CN106683521B - 一种基于驾驶人操作行为感知的智能驾驶训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于驾驶人操作行为感知的智能驾驶训练系统，包括车载智能训练子系统、数据处理子系统、运行管控子系统以及系统级数据通信子系统。通过对驾驶人训练过程中的数据进行采集并处理，实现对驾驶人驾驶行为的监控、分析、评价、反馈与指导，其中车载智能训练子系统包括驾驶人操作行为与车辆状态感知模块，驾驶人操作行为与车辆状态感知模块包括驾驶人操作行为感知模块，驾驶人操作行为感知模块检测驾驶员的驾驶行为并进行判断，最后将判断结果对驾驶员进行提示。本发明融合了人工教练的优点，摒除传统人工教练员种种弊端，提高训练质量与效率，降低训练成本。

Description

一种基于驾驶人操作行为感知的智能驾驶训练系统

技术领域

本发明涉及机动车驾驶训练领域，尤其涉及一种基于驾驶人操作行为感知的智能驾驶训练系统。

背景技术

机动车驾驶人培训是道路交通安全的第一道屏障。随着国民经济的飞速发展，我国正在快速迈向汽车社会，公众对驾驶技能训练与认证考试的需求呈现出井喷式发展。相对于社会公众对驾培驾考的巨量需求，我国在驾培驾考的技术手段、培训能力等诸多方面存在着明显的“瓶颈”与“短板”。当前，驾驶人培训方面仍主要采用“口传身教”的传统培训模式，由教练员采用人工方式对学员展开教学培训。面对新时期驾培驾考需求与社会信息化趋势，此种方式暴露出越来越多的问题：(1)培训效果与效率不高：由于缺乏必要的信息化技术手段，一些高度依赖学员自身体验的操作环节(如车辆半联动的状态感觉、倒车入库时的空间感等)往往很难由教练通过语言描述导入给学员，加之部分教练表达能力的不足以及学员理解能力的差异，易导致培训效率难以提高，培训效果不佳的现象；(2)对教练员能力与素质的依赖性过高：单纯依赖人工教学的培训方式必然导致对人的高度依赖，培训效果与质量严重依赖教练员的个人业务能力与职业操守，易导致培训质量的起伏与差异；(3)培训知识和经验难以有效积累和复制：具有丰富知识和经验的优秀教练员是驾培行业的稀缺资源，其知识和经验是驾培机构的宝贵财富，而人工培训的方式在相当程度上阻碍了驾培知识和经验积累、挖掘与复制推广；(4)标准化培训课程难以推行：一些优质驾校在长期实践中通过教学研究形成了完善的标准化课程体系，但人工教学方式往往造成标准课程体系在执行终端环节的失真、缩水。

因此，亟待将数字化、信息化等先进技术手段引入传统驾培驾考领域，研制基于信息化技术的先进驾驶人培训系统，为机动车驾驶人培训提供先进教学手段与平台。针对上述需求，市场上曾出现过一些用于驾驶人培训的驾驶训练模拟器。该类系统可在固定的仿真设备上，通过屏幕上的画面运动营造驾驶模拟环境。此类系统所营造的驾驶体验以及学员的心理感受均与驾驶实际车辆存在较大差距，难以收到良好的训练效果。

具体的，现有的驾考手段缺乏信息化技术手段，无法智能识别驾驶学员的操作行为，并自动为学员提供相关指导，因此只能依赖于人工方式，存在训练质量低、效率低、成本高问题。

发明内容

本发明提供一种基于驾驶人操作行为感知的智能驾驶训练系统，目的在于解决现有技术中训练效果差以及智能化水平低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于驾驶人操作行为感知的智能驾驶训练系统，包括车载智能训练子系统、数据处理子系统、运行管控子系统以及系统级数据通信子系统；所述车载智能训练子系统安装于实际机动车之上，用于对驾驶人进行交互式驾驶训练以及采集上报驾驶人训练过程数据；所述数据处理子系统对基础信息进行管理，用于接收、存储与处理所述车载智能训练子系统采集上报的训练过程数据；所述运行管控子系统对车辆被操作和运行状态进行实时监控，并根据实际情况对被监控车辆进行系统自动操控或人工远程操控；所述车载智能训练子系统通过系统级数据通信子系统与数据处理子系统以及运行管控子系统连接并实现双向信息互通；所述车载智能训练子系统包括驾驶人操作行为与车辆状态感知模块。

