CN110176127A - 警报系统 - Google Patents

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Abstract

警报系统包括角度检测器、曲率检测装置、警报设备和控制器电路。角度检测器指示主车辆的方向盘的转向角度。曲率检测装置检测由主车辆行驶的道路的被表征为在主车辆的前方的一部分的曲率。警报设备可操作用以向主车辆的操作者警报驾驶员疲劳。控制器电路与角度检测器、曲率检测装置和警报设备通信。控制器电路被配置成：确定平均转向角度，基于由曲率检测装置检测到的曲率来确定预期转向角度，基于平均转向角度和预期转向角度来确定转向角度偏差，判断转向角度偏差是否大于预定偏差阈值，确定转向角度偏差的频率，以及在转向角度偏差的频率超过变化阈值时激活警报设备。

Description

警报系统
技术领域
本公开总体上涉及一种警报系统，并且更具体地涉及一种驾驶员疲劳警报系统，该驾驶员疲劳警报系统不会针对在弯曲的道路上行驶时的转向偏差而对驾驶员进行惩罚。
附图说明
现将参照附图通过示例的方式描述本发明，其中：
图1是根据一个实施例的警报系统的图示；
图2是根据一个实施例的装备有图1的警报系统的正行驶在弯曲的道路上的主车辆的图示；
图3是根据一个实施例的来自图2的主车辆的转向角度数据的绘图；以及
图4是根据另一实施例的操作图1的警报系统的方法的图示。
具体实施方式
将详细参照实施例，在附图中示出这些实施例的示例。在以下详细描述中，阐述众多具体细节以便提供对各个所描述的实施例的透彻理解。然而，对本领域的普通技术人员将显而易见的是，无需这些具体细节就可实践所描述的各个实施例。在其它实例中，并未对公知方法、程序、部件、电路以及网络进行详细描述以免不必要地模糊各实施例的各方面。
典型的驾驶员疲劳警报系统通过跟踪偏离中心位置的主车辆的方向盘的角度的变化来检测主车辆的操作者是否困倦或疲劳。与表现出相对于中心位置的较少数量的较大幅度校正的典型疲劳驾驶员相比，典型的非困倦驾驶员表现出相对于中心位置的更多的小幅度的转向校正。虽然典型的驾驶员疲劳警报系统可以在于直线道路上行驶时准确地估计驾驶员疲劳，但是存在操作者可能在弯曲的道路上行驶达到长持续时间的情况，其中在直线道路中，预期方向盘处于中心位置，在弯曲的道路中，方向盘的角度可能偏向中心位置的一侧。虽然这种偏向可能是由于驾驶员跟随道路，但是该偏向可能被典型的驾驶员疲劳警报系统错误地计数为驾驶员疲劳的指示，并且可能导致错误的驾驶员疲劳警报。如下面将更详细描述的，本文所描述的系统是对现有的驾驶员疲劳警报系统的改进，本文所描述的系统通过基于道路的曲率确定预期的方向盘偏转来降低错误的驾驶员疲劳警报的比率，这有助于减少操作者故意停用驾驶员疲劳警报系统的发生。
图1图示出安装在主车辆12上的警报系统10(在下文中被称为系统10)的非限制性示例。系统10包括角度检测器14，角度检测器14指示主车辆12的方向盘18的转向角度16。典型的角度检测器14输出指示方向盘18的转向角度16的电信号(例如，电压或数字)，该电信号通过经校准的电路被转换成转向角度16测量值。经校准的电路可以与角度检测器14集成，或者可以与角度检测器14分开。如本文所使用的，方向盘18由主车辆12的操作者20使用以对主车辆12进行转向。转向角度16是对方向盘18被移动远离中心位置22的旋转角度的测量，并且包括正值和负值两者。可以理解的是，方向盘18的中心位置22使主车辆12能够以直线行驶。例如，方向盘18向操作者20的左侧(即，逆时针)的十五度(15度)旋转可以被测量为负15度转向角度16，而方向盘18向操作者20的右侧(即，顺时针)的十五度旋转可以被测量为正15度转向角度16。
系统10还包括曲率检测装置24，该曲率检测装置24检测由主车辆12所行驶的道路28在行驶方向上位于主车辆12前方的一部分的曲率26。在图1中所图示的示例中，曲率检测装置24是数字地图30，该数字地图30基于主车辆12在道路28上的位置来检测曲率26。数字地图30可以车载地位于主车辆12上并且可以被集成到控制器电路32中。数字地图30可以被存储在“云端”并且经由收发器(例如，Wi-Fi、蜂窝、卫星-未示出)访问。数字地图30和收发器也可以是定位设备(例如，GPS-未示出)的一部分。控制器电路32还可以包括互联网收发器(未示出)，该互联网收发器利用曲率26信息更新数字地图30。