CN108216019A - 用于检测驾驶员的松手的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的是一种用于检测驾驶员的松手的设备，更特别地，该设备包括：扭矩传感器，其感测从车辆的方向盘产生的扭矩信号；振动发生器，其产生到车辆的方向盘的参考振动；滤波器，其从感测到的扭矩信号中提取振动频带的扭矩信号；以及控制器，其在感测到的扭矩信号的变化率超过阈值时激活振动发生器，并基于由滤波器提取的扭矩信号的变化来确定是否发生驾驶员的松手。

Description

用于检测驾驶员的松手的设备及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月15日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0171745的韩国专利申请的权益，该公开的内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于检测驾驶员的松手(driver’s hands-off)的设备及方法，更特别地，涉及一种即使在驾驶员未紧握方向盘的情况下轻触车辆的方向盘时也能够检测驾驶员的松手的技术。
背景技术
在行驶车辆中，由于驾驶员的意图或其他原因，可能会发生各种危险情况。例如，当由于驾驶员的粗心驾驶员驶离车辆当前行驶的车道，下一车道中的车辆过度接近，驾驶员未握持方向盘或者驾驶员在瞌睡状态下驾驶时，可能会发生危险的情况。
在常规的用于检测驾驶员的松手的技术中，通过安装在车辆的方向盘上的扭矩传感器来感测由驾驶员对方向盘的操作产生的扭矩信号，并且基于扭矩信号检测是否发生驾驶员松手。也就是说，由扭矩传感器感测到的扭矩信号通过低通滤波器(LPF)被滤波，并且计算滤波后的扭矩信号的变化率(每小时的扭矩变化量)。当计算的扭矩信号的变化率超过阈值时，确定驾驶员的松手并输出报警声。
由于常规的检测驾驶员的松手的技术基于驾驶员产生的扭矩信号的变化率来检测是否发生驾驶员松手，所以即使在驾驶员轻触方向盘时，也错误地判断出驾驶员的松手，并输出报警声。
因此，根据常规的驾驶员检测驾驶员的松手的技术，当驾驶员轻触车辆的方向盘时，驾驶员的状态可能被错误地确定为松手状态，使得即使实际上驾驶员轻轻地握持着车辆的方向盘，也输出报警声。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于检测驾驶员的松手的设备及方法，其基于由驾驶员对方向盘操作产生的扭矩信号的变化率，能够从根本上判断是否发生驾驶员松手，并且，对方向盘施加参考振动，基于通过施加参考振动而引起的扭矩信号的变化，以最终确定是否发生驾驶员松手，从而即使在驾驶员轻触车辆的方向盘而未紧握方向盘时，驾驶员的松手也被检测。
本发明构思要解决的技术问题不限于上述问题，并且本文未提及的任何其它技术问题将被本公开所属领域的技术人员通过以下描述清楚地理解。
为了实现该目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测驾驶员的松手的设备，其包括：扭矩传感器，其感测从车辆的方向盘产生的扭矩信号；振动发生器，其产生到车辆的方向盘的参考振动；滤波器，其从感测的扭矩信号中提取振动频带的扭矩信号；以及控制器，其在感测的扭矩信号的变化率超过阈值时激活振动发生器，并基于由滤波器提取的扭矩信号的变化来确定是否发生驾驶员松手。
当由滤波器提取的扭矩信号衰减到小于参考扭矩信号时，控制器可确定驾驶员处于握持状态，并且当扭矩信号未衰减时可确定驾驶员处于松手状态。
当控制器确定驾驶员处于松手状态时，控制器可输出报警声。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测驾驶员的松手的设备，其包括：扭矩传感器，其感测从车辆的方向盘产生的扭矩信号；阻抗传感器，其测量来自车辆的方向盘的驾驶员的阻抗；以及控制器，其在所测量的扭矩信号的变化率未超过阈值时，基于由阻抗传感器测量的阻抗的变化来确定是否发生驾驶员的松手。
当参考阻抗和由阻抗传感器测量的阻抗之间的差超过阈值时，控制器可确定驾驶员处于松手状态，并且当差未超过阈值时可确定驾驶员处于握持状态。
当控制器确定驾驶员处于松手状态时，控制器可输出报警声。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测驾驶员的松手的方法，其包括：通过扭矩传感器感测从车辆的方向盘产生的第一扭矩信号；通过控制器激活被配置成当感测的第一扭矩信号的变化率未超过阈值时向车辆的方向盘提供参考振动的振动发生器；通过扭矩传感器感测从车辆的方向盘产生的第二扭矩信号；从第二扭矩信号中提取振动频带的扭矩信号；以及通过控制器基于所提取的扭矩信号的变化来确定是否发生驾驶员松手。