本发明的有益效果是：本发明紧密融合了数字化、信息化、人工智能、多媒体、虚拟现实等先进技术手段，直接安装、部署在真实的机动车上，通过智能化、多媒体、虚拟现实等先进技术手段展开基于实际机动车的教学训练活动，可以为驾驶技术受训学员提供直接、生动、直观、真实、智能、安全的驾驶技能训练课程，全部或部分替代人工教练员，提高训练质量与效率，降低训练成本；同时，本系统可对学员训练过程的操作与学习数据进行采集，并上报中央数据处理系统进行存储与分析；可对训练过程及车辆进行实时监视与管控。从而，在为机动车驾驶人训练提供数字化、多媒体、智能化先进手段的同时，为政府监管部门提供机动车驾驶人培训监管所需的数据支持。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述驾驶人操作行为与车辆状态感知模块包括驾驶人操作行为感知模块，所述驾驶人操作行为感知模块包括检测模块、处理模块和提示模块；所述检测模块，用于检测驾驶员的驾驶行为，并将检测信息发送至所述处理模块；所述处理模块，用于根据所述检测信息判断所述驾驶行为，并将判断结果发送至所述提示模块；所述提示模块，用于接收所述判断结果并对驾驶员进行提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过在车辆上加装一些检测模块来对驾驶员的驾驶行为进行检测，由处理模块进行判断后通过提示模块对驾驶员进行提示，能够对驾驶人的操作行为进行规范与校正，从而可以全部或部分替代人工教练员，提高训练质量与效率，降低训练成本。

进一步，所述检测模块包括绕车一周检测子模块、车门开关检测子模块、转向灯操作使用检测子模块、喇叭操作使用检测子模块、安全带使用检测子模块、车速控制操作检测子模块、档位操作检测子模块和后视镜观察检测子模块中的一种或多种。

进一步，绕车一周检测子模块包括至少四个距离检测单元，所述至少四个距离检测单元的检测区域覆盖车身四周；每个距离检测单元用于检测驾驶人是否进入检测区域，且当驾驶人进入检测区域时发送检测信息至处理模块；所述处理模块具体用于根据接收到检测信息的先后顺序判断驾驶人是否绕车一周以及绕车方向是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成上车前按照正确方向绕车一周的习惯。

进一步，所述车门开关检测子模块包括至少两个距离检测单元和车门状态检测单元；所述至少两个距离检测单元的检测区域覆盖至少一个车门；每个距离检测单元用于检测驾驶人是否进入检测区域，且当驾驶人进入检测区域时发送检测信息至处理模块；所述车门状态检测单元用于检测车门的开闭状态；所述处理模块具体用于根据接收到各个距离检测单元发送的检测信息的先后顺序判断驾驶人的行走方向，并根据所述车门的开闭状态判断所述行走方向是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成面向车尾开门的习惯。

进一步，所述转向灯操作使用检测子模块包括转向灯检测单元和方向盘转角检测单元；所述转向灯检测单元用于检测转向灯的亮灭；所述方向盘转角检测单元用于检测方向盘的转动角度；所述处理模块具体用于根据所述方向盘的转动角度判断转向，并根据转向灯的亮灭判断驾驶人在转向时的操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成转弯时打转向灯的习惯。

进一步，所述喇叭操作使用检测子模块包括喇叭检测单元；所述喇叭检测单元用于检测是否有按喇叭操作；所述处理模块具体用于根据在车辆启动时刻起在预设时间内是否有按喇叭操作来判断驾驶人的喇叭操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成起步前先按喇叭的习惯。

进一步，所述喇叭操作使用检测子模块还包括距离检测单元；所述距离检测单元用于检测障碍物是否进入检测区域，并将检测信息发送至所述处理模块；所述处理模块具体用于根据在障碍物进入检测区域时刻起在预设时间内是否有按喇叭操作来判断驾驶人的喇叭操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成在有障碍物时及时按喇叭的习惯。

