CN107054084A - 一种安全辅助驾驶方法、装置以及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全辅助驾驶方法、装置以及系统，方法包括：实时采集油门压力；在油门压力变化时，根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行。本发明可以根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行，由此可以避免误踩油门而导致交通事故；进一步的，本发明还可将误踩油门的情形进行分级，分为轻度异常状态和重度异常状态，并针对不同的异常状态，采取不同的应对措施；更进一步的，本发明还可在车辆颠簸超速运行时控制车载降速运行，以保证车辆平稳安全行驶。
Description
技术领域
本发明涉及交通技术领域，尤其涉及一种安全辅助驾驶方法、装置以及系统。
背景技术
在驾驶机动车辆过程中，当驾驶员碰到突发紧急状况而需及时且准确无错误刹车制动时，由于现在汽车油门和刹车均位于右边，均由右脚控制，因而驾驶者遇到突发状况需急踩刹车时，容易由于紧张而导致踩错刹车(即踩了油门)从而导致交通事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种安全辅助驾驶方法、装置以及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种安全辅助驾驶方法，包括：
实时采集油门压力；
在油门压力变化时，根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行。
在本发明所述的安全辅助驾驶方法中，所述的根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门包括：
针对每个采样时刻，获取以下时刻及其前后邻近时刻的油门压力值：当前采样时刻、当前采样时刻往前预设个数的采样时刻、当前采样时刻往后预设个数的采样时刻；
基于获取的油门压力值，计算在当前采样时刻至往前预设个数的采样时刻的时间段内的第一油门压力变化率、在当前采样时刻至往后预设个数的采样时刻的时间段内的第二油门压力变化率、以及当前采样时刻相比于其往前和往后的预设个数的采样时刻的变化方差；
当首次出现某个采样时刻的油门压力值大于预设压力值，且该某个采样时刻的第一油门压力变化率和第二油门压力变化率均大于油门压力瞬间变化控制常量时，判断驾驶者进入误踩油门轻度异常状态；
当自首次进入轻度异常状态后，如果持续预设个采样时刻均判断驾驶者进入误踩油门轻度异常状态，且首次进入轻度异常状态的时刻的变化方差大于油门压力过程变化方差控制常量，则判断驾驶者进入误踩油门重度异常状态。
在本发明所述的安全辅助驾驶方法中，
第一油门压力变化率基于以下公式计算：
第二油门压力变化率基于以下公式计算：
当前采样时刻相比于其往前和往后的预设个数的采样时刻的变化方差基于以下公式计算：
其中，τ表示采样间隔，n表示所述预设个数，p(t)'-表示t时刻所对应的第一油门压力变化率，p(t)'+表示t时刻所对应的第二油门压力变化率，s2(t)表示t时刻所对应的变化方差，p(t)表示t时刻的油门压力值，表示t时刻与前后邻近时刻的油门压力平均值，表示t时刻往前以及往后预设个数的采样时刻的时间段内的油门压力平均值。
在本发明所述的安全辅助驾驶方法中，所述方法还包括：通过多次测试获取所述油门压力最大值、油门压力瞬间变化控制常量、油门压力过程变化方差控制常量；其中，所述预设压力值与油门压力最大值相关。
在本发明所述的安全辅助驾驶方法中，所述方法还包括：
当判断出驾驶者进入误踩油门轻度异常状态时，控制发动机转速控制模块降低车速，并输出中轻度异常告警信号；
当判断驾驶者进入误踩油门重度异常状态时，控制发动机转速控制模块降低车速，控制汽车刹车控制模块刹车，以及语音提示驾驶者拉动手刹至车速降至预设车速以内，将手刹放下后再次启动时，通过接近开关检测到手刹位置变化，则取消之前踩油门输出的指令以恢复到正常行车状态。
在本发明所述的安全辅助驾驶方法中，所述方法还包括：实时采集车载震动信息以及车速，如果基于震动信息判断车载达到预设震动幅度，且车速超过车速阈值，则控制车载降速运行。
在本发明所述的安全辅助驾驶方法中，所述的实时采集油门压力包括：实时采集压力传感信号，将采集的压力传感信号依次进行低通滤波、差分放大、陷波、模数转换、中值滤波处理后得到油门压力值。
本发明还公开了一种基于所述的安全辅助驾驶方法的安全辅助驾驶装置，包括：MCU控制模块以及与所述MCU控制模块连接的：CAN总线转换模块、数据存储模块、震动感应模块、语音警示模块、电源管理模块、油门压力检测模块和安装在手刹把柄上的手刹位置检测开关，所述CAN总线转换模块以及电源管理模块均经由OBD连接线与车载电子控制单元的OBD接口连接。