驾驶员的松手的确定可包括：当振动频带的扭矩信号衰减到小于参考扭矩信号时，确定驾驶员处于握持状态；以及当扭矩信号未衰减时，确定驾驶员处于松手状态。
该方法可进一步包括当确定驾驶员处于松手状态时，输出报警声。
附图说明
结合附图，从下面的详细描述中将更清楚地理解本公开上述的和其他的目的、特征和优点，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的框图；
图2是示出根据本发明的实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的性能分析的视图；
图3是示出根据本发明的另一实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的性能分析的视图；
图4是示出根据本发明的另一实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的框图；并且
图5是示出根据本发明的实施例的用于检测驾驶员的松手的方法的流程图。
具体实施方式
结合附图，从下面的详细描述中将更清楚地理解本公开上述的和其他的目的、特征和优点，因此本领域的技术人员将容易地实现本公开的技术思想。此外，排除了对众所周知的特征或功能的详细描述，以免不必要地模糊本公开的要点。在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
在本发明中，驾驶员的松手意味着在驾驶车辆时驾驶员的手未接触车辆的方向盘，并且驾驶员握持意味着在驾驶车辆时驾驶员的手与车辆的方向盘接触。
图1是示出根据本发明的实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的框图。
如图1所示，用于检测驾驶员的松手的设备包括扭矩传感器110、低通滤波器(LPF)120、振动发生器130、带通滤波器(BPF)140、控制器150以及报警装置160。
参考上述每个部件，作为用于感测扭矩信号的传感器的扭矩传感器110感测从车辆的方向盘产生的扭矩信号。
扭矩传感器110包括磁式扭矩传感器和光学式扭矩传感器。
在磁式扭矩传感器的情况下，当驾驶员转动方向盘时，输入柱旋转，扭力杆扭转，并且输出柱旋转。在这种情况下，因为盘摩擦被传递到输出柱，所以输入柱旋转的多于输出柱。
此外，与被联接到扭力杆的第二检测环相对的被联接到输入柱的第一检测环的区域基本上不变，但是被联接到第二检测环和输出柱的第三检测环的相对区域通过输入柱和输出柱之间的旋转差被改变。因此，提供给第二检测环的第一线圈的电感值和提供给第三检测环的第二线圈的电感值被改变。
因此，控制器测量第一线圈的电感值相对于第二线圈的电感值的变化，以测量方向盘和车轮之间的旋转偏差。
在光学式扭矩传感器的情况下，输入盘和输出盘分别联接到输入柱和输出柱，同时彼此相对，并且基于两个盘在上侧和下侧设置光学管(光发射装置)和光学传感器(光接收装置)，使得通过盘传输的光学管的光被光学传感器接收。
因此，当通过方向盘的旋转来扭转扭力杆，使得两个盘的旋转角改变时，通过两个盘的光的量改变。当光学传感器检测透射光的变化量并将检测的光的量传输到控制器时，控制器基于从光学传感器传输的信号来测量方向盘和车轮之间的旋转偏差。
接下来，LPF 120对由扭矩传感器110检测的扭矩信号进行低通滤波，以去除噪声。
振动发生器130可利用电动机来实施。振动发生器130在控制器150的控制下被驱动，以在车辆的方向盘上产生具有预设幅度的振动(参考振动)。振动发生器130由脉冲宽度调制(PWM)信号控制，以产生具有预设幅度的振动(参考振动)。
振动发生器130可利用被单独设置到车辆的方向盘的电动机、利用被设置在车辆中的电动助力转向(MDPS)系统中的电动机，或利用主动悬架(AS)来实施。在这种情况下，由AS引起的振动是上/下振动。
在由振动发生器130产生的振动被施加到方向盘之后，BPF 140对由扭矩传感器110感测的扭矩信号进行带通滤波。也就是说，只有振动频带中的扭矩信号通过。在这种情况下，如果驾驶员未接触方向盘，则带通滤波的扭矩信号满足参考值，但是如果驾驶员接触方向盘，则带通滤波的扭矩信号发生衰减从而不满足参考值。
控制器150执行总体控制，使得每个部件都可以正常地执行功能。
具体而言，当通过LPF 120的扭矩信号的变化率超过阈值时，控制器150确定驾驶员正在用其手(握持状态)接触车辆的方向盘。在这种情况下，当确定驾驶员正常驾驶车辆时，不输出报警声。
