CN105346483A - 一种无人驾驶车辆的人机交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种提出了无人驾驶车辆的人机交互系统，包括信息处理规划、车辆控制、自检、环境信息采集、人机交互、数据存储和通信7个模块。该系统操作方式分为手动操作、语音操作和手机APP控制，主要运行步骤：（1）根据用户是进入车辆还是远程遥控，采取相应的解锁方式和操作方式；（2）启动车辆，激活人机交互系统，进行车辆自检；（3）确定车辆没有问题后，输入目的地，根据实际情况，规划行车路线；（4）车辆按行车方案行驶；（5）实时监控车辆状态和周围环境，是否有意外发生，根据周围情况，随时调整行车方式和路径，直至到达目的地。本发明还提出了一种在中央电脑故障时，备用电脑接管控制的解决方法，和其他三种意外的应对方法。

Description

一种无人驾驶车辆的人机交互系统

技术领域

本发明属于智能车辆控制技术领域，涉及车载人机交互系统。

背景技术

随着汽车的日益普及和广泛使用，普通汽车也能够通过触碰按键去对车辆进行控制，比如空调开关、出风大小，音乐选择、音量大小调节、播放暂停，还包括导航系统等等。而对于无人驾驶车辆，人机交互的应用则更为广泛和重要，它是用户控制车辆的最主要的途径。

目前车辆的人机交互系统的中控台按键多而复杂，且空间有限。用户在不用眼睛观察的情况下直接用手操作很容易按错；道路状况突发情况较多，若用户在开车行驶的过程中关注按键操作，可能因为关注按键的短时间内错过重要车况信息，造成重大交通事故。本发明的人机交互系统控制台就只是一个触摸屏，界面简单，内容详实，操作方便，也可直接语音操作，不需用户寻找按键选项的位置。而且还设置了手机远程交互和各类情况报警的功能，使用更加方便和安全可靠。解锁方式也多样化，无需遥控钥匙也能启动车辆，能够实现一车多主，最大化地、有效地使用车辆。

发明内容

本发明提出了一种无人驾驶车辆的人机交互系统，该系统实现了用户与无人驾驶车辆之间的信息交流。用户可以在车辆内通过控制面板或者语音操作，也可利用手机APP进行远程操控，并且用户能够通过人机界面和手机实时了解车辆状态信息，实现了多样化操作无人汽车，提高了车辆的智能化程度和安全性能。

为实现上述目的，本发明提出的无人驾驶车辆的人机交互系统包括以下7个模块：

（1）信息处理规划模块：将实时采集到的环境信息和本车的状态信息数据，以及用户的命令信息，进行分析处理，规划行车方案和应对方案，并将方案的执行信息、报警信息等按要求分别传输给车辆控制模块和人机交互模块，同时将所有信息存储至数据存储模块。

（2）车辆控制模块：根据信息处理规划模块传输的控制信息，控制车辆的油门、制动器、方向盘、车灯、空调等设备控制器，以保证车辆的正常行驶。

（3）车辆自检模块：负责监测本车的状态，如发动机、雷达、摄像机、GPS导航、油门、制动器、车灯等设备是否正常，油箱内汽油剩余量是否充足，人机交互系统运行有无故障等，将监测到的信息实时反馈给信息处理规划模块，并通过人机交互界面显示出来。

（4）环境信息采集模块：通过摄像机和雷达等设备，实时采集车辆周围的信息，再将采集的信息传输到信息处理规划模块，以便车辆根据实际情况，调整运行状态。

（5）人机交互模块：是用户与无人驾驶车辆进行信息交互的平台，包括人机交互界面、语音系统、手机APP系统和车门解锁系统。

（6）数据存储模块：称为无人驾驶车辆黑匣子，负责存储车辆停止前的一个时间段内车辆状态、行车记录、周围环境信息等所有数据信息，以备后期查询。由于黑匣子存储空间有限，在记录一行新数据时，会将一行最旧的数据删除。

（7）通信模块：负责模块设备之间的数据信息传输，本专利中选用了GPRS无线网络通信、CAN总线通信和串行数据通信这三种通讯方式。

其中，人机交互模块中的人机交互界面用于用户通过触屏按键直接输入决策信息，传输到信息处理规划模块，同时能够显示其他模块实时传输过来的车辆状态信息、路径规划图、行车方案信息以及意外警报信息等。界面内容包括：启动、自检、语音、媒体、路径规划、行车方案、行车记录、驾驶模式、设置和帮助。