在本发明所述的安全辅助驾驶装置中，所述油门压力检测模块包括依次连接的：油门压力检测传感器、低通滤波单元、差分放大单元、陷波单元、模数转换单元、中值滤波处理单元、油门压力分级判断单元，其中，油门压力检测传感器为贴合在汽车油门踏板上的合金薄膜。
本发明还公开了一种基于所述的安全辅助驾驶方法的安全辅助驾驶系统，包括：
采集模块，用于实时采集油门压力值；
控制模块，在油门压力变化时，根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行。
实施本发明的安全辅助驾驶方法、装置以及系统，具有以下有益效果：本发明可以根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行，由此可以避免误踩油门而导致交通事故；进一步的，本发明还可将误踩油门的情形进行分级，分为轻度异常状态和重度异常状态，并针对不同的异常状态，采取不同的应对措施；更进一步的，本发明还可在车辆颠簸超速运行时控制车载降速运行，以保证车辆平稳安全行驶。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是误踩油门时油门压力随时间变化的关系示意图；
图2是本发明安全辅助驾驶装置的结构示意图；
图3是油门压力检测模块的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参考图1是误踩油门时油门压力随时间变化的关系示意图。正常踩油门时，油门踏板的压力是缓慢变化的，如果误将油门当刹车踩下时，则油门踏板的压力变化较大，本发明即是基于此原理对误踩油门进行检测。
本发明的安全辅助驾驶方法包括：
S100、实时采集油门压力，具体包括：实时采集压力传感信号，将采集的压力传感信号依次进行低通滤波、差分放大、陷波、模数转换、中值滤波处理后得到油门压力值。
S200、在油门压力变化时，根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行。
其中，步骤S200中的所述的根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门包括：
S201、针对每个采样时刻，获取以下时刻及其前后邻近时刻的油门压力值：当前采样时刻、当前采样时刻往前预设个数的采样时刻、当前采样时刻往后预设个数的采样时刻；
以τ表示采样间隔，n表示所述预设个数，假如当前采样时刻记为t，则当前采样时刻前后邻近时刻即为t-τ、t+τ；当前采样时刻往前预设个数的采样时刻即为t-nτ，其前后邻近时刻即为t-nτ-τ、t-nτ+τ；当前采样时刻往后预设个数的采样时刻即为t+nτ，其前后邻近时刻即为t+nτ-τ、t+nτ+τ。
S202、基于获取的油门压力值，计算在当前采样时刻至往前预设个数的采样时刻的时间段内的第一油门压力变化率、在当前采样时刻至往后预设个数的采样时刻的时间段内的第二油门压力变化率、以及当前采样时刻相比于其往前和往后的预设个数的采样时刻的变化方差；
具体应用时，根据设置不同的n以调节压力检测的灵敏度和准确度。其中，第一油门压力变化率基于以下公式计算：第二油门压力变化率基于以下公式计算：当前采样时刻相比于其往前和往后的预设个数的采样时刻的变化方差基于以下公式计算：
其中，p(t)'-表示t时刻所对应的第一油门压力变化率，p(t)'+表示t时刻所对应的第二油门压力变化率，s2(t)表示t时刻所对应的变化方差，p(t)表示t时刻的油门压力值，表示t时刻与前后邻近时刻的油门压力平均值，表示t时刻往前以及往后预设个数的采样时刻的时间段内的油门压力平均值。
S203、当首次出现某个采样时刻的油门压力值大于预设压力值pset，且该某个采样时刻的第一油门压力变化率和第二油门压力变化率均大于油门压力瞬间变化控制常量m时，判断驾驶者进入误踩油门轻度异常状态；
其中，所述预设压力值pset与油门压力最大值pmax相关，其中，为一个油门压力灵敏度控制参数，较佳实施例中取0.3，即预设压力值pset＝0.3*pmax。
即在该步骤中，满足轻度异常状态的条件是：
当判断出驾驶者进入误踩油门轻度异常状态时，优选的，控制发动机转速控制模块降低车速，并输出中轻度异常告警信号。
S204、当自首次进入轻度异常状态后，如果持续预设个采样时刻均判断驾驶者进入误踩油门轻度异常状态，且首次进入轻度异常状态的时刻的变化方差大于油门压力过程变化方差控制常量M，则判断驾驶者进入误踩油门重度异常状态。
即在该步骤中，满足重度异常状态的条件是：
其中，所述油门压力最大值、油门压力瞬间变化控制常量、油门压力过程变化方差控制常量可以在装置投入使用前通过多次测试获取。
