CN109591787A - 智能驾驶行车安全保护装置、保护方法及智能驾驶车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能驾驶行车安全保护装置、保护方法及智能驾驶车辆，装置包括主机装置和信号发射装置，其中，主机装置包括微处理器；与微处理器输入端连接的模式信号输入单元、制动干预信号输入单元、转向干预信号输入单元、急停信号输入单元和无线接收单元；与微处理器输出端连接的提示单元；信号发射装置包括电性连接的无线发射单元和按键输入单元；无线接收单元用于接收无线发射单元发送的信号；微处理器通过CAN通信单元与车辆CAN总线连接，并根据输入端的信号向提示单元和/或汽车CAN总线发送行车安全保护控制指令。本发明监控自动驾驶模式下的干预或急停信号并布控相应的报警提示及控制措施，保障智能驾驶车辆开发、测试过程中的行车安全。

Description

智能驾驶行车安全保护装置、保护方法及智能驾驶车辆

技术领域

本发明涉及智能驾驶技术领域，特别涉及一种智能驾驶行车安全保护装置、保护方法及智能驾驶车辆。

背景技术

智能驾驶技术是指安装有雷达、摄像头、高精度定位导航等智能传感设备的车辆，通过人工智能算法及高精度地图，能够自动决策并执行车辆加速、减速、转向等操作，以替代驾驶员完成特定的驾驶任务。

智能驾驶正成为各个地方重点培育的未来产业经济。为了抓住这一机遇，各城市地方政府加紧布局，目前全国已有北京、上海、重庆、无锡等七个地区建设了智能网联汽车测试示范区，已有12个地区发放了智能网联汽车道路测试的牌照。

但智能驾驶仍面临着交通道路的复杂性、传感器设备稳定性、智能驾驶算法完善性等多方面的考验，智能汽车自动驾驶完全代替人工驾驶还需要较长的一段时间，在这期间自动驾驶与人工驾驶(即双控双驾)并存必将成为开发、测试及验证过程中的一种常态化的驾驶形式。在智能车的发展和推进过程中，安全的重要性始终是第一位的。因此有必要提供一种面向智能驾驶车辆的行程安全保护装置，以满足智能驾驶车辆在道路测试过程中发生不可预期的危险状态时，能够提供安全有效的保护措施。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种智能驾驶行车安全保护装置、保护方法及智能驾驶车辆，所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种智能驾驶行车安全保护装置，包括主机装置和信号发射装置，其中，所述主机装置包括微处理器、模式信号输入单元、制动干预信号输入单元、转向干预信号输入单元、急停信号输入单元、提示单元、无线接收单元和CAN通信单元，所述信号发射装置包括无线发射单元和按键输入单元；

所述微处理器的输入端分别与所述模式信号输入单元、制动干预信号输入单元、转向干预信号输入单元、急停信号输入单元、无线接收单元电性连接，所述微处理器的输出端与所述提示单元电性连接，所述微处理器通过所述CAN通信单元与车辆CAN总线连接，所述无线发射单元与按键输入单元电性连接，所述无线接收单元用于接收所述无线发射单元发送的信号；

所述微处理器根据输入端的信号向所述提示单元和/或汽车CAN总线发送行车安全保护控制指令。

进一步地，所述模式信号输入单元用于输入模式信号，所述模式信号至少包括自动驾驶模式信号、干预模式信号和人工驾驶模式信号。

进一步地，所述制动干预信号输入单元包括用于输入制动干预信号的踏板传感器，所述制动干预信号至少包括驾驶员踩踏制动踏板触发的踏板传感器产生的踏板开关信号和踏板行程信号。