手机APP系统，是装载在手机上的人机交互软件，让用户能够通过手机和无人驾驶车辆进行信息交流，了解车辆的状态信息和开启无人驾驶车辆。该模块能够较为全面地实现人机之间的互动交流。它的解锁方式有密码解锁、指纹解锁和身份认证，而且一旦解锁失败会自动锁定，并向预定手机发送短信，再次解锁后才能使用。

车门解锁系统是由单片机、电子锁、按键输入面板和指纹识别面板组成，其解锁方式有遥控钥匙解锁、按键密码解锁和指纹解锁。

中央电脑与各模块之间的通信方式分别为：GPRS无线网络通信、串行数据通信、数据线连接和CAN总线通信。其中，手机与中央电脑之间采用GPRS无线网络通信方式；中央电脑和人机交互系统（除车门解锁系统之外）采用串行数据通信中的IEEE1394通信协议；中央电脑和车门解锁系统用串行数据通信中的RS232通讯协议进行信息交互；环境信息采集系统中摄像机、雷达等设备的数据传输可以选择用串行数据通信或者CAN总线的通信方式；车辆的其他设备与中央电脑之间都选用CAN总线的方式传输数据。

该人机交互系统的主要操作步骤如下：

（1）根据用户是否在车旁，采取相应的解锁方式和操作方式；

（2）启动车辆，激活人机交互系统，进行车辆自检，判断车辆是否正常，能否行驶；

（3）确定车辆没有问题后，输入目的地，根据实际情况，规划行车路线；

（4）车辆按行车方案行驶；

（5）实时监控车辆状态和周围环境，是否有意外发生，根据周围情况，随时调整行车方式和路径，直至到达目的地。

另外，本发明还提出了针对中途可能发生的4种意外情况的应对方式：

（1）中央电脑故障：启动备用电脑，判断用户是否在车内。若用户不在车内，发送提醒，并立即进行紧急靠边停车；若有人在车内，通过语音提醒用户，如果无人应答或者操作人机交互系统，车辆直接执行靠边停车；若用户握住方向盘，则自动切换有人驾驶模式。

（2）关键设备故障：中央电脑判断出现故障的设备会影响正常行驶时，如摄像机、雷达系统、车辆控制装置和车辆本体关键部件等设备，系统发出紧急停车指令，车辆执行靠边停车，并向用户报告车辆情况和位置等信息。

（3）车辆发生事故：立即停车，如果摄像机可以工作，则继续记录周围信息。若用户不在车内，就立即向用户发送警报信息，由用户处理后续工作，若用户在车内，则系统用语音提醒用户，并立即采取必要的保护措施，如自动打开车门锁等，然后由用户自行处理后续事宜；若一定时间内用户没有打开车门，判断为事故情况严重，则通过无线通信模块拨通警察局电话，自动报警。

（4）油量不够：立即规划去加油站的行车路线，选择剩余油量和预定的行车路线为优先考虑。若在路线途中无加油站，则以离当前位置最近的加油站为优先。

由上述说明可知，本发明各模块功能明确、相互协作、针对性强，而且人机交互界面简洁明了、易操作，解锁方式和操作方式多样化，具有较好的可行性。

附图说明

图1为无人驾驶车辆人机交互系统模块图；

图2为人机交互系统的主界面显示图；

图3为手机APP系统的解锁界面显示图；

图4为车门解锁系统界面显示图；

图5为各模块设备间的通信方式显示图；

图5A为CAN总线的连接方式显示图；

图6为无人驾驶车辆人机交互系统操作流程图。

具体实施方式

参照图1所示，无人驾驶车辆的人机交互系统包括的模块有：

（1）信息处理规划模块1：将采集到的环境信息和本车的状态信息数据，以及用户的命令信息，进行分析处理，规划行车方案和应对方案，并将方案的执行信息、报警信息等按要求分别传输给车辆控制模块2和人机交互模块5，同时将所有信息存储至数据存储模块6。