同时，如果通过LPF 120的扭矩信号的变化率未超过阈值，则控制器150首先确定驾驶员处于松手状态，并激活振动发生器130以允许将参考振动施加到方向盘上。
然后，控制器150基于由BPF 140滤波的扭矩信号的变化(扭矩信号是否衰减)来确定驾驶员是否松手。在这种情况下，由BPF 140滤波的扭矩表示在由振动发生器130将参考振动施加到方向盘之后由扭矩传感器110感测的扭矩信号。
因此，控制器150激活振动发生器130，以允许参考振动被施加到车辆的方向盘。如果对扭矩传感器110感测的扭矩信号进行带通滤波的结果为衰减到小于参考扭矩信号，则控制器150确定驾驶员不处于松手状态。如果不衰减，则控制器150确定驾驶员处于松手状态。在这种情况下，当确定驾驶员处于松手状态时，控制器150通过报警装置160输出报警声。
在下文中，参考图2和图3，将更详细地描述控制器150的操作。
图2是示出根据本发明的实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的性能分析的视图。图2示出了检测驾驶员的松手的结果。
在图2中，正弦波形的扭矩传感器值是通过驾驶员的操作产生的扭矩值，并且分布在-0.2和+0.2之间。
当振动发生器130在12秒的时间点被激活时，作为将参考振动施加到车辆的方向盘的结果，可理解的是，产生了对应于振动分量的扭矩信号210。由于所产生的扭矩信号210满足参考值，即在扭矩信号210中未发生衰减，所以控制器150确定驾驶员处于松手状态。
图3是示出根据本发明的另一实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的性能分析的视图。图3示出了控制器150检测驾驶员握持状态的结果。
在图3中，正弦波形的扭矩传感器值是通过驾驶员的操作产生的扭矩值，并且分布在-0.2和+0.2之间。
同样地，当振动发生器130在12秒的时间点被激活时，作为将参考振动施加到车辆的方向盘的结果，可理解的是，产生了对应于振动分量的扭矩信号210。在这种情况下，可理解的是，当与图2的扭矩信号210相比时，扭矩信号310衰减。也就是说，可理解的是，扭矩信号310不满足参考值。
因此，控制器150确定驾驶员处于握持状态。
也就是说，控制器150基于驾驶员的松手状态下或握持状态下产生的扭矩信号210或310的变化(衰减)来确定驾驶员是处于松手状态还是握持状态。
图4是示出根据本发明的另一实施例的用于检测驾驶员的松手的设备的框图。
如图4所示，根据本发明的用于检测驾驶员的松手的设备包括扭矩传感器410、LPF420、阻抗传感器430、控制器440以及报警装置450。在这种情况下，扭矩传感器410和LPF420的功能与图1所示的扭矩传感器110的功能相同，因此省略对其的详细说明。
阻抗传感器430在控制器440的控制下被激活以测量驾驶员的阻抗。也就是说，用于测量阻抗的电流被施加到方向盘，使得根据驾驶员是否接触方向盘而变化的阻抗被测量。
具体而言，当通过LPF 420的扭矩信号的变化率超过阈值时，控制器440确定驾驶员用手接触车辆的方向盘(握持状态)。在这种情况下，当确定驾驶员正常驾驶车辆时，不输出报警声。
同时，如果通过LPF 420的扭矩信号的变化率未超过阈值，则控制器150首先确定驾驶员处于松手状态，并激活阻抗传感器430以从方向盘测量阻抗。
此后，当参考阻抗(ZStr)与由阻抗传感器430测量的阻抗(ZStrDriver)之间的差(ZDiff)超过阈值(ZHandoff)时，控制器440确定驾驶员处于松手状态。如果未超过，则控制器440确定驾驶员处于握持状态。也就是说，控制器440可基于以下等式1来确定驾驶员是否处于松手状态。
[等式1]
ZDiff＝ZStr-ZStrDriver
如果(ZDiff>ZHandoff),则驾驶员处于松手状态
此外，当确定驾驶员处于松手状态时，控制器150通过报警装置160输出报警声。
图5是示出根据本发明的实施例的用于检测驾驶员的松手的方法的流程图。
首先，在操作501中，扭矩传感器110测量由车辆的方向盘产生的第一扭矩信号。
在操作502中，LPF 120去除由扭矩传感器110测量的第一扭矩信号的噪声。
在操作503中，当通过LPF 120的第一扭矩信号的变化率未超过阈值时，控制器150激活振动发生器130，以将参考振动提供到车辆的方向盘。
在操作504中，扭矩传感器110感测从车辆的方向盘产生的第二扭矩信号。
在操作505中，BPF 140从第二扭矩信号中提取振动频带中的扭矩信号。
在操作506中，控制器150基于振动频带中的扭矩信号的变化来确定驾驶员是否处于松手状态。