互联网收发器可以是适用于汽车应用的任何互联网收发器，并且可以包括Wi-Fi、蜂窝、和卫星设备(未示出)。包括针对由主车辆12所行驶的道路28的曲率26数据的已知数字地图30中的任何已知数字地图30可以由系统10使用，诸如，由荷兰埃因霍温的HERE Global B.V.以及荷兰阿姆斯特丹的TomTom International B.V.制作的数字地图30。在另一实施例中，曲率检测装置24是相机34，该相机34使用来自由以色列耶路撒冷的Mobileye N.V生产的相机34的已知的车道检测方法、基于道路28上的车道标记36来检测曲率26。在又另一实施例中，系统10使用数字地图30和相机34两者来检测道路28的一部分的曲率26，其中数字地图30提供曲率26的初始检测并且相机34提供对曲率26检测的确认。曲率26由切线矢量沿曲线旋转的方向表征并且具有正值和负值两者。例如，如果道路28的曲率26相对于行驶方向是逆时针的，则道路28将具有正的曲率26，并且如果道路28的曲率26是顺时针的，则道路28将具有负的曲率26。
系统10还包括警报设备38，该警报设备38可操作用于向主车辆12的操作者20警报驾驶员疲劳。警报设备38可以是操作者20可看到的指示器，该指示器被照亮以指示驾驶员疲劳的实例、和/或可听警报、和/或被激活以指示驾驶员疲劳的振动警报。在图1中所示的示例中，警报设备38是可听警报。
系统10还包括与角度检测器14、曲率检测装置24、和警报设备38通信的控制器电路32。控制器电路32可包括诸如微处理器之类的处理器(未示出)、或其它控制电路系统，诸如包括应当为本领域技术人员所熟知的用于处理数据的专用集成电路(ASIC)的模拟和/或数字控制电路。控制器电路32可以包括存储器(未具体示出)，该存储器包括非易失性存储器，诸如，用于存储一个或多个例程、阈值、和所捕获的数据的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。一个或多个例程可以由处理器执行，以执行如下步骤：基于由控制器电路32从本文所描述的角度检测器14和曲率检测装置24接收到的信号来确定检测到的驾驶员疲劳的实例是否存在。
图2图示出装备有系统10的正行驶在弯曲道路28上的行驶车道中的主车辆12。应当理解，操作者20正以顺时针方向转动方向盘18以便在行驶方向上跟随道路28，因此产生具有如上所描述的正值的转向角度16。
图3是来自图2的在一段时间内在弯曲的道路28上行驶的主车辆12的检测到的转向角度16数据的绘图，该绘图的特征在于由水平实线所图示出的7.3度的平均转向角度40。控制器电路32被配置成根据由角度检测器14所指示的转向角度16数据来确定平均转向角度40。可以以预定速率(例如，10毫秒(10ms))获取转向角度16数据并将转向角度16数据存储在存储器中。可以基于在3分钟和10分钟之间的时段内累积的转向角度16数据来计算平均转向角度40。图3还图示出转向角度16关于平均转向角度40在正方向和负方向两者上的偏差，其中最大正偏差在数据点3200处，为23度，并且最大负偏差在数据点11,100处，为1.5度。
控制器电路32还被配置成基于由曲率检测装置24检测到的曲率26来确定预期转向角度42。本发明人已经发现，针对在主车辆12前方远至200米的距离确定预期转向角度42在存储器容量要求和预期转向角度42确定的准确度之间提供了足够的平衡。返回参照图2，曲率检测装置24检测主车辆12前方的道路28的曲率26，并且曲率26由曲率半径46来表征。控制器电路32确定使主车辆12沿着道路28的行驶车道的中心线转向所需的预期转向角度42，使得中心线曲率(即，主车辆12的行驶路径-未具体示出)匹配由曲率检测装置24所指示的曲率半径46。预期转向角度42由图3中的水平虚线图示出。控制器电路32可以在存储器中包括主车辆12的任何属性，诸如，作为转向角度16的函数的转弯半径、或者主车辆12的动态模型，利用所述任何属性来确定预期转向角度42。