（2）车辆控制模块2：根据信息处理规划模块1传输的控制信息，控制车辆的油门、制动器、方向盘、车灯、空调等设备控制器，以保证车辆的正常行驶。

（3）车辆自检模块3：负责监测本车的状态，如发动机、雷达、摄像机、GPS导航、油门、制动器、车灯等设备是否正常，油箱内汽油量是否充足，人机交互系统运行有无故障等，将监测到的信息实时反馈给信息处理规划模块1，并通过人机交互界面显示出来。

（4）环境信息采集模块4：通过摄像机和雷达等设备，实时采集车辆周围的信息，再将采集的信息传输到信息处理规划模块1，以便车辆根据实际情况，调整运行状态。

（5）人机交互模块5：包括人机交互界面51、语音系统52、手机APP系统53和车门解锁系统54。其中，人机交互界面51用于用户通过触屏按键直接输入决策信息，传输到信息处理规划模块1，同时能够显示中央电脑实时传输过来的车辆状态信息、路径规划图、行车方案信息以及意外警报信息等；语音系统52，包括语音识别和语音合成两部分，语音识别是将语音转换为文本指令，使人机交互系统能够辨别用户下达的语音命令，语音合成是将警报、方案结论等信息由文本转换为语音，进行实时播报，提醒用户；手机APP系统53，是装载在手机上的人机交互软件，让用户能够通过手机与无人驾驶车辆进行信息交流，了解车辆的状态信息和开启无人驾驶车辆。该模块能够较为全面地实现人机之间的互动交流；车门解锁系统54的主要解锁方式有遥控钥匙、按键密码和指纹解锁。

（6）数据存储模块6：负责存储车辆停止前的一个时间段内车辆状态、行车记录、周围环境信息等所有数据信息，以备后期查询。

此模块就是一个汽车黑匣子，与飞机的黑匣子原理和作用相同，叫做无人驾驶车辆黑匣子，安装在车辆最安全的部位，外壳抗压绝热，也采用静态存储记录仪存储数据。它能把车辆停止工作或发生事故前一定时间内的车辆状态信息、行驶方案信息以及周围环境信息都记录下来，需要时把所记录的内容解码，供行驶测试、事故分析之用。该模块内存容量较小，只能存储车辆一定时间内的所有相关数据，之前的数据都会被覆盖掉，即在记录一行新数据时，会将一行最旧的数据删除。

（7）通信模块7：负责模块设备之间的数据信息传输，本专利中选用了GPRS无线网络通信、CAN总线通信、串行数据通信这三种通讯方式。

无人驾驶车辆人机交互系统的信息处理规划模块1是由一台中央电脑和一台备用电脑构成的。在正常情况下，中央电脑启动，备用电脑处于待机状态。由中央电脑将其他模块的所有信息进行汇总处理，根据其数据得出相应的行车方案，然后将处理后的信息分类，通过与各模块之间的通信方式分别传输到其他模块。在中央电脑出现问题无法使用，例如突然死机或关机时，备用电脑将替代中央电脑，自动接收其他模块传输的信息，然后进行处理，在车辆能够行驶的状态下，完成紧急靠边停车的动作，同时向用户报警，报告汽车现在的状态和所处位置。

无人驾驶车辆人机交互系统的车辆自检模块3是在整车CAN总线上采集车辆状态的实时信号，再由CAN总线收发器将信号传输到信息处理规划模块1，即由CAN总线实现这两个模块间的通讯。其中车辆自检内容，即需读取的车辆状态信息，主要包括4大类：

（1）交互系统部分：人机交互系统、中央电脑、备用电脑、显示屏和各模块间的通讯系统；

（2）车身电器部分：车门、车窗玻璃、雨刷、空调、风扇、里程表和各类灯（转向灯、近光灯、远光灯、雾灯、室内灯等）；

（3）车辆控制部分：发动机、油门、制动器、档位器、方向盘、蓄电池、安全带、安全气囊、轮胎胎压、中控锁、动力转向压力（PSP）开关、ABS信号和剩余油量等；

（4）信息采集部分：雷达设备、摄像机、GPS导航等。

所采集到的这些信息需要与中央电脑中所存储的车辆状态信息正常值作对比，一旦确定其中一个，甚至几个都不在正常值范围内时，就需要立即发出警报，并规划解决方案，然后根据制定的方案解决问题，直至车辆处于正常工作状态，再进行下一步的操作。同时车辆的自检是实时监测的，需要将车辆的实时状态信息传输到信息处理规划模块1，以保证车辆在车辆状态正常的情况下安全行驶。

