CN108297864A - 驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法及控制系统,其中，控制方法包括：感知车辆周边环境,获取车辆环境数据；监测车辆驾驶员行为动作，获取驾驶动作数据；识别驾驶动作数据以判别驾驶员意图，并获得与驾驶员意图对应的驾驶模式数据；感知车辆自身状态，获取自车数据；根据车辆环境数据、驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据；相应控制车辆实施主动安全动作。本发明实现了驾驶员与主动安全技术之间的联动，提高了车辆安全性及可靠性。

Description

驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法及控制系统
技术领域
本发明属于车辆主动安全技术领域，具体涉及一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法及控制系统。
背景技术
随着智能驾驶的发展，车辆主动安全技术在车辆智能控制领域得到广泛应用，该技术通过各种传感器如摄像头、雷达、激光和超声波等，持续监测车辆自身及其周边环境，当检测到潜在危险时，会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况，因此，车辆主动安全技术对提高行车安全性、降低行车事故起着重要作用。
然而，现有主动安全技术与驾驶员之间的联动存在不足：(1)主动安全技术一般只监测车辆自身和周边环境，无法正确理解驾驶员的意图，例如检测到前方车辆时，驾驶员踩下制动踏板后松开，主动安全系统误判驾驶员采取了减速操作，导致防碰撞功能延迟启动；(2)在遇到意外或紧急情况时，驾驶员较难正确处置，例如在慌乱之下无法全力踩下制动踏板，导致刹车力不足发生碰撞，或者在慌乱之下转向错误，导致车辆冲向障碍物，而此时主动安全系统无法理解驾驶员意图，容易导致发生事故。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有主动安全技术与驾驶员之间的联动不足导致主动安全技术无法正确理解驾驶员意图的问题，公开一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法及控制系统，以实现主动安全技术与驾驶员之间的联动，提高车辆安全性及可靠性。
本发明公开的一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法,应用于执行智能驾驶的车辆中，包括以下步骤：
感知车辆周边环境,获取包括自车与前车距离及相对速度、自车与侧车距离及相对速度、道路可行区域范围、自车与检测障碍物的距离及相对速度在内的车辆环境数据；
监测车辆驾驶员行为动作，获取包括脸部表情、肢体动作检测、方向盘握力、油门刹车踏板压力在内的驾驶动作数据；识别所述驾驶动作数据以判别驾驶员意图，并获得与驾驶员意图对应的驾驶模式数据；
感知车辆自身状态，获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据；
根据所述车辆环境数据、驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据；
基于所述车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，相应控制车辆实施主动安全动作。
进一步的，识别所述驾驶动作数据的方法包括数据融合、机器学习、深度学习方法；所述判别驾驶员意图包括判别驾驶员是否属于碰撞避免意图、减速意图、转向意图、大幅度转向意图或驶离路面意图。
进一步的，所述主动安全控制指令包括控制主动刹车、主动转向、主动控制安全带中的一者或二者以上组合；所述主动安全控制数据相应包括：主动刹车的制动强度、制动时刻、制动作用时长，主动转向的方向、转向时刻、转向角，主动安全带的拉力大小、作用时刻和时长。
本发明相应公开的一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统，包括车辆环境感知单元、驾驶员监测单元、驾驶员动作模式识别单元、车辆自身状态获取单元、决策单元、执行单元；驾驶员监测单元与驾驶员动作模式识别单元连接，决策单元分别与车辆环境感知单元、驾驶员动作模式识别单元、车辆自身状态获取单元相连，执行单元与所述决策单元相连；
车辆环境感知单元：感知车辆周边环境,获取包括自车与前车距离及相对速度、自车与侧车距离及相对速度、道路可行区域范围、自车与检测障碍物的距离及相对速度在内的车辆环境数据；
驾驶员监测单元：监测车辆驾驶员行为动作，获取包括脸部表情、肢体动作检测、方向盘握力、油门刹车踏板压力在内的驾驶动作数据；
驾驶员动作模式识别单元：识别驾驶动作数据以判别驾驶员意图，并获得与驾驶员意图对应的驾驶模式数据；
车辆自身状态获取单元：感知车辆自身状态，获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据；
决策单元：根据车辆环境数据、驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据；