控制器电路32还被配置成基于平均转向角度40和预期转向角度42来确定转向角度偏差44。也就是说，控制器电路32通过从预期转向角度42中减去平均转向角度40来确定转向角度偏差44，并且在图3中图示出。控制器电路32判断转向角度偏差44是否大于预定偏差阈值48，并且根据转向角度偏差44大于偏差阈值48的判断结果，来确定超过偏差阈值48的转向角度偏差44的频率50。也就是说，控制器电路32对超过偏差阈值48的转向角度偏差44的出现以及出现之间的时间段进行计数或记录，并且可以将数据存储在存储器的另一位置中。偏差阈值48可以是由用户定义的，并且优选地比15度的转向角度16更大。在另一实施例中，偏差阈值48基于主车辆12的速度，并且当主车辆12的速度小于动态速度阈值54时减小偏差阈值48。由速度传感器(未具体示出)确定主车辆12的速度，并且该速度传感器可包括通常在汽车应用中找到的车轮速度传感器(未示出)。能够确定主车辆12的速度的其他传感器可包括但不限于，全球定位系统(GPS)接收器(未示出)、以及雷达收发器(未示出)、以及本领域技术人员将会认识到的其他设备。
当超过偏差阈值48的转向角度偏差44的频率50大于指示驾驶员疲劳的变化阈值52时，控制器电路32激活警报设备38。变化阈值52可以是用户定义的，并且优选地大于在少于5分钟的连续驾驶时间(即，没有钥匙拔出事件的驾驶时间)内对超过偏差阈值48的转向角度偏差44的出现的三次计数。
图4是图示出操作安装在主车辆12上的警报系统10(在下文中被称为系统10)的检测方法200的另一实施例的流程图。
步骤202，指示转向角度，包括利用角度检测器14指示主车辆12的方向盘18的转向角度16。
步骤204，检测曲率，包括利用曲率检测装置24检测由主车辆12所行驶的道路28的一部分的曲率26，其中该道路28的一部分被表征为在主车辆12当前行驶方向上的前方。曲率检测装置24可以是如上所描述的数字地图30或相机34。
步骤206，确定平均转向角度，包括利用控制器电路32确定平均转向度角40，其中该控制器电路32与角度检测器14、曲率检测装置24、和警报设备38通信。
步骤208，确定预期转向角度，包括基于由曲率检测装置24检测到的道路28的曲率26来确定预期转向角度42。
步骤210，确定转向角度偏差，包括基于平均转向角度40与预期转向角度42之间的差异来确定转向角度偏差44。
步骤212，判断转向角度偏差44是否大于偏差阈值48。偏差阈值48优选地比15度的转向角度16更大。在另一实施例中，偏差阈值48基于主车辆12的速度，并且当主车辆12的速度小于动态速度阈值54时减小偏差阈值48。
步骤214，记录转向角度偏差，包括根据转向角度偏差44大于偏差阈值48的判断结果来记录转向角度偏差44的频率50。
步骤216，判断转向角偏差44的频率50是否大于指示驾驶员疲劳的变化阈值52。变化阈值52优选地大于在少于5分钟的连续驾驶时间(即，没有钥匙拔出事件的驾驶时间)内对超过偏差阈值48的转向角度偏差44的出现的三次计数。
步骤218，激活警报设备，包括利用控制器电路32，根据转向角度偏差44的频率50大于变化阈值52的判断结果，来激活警报设备38，从而向主车辆12的操作者20警报驾驶员疲劳。
在又另一实施例中，图1图示出警报系统10，该警报系统10包括用于检测主车辆12的方向盘18的转向角度16的装置14。警报系统10还包括用于检测由主车辆12所行驶的道路28的一部分的曲率26(参见图2)的装置24，该道路28的一部分被表征为在主车辆12的前方。警报系统10还包括用于向主车辆12的操作者20报警的装置38。警报系统10还包括用于根据转向角度16来确定平均转向角度40的装置32，该转向角度16由用于检测转向角度16的装置14指示。警报系统10还包括用于基于曲率26来确定预期转向角度42的装置32，该曲率26由用于检测曲率26的装置24检测。警报系统10还包括用于基于平均转向角度40和预期转向角度42来确定转向角度偏差44的装置32。警报系统10还包括用于判断转向角度偏差44是否大于偏差阈值48的装置32。警报系统10还包括用于根据转向角度偏差44大于偏差阈值48的判断结果来确定转向角度偏差44的频率50的装置32。警报系统10还包括：用于在转向角度偏差44的频率50超过指示驾驶员疲劳的变化阈值52时，激活用于向操作者20报警的装置38的装置32。
在又一实施例中，图1图示出第一设备32，该第一设备32包括一个或多个处理器、存储器、和存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-17中任一项所述的方法的指令。
在又一实施例中，图1图示出非瞬态计算机可读存储介质，该非瞬态计算机可读存储介质包括供第一设备32的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，当该指令由一个或多个处理器执行时，致使第一设备32执行如权利要求1-17中任一项所述的方法。