进一步地，所述转向干预信号输入单元包括用于输入转向干预信号的扭矩传感器，所述转向干预信号至少包括驾驶员向左或向右转动方向盘时产生的扭力矩信号。

进一步地，所述急停信号输入单元至少包括一个机械触点式急停开关装置。

进一步地，所述提示单元包括触觉提示器、视觉提示器和听觉提示器中的任意一种或多种。

进一步地，所述CAN通信单元通过车辆CAN总线与智能驾驶系统及OBD接口连接。

进一步地，所述无线接收单元与无线发射单元之间的无线连接方式包括WIFI、射频、ZigBee、GSM连接、3G连接和无线调频连接中的任意一种或多种。

进一步地，所述微处理器包括单片机、ARM、DSP中的任意一种。

另一方面，本发明提供了一种智能驾驶车辆，包括如上所述的智能驾驶行车安全保护装置。

再一方面，本发明提供了一种基于上述保护装置的智能驾驶行车安全保护方法，包括：

判断模式信号输入单元输入的信号是否为自动驾驶模式信号，若是，则：

响应于制动干预信号输入单元或转向干预信号输入单元输入的信号超过预设的阈值，则将当前的自动驾驶模式切换为干预模式，并通过提示单元提醒驾驶员选择恢复自动驾驶模式或者切换至人工驾驶模式；

响应于急停信号输入单元输入的急停信号或无线接收单元接收的按键输入单元的输入信号，则通过汽车CAN总线退出当前的自动驾驶模式，并启动车辆的制动系统。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

1)在智能驾驶车辆测试验证过程中，能实时监测自动驾驶模式信号，仅当模式状态被设置在自动驾驶状态时，才能启动自动驾驶功能；

2)实时监测驾驶员因紧急反应踩下制动踏板或转动方向盘的干预行为，并通过CAN通讯指令控制智能驾驶系统触发干预保护功能；

3)实时监测车辆外部急停开关装置的触发状态，若该装置被触发，则通过CAN指令控制智能驾驶系统施加紧急制动力使车辆快速停止，急停装置解除后，能快速解除制动力；

4)实时接收信号发射装置发出的控制信号，在紧急情况下，能通过该装置进行远距离无线控制车辆紧急制动，在危险情况接触后，能通过该装置解除制动力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能驾驶行车安全保护装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的智能驾驶行车安全保护方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，更清楚地了解本发明的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。除此，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的一种智能驾驶行车安全保护装置，能实时监测系统驾驶模式、制动干预信号、转向干预信号、急停装置信号及远程无线控制信号的状态，并触发相应的行车安全保护机制，在智能驾驶测试验证过程中提供行车安全保护。

在本发明的一个实施例中，提供了一种智能驾驶行车安全保护装置，参见图1，所述保护装置包括主机装置和信号发射装置，其中，所述主机装置包括微处理器、模式信号输入单元、制动干预信号输入单元、转向干预信号输入单元、急停信号输入单元、提示单元、无线接收单元和CAN通信单元，所述信号发射装置包括无线发射单元和按键输入单元。

从图1的信号流方向可以看出，所述微处理器的输入端分别与所述模式信号输入单元、制动干预信号输入单元、转向干预信号输入单元、急停信号输入单元、无线接收单元电性连接，所述微处理器的输出端与所述提示单元电性连接，所述无线发射单元与按键输入单元电性连接，所述无线接收单元用于接收所述无线发射单元发送的信号；此外，所述微处理器通过所述CAN通信单元与车辆CAN总线连接，即所述CAN通信单元通过车辆CAN总线与智能驾驶系统及OBD接口连接。

所述微处理器根据输入端的信号向所述提示单元和/或汽车CAN总线发送行车安全保护控制指令，具体的控制指令在依次介绍各个输入单元的结构和功能后再作具体说明，以下分别对本实施例一种智能驾驶行车安全保护装置的各个组成部分进行详细说明：

关于微处理器：可以选择单片机、ARM、DSP等具备可编程能力的运算控制单元中的任意一种。

关于模式信号输入单元：用于输入模式信号，所述模式信号至少包括自动驾驶模式信号、干预模式信号和人工驾驶模式信号，所述模式信号输入单元可在车辆中控台或方向盘上安装单刀双掷开关，即开关掷向预设的角度或方向，则车辆进入自动驾驶模式。仅当系统设置在自动驾驶模式下，智能驾驶系统才能启动，避免误触发。