进一步，所述车速控制操作检测子模块包括速度检测单元；所述速度检测单元用于检测车辆行驶速度；所述处理模块具体用于根据车辆行驶速度和预设速度判断车辆是否超速，并在车辆行驶速度超过预设速度时通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成按照速度规定驾车的习惯。

进一步，所述安全带使用检测子模块包括第一图像采集单元和安全带检测单元；所述第一图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；所述安全带检测单元用于检测安全带是否处于使用状态；所述处理模块具体用于根据所述图像信息判断驾驶人是否在驾驶座位上，且当判断驾驶人在驾驶座位上时根据安全带使用状态的检测结果判断安全带是否被正确使用，在安全带未使用的情况下通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成开车前系安全带的习惯。

进一步，所述档位操作检测子模块包括第二图像采集单元和档位检测单元；所述第二图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；所述档位检测单元用于检测车辆变档时是否经过空挡；所述处理模块具体用于根据检测结果判断驾驶人的变档操作是否正确，还用于根据所述图像信息判断驾驶人进行变档操作时是否低头，并在档位使用不正确，以及变档操作时低头时通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成正确的变档操作习惯。

进一步，所述后视镜观察检测子模块包括第三图像采集单元块；所述第三图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；所述处理模块用于根据所述图像信息判断驾驶人是否在预设时间间隔内观察后视镜，如在预设时间间隔内未执行观察后视镜的操作通过提示模块给予提示。

采用上述进一步方案的有益效果是，有助于驾驶人养成正确观察后视镜的习惯。

进一步，所述第一图像采集单元、所述第二图像采集单元和所述第三图像采集单元为同一图像采集单元或不同的图像采集单元。

附图说明

图1为实施例一所述的智能驾驶训练系统的原理示意图；

图2为实施例所述的智能驾驶训练系统在网络版部署发行模式下的安装部署结构框图；

图3为实施例所述的智能驾驶训练系统在单车版部署发行模式下的安装部署结构框图；

图4为实施例所述的车载智能训练子系统的部署图；

图5为实施例所述的驾驶人操作行为感知模块的结构图；

图6为实施例所述的检测模块的结构图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本实施例提出的一种智能驾驶训练系统，包括车载智能训练子系统100、数据处理子系统200、运行管控子系统300、系统级数据通信子系统400四个部分。

本实施例所述的一种智能驾驶训练系统可采用网络版和单车板两种部署发行模式。其中：①在网络版部署发行模式下，如图2所示，车载智能训练子系统100可同时部署在多个机动车上，数据处理子系统200和运行管控子系统300分别部署在不同的相互独立的中央服务器或共同部署在一台中央服务器上。三者之间通过系统级数据通信子系统400以有线或无线方式建立双向数据通信连接。此时，数据处理子系统200同时面向多个车载智能训练子系统提供数据接收、数据存储、数据查询、数据分析和数据传送服务；运行管控子系统300提供对多台机动车的运行管控功能。②在单车版部署发行模式下，如图3所示，车载智能训练子系统100、数据处理子系统200、车辆管控子系统300集中部署在同一台机动车上的一台或多台车载计算机上，通过系统级数据通信子系统400以有线/无线(当三个子系统分别部署在2台或3台计算机上时)或内部程序调用(当三个子系统部署在同一台计算机上时)的方式建立双向数据通信连接。此时，本实施例所述的智能驾驶训练系统仅面向单台机动车提供全部功能服务。

如图4所示，所述车载智能训练子系统100包括车载控制计算机101、驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102、车辆位姿与轨迹感知模块103、驾驶人头部位姿感知模块104、智能化驾驶训练教学执行与决策评价模块105、多媒体3D虚拟现实人机交互模块106、数字化智能场地地图模块107、驾驶训练数据采集上报模块108、车辆安全控制模块109、车载智能训练子系统级通信模块110，其中，驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102、车辆位姿与轨迹感知模块103、驾驶人头部位姿感知模块104的视频采集器1041、车辆安全控制模块109以及多媒体3D虚拟现实人机交互模块106的触摸显示屏通过车载智能训练子系统级通信模块110以有线或无线方式与车载智能训练子系统100连接并实现双向信息交互，驾驶人头部位姿感知模块104的软件部分1042、多媒体3D虚拟现实人机交互模块106的软件部分，以及智能化驾驶训练教学执行与决策评价模块105、数字化智能场地地图模块107、驾驶训练数据采集上报模块108模块运行在车载智能训练子系统100的车载计算机101上。