参照图2所示，无人驾驶车辆人机交互系统的主界面，操作内容包括：

（1）启动：人机界面激活后，点击“启动”图标，车辆就会启动；车辆在启动状态时，这个图标自动变成“熄火”，点击图标，车辆熄火；

（2）自检：点击“自检”图标，车辆按流程开始自检，一旦出现问题，立刻发出语音警报，问题的具体信息也在界面上弹出显示，同时规划解决方案，然后执行。再次进行自检，直至没有报错，弹出自检结果正常的信息框，用户点击“确认”，进行下一项操作。在到达目的地，车辆熄火之前，自检系统一直处于开启状态，实时监测车辆的状态信息。

（3）语音：点击“语音”图标后，开启语音模式，用户能够通过语音直接操作人机交互系统，更加简单方便。该语音系统能够直接识别用户的命令信息，也能够将车辆提供的决策方案以语音的形式告知用户，供用户选择和确认。例如：用户说出“自检”，系统就会自动开启自检功能；或者当系统提出几条规划路线时，用户只需说“线路2”，系统就会自动按照线路2的规划方案行驶。

（4）路径规划：点击“路径规划”图标，会弹出“请输入目的地”的文本输入框，用户只需输入或者说出目的地，经过确认后，人机交互系统就会根据当前车辆位置信息、交通信息等规划行驶路线，然后按照最优方案优先的原则提出路径规划结果，由用户选择路线，用户也可选择默认，即按最优方案行驶。若中途需要改变目的地，只需重新点击“路径规划”，输入新的目的地，车辆就会重新规划行车路线。

（5）行车方案：在行车途中，若有意外发生，需要用户做出选择，系统就会自动开启“行车方案”，并进行语音提醒，将方案信息显示出来，由用户进行选择确认。

（6）行车记录：车辆的行车路线、行车方案和状态信息等都会存储在汽车黑匣子中，便于以后查询。

（7）驾驶模式：用于有人驾驶和无人驾驶之间的切换。系统默认无人驾驶，若用户想要自己驾驶车辆，直接点击“驾驶模式”，就能切换驾驶模式，或者用户直接操作方向盘，系统也会自动切换成有人驾驶模式。若要切换成无人驾驶模式，则必须点击“驾驶模式”图标或者下达语音命令，只有等系统播报“已进入无人驾驶模式”后，用户才能停止操作车辆。

（8）媒体：提供娱乐选项，如音乐、视频、游戏等。

（9）设置：人机交互系统的基础设置，主要包括用户设置、密码设置、界面设置等。用户能够通过这个功能，更改界面的亮度、语音的音量、显示字体的大小，也可以增加车辆用户指纹、更改车门密码和手机APP系统密码等。

（10）帮助：为用户提供帮助服务，包括基础操作流程演示、功能模块讲解、常见问题解答等，用户还可以将无法解答的问题、意见或者要求上传，反馈到制造商客服处。

人机交互系统的界面的激活方式有手动激活和远程激活。其中手动激活就是用户在打开车门时，中央电脑接收到车门成功解锁的信息，然后将激活人机交互界面的信息发送到人机交互系统，界面直接开启；汽车熄火后，车门上锁，则界面自动关闭；而远程激活就是依靠手机利用无线通讯的方式与车载人机交互系统进行交互，从而远程操控无人驾驶车辆。

参照图3所示，无人驾驶车辆人机交互系统的手机APP系统53的进入界面是一个解锁界面，解锁方式有3种：

（1）密码解锁：点击“密码解锁”后，会进入密码文本输入框，用户只需输入正确的密码，就可进入操作界面，同时远程激活车内的人机交互系统，但连续三次输入错误，就会自动锁定。