当判断驾驶者进入误踩油门重度异常状态时，优选的，控制发动机转速控制模块降低车速，控制汽车刹车控制模块刹车，以及语音提示驾驶者拉动手刹直至车速降至预设车速以内，将手刹放下后再次启动时，通过接近开关检测到手刹位置变化，则取消之前踩油门输出的指令以恢复到正常行车状态。
进一步优选的，本发明还可实时采集车载震动信息以及车速，如果基于震动信息判断车载达到预设震动幅度，且车速超过预设车速，则控制车载降速运行。
相应的，本发明还公开了一种基于所述方法的安全辅助驾驶系统，包括：
采集模块，用于实时采集油门压力值；
控制模块，在油门压力变化时，根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行。
采集模块包括油门压力检测传感器以及相关的信号预处理电路，预处理电路可以整合在现有的车载电子控制单元内也可以外置，误踩油门的检测算法可以通过控制模块实现，控制模块可以交由现成的车载电子控制单元实现，也可以利用单独的外置于车载电子控制单元外的模块实现。
本发明还公开了一种基于所述方法的安全辅助驾驶装置，其为一个完全独立于车载电子控制单元的装置，通过OBD连接线与车载电子控制单元的OBD接口连接。具体的，本发明的装置包括：MCU控制模块以及与所述MCU控制模块连接的：CAN总线转换模块、数据存储模块、震动感应模块、语音警示模块、电源管理模块、油门压力检测模块和安装在手刹把柄上的手刹位置检测开关，所述CAN总线转换模块以及电源管理模块均经由OBD连接线与车载电子控制单元的OBD接口连接。
参考图3是油门压力检测模块的结构示意图。其中，所述油门压力检测模块包括依次连接的：油门压力检测传感器、低通滤波单元、差分放大单元、陷波单元、模数转换单元、中值滤波处理单元、油门压力分级判断单元，其中，油门压力检测传感器为贴合在汽车油门踏板上的合金薄膜。
较佳实施例中，可通过贴合在汽车油门踏板上的合金薄膜作为油门压力检测传感器采集压力传感信号，低通滤波单元可以采用二阶RC有源滤波器，且低通截止频率为200Hz。油门压力检测传感器通过带屏蔽的导线连接二阶RC有源滤波器。由于PGA202内部集成了程控的增益改变逻辑电路，因而省去了增益控制部分，从而可使电路结构得到简化，并且它的放大倍数稳定精确，且为差分放大，所以可采用PGA202作为差分放大芯片，同时为提高仪表放大器差分输入级的对称性，同时满足零漂、输入偏执电流、输入偏执电压等参数的需求，可选用性能参数较好的运算放大器OPA2237作为仪表放大器的差分输入级。为进一步消除噪声，芯片连接电源处均并联了0.1uF的旁路电容，数字电路部分与模拟电路部分分别接地，为减少电源工频噪声对电路的影响，差分放大之后进行50Hz陷波处理，油门压力分级判断单元采用FPGA实现，同时FPGA控制14位ADC模数转换芯片对50Hz陷波后的油门压力信号进行采集，其采样频率为500Hz，中值滤波器是将邻域内信号的中值代替该原始信号的值的一种统计滤波器，属于非线性空间滤波器。中值滤波器对于一定类型的随机噪声，具有优秀的去噪能力，且其对处理脉冲噪声非常有效。加之中值滤波算法也能很好的在FPGA中运行。因此，本发明采用自适应门限的中值滤波器来对原始油门压力信号进行滤波处理。随后FPGA将对中值滤波后的油门压力数据进行分级和判断，判断完毕后将抉择信息送给MCU进行控制处理，其中FPGA中油门压力分级判断的算法参考上述关于方法部分的阐述，此处不再赘述。
油门压力分级判断单元一旦检测到这种突然的压力变化，则会通知MCU控制模块，MCU控制模块则会及时通过车载OBD接口给汽车的电子控制单元发出相应车速减慢的控制代码，汽车电子控制单元接收到相应的代码控制信号，并通过数据解析之后，会通过发动机转速控制模块、汽车刹车控制模块进行自动刹车。
其中，震动模块可以采用但不限于三轴加速度传感器，用来检测路面平整程度，当路面不平整，且车速大于一定车速阀值时，MCU通过OBD给汽车电子控制单元ECU发出降速指令来自主降低车速，从而提高驾驶员在不平整路面的舒适度及安全性。数据存储模块用于存储本装置当前状态信息及控制指令数据。手刹位置检测开关可以为安装在手刹上的接近开关。
使用时，将将本装置插入汽车的OBD接口，或者通过OBD延长线将汽车的OBD接口与本装置的OBD接口电连。本装置通过车载OBD接口供电，本装置的电源管理模块将OBD接口的12V电压转变为3.3V电压供本装置其他部分组件使用。
综上所述，实施本发明的安全辅助驾驶方法、装置以及系统，具有以下有益效果：本发明可以根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行，由此可以避免误踩油门而导致交通事故；进一步的，本发明还可将误踩油门的情形进行分级，分为轻度异常状态和重度异常状态，并针对不同的异常状态，采取不同的应对措施；更进一步的，本发明还可在车辆颠簸超速运行时控制车载降速运行，以保证车辆平稳安全行驶。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种安全辅助驾驶方法，其特征在于，包括：