所述车载控制计算机101是车载智能训练子系统100的主要运行平台，可以采用通用的便携式计算机、工业控制计算机以及其它能够满足系统运行性能要求的计算机设备。

所述的驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102通过部署在车辆不同部位的传感器以及数据采集器能够实时反映驾驶人操作车辆的行为、车辆被操控机件所处状态以及车辆运行参数的信息，包括：左右转向灯开关状态信息、方向盘角度信息、车速、车辆加速度、发动机转速、驻车制动器开关状态、档位状态、汽车喇叭鸣放状态与鸣放持续时间等。驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102将采集到的车辆操作状态信息通过有线或无线通道或内部集成调用方式，发送给车载控制计算机101，供车载智能训练子系统100的相关模块调用。

具体的，所述驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102包括驾驶人操作行为感知模块，所述驾驶人操作行为感知模块包括检测模块和处理模块。图5为本发明实施例提供的驾驶人操作行为感知模块的结构图，如图5所示，该模块包括检测模块、处理模块和提示模块；所述检测模块，用于检测驾驶员的驾驶行为，并将检测信息发送至所述处理模块；所述处理模块，用于根据所述检测信息判断所述驾驶行为，并将判断结果发送至所述提示模块；所述提示模块，用于接收所述判断结果并对驾驶员进行提示。

本发明根据具体需要检测的操作行为来选用合适的检测模块，处理模块控制各个检测模块进行信号的采集与传输，同时对信号进行分析处理，判断出驾驶人的操作行为，并控制提示模块进行提示，提示模块可选用扬声器、显示屏等设备，能够对驾驶员的驾驶行为进行规范与校正，实现了驾驶训练的无人化、智能化和自动化。

可选地，在该实施例中，如图6所示，所述检测模块包括绕车一周检测子模块、车门开关检测子模块、转向灯操作使用检测子模块、喇叭操作使用检测子模块、安全带使用检测子模块、车速控制操作检测子模块、档位操作检测子模块和后视镜观察检测子模块中的一种或多种。

可选地，作为本发明的一个实施例中，绕车一周检测子模块包括至少四个距离检测单元，所述至少四个距离检测单元的检测区域覆盖车身四周；每个距离检测单元用于检测驾驶人是否进入检测区域，且当驾驶人进入检测区域时发送检测信息至处理模块；所述处理模块具体用于根据接收到检测信息的先后顺序判断驾驶人是否绕车一周以及绕车方向是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

应理解，在上车之前，驾驶人应该先逆时针绕车一周，检查车辆状况。

具体的，当四个距离检测单元分别检测到驾驶人进入检测区域后，处理模块即可根据接收到检测信息的顺序判断驾驶人的绕车方向是否正确及是否绕车一周，可选地，本实施例通过在车身四周安装超声波雷达探头来检测人员在车身四周的走动。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述车门开关检测子模块包括至少两个距离检测单元和车门状态检测单元；所述至少两个距离检测单元的检测区域覆盖至少一个车门；每个距离检测单元用于检测驾驶人是否进入检测区域，且当驾驶人进入检测区域时发送检测信息至处理模块；所述车门状态检测单元用于检测车门的开闭状态；所述处理模块具体用于根据接收到各个距离检测单元发送的检测信息的先后顺序判断驾驶人的行走方向，并根据所述车门的开闭状态判断所述行走方向是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

应理解，上车前正确的开车门操作应该是在面向车尾的方向开门，这样可以兼顾车后方是否有其余车辆人员接近，确保安全。

具体的，两个距离检测器一个靠近车头，一个靠近车尾，两个距离检测单元分别检测驾驶人是否进入检测区域，若处理模块检测到驾驶人先靠近车头，后靠近车尾，则认为驾驶人面向车尾。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述转向灯操作使用检测子模块包括转向灯检测单元和方向盘转角检测单元；所述转向灯检测单元用于检测转向灯的亮灭；所述方向盘转角检测单元用于检测方向盘的转动角度；所述处理模块具体用于根据所述方向盘的转动角度判断转向，并根据转向灯的亮灭判断驾驶人在转向时的操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