执行单元：基于车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，相应控制车辆实施主动安全动作。
进一步的，所述车辆环境感知单元包括传感器、环境数据处理单元和环境数据输出单元；其中，传感器包括摄像头、雷达传感器、激光传感器、超声波传感器，用于感知车辆周边环境,获取所述车辆环境数据；环境数据处理单元用于处理所述车辆环境数据，环境数据输出单元用于向所述决策单元输出经环境数据处理单元处理后的车辆环境数据。
进一步的，所述驾驶员监测单元包括摄像头脸部表情检测单元、方向盘握力检测单元、刹车油门踏板压力检测单元、摄像头肢体动作检测单元、驾驶动作数据处理单元、驾驶动作数据输出单元；其中：摄像头脸部表情检测单元用于检测驾驶员脸部表情；方向盘握力检测单元用于检测驾驶员手掌对方向盘的握紧压力；刹车油门踏板压力检测单元用于检测驾驶员对刹车和油门的踩踏压力；摄像头肢体动作检测单元用于检测驾驶员手臂、身躯的动作模式和幅度；驾驶动作数据处理单元用于处理所述驾驶动作数据；驾驶动作数据输出单元用于向所述决策单元输出经驾驶动作数据处理单元处理后的驾驶动作数据。
进一步的，所述车辆自身状态获取单元通过CAN总线与车辆电子控制单元连接，从自车的多个电子控制单元中获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据。
进一步的，所述执行单元包括主动刹车控制器、主动转向控制器、主动安全带控制器、变速器控制系统、发送机控制系统、安全带控制系统、EPS系统；所述主动刹车控制器根据所述决策单元的决策结果相应执行主动刹车控制；所述主动转向控制器根据所述决策单元的决策结果相应执行主动转向控制；所述主动安全带控制器根据所述决策单元的决策结果相应执行主动安全带控制；所述变速器控制系统、发送机控制系统协调控制，使车辆保持安全距离；所述安全带控制系统接收主动安全带控制器发出的安全带收放指令，控制安全带对驾驶员的拉力大小、作用时刻和时长；所述EPS系统接收主动转向控制器发出的转向指令，控制车辆只能向使车辆远离目标对象的方向转动。
有益效果：本发明通过感知车辆周边环境、监测车辆驾驶员行为动作以及感知车辆自身状态，分别获取到车辆环境数据、与驾驶员意图对应的驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，并相应控制车辆实施主动安全动作，从而实现了驾驶员与主动安全技术之间的联动，提高了车辆安全性及可靠性。
附图说明
图1是实施例一公开的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法整体流程示意图。
图2是实施例二公开的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统整体结构及连接框图。
图3是图2中车辆环境感知单元的细化框图。
图4是图2中驾驶员监测单元的细化框图。
图5是图2中车辆自身状态获取单元的细化框图。
图6是图2中执行单元的细化框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
实施例一
请参阅图1，本实施例公开的一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法，应用于执行智能驾驶的车辆中，主要包括以下步骤S101至步骤S106：
步骤S101：感知车辆周边环境,获取包括自车与前车距离及相对速度、自车与侧车距离及相对速度、道路可行区域范围、自车与检测障碍物的距离及相对速度在内的车辆环境数据D1。
步骤S101中的障碍物包括行人、树木、自行车等等。
步骤S102：监测车辆驾驶员行为动作，获取包括脸部表情、肢体动作检测、方向盘握力、油门刹车踏板压力在内的驾驶动作数据。
步骤S103：识别所述驾驶动作数据以判别驾驶员意图，并获得与驾驶员意图对应的驾驶模式数据D2。
步骤S103中，识别驾驶动作数据的方法包括数据融合、机器学习、深度学习方法。作为一种举例，可以采用Faster-CNN结构的深度学习网络进行识别。判别驾驶员意图包括判别驾驶员是否属于碰撞避免意图、减速意图、转向意图、大幅度转向意图或驶离路面意图。作为一种举例，当驾驶员判断将要发生前车碰撞时，驾驶意图是碰撞避免意图(强力刹车)，以及大幅度转向意图的组合。
步骤S104：感知车辆自身状态，获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据D3。
步骤S105：根据所述车辆环境数据D1、驾驶模式数据D2、自车数据D3，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据。
步骤S106：基于所述车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，相应控制车辆实施主动安全动作。
