指数；

由所述控制器根据所检测的所述车道，确定所述车辆的车道出入程度；以及

由所述控制器根据所计算的所述压力指数以及所确定的所述车辆的所述车道出入程度，执行输出给所述驾驶员的警报。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述驾驶员的生物信号包括心电图(ECG)信号，并且所述驾驶员的压力指数的计算包括：

由所述控制器根据所述驾驶员的所述心电图信号获得心率变异性；以及

由所述控制器根据所获得的所述心率变异性计算所述驾驶员的所述压力指数。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述车辆的所述车道出入程度包括关于所述车辆与所述车道之间的距离的信息。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，执行输出给所述驾驶员的所述警报包括：

由所述控制器将所述车辆与所述车道之间的距离与对应于所计算的所述压力指数的至少一个参考值进行比较；以及

在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述至少一个参考值时，由所述控制器执行输出给所述驾驶员的所述警报。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，随着所述至少一个参考值对应的所述压力指数增大，所述至少一个参考值增大。

20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：

由所述控制器根据所计算的所述压力指数以及所确定的所述车辆的所述车道出入程度来调整所述车辆的转向。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，执行输出给所述驾驶员的所述警报包括：

由所述控制器将所述车辆与所述车道之间的所述距离与对应于所计算的所述压力指数的第二参考值进行比较；以及

在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述第二参考值时，由所述控制器执行输出给所述驾驶员的所述警报。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，调整所述车辆的转向包括：

由所述控制器将所述车辆与所述车道之间的距离与对应于所计算的所述压力指数并且小于所述第二参考值的第一参考值进行比较；以及

在所述车辆与所述车道之间的所述距离等于或小于所述第一参考值时，由所述控制器调整所述车辆的转向。