应理解，在驾车进行转向和变道操作时，应该打开转向灯。

具体的，在行驶过程中，当方向盘转角检测单元检测到方向盘的转动角度(左转为正角度，右转为负角度)绝对值超过预设角度(如45度)时，处理模块判断车辆在转向或变道，如果转向前并未提前打开相应方向的转向灯，则判断驾驶人的操作不正确。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述喇叭操作使用检测子模块包括喇叭检测单元；所述喇叭检测单元用于检测是否有按喇叭操作；所述处理模块具体用于根据在车辆启动时刻起在预设时间内是否有按喇叭操作来判断驾驶人的喇叭操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

应理解，车辆启动状态有多种判断方式，如ACC信号、发动机转速、车速等。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述喇叭操作使用检测子模块还包括距离检测单元；所述距离检测单元用于检测障碍物是否进入检测区域，并将检测信息发送至所述处理模块；所述处理模块具体用于根据在障碍物进入检测区域时刻起在预设时间内是否有按喇叭操作来判断驾驶人的喇叭操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述车速控制操作检测子模块包括速度检测单元；所述速度检测单元用于检测车辆行驶速度；所述处理模块具体用于根据车辆行驶速度和预设速度判断车辆是否超速，并在车辆行驶速度超过预设速度时通过提示模块给予提示。

具体的，处理模块还可以与车辆的制动控制器和熄火控制器连接，用于在车辆的超速时长超过预设时长时通过车辆的制动控制器发送制动信号控制制动电机和离合电机执行刹车操作，以及通过车辆的熄火控制器控制车辆断电或断油来使车辆熄火，从而保障驾驶学员的安全。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述安全带使用检测子模块包括第一图像采集单元和安全带检测单元；所述第一图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；所述安全带检测单元用于检测安全带是否处于使用状态；所述处理模块具体用于根据所述图像信息判断驾驶人是否在驾驶座位上，且当判断驾驶人在驾驶座位上时根据安全带使用状态的检测结果判断安全带是否被正确使用，在安全带未使用的情况下通过提示模块给予提示。

应理解，驾驶人及乘员在进入车辆后应该系上安全带。

具体的，本实施例在驾驶座位处安装图像采集单元(如在主驾驶位前挡风玻璃上加装摄像头)，处理模块根据图像采集单元采集的图像判断是否有人员进入驾驶人位置，处理模块具体还用于在未系安全带时，禁止车辆打火启动，以及在手刹未拉起且车辆档位未在空档时，如果将安全带拔下则通过车辆的熄火控制器控制车辆断电或断油来使车辆熄火，从而进一步强化驾驶人开车系上安全带的习惯。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述档位操作检测子模块包括第二图像采集单元和档位检测单元；所述第二图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；所述档位检测单元用于检测车辆变档时是否经过空挡；所述处理模块具体用于根据检测结果判断驾驶人的变档操作是否正确，还用于根据所述图像信息判断驾驶人进行变档操作时是否低头，并在档位使用不正确，以及变档操作时低头时通过提示模块给予提示。

应理解，驾驶人员正常的变档操作一定要从一个档位先变到空挡，再由空挡向下一个档位变动，如果不经过空挡直接进行加减档则认为操作不正确，另外在变档时不可以低头看档。

具体的，档位检测单元可选用霍尔检测器检测挡杆的位置，从而进行档位检测。处理模块使用头部位姿识别技术可识别图像中驾驶人的头部位姿，从而判断驾驶人是否低头。

可选地，作为本发明的一个实施例，所述后视镜观察检测子模块包括第三图像采集单元块；所述第三图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；所述处理模块用于根据所述图像信息判断驾驶人是否在预设时间间隔内观察后视镜，如在预设时间间隔内未执行观察后视镜的操作通过提示模块给予提示。

应理解，当驾驶人员在车内时，在固定时间间隔内一定要左右转头观察后视镜。

具体的，处理模块使用头部位姿识别技术可识别图像中驾驶人的头部位姿，从而判断驾驶人在预设的时间间隔是否左右转头。

可选地，作为本发明的一个实施例中，所述第一图像采集单元、所述第二图像采集单元和所述第三图像采集单元为同一图像采集单元或不同的图像采集单元。

所述的车辆位姿与轨迹感知模块103从定位系统获取车辆基准点和基准轴在场地、道路中的位置及姿态信息，进而计算出车辆轮廓边界在场地、道路中的实际位置以及车辆前进方向的方向角，并提供给车载智能训练子系统100的相关模块调用。