步骤S106中，主动安全控制指令包括控制主动刹车、主动转向、主动控制安全带中的一者或二者以上组合；主动安全控制数据相应包括：主动刹车的制动强度、制动时刻、制动作用时长，主动转向的方向、转向时刻、转向角，主动安全带的拉力大小、作用时刻和时长。作为一种举例，当要实施前车碰撞避免时，采取的主动安全动作是主动刹车、主动转向以及主动安全带控制三类主动安全措施的组合及同时动作。
实施例二
请参阅图2，实施例二相应公开的一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统，包括车辆环境感知单元100、驾驶员监测单元200、驾驶员动作模式识别单元300、车辆自身状态获取单元400、决策单元500、执行单元600；驾驶员监测单元200与驾驶员动作模式识别单元300连接，决策单元分500别与车辆环境感知单元100、驾驶员动作模式识别单元300、车辆自身状态获取单元400相连，执行单元600与决策单元500相连。
车辆环境感知单元100：感知车辆周边环境,获取包括自车与前车距离及相对速度、自车与侧车距离及相对速度、道路可行区域范围、自车与检测障碍物的距离及相对速度在内的车辆环境数据。
如图3所示，车辆环境感知单元100包括摄像头101、雷达传感器102、激光传感器103、超声波传感器104等传感器以及环境数据处理单元120和环境数据输出单元130。其中，摄像头101、雷达传感器102、激光传感器103以及超声波传感器104用于感知车辆周边环境,获取车辆环境数据。环境数据处理单元120用于处理车辆环境数据，环境数据输出单元130用于向决策单元500输出经环境数据处理单元120处理后的车辆环境数据。
驾驶员监测单元200：监测车辆驾驶员行为动作，获取包括脸部表情、肢体动作检测、方向盘握力、油门刹车踏板压力在内的驾驶动作数据。
如图4所示，驾驶员监测单元200包括摄像头脸部表情检测单元201、方向盘握力检测单元202、刹车油门踏板压力检测单元203、摄像头肢体动作检测单元204、驾驶动作数据处理单元220、驾驶动作数据输出单元230。其中，摄像头脸部表情检测单元201用于检测驾驶员脸部表情；方向盘握力检测单元202用于检测驾驶员手掌对方向盘的握紧压力；刹车油门踏板压力检测单元203用于检测驾驶员对刹车和油门的踩踏压力；摄像头肢体动作检测单元204用于检测驾驶员手臂、身躯的动作模式和幅度；驾驶动作数据处理单元220用于处理所述驾驶动作数据；驾驶动作数据输出单元230用于向决策单元500输出经驾驶动作数据处理单元处理220后的驾驶动作数据。
驾驶员动作模式识别单元300：识别驾驶动作数据以判别驾驶员意图，并获得与驾驶员意图对应的驾驶模式数据。
车辆自身状态获取单元400：感知车辆自身状态，获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据。
如图5所示，车辆自身状态获取单元400通过CAN总线与车辆电子控制单元连接，从自车的多个电子控制单元中获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据
决策单元500：根据车辆环境数据、驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据。
执行单元600：基于车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，相应控制车辆实施主动安全动作。
如图6所示，执行单元600包括主动刹车控制器610、主动转向控制器620、主动安全带控制器630、变速器控制系统640、发送机控制系统650、安全带控制系统60、EPS系统670。主动刹车控制器610根据决策单元500的决策结果相应执行主动刹车控制；主动转向控制器620根据决策单元500的决策结果相应执行主动转向控制；主动安全带控制器630根据决策单元500的决策结果相应执行主动安全带控制；变速器控制系统640、发送机控制系统650协调控制，使车辆保持安全距离；安全带控制系统660接收主动安全带控制器630发出的安全带收放指令，控制安全带对驾驶员的拉力大小、作用时刻和时长；EPS系统670接收主动转向控制器620发出的转向指令，控制车辆只能向使车辆远离目标对象的方向转动。
实施例一与实施例二的工作原理及有益效果类似。
综上所述，实施例通过感知车辆周边环境、监测车辆驾驶员行为动作以及感知车辆自身状态，分别获取到车辆环境数据、与驾驶员意图对应的驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，并相应控制车辆实施主动安全动作，从而实现了驾驶员与主动安全技术之间的联动，提高了车辆安全性及可靠性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法，应用于执行智能驾驶的车辆中，其特征在于，包括以下步骤：
感知车辆周边环境,获取包括自车与前车距离及相对速度、自车与侧车距离及相对速度、道路可行区域范围、自车与检测障碍物的距离及相对速度在内的车辆环境数据；
监测车辆驾驶员行为动作，获取包括脸部表情、肢体动作检测、方向盘握力、油门刹车踏板压力在内的驾驶动作数据；识别所述驾驶动作数据以判别驾驶员意图，并获得与驾驶员意图对应的驾驶模式数据；
感知车辆自身状态，获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据；