关于制动干预信号输入单元：包括用于输入制动干预信号的踏板传感器，所述制动干预信号至少包括驾驶员踩踏制动踏板触发的踏板传感器产生的踏板开关信号和踏板行程信号。所述踏板传感器检测当车辆处于自动驾驶情况下，驾驶员踩下制动踏板的干预行为，为了降低误判断的概率，可以将踏板行程信号超过一定阈值作为干预行为的判断标准，而不是一检测到踏板开关信号就判断出现干预行为。

关于转向干预信号输入单元：包括用于输入转向干预信号的扭矩传感器，所述转向干预信号至少包括驾驶员向左或向右转动方向盘时产生的扭力矩信号。所述扭矩传感器可实时采样驾驶员安装在车辆转向管柱上的扭矩传感器信号，该传感器可区分左右不同方向上的扭力矩，当车辆处于自动驾驶情况下，若扭矩信号值超过一定的阈值，可认为驾驶员有转动方向盘的干预行为。

关于急停信号输入单元：至少包括一个机械触点式急停开关装置，该装置通常安装在车辆外部易触碰的位置(例车尾)，紧急情况下，车辆外的测试人员，可迅速拍下急停开关装置，触发信号会及时被采样，并触发制动系统实现紧急制动，当危险解除后，转动急停开关装置按钮，可解除车辆制动力。

关于提示单元：包括触觉提示器(比如振动传感器)、视觉提示器(比如触摸屏、光报警器)和听觉提示器(比如声音报警器)中的任意一种或多种。在主机装置检测到危险情况时，如急停装置被触发或驾驶员有制动或转向干预行为时，通过触摸屏、声光报警装置或振动传感器等，提供包括触觉、视觉或听觉上的预警信息，提醒驾驶员迅速接管车辆控制权。

关于无线接收单元与无线发射单元：主机装置与信号发射装置无线连接即通过信号发射装置中的无线发射单元与主机装置中的无线接收单元之间无线通信连接，两者之间的无线通信连接方式包括但不限于WIFI、射频、ZigBee、GSM连接、3G连接和无线调频连接等，所述无线接收单元与无线发射单元采用相同类型的无线通信模组。在工作时，测试人员手持信号发射装置，装置中的无线发射单元将输入单元上的信号用高频电流进行调制形成射频信号，经过天线发射到空中；安装在被测自动驾驶车辆上的主机装置，通过装置中无线接收单元将射频信号接收后进行反调制，还原成电信号进行处理。

CAN通信单元通过汽车CAN总线将行程安全保护装置、智能驾驶系统及车辆诊断接口(OBD接口)进行互联，一方面该单元完成行程安全保护装置与智能驾驶系统之前的信息交互，另一方面能对车辆汽车总线上的信息进行检测，当检测到车辆存在影响行车安全的故障信息时，及时通知智能驾驶系统触发相应的保护机制。

在实施本发明时，应将上述描述的行程安全保护装置设计并装备在相应的智能驾驶车辆中，安装了本发明的智能驾驶行车安全保护装置后，其具体的工作原理如下：

在自动驾驶车辆测试验证过程，仅当模式状态被设置在自动驾驶状态时，才能启动自动驾驶功能；处于自动驾驶状态的车辆，当驾驶员存在因紧急反应踩下制动踏板或转动方向盘的干预行为时，装置可通过CAN通讯指令控制智能驾驶系统触发干预保护功能；当自动驾驶车辆外部急停开关装置的被外部测试人员触发时，能通过CAN指令控制智能驾驶系统施加紧急制动力使车辆快速停止，急停开关装置解除后，能快速解除制动力；能实时接收测试人员手持的信号发射装置发出的无线射频信号，在紧急情况下，能通过该手持的信号装置进行远距离无线控制车辆紧急制动，在危险情况接触后，能通过该装置解除制动力。

本发明实施例还提供了一种智能驾驶行车安全保护方法，参见图2，所述方法包括以下基本流程：

判断模式信号输入单元输入的信号是否为自动驾驶模式信号，若是，则：

响应于制动干预信号输入单元或转向干预信号输入单元输入的信号超过预设的阈值，则将当前的自动驾驶模式切换为干预模式，并通过提示单元提醒驾驶员选择恢复自动驾驶模式或者切换至人工驾驶模式；