所述的驾驶人头部位姿感知模块104通过安装在车辆驾驶室合适位置的摄像头获取驾驶人头部图像，通过对驾驶人头部特定标识的图像处理解算出驾驶人的头部位姿，进而识别出目视前方、左侧头观察后视镜、右侧头观察后视镜、回头观察车辆后方、低头看档位、仰头、将头伸出车窗外等动作位姿，并将识别结果实时报送至智能化驾驶训练教学执行与决策评价模块105。

所述的智能化驾驶训练教学执行与决策评价模块105的实施方案描述如下：

(1)安装运行平台：模块105安装在车载计算机101上。

(2)教学模式：模块105在教学模式上，采用带有闭环反馈的智能化、多通道交互式教学模式。在教学训练交互通道设计上，采用多媒体视频、语音和三维交互图形界面构建智能化、互动式教学环境；在教学逻辑控制上，模块105的教学引导系统首先按照课程教学控制逻辑指导驾驶人进行训练操作，同时，根据驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102、车辆位姿与轨迹感知模块103、驾驶人头部位姿感知模块104反馈的信号，再按照知识库中设计的智能逻辑，对驾驶人的驾驶行为进行识别，并进一步做出反馈响应，智能化指导驾驶人进行后续操作或调整，从而实现互动式智能教学。

(3)课程内容设计：模块105在训练课程内容设计上，覆盖了学员熟练、安全驾驶机动车辆并通过各类驾驶执照考试所需知识与技能的训练课程。

(4)教学技法设计：模块105在教学技法的设计上，采用了渐进式方案，帮助学员由易到难、由简单到复杂地渐进掌握驾驶知识和技能：首先，以多媒体教学视频方式进行操作项目的初步讲解，并基于三维数字化虚拟现实场景，对操作要领进行详细讲解；随后，按步骤详细指导驾驶人进行操作，并根据获取的驾驶人操作情况做出智能化互动与反馈，纠正驾驶人错误操作，分析驾驶人错误原因，提醒驾驶人进行下一步操作；之后，由驾驶人自主进行操作，系统对操作过程进行监控，当发现操作错误时，及时提醒驾驶人所犯错误以及纠正措施；最后，进入模拟考试阶段，驾驶人完全自主进行驾驶操作，系统在操作过程中不给出任何提示性信息，在操作完成后按照标准考试准则给出量化评分，判断驾驶人是否已熟练掌握机动车驾驶技能，并给出模拟考试是否通过的结论。

(5)可视化反馈功能设计：在学员训练过程中，对学员操作车辆的轨迹信息进行采集与存储，在学员完成驾驶操作后，将轨迹数据传送至多媒体3D虚拟现实人机交互模块106进行可视化轨迹回放，以帮助学员分析操作中存在的问题。

(6)智能化分析评价功能设计：模块105还设计了对驾驶人操作车辆轨迹的评价与分析的功能。可根据驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102、车辆位姿与轨迹感知模块103、驾驶人头部位姿感知模块104等传来的参数，结合场地或道路电子地图，判断驾驶人驾驶行为的合理性、合规性。并且，基于知识库，识别驾驶过程中的问题及原因，给出智能化反馈意见和分析报告。

所述的多媒体3D虚拟现实人机交互模块106中在实现机制上采用了数字化车辆模型和数字场景地图相结合的技术，首先建立了机动车的三维全息数字仿真模型，数字仿真模型在外形尺寸、轮廓、材质、颜色，以及内部空间与零部件(方向盘、仪表板、座椅、前后风挡玻璃、车窗玻璃、前后雨刮器、左后视镜、中后视镜、右后视镜、档位、油门踏板、离合器踏板、制动踏板、驻车制动器、车轮)等细节方面与真实机动车辆完全保持一致。进而将车辆数字模型植入基于场地电子地图构建的三维场景中，构造出基于多窗口的虚拟现实交互场景。基于多窗口的虚拟现实交互场景，分别提供了外部正上方俯视、外部后上方俯视、内部驾驶人眼睛视角等多种视角场景，并与驾驶人及车辆所处的真实场景保持实时、完全、同步仿真显示。借助三维虚拟现实场景，模块106设计了基于多窗口的虚拟现实交互场景的讲解同步指引功能，在智能化驾驶训练教学执行与决策评价模块105进行操作讲解的过程中，同步播放基于多窗口虚拟现实交互场景的标准操作过程，同时，对讲解中所提及的相关要素进行同步加亮显示并闪烁，帮助受训驾驶人准确理解操作要领。