（2）指纹解锁：点击“指纹解锁”后，将手指放到摄像机扫描区域内，进行扫描确认，验证成功后就可进入操作界面，验证三次失败则自动锁定。

（3）身份验证：点击“身份验证”后，会弹出新的界面，有两种验证方式选择。一种是身份认证，即点击“身份认证”，例如输入用户身份证号码，也可能是其他证件号码等，只要与预先储存在中央电脑身份认证号码一致，输入正确就可解锁；另一种是问题验证，用户可在系统设置里预先设定一个或多个问题及其答案，验证时，用户选择要回答的问题，然后输入对应的答案，就可成功解锁。若验证失败，则解锁界面自动锁定。

若三种解锁方式其中任一种验证失败被锁定，都会自动发送一条相关的短信至预先指定的手机上（该手机为系统设置的另一部手机），短信内容如“**（人名）手机与**（用户）的无人汽车交互，密码（或指纹、身份）验证失败，请与**联系，确认是否为本人操作”。如果发现是非法用户操作，则接收短信的用户可以用自己的手机，通过验证进入交互系统，将车辆锁定，并将非法用户的手机信息在系统中划入黑名单，以保证用户在手机丢失的情况下不被他人冒用，实现多重保护。其中，绑定手机的信息可以通过人机交互系统进行设置，手机用户可以是用户或者用户设定的有权使用汽车的人。

手机APP系统成功解锁后，就可进入操作界面，手机界面和车内的人机交互界面内容一致，操作方式和功能也相同。手机通过GPRS无线网络通讯的方式远程和无人驾驶车辆进行信息交流，汽车的状态信息和行驶信息也实时反馈到手机上，让用户随时掌握车辆的状态，做出正确的选择。

无人驾驶车辆人机交互系统中的车门解锁系统54的界面，如图4所示，是由一个10键密码键盘和指纹识别器组成，则其解锁方式就可分为3种：

（1）遥控钥匙：有遥控钥匙的用户只需按下遥控钥匙上的解锁按钮，就可直接将车辆解锁，打开车门；

（2）按键密码：若没有带遥控钥匙或不想使用遥控钥匙，用户可直接通过密码键盘按下正确的密码就可打开车门；

（3）指纹解锁：用户将系统所存指纹的手指按在指纹识别区域内，验证成功后就可直接打开车门。

该模块是在用户进入车辆时使用，解锁成功后，会由中央电脑发出激活信息，人机交互界面就自动开启，然后用户就可以通过点击人机界面或语音操控车辆。若判定解锁失败，则车门自动锁定，并向用户预先设定的手机发送短信警报，直至用户通过手机或遥控钥匙解除锁定，车门解锁系统方可再次运行。

参照图5所示，中央电脑与其他各个模块的数据信息传输采用了几种不同的通信方式，具体介绍如下所述：

（1）中央电脑与车辆控制模块2、车辆自检模块3、环境信息采集模块4中的传感器、摄像机等设备装置，都采用CAN总线技术的实时通信方式，其通信协议主要由CAN总线控制器完成。

如图5A所示，无人驾驶车辆上的CAN总线连接方式主要有三种：一种是用于驱动系统，如发动机控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元、组合仪表等这些与汽车行驶直接相关的系统，这些系统由于信息传递量较大而且对于信息传递的速度有很高的要求，故需要高速CAN总线来满足其信息传递的需要，其速率可达到500kb/s；另一种是用于车身系统，如中控锁、电动门窗、后视镜、车内照明灯等的车身舒适系统，这些对数据传输速率要求不高，故可以用低速CAN总线，速率为100kb/s；还有一种是用于传输周围环境信息的超高速CAN总线，它的传输速率更高，可以超过1Mb/s。

由于各模块中传输的数据信息格式多样，如GPS输出的位置值为RS232格式、加速度输出为RS485格式，因此需要加载一个RS232/RS485转CAN的转换器将各类信息转换为一类，将不同的通讯方式转化为统一标准的CAN总线通讯，实现无人驾驶车辆各模块之间信息的可靠共享。

（2）中央电脑和人机交互系统（除车门解锁系统之外）之间的通信方式是串行数据通信方式，选用IEEE1394的接口，它是一种纯数字的接口，不会带来信号损失，其标准正常传输速率为100Mb/s，能够满足图片、视频等需要传输速率高的信息的传输要求，且易扩展，外设不需单独供电。通过这种通信方式，中央电脑和人机交互系统之间就能进行信息的实时传输，能够及时有效地监控无人驾驶车辆，使之正常运行。