根据本发明的方法可被记录为计算机程序。构成程序的代码和代码段可由该领域的计算机程序员容易地推断出来。此外，程序可被存储在计算机可读取的记录介质(信息存储介质)中，并且可由计算机读取和执行，从而实施本公开的方法。记录介质可包括任何类型的计算机可读取的记录介质。
根据本发明，可基于由驾驶员的方向盘操作产生的扭矩信号的变化率，从首先确定是否发生驾驶员的松手，可基于通过施加参考振动而引起的扭矩信号的变化，对方向盘施加参考振动，以最终确定是否发生驾驶员的松手，从而即使在驾驶员轻触车辆的方向盘而未紧握方向盘时，也可检测驾驶员的松手。
在上文中，尽管已参照示例性实施例和附图描述了本公开，但本公开并不局限于此，而是可以由本公开所属领域的技术人员在不脱离所附权利要求中本公开的精神和范围的情况下进行各种修改和改变。

Claims (17)

1.一种用于检测驾驶员的松手的设备，所述设备包括：
扭矩传感器，其被配置为感测从车辆的方向盘产生的扭矩信号；
振动发生器，其被配置为产生到所述车辆的方向盘的参考振动；
滤波器，其被配置为从所感测的扭矩信号中提取振动频带的扭矩信号；以及
控制器，其被配制为当所感测的扭矩信号的变化率超过阈值时激活所述振动发生器，并基于由所述滤波器提取的扭矩信号的变化来确定是否发生所述驾驶员的松手。
2.根据权利要求1所述的设备，其中当由所述滤波器提取的所述扭矩信号衰减到小于参考扭矩信号时，所述控制器确定驾驶员处于握持状态，并且当所述扭矩信号未衰减时确定驾驶员处于松手状态。
3.根据权利要求1所述的设备，其中当所述控制器确定驾驶员处于松手状态时，所述控制器输出报警声。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述滤波器包括带通滤波器即BPF。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述振动发生器包括主动悬架即AS。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述振动发生器包括电动机。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述电动机包括用于装备在所述车辆中的电动助力转向即MDPS的电动机。
8.一种用于检测驾驶员的松手的方法，所述方法包括：
通过扭矩传感器感测从车辆的方向盘产生的第一扭矩信号；
通过控制器激活被配置为当所感测的所述第一扭矩信号的变化率未超过阈值时向所述车辆的方向盘提供参考振动的振动发生器；
通过所述扭矩传感器感测从所述车辆的方向盘产生的第二扭矩信号；
从所述第二扭矩信号中提取振动频带的扭矩信号；以及
基于所提取的扭矩信号的变化通过所述控制器来确定是否发生所述驾驶员的松手。
9.根据权利要求8所述的方法，其中驾驶员的松手的确定包括：
当所述振动频带的扭矩信号衰减到小于参考扭矩信号时，确定驾驶员处于握持状态；以及当所述扭矩信号未衰减时，确定驾驶员处于松手状态。
10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
当确定驾驶员处于松手状态时，输出报警声。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述滤波器包括带通滤波器即BPF。
12.一种用于检测驾驶员的松手的设备，所述设备包括：
扭矩传感器，其被配置为感测从车辆的方向盘产生的扭矩信号；
阻抗传感器，其被配置为从所述车辆的方向盘测量驾驶员的阻抗；以及
控制器，其被配置为当所测量的所述扭矩信号的变化率未超过阈值时，基于由所述阻抗传感器测量的所述阻抗的变化来确定是否发生所述驾驶员的松手。
13.根据权利要求12所述的设备，其中当参考阻抗和由所述阻抗传感器测量的阻抗之间的差超过所述阈值时，所述控制器确定所述驾驶员处于松手状态，并且当所述差未超过所述阈值时确定所述驾驶员处于握持状态。
14.根据权利要求12所述的设备，其中当所述控制器确定所述驾驶员处于松手状态时，所述控制器输出报警声。
15.根据权利要求12所述的设备，其中所述振动发生器包括主动悬架即AS。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述振动发生器包括电动机。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述电动机包括用于装备在所述车辆中的电动助力转向即MDPS的电动机。
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