所述的数字化智能场地地图模块107中提供了对机动车驾驶训练场地地图、道路地图、车辆标准轨迹、车辆外形轮廓的测绘和管理功能。在场地与道路测绘方面，利用定位系统采集场地、道路中的各项设施、科目及相关要素的空间坐标，进而通过对坐标的存储与处理，实现对机动车驾驶场地、道路等的数字化描述。在对机动车驾驶标准轨迹的采集与记录的方面，利用安装在车辆上的定位系统获取车辆的运动轨迹数据，从而进行标准行驶轨迹的采集与记录；在对机动车轮廓边界的测绘功能的实现方式上，通过采集定位系统反馈的车身轮廓边界点坐标，绘制车身轮廓电子地图。

所述的驾驶训练数据采集上报模块108可采集机动车驾驶人在训练期间的过程数据，包括受训人、训练任务、开始时间、结束时间、车辆实际轨迹、训练结果等；在数据采集实现机制上，对于受训人、训练任务、开始时间、结束时间、训练结果等信息，模块108通过和智能化驾驶训练教学执行与决策评价模块105的内部数据集成获得；模块108将采集到的机动车驾驶人训练过程数据上传到数据处理子系统200进行统一存储与管理。

所述的车辆安全控制模块109负责对车辆和系统运行进行安全控制。模块109通过和驾驶人操作行为与车辆状态感知模块102、车辆位姿与轨迹感知模块103的集成实时获取车辆的操控状态信息，并按照预先设定的风险控制规则进行主动的智能安全控制，当车辆操控状态达到规定的危险状态时，根据危险程度，自动做出适当的安全响应和控制措施，包括：降低车辆速度、切断油路、制动车辆、停止车辆运行等；模块109与运行管控子系统300之间亦建立了数据连接，按照约定的格式接收来自运行管控子系统发来的控制指令，对车辆进行管控。

所述的数据处理子系统200构建在通用的数据库平台上，实现对多媒体教学课件资源、场地电子地图、驾驶人信息、机动车信息、驾培机构信息等基础信息进行管理，亦可接收车载智能训练子系统100通过系统级数据通信子系统400上报的训练过程数据进行接收、存储与管理等功能。

所述的运行管控子系统300可对车辆操作和运行状态进行实时监控，可通过接收车载智能训练子系统100通过系统级数据通信子系统400传来的车辆训练和操控数据，在屏幕上动态显示车辆在训练场地上的位置和运动信息，以及车辆运行参数；运行管控子系统300通过与车辆安全管控模块109之间建立的数据链路实现对车辆的远程控制。

所述的系统级数据通信子系统400基于通用的局域网或广域网通讯技术搭建数据链路，以支持车载智能训练子系统100、数据处理子系统200、运行管控子系统300之间的数据交互需求。可使用的网络通讯技术包括但不限于园区无线局域网、有线局域网、电信宽带、2G/3G/4G移动网、无线电台等多种形式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于驾驶人操作行为感知的智能驾驶训练系统，其特征在于，包括车载智能训练子系统、数据处理子系统、运行管控子系统以及系统级数据通信子系统；