根据所述车辆环境数据、驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据；
基于所述车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，相应控制车辆实施主动安全动作。
2.根据权利要求1所述的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法，其特征在于，识别所述驾驶动作数据的方法包括数据融合、机器学习、深度学习方法；所述判别驾驶员意图包括判别驾驶员是否属于碰撞避免意图、减速意图、转向意图、大幅度转向意图或驶离路面意图。
3.根据权利要求2所述的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制方法，其特征在于，所述主动安全控制指令包括控制主动刹车、主动转向、主动控制安全带中的一者或二者以上组合；所述主动安全控制数据相应包括：主动刹车的制动强度、制动时刻、制动作用时长，主动转向的方向、转向时刻、转向角，主动安全带的拉力大小、作用时刻和时长。
4.一种驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统，其特征在于，包括车辆环境感知单元、驾驶员监测单元、驾驶员动作模式识别单元、车辆自身状态获取单元、决策单元、执行单元；驾驶员监测单元与驾驶员动作模式识别单元连接，决策单元分别与车辆环境感知单元、驾驶员动作模式识别单元、车辆自身状态获取单元相连，执行单元与所述决策单元相连；
车辆环境感知单元：感知车辆周边环境,获取包括自车与前车距离及相对速度、自车与侧车距离及相对速度、道路可行区域范围、自车与检测障碍物的距离及相对速度在内的车辆环境数据；
驾驶员监测单元：监测车辆驾驶员行为动作，获取包括脸部表情、肢体动作检测、方向盘握力、油门刹车踏板压力在内的驾驶动作数据；
驾驶员动作模式识别单元：识别驾驶动作数据以判别驾驶员意图，并获得与驾驶员意图对应的驾驶模式数据；
车辆自身状态获取单元：感知车辆自身状态，获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据；
决策单元：根据车辆环境数据、驾驶模式数据、自车数据，判断和决策出车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据；
执行单元：基于车辆主动安全控制指令及主动安全控制数据，相应控制车辆实施主动安全动作。
5.根据权利要求4所述的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统，其特征在于，所述车辆环境感知单元包括传感器、环境数据处理单元和环境数据输出单元；其中，传感器包括摄像头、雷达传感器、激光传感器、超声波传感器，用于感知车辆周边环境,获取所述车辆环境数据；环境数据处理单元用于处理所述车辆环境数据，环境数据输出单元用于向所述决策单元输出经环境数据处理单元处理后的车辆环境数据。
6.根据权利要求5所述的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统，其特征在于，所述驾驶员监测单元包括摄像头脸部表情检测单元、方向盘握力检测单元、刹车油门踏板压力检测单元、摄像头肢体动作检测单元、驾驶动作数据处理单元、驾驶动作数据输出单元；其中：摄像头脸部表情检测单元用于检测驾驶员脸部表情；方向盘握力检测单元用于检测驾驶员手掌对方向盘的握紧压力；刹车油门踏板压力检测单元用于检测驾驶员对刹车和油门的踩踏压力；摄像头肢体动作检测单元用于检测驾驶员手臂、身躯的动作模式和幅度；驾驶动作数据处理单元用于处理所述驾驶动作数据；驾驶动作数据输出单元用于向所述决策单元输出经驾驶动作数据处理单元处理后的驾驶动作数据。
7.根据权利要求6所述的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统，其特征在于，所述车辆自身状态获取单元通过CAN总线与车辆电子控制单元连接，从自车的多个电子控制单元中获取包括自车速度、自车转向灯信号以及自车航向角、自车方向盘转角在内的自车数据。
8.根据权利要求7所述的驾驶员与车辆主动安全技术联动的控制系统，其特征在于，所述执行单元包括主动刹车控制器、主动转向控制器、主动安全带控制器、变速器控制系统、发送机控制系统、安全带控制系统、EPS系统；所述主动刹车控制器根据所述决策单元的决策结果相应执行主动刹车控制；所述主动转向控制器根据所述决策单元的决策结果相应执行主动转向控制；所述主动安全带控制器根据所述决策单元的决策结果相应执行主动安全带控制；所述变速器控制系统、发送机控制系统协调控制，使车辆保持安全距离；所述安全带控制系统接收主动安全带控制器发出的安全带收放指令，控制安全带对驾驶员的拉力大小、作用时刻和时长；所述EPS系统接收主动转向控制器发出的转向指令，控制车辆只能向使车辆远离目标对象的方向转动。
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