（3）车门的解锁系统是由一个单片机单独控制，它与中央电脑间是直接通过用串行数据通信中的RS232通讯协议传输信息的。车门一旦被解锁，就会向中央电脑传输一条解锁指令，然后由中央电脑向人机交互系统发出激活指令，启动人机交互界面。同样的，车门锁住后，会发出一条锁定信息给中央电脑，再由中央电脑向人机交互系统发送待机指令，人机界面自动关闭。

（4）中央电脑和手机之间采用GPRS无线网络通信的方式，利用TCP/IP协议使车载中央电脑和手机APP进行数据传输，交互信息。用户可以用手机直接激活车载中央电脑，与无人驾驶车辆内部的交互系统进行信息交流，并以此操控车辆，也可实时监测汽车的状态信息，实现手机与无人驾驶车辆的远程信息交流和监测。

参照图6所示，无人驾驶车辆人机交互系统的主要操作流程步骤如下：

步骤601：判断此时用户要开门进入车辆还是远程遥控，即用户是在车旁，还是不在车旁，若用户在车旁，则执行步骤602，若用户不在车旁，则转至步骤603；

步骤602：用户通过车门上的密码锁，输入正确的密码，然后转至步骤604；

步骤603：用户通过手机APP系统解锁无人驾驶车辆；

步骤604：车辆解锁后，显示屏自动激活，人机交互系统开始运行；

步骤605：发动车辆；

步骤606：启动车辆自检功能，检查如发动机、电池、油门、制动器、车灯、空调等设备是否正常，油箱内汽油剩余量是否充足，人机交互系统运行有无故障等车辆自身状态信息；

步骤607：判断自检是否有问题出现，若有问题执行步骤608，若无问题，车辆一切正常，转至步骤609；

步骤608：发出语音警报和显示具体问题，同时规划解决问题的方案，执行方案，然后转至步骤606；

步骤609：用户输入行车目的地；

步骤610：根据目的地，本车自主规划行车方案，然后由用户选择确定行车路线，或者车辆自动选择最佳方案；

步骤611：将方案控制信息输出到控制模块，车辆按照现有的行车方案行驶；

步骤612：行车时，车辆实时采集周围的环境信息和监测本车的状态信息，并将信息数据存入中央电脑；

步骤613：判断车辆在行车途中是否遇到突发情况，需要改变行车路线甚至停车等，若有，执行步骤614，若没有，转至步骤615；

步骤614：发出警报，转至步骤609，重新规划行车方案；

步骤615：判断是否到达目的地，若还未到达，转至步骤611，按原方案行车，若已到达，直接结束。

无人驾驶车辆在行车途中可能遇到的意外情况及应对方式如下：

（1）中央电脑出现故障

中央电脑出现故障，不能使用时，系统的备用电脑会立即启动，接替中央电脑接收其他模块传输过来的信息，并根据实际情况，采取相应的解决方案：

①若用户在车内，则向用户发出驾驶模式切换的语音提醒，由用户开始操控车辆，若一定秒数内用户没有反应，没有采取任何应对措施，则立即执行紧急靠边停车动作；

②若用户不在车内，则由备用电脑通过无线通讯方式向用户手机发出警报信息，报告中央电脑出现故障和车辆所在位置，同时进行紧急靠边停车。

（2）关键设备出现故障

如果中央电脑检测出车辆的关键设备，如摄像机、雷达系统、车辆控制装置和车辆本体关键部件，发生故障，导致车辆无法正常行驶时，车辆立即发出紧急停车指令，执行紧急靠边停车，并向用户汇报车辆情况和位置等信息。

（3）车辆发生事故

①用户不在车内，车辆发生事故时，保持停车状态，不作变动。如果中央电脑仍可以工作，则直接向用户手机发出警报信息，由用户处理后续事宜；如果中央电脑也发生故障，则由备用电脑向用户发出警报信息，报告车辆所在位置，由用户处理。

②若发生事故时，用户在车内，则立即向用户发出语音提醒，并采取必要的保护措施，如自动打开车门锁等，然后由用户处理，若一定时间内用户没有打开车门，判断为事故情况严重，则由系统自动报警。报警具体方式为通过无线通信模块拨通警察局电话，利用语音系统，向警方语音播报车辆所处位置和车辆基本信息（牌照、用户等），内容如“牌照**的车辆在**地方与**（车辆、行人等）发生车祸，请立即出警处理”。