因此，提供了警报系统10和操作警报系统10的方法200。系统10通过基于道路28的曲率26确定预期转向角度42来降低错误的驾驶员疲劳警报的比率，这可以帮助减少操作者20故意停用警报系统10的发生。
将理解的是，虽然在一些实例中，术语第一、第二等在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅被使用来将一个要素与另一个区别开来。例如，第一接触可被称为第二接触，并且类似地，第二接触可被称为第一接触，而不背离各个所描述的实施例的范围。第一接触和第二接触两者都是接触，但它们不是相同的接触。此外，在对本文中的各个所描述的实施例的描述中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制。如在对各个所描述的实施例和所附权利要求的描述中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还将理解的是，本文所使用的术语“和/或”是指并且包含一个或多个相关所列项目的任何和所有可能的组合。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”当在本申请文件中使用时指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，取决于上下文，术语“如果”可选地被解释为表示“当…时”或“在…后”或“响应于确定…”或“响应于检测…”。类似地，取决于上下文，短语“如果被确定”或“如果检测到[所述状况或事件]”被可选地解释为表示“在确定…后”或“响应于确定…”或“在检测到[所述状况或事件]后”或“响应于检测到[所述状况或事件]”。此外，诸如上、下等的方向术语不表示任何特定的取向，而是，术语上、下等被用来将一个要素与另一要素区别开来且建立各种要素之间的位置关系。

Claims (19)

1.一种警报系统(10)，包括：
角度检测器(14)，所述角度检测器(14)指示主车辆(12)的方向盘(18)的转向角度(16)；
曲率检测装置(24)，所述曲率检测装置(24)检测由所述主车辆(12)行驶的道路(28)的一部分的曲率(26)，所述部分被表征为在所述主车辆(12)当前行驶方向上的前方；
警报设备(38)；以及
控制器电路(32)，所述控制器电路(32)与所述角度检测器(14)、所述曲率检测装置(24)和所述警报设备(38)通信，所述控制器电路(32)被配置成：
根据由所述角度检测器(14)指示的所述转向角度(16)来确定平均转向角度(40)；
基于由所述曲率检测装置(24)检测到的所述曲率(26)来确定预期转向角度(42)；
基于所述平均转向角度(40)和所述预期转向角度(42)来确定转向角度偏差(44)；
判断所述转向角度偏差(44)是否大于预定偏差阈值(48)；
根据所述转向角度偏差(44)大于所述偏差阈值(48)的判断结果，来确定所述转向角度偏差(44)的频率(50)；以及
当所述转向角度偏差(44)的所述频率(50)超过变化阈值(52)时，激活所述警报设备(38)。
2.根据权利要求1所述的警报系统(10)，其特征在于，所述曲率检测装置(24)是数字地图(30)，所述数字地图(30)基于所述主车辆(12)在所述道路(28)上的位置来检测所述曲率(26)。
3.根据权利要求1或2所述的警报系统(10)，其特征在于，所述曲率检测装置(24)是相机(34)，所述相机(34)基于所述道路(28)上的车道标记(36)来检测所述曲率(26)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的警报系统(10)，其特征在于，所述变化阈值(52)大于对所述转向角度偏差(44)的出现的三次计数。
5.根据权利要求4所述的警报系统(10)，其特征在于，所述变化阈值(52)在少于五分钟的连续驾驶时间内被超过。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的警报系统(10)，其特征在于，所述偏差阈值(48)比15度的转向角度(16)更大。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的警报系统(10)，其特征在于，所述偏差阈值(48)基于所述主车辆(12)的速度。
8.根据权利要求7所述的警报系统(10)，其特征在于，当所述主车辆(12)的所述速度小于动态速度阈值(54)时，减小所述偏差阈值(48)。