所述车载智能训练子系统安装于实际机动车之上，用于对驾驶人进行交互式驾驶训练以及采集上报驾驶人训练过程数据；

所述数据处理子系统对基础信息进行管理，用于接收、存储与处理所述车载智能训练子系统采集上报的训练过程数据；

所述运行管控子系统对车辆被操作和运行状态进行实时监控，并根据实际情况对被监控车辆进行系统自动操控或人工远程操控；

所述车载智能训练子系统通过系统级数据通信子系统与数据处理子系统以及运行管控子系统连接并实现双向信息互通；

所述车载智能训练子系统包括驾驶人操作行为与车辆状态感知模块；

所述驾驶人操作行为与车辆状态感知模块包括驾驶人操作行为感知模块，所述驾驶人操作行为感知模块包括检测模块、处理模块和提示模块；

所述检测模块，用于检测驾驶人的驾驶行为，并将检测信息发送至所述处理模块；

所述处理模块，用于根据所述检测信息判断所述驾驶行为，并将判断结果发送至所述提示模块；

所述提示模块，用于接收所述判断结果并对驾驶人进行提示；

所述检测模块包括绕车一周检测子模块、车门开关检测子模块、转向灯操作使用检测子模块、喇叭操作使用检测子模块、安全带使用检测子模块、车速控制操作检测子模块、档位操作检测子模块和后视镜观察检测子模块；

所述安全带使用检测子模块包括第一图像采集单元和安全带检测单元；

所述第一图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；

所述安全带检测单元用于检测安全带是否处于使用状态；

所述处理模块具体用于根据所述图像信息判断驾驶人是否在驾驶座位上，且当判断驾驶人在驾驶座位上时根据安全带使用状态的检测结果判断安全带是否被正确使用，在安全带未使用的情况下通过提示模块给予提示；

所述绕车一周检测子模块包括至少四个距离检测单元，所述至少四个距离检测单元的检测区域覆盖车身四周；每个距离检测单元用于检测驾驶人是否进入检测区域，且当驾驶人进入检测区域时发送检测信息至处理模块；

所述处理模块具体用于根据接收到检测信息的先后顺序判断驾驶人是否绕车一周以及绕车方向是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车门开关检测子模块包括至少两个距离检测单元和车门状态检测单元；所述至少两个距离检测单元的检测区域覆盖至少一个车门；

每个距离检测单元用于检测驾驶人是否进入检测区域，且当驾驶人进入检测区域时发送检测信息至处理模块；

所述车门状态检测单元用于检测车门的开闭状态；

所述处理模块具体用于根据接收到各个距离检测单元发送的检测信息的先后顺序判断驾驶人的行走方向，并根据所述车门的开闭状态判断所述行走方向是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转向灯操作使用检测子模块包括转向灯检测单元和方向盘转角检测单元；

所述转向灯检测单元用于检测转向灯的亮灭；

所述方向盘转角检测单元用于检测方向盘的转动角度；

所述处理模块具体用于根据所述方向盘的转动角度判断转向，并根据转向灯的亮灭判断驾驶人在转向时的操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喇叭操作使用检测子模块包括喇叭检测单元；

所述喇叭检测单元用于检测是否有按喇叭操作；

所述处理模块具体用于根据在车辆启动时刻起在预设时间内是否有按喇叭操作来判断驾驶人的喇叭操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述喇叭操作使用检测子模块还包括距离检测单元；

所述距离检测单元用于检测障碍物是否进入检测区域，并将检测信息发送至所述处理模块；

所述处理模块具体用于根据在障碍物进入检测区域时刻起在预设时间内是否有按喇叭操作来判断驾驶人的喇叭操作是否正确，并在不正确时通过提示模块给予提示。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车速控制操作检测子模块包括速度检测单元；

所述速度检测单元用于检测车辆行驶速度；

所述处理模块具体用于根据车辆行驶速度和预设速度判断车辆是否超速，并在车辆行驶速度超过预设速度时通过提示模块给予提示。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述档位操作检测子模块包括第二图像采集单元和档位检测单元；

所述第二图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；

所述档位检测单元用于检测车辆变档时是否经过空挡；

所述处理模块具体用于根据检测结果判断驾驶人的变档操作是否正确，还用于根据所述图像信息判断驾驶人进行变档操作时是否低头，并在档位使用不正确，以及变档操作时低头时通过提示模块给予提示。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述后视镜观察检测子模块包括第三图像采集单元；

所述第三图像采集单元用于采集驾驶座位的图像信息，并发送至处理模块；

所述处理模块用于根据所述图像信息判断驾驶人是否在预设时间间隔内观察后视镜，如在预设时间间隔内未执行观察后视镜的操作通过提示模块给予提示。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一图像采集单元、所述第二图像采集单元和所述第三图像采集单元为同一图像采集单元或不同的图像采集单元。