实时采集油门压力；
在油门压力变化时，根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行。
2.根据权利要求1所述的安全辅助驾驶方法，其特征在于，所述的根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门包括：
针对每个采样时刻，获取以下时刻及其前后邻近时刻的油门压力值：当前采样时刻、当前采样时刻往前预设个数的采样时刻、当前采样时刻往后预设个数的采样时刻；
基于获取的油门压力值，计算在当前采样时刻至往前预设个数的采样时刻的时间段内的第一油门压力变化率、在当前采样时刻至往后预设个数的采样时刻的时间段内的第二油门压力变化率、以及当前采样时刻相比于其往前和往后的预设个数的采样时刻的变化方差；
当首次出现某个采样时刻的油门压力值大于预设压力值，且该某个采样时刻的第一油门压力变化率和第二油门压力变化率均大于油门压力瞬间变化控制常量时，判断驾驶者进入误踩油门轻度异常状态；
当自首次进入轻度异常状态后，如果持续预设个采样时刻均判断驾驶者进入误踩油门轻度异常状态，且首次进入轻度异常状态的时刻的变化方差大于油门压力过程变化方差控制常量，则判断驾驶者进入误踩油门重度异常状态。
3.根据权利要求2所述的安全辅助驾驶方法，其特征在于，
第一油门压力变化率基于以下公式计算：
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第二油门压力变化率基于以下公式计算：
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其中，τ表示采样间隔，n表示所述预设个数，p(t)'-表示t时刻所对应的第一油门压力变化率，p(t)'+表示t时刻所对应的第二油门压力变化率，s2(t)表示t时刻所对应的变化方差，p(t)表示t时刻的油门压力值，表示t时刻与前后邻近时刻的油门压力平均值，表示t时刻往前以及往后预设个数的采样时刻的时间段内的油门压力平均值。
4.根据权利要求2所述的安全辅助驾驶方法，其特征在于，所述方法还包括：通过多次测试获取所述油门压力最大值、油门压力瞬间变化控制常量、油门压力过程变化方差控制常量；其中，所述预设压力值与油门压力最大值相关。
5.根据权利要求2所述的安全辅助驾驶方法，其特征在于，所述方法还包括：
当判断出驾驶者进入误踩油门轻度异常状态时，控制发动机转速控制模块降低车速，并输出中轻度异常告警信号；
当判断驾驶者进入误踩油门重度异常状态时，控制发动机转速控制模块降低车速，控制汽车刹车控制模块刹车，以及语音提示驾驶者拉动手刹直至车速降至预设车速以内，将手刹放下后再次启动时，通过接近开关检测到手刹位置变化，则取消之前踩油门输出的指令以恢复到正常行车状态。
6.根据权利要求1所述的安全辅助驾驶方法，其特征在于，所述方法还包括：实时采集车载震动信息以及车速，如果基于震动信息判断车载达到预设震动幅度，且车速超过车速阈值，则控制车载降速运行。
7.根据权利要求1所述的安全辅助驾驶方法，其特征在于，所述的实时采集油门压力包括：实时采集压力传感信号，将采集的压力传感信号依次进行低通滤波、差分放大、陷波、模数转换、中值滤波处理后得到油门压力值。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的安全辅助驾驶方法的安全辅助驾驶装置，其特征在于，包括：MCU控制模块以及与所述MCU控制模块连接的：CAN总线转换模块、数据存储模块、震动感应模块、语音警示模块、电源管理模块、油门压力检测模块和安装在手刹把柄上的手刹位置检测开关，所述CAN总线转换模块以及电源管理模块均经由OBD连接线与车载电子控制单元的OBD接口连接。
9.根据权利要求8所述的安全辅助驾驶装置，其特征在于，所述油门压力检测模块包括依次连接的：油门压力检测传感器、低通滤波单元、差分放大单元、陷波单元、模数转换单元、中值滤波处理单元、油门压力分级判断单元，其中，油门压力检测传感器为贴合在汽车油门踏板上的合金薄膜。
10.一种基于权利要求1-7任一项所述的安全辅助驾驶方法的安全辅助驾驶系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于实时采集油门压力值；
控制模块，在油门压力变化时，根据压力变化趋势判断是否出现误踩油门，如果出现误踩油门则控制车载减速运行。
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