不论用户是否在车内，事故发生后，若摄像机还可以使用，则继续工作，将事故现场的环境信息采集下来，存入中央电脑或备用电脑，以便之后的事故调查。

（4）油量不够

若因为用户中途变更目的地，或者发生其他意外情况，如前方堵车、发生事故等，车辆需要改变行车路线或者绕道，在重新规划行车方案后，发现剩余油量不足，则系统立即向用户发出警报信息，同时寻找行车路线上有无加油站。若有，且剩余油量满足车辆行驶至该加油站，则默认此为最佳行车方案；若行车路线上没有加油站，或者剩余油量不够，则直接搜索距离最近的加油站，规划行车方案。方案规划后系统显示最终行车路线，并将具体信息汇报给用户。同样的，若在车辆出发前，就已经发现车辆剩余油量不够行驶至目的地，则采用的应对方式参照中途油量不够的情况。

以上提供的决策方案中的条件判断、计算部分、数据分析等内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明技术思想下所作的任何修改、等同替换。

Claims (6)

1.一种无人驾驶车辆的人机交互系统，其特征在于，包括系统的7个模块、2种解锁方式、4个中途意外情况应对方法和系统具体操作步骤：

所述的系统模块包括信息处理规划模块、车辆控制模块、车辆自检模块、环境信息采集模块、人机交互模块、数据存储模块和通信模块；

所述的解锁方式是根据用户是否直接上车，分为车门解锁和手机APP解锁；

所述的中途意外情况的应对方法是针对中央电脑故障、关键设备故障、车辆发生事故和油量不够这四种情况意外情况；

所述的系统具体操作步骤是根据实际情况，选择不同的解锁方式和操作方式，输入目的地，确认最佳行车路线，实时进行人机交互信息，规划方案，直至到达目的地。

2.如权利要求1所述的一种无人驾驶车辆的人机交互系统，其特征在于：

所述的信息处理规划模块是由一台中央电脑和备用电脑组成的，一般情况下由中央电脑收集各模块数据信息，然后处理规划，制定行车方案，若中央电脑出现故障，无法工作，信息会自动切换汇总到备用电脑，进行紧急靠边停车或切换成有人驾驶模式，备用电脑安装在汽车内的一个在撞击时相对安全的位置；

所述的车辆控制模块是接收中央电脑的控制命令，当中央电脑出现故障时，由备用电脑接管，向控制模块发送控制命令，操作车辆所有的设备控制器；

所述的车辆自检模块主要用于检查车辆所有设备是否正常，自检内容包括交互系统部分、车身电器部分、车辆控制部分和信息采集部分；该模块需要实时工作，并将自检的结果信息立即传输到中央电脑，当中央电脑出现故障时，信息传输至备用电脑；

所述的环境信息采集模块，是通过摄像机和雷达等设备采集信息，再将信息传输到中央电脑，若中央电脑出现故障时，由备用电脑接收信息，进行数据分析处理；

所述的人机交互模块包括人机交互界面、语音系统、手机APP系统和车门解锁系统；其中，人机交互界面是一块触摸屏构成，主界面的内容包括启动、自检、语音、媒体、路径规划、行车方案、行车记录、驾驶模式、设置和帮助10个操作选项，可以直接查看各项的显示结果和警报信息；语音系统包括语音识别和语音合成，用于识别用户的语音命令和播报方案和警报信息；手机APP系统是手机上的一个应用软件，用户通过手机远程与车载交互系统进行信息交流，手机上的操作界面内容和车载人机交互系统的人机界面一致；车门解锁系统独立于人机交互系统，直接与中央电脑进行信息交互；

所述的数据存储模块是一个车用黑匣子，称为无人驾驶车用黑匣子，安装在车内最安全的位置，只记录一定时间段内的所有信息数据；

所述的车辆通信模块的通信方式有GPRS无线网络通信方式、串行数据通信方式和CAN总线通信方式；其中，手机与中央电脑之间采用GPRS无线网络通信方式；中央电脑和除车门解锁系统之外的人机交互系统中的其他部分采用串行数据通信中的IEEE1394通信协议进行数据传输；中央电脑和车门解锁系统用串行数据通信中的RS232通讯协议进行信息交互；信息采集系统中摄像机、雷达等设备的数据传输可以选择用串行数据通信或者CAN总线的通信方式；车辆的发动机、电源和空调等设备与中央电脑之间选用CAN总线的方式传输数据。