响应于急停信号输入单元输入的急停信号或无线接收单元接收的按键输入单元的输入信号，则通过汽车CAN总线退出当前的自动驾驶模式，并启动车辆的制动系统。

综上所述，本发明的一种智能驾驶行车安全保护装置，智能驾驶车辆测试验证过程中，能实时监测驾驶员踩下制动踏板或转动方向盘的干预行为，并能监测外部测试人员手持信号发射装置的触发状态及车辆外部急停装置的触发状态，及时对车辆采取必要保护措施并提供报警提示，同时避免驾驶员误触发自动驾驶功能，实现行车安全保护。

需要说明的是，本实施例中，单片机、无线收发模组、急停开关等均是市场上成熟的产品，申请人并没有对这些单个的模块进行任何改进。

而本发明的创新点在于：在智能驾驶车辆上设计了上述实例中的一种智能驾驶行车安全保护装置，该装置能将对现有的智能驾驶车辆提供全面的安全监控，降低智能驾驶车辆测试过程中的风险，降低了人工驾驶误操作的可能性，在车辆发生车道偏离、超速和碰撞等危险时，能及时响应驾驶员的干预行为，并能响应外部操作人员的紧急操作，提供必要报警提示及安全保护措施，提高了行车安全性。

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 (10)

1.一种智能驾驶行车安全保护装置，其特征在于，包括主机装置和信号发射装置，其中，所述主机装置包括微处理器、模式信号输入单元、制动干预信号输入单元、转向干预信号输入单元、急停信号输入单元、提示单元、无线接收单元和CAN通信单元，所述信号发射装置包括无线发射单元和按键输入单元；

所述微处理器的输入端分别与所述模式信号输入单元、制动干预信号输入单元、转向干预信号输入单元、急停信号输入单元、无线接收单元电性连接，所述微处理器的输出端与所述提示单元电性连接，所述微处理器通过所述CAN通信单元与车辆CAN总线连接，所述无线发射单元与按键输入单元电性连接，所述无线接收单元用于接收所述无线发射单元发送的信号；

所述微处理器根据输入端的信号向所述提示单元和/或汽车CAN总线发送行车安全保护控制指令。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述模式信号输入单元用于输入模式信号，所述模式信号至少包括自动驾驶模式信号、干预模式信号和人工驾驶模式信号。

3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述制动干预信号输入单元包括用于输入制动干预信号的踏板传感器，所述制动干预信号至少包括驾驶员踩踏制动踏板触发的踏板传感器产生的踏板开关信号和踏板行程信号。

4.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述转向干预信号输入单元包括用于输入转向干预信号的扭矩传感器，所述转向干预信号至少包括驾驶员向左或向右转动方向盘时产生的扭力矩信号。

5.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述急停信号输入单元至少包括一个机械触点式急停开关装置。

6.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述提示单元包括触觉提示器、视觉提示器和听觉提示器中的任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述CAN通信单元通过车辆CAN总线与智能驾驶系统及OBD接口连接。

8.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述无线接收单元与无线发射单元之间的无线连接方式包括WIFI、射频、ZigBee、GSM连接、3G连接和无线调频连接中的任意一种或多种。

9.一种智能驾驶车辆，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的智能驾驶行车安全保护装置。

10.一种基于权利要求1-8中任意一项所述的保护装置的智能驾驶行车安全保护方法，其特征在于，包括：

判断模式信号输入单元输入的信号是否为自动驾驶模式信号，若是，则：

响应于制动干预信号输入单元或转向干预信号输入单元输入的信号超过预设的阈值，则将当前的自动驾驶模式切换为干预模式，并通过提示单元提醒驾驶员选择恢复自动驾驶模式或者切换至人工驾驶模式；

响应于急停信号输入单元输入的急停信号或无线接收单元接收的按键输入单元的输入信号，则通过汽车CAN总线退出当前的自动驾驶模式，并启动车辆的制动系统。