9.一种警报方法(200)，包括：
利用角度检测器(14)指示(202)主车辆(12)的方向盘(18)的转向角度(16)；
利用曲率检测装置(24)检测(204)由所述主车辆(12)行驶的道路(28)的一部分的曲率(26)，所述部分被表征为在所述主车辆(12)当前行驶方向上的前方；
利用警报设备(38)向所述主车辆(12)的操作者(20)报警(218)；
利用控制器电路(32)根据由所述角度检测器(14)指示的所述转向角度(16)来确定(206)平均转向角度(40)，所述控制器电路(32)与所述角度检测器(14)、所述曲率检测装置(24)和所述警报设备(38)通信；
基于由所述曲率检测装置(24)检测到的所述曲率(26)来确定(208)预期转向角度(42)；
基于所述平均转向角度(40)和所述预期转向角度(42)来确定(210)转向角度偏差(44)；
判断(212)所述转向角度偏差(44)是否大于预定偏差阈值(48)；
根据所述转向角度偏差(44)大于所述偏差阈值(48)的判断结果；
根据所述转向角度偏差(44)大于所述偏差阈值(48)的判断结果来确定(216)所述转向角度偏差(44)的频率(50)；以及
当所述转向角度偏差(44)的所述频率(50)超过变化阈值(52)时，激活(218)所述警报设备(38)。
10.根据权利要求9所述的警报方法(200)，其特征在于，所述曲率检测装置(24)是数字地图(30)，所述数字地图(30)基于所述主车辆(12)在所述道路(28)上的位置来检测所述曲率(26)。
11.根据权利要求9或10所述的警报方法(200)，其特征在于，所述曲率检测装置(24)是相机(34)，所述相机(34)基于所述道路(28)上的车道标记(36)来检测所述曲率(26)。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的警报方法(200)，其特征在于，所述变化阈值(52)大于对所述转向角度偏差(44)的出现的三次计数。
13.根据权利要求12所述的警报方法(200)，其特征在于，所述变化阈值(52)在少于五分钟的连续驾驶时间内被超过。
14.根据权利要求9-13中任一项所述的警报方法(200)，其特征在于，所述偏差阈值(48)比15度的转向角度(16)更大。
15.根据权利要求9-14中任一项所述的警报方法(200)，其特征在于，所述偏差阈值(48)基于所述主车辆(12)的速度。
16.根据权利要求15所述的警报方法(200)，其特征在于，当所述主车辆(12)的所述速度小于动态速度阈值(54)时，减小所述偏差阈值(48)。
17.一种警报系统(10)，包括：
用于检测主车辆(12)的方向盘(18)的转向角度(16)的装置；
用于检测由所述主车辆(12)行驶的道路(28)的一部分的曲率(26)的装置，所述部分被表征为在所述主车辆(12)的前方；
用于向所述主车辆(12)的操作者(20)报警的装置；
用于根据由用于检测所述转向角度(16)的所述装置指示的所述转向角度(16)来确定平均转向角度(40)的装置；
用于基于由用于检测所述曲率(26)的所述装置检测到的所述曲率(26)来确定预期转向角度(42)的装置；
用于基于所述平均转向角度(40)和所述预期转向角度(42)来确定转向角度偏差(44)的装置；
用于判断所述转向角度偏差(44)是否大于偏差阈值(48)的装置；
用于根据所述转向角度偏差(44)大于所述偏差阈值(48)的判断结果来确定所述转向角度偏差(44)的频率(50)的装置；以及
用于在所述转向角度偏差(44)的所述频率(50)超过指示驾驶员疲劳的变化阈值(52)时激活用于向所述操作者(20)报警的所述装置的装置。
18.第一设备(32)，所述第一设备(32)包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-17中任一项所述的方法(200)的指令。
19.一种非瞬态计算机可读存储介质，包括供第一设备(32)的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，当所述指令由所述一个或多个处理器执行时，致使所述第一设备(32)执行如权利要求1-17中任一项所述的方法(200)。
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