3.如权利要求1所述一种无人驾驶车辆的人机交互系统，其特征在于，所述的车门解锁是指用户打开车门进入车辆的方法，由单片机、电子锁、按键输入面板和指纹识别面板构成，电子锁和两个面板分别通过数据线与单片机连接；其解锁方式有遥控钥匙解锁、按键密码解锁和指纹解锁，这三种方式只需一种解锁成功，就能打开车门；一旦认定解锁失败，车门会自动锁定，并向预定手机发送提醒短信，直至用遥控钥匙或手机解锁成功后才能再次使用。

4.如权利要求1所述的一种无人驾驶车辆的人机交互系统，其特征在于，所述的手机APP解锁是指用户通过手机用远程操作的方式启动无人驾驶车辆，其解锁方式有密码解锁、指纹解锁和身份验证，只需一种认证成功，就可远程激活车载人机交互系统，操控车辆；一旦认定解锁失败会自动锁定手机APP系统，并向预定手机发送提醒短信，直至解锁手机APP系统后才可使用。

5.如权利要求1所述的一种无人驾驶车辆的人机交互系统，其特征在于，所述的4种中途意外情况应对方式包括：

（1）中央电脑故障：启动备用电脑，判断用户是否在车内，若用户不在车内，向用户发送提醒，并立即进行紧急靠边停车；若用户在车内，通过语音提醒用户，如果用户没有应答或者采取任何应对措施，车辆直接执行靠边停车，如果用户握住方向盘，则自动切换有人驾驶模式；

（2）关键设备故障：中央电脑判断出现故障的设备会影响正常行驶时，如摄像机、雷达系统、车辆控制装置和车辆本体关键部件等设备，系统发出紧急停车指令，执行靠边停车，并向用户报告车辆情况和位置等信息；

（3）车辆发生事故：立即停车，如果摄像机可以工作，则继续记录周围信息；若用户不在车内，向用户发送警报信息，由用户处理后续工作，若用户在车内，则语音提醒用户，并立即采取必要的保护措施，如自动打开车门锁等，然后由用户自行处理后续事宜，若一定时间内用户没有打开车门，判断为事故情况严重，则系统通过无线通信模块自动拨通警察局电话报警；

（4）油量不够：立即规划去加油站的行车路线，选择剩余油量和预先设定的行车路线为优先考虑；若在路线途中无加油站，则以离当前位置最近为优先。

6.如权利要求1所述的一种无人驾驶车辆的人机交互系统，其特征在于，所述的系统具体操作步骤为：

（1）判断此时用户要开门进入车辆还是远程遥控，即用户是在车旁，还是不在车旁，若用户在车旁，则执行步骤（2），若用户不在车旁，则转至步骤（3）；

（2）用户通过车门上的密码锁，输入正确的密码，然后转至步骤（4）；

（3）用户通过手机APP系统解锁无人驾驶车辆；

（4）车辆解锁后，显示屏自动激活，人机交互系统开始运行；

（5）发动车辆；

（6）启动车辆自检功能；

（7）判断自检是否有问题出现，若有问题执行步骤（8），若无问题，车辆一切正常，转至步骤（9）；

（8）发出语音警报和显示具体问题，同时规划解决问题的方案，执行方案，然后转至步骤（6）；

（9）用户输入行车目的地；

（10）根据目的地，本车自主规划行车方案，然后由用户选择确定行车路线，或者车辆自动选择最佳方案；

（11）将方案控制信息输出到控制模块，车辆按照现有的行车方案行驶；

（12）行车时，车辆实时采集周围的环境信息和监测本车的状态信息，并将信息数据存入中央电脑；

（13）判断车辆在行车途中是否遇到突发情况，需要改变行车路线甚至停车等，若有，执行步骤（14），若没有，转至步骤（15）；

（14）发出警报，转至步骤（9），重新规划行车方案；

（15）判断是否到达目的地，若还未到达，转至步骤（11），按原方案行车，若已到达，直接结束。