CN110329248B - 一种脑机交互的线控智能转向系统及其紧急避障方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脑机交互的线控智能转向系统及其紧急避障方法，包括：脑电波采集模块、脑电波处理模块、驾驶员意图识别模块、转向路径规划模块、预瞄模块、车辆传感器模块、线控转向模块、通知模块；系统根据驾驶员大脑转向意图及实际道路情况，判断工作模式，综合规划转向路径，控制线控转向模块完成紧急避障，在保证转向稳定和安全的情况下，能最大程度遵循驾驶员操作需求，获得良好的人机交互体验。

Description

一种脑机交互的线控智能转向系统及其紧急避障方法
技术领域
本发明属于汽车转向系统技术领域，具体指代一种脑机交互的线控智能转向系统及其紧急避障方法。
背景技术
在紧急工况下，由于驾驶员精神紧张、驾驶经验不足、道路环境干扰过多等因素，往往造成驾驶员实际操作与驾驶员心理预期产生较大偏差，导致危险情况出现。即便驾驶员完全依照心理预期完成紧急避险操作，也会由于驾驶员瞬时无法完全获取和判断全局交通状况，无法规划出最佳的车辆路径。随着汽车智能驾驶技术发展，摄像头、毫米波雷达、激光雷达等多传感器融合技术得到广泛的研究，为道路环境感知提供了较为精确的方案，能够为驾驶员提供多道路信息，或通过智能车辆自主规划执行完成避障。例如：中国发明专利申请号为CN201610051257.9，名称“一种具有多模式的四轮轮毂驱动电动汽车主动避障方法”中通过主动避障避免了驾驶员在紧急工况下紧张导致的误操作。中国发明专利申请号为CN201710288248.6，名称“一种基于混杂理论的无人驾驶汽车横向控制系统和方法”中通过混杂控制器模块的信号驱动转向电机完成汽车自动转向避障。中国发明专利申请号为CN201610117821.2，名称“一种智能汽车转向和制动自适应协调控制方法”中提出一种反步滑模控制技术来实现转向和制动协调控制，保证紧急避障的实时性和稳定性。中国发明专利申请号为CN201710953896.9，名称“一种仿优秀驾驶员的无人车换道路径规划方法”中提出可以根据车辆行驶信息和环境信息，规划出一条模拟优秀驾驶员驾驶的行车路径，能够完成紧急工况的避障。
综上所述，现有的汽车紧急避障技术主要有两种，一种是通过提示驾驶员道路存在的危险信息，由驾驶员完全自主执行避障操作，另一种是通过智能车辆接管驾驶控制权限，完全由控制器进行规划和避障。以上方案没有较好的融合驾驶员意图和智能车辆控制器，不能够兼顾驾驶员心理状态和车辆智能控制需求。因此，提供一种驾驶员和车辆融合的脑机交互系统，是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种脑机交互的线控智能转向系统及其紧急避障方法，以解决现有的汽车紧急避障技术中没有较好的融合驾驶员意图和智能车辆控制器，不能够兼顾驾驶员心理状态和车辆智能控制需求的问题，本发明读取紧急转向工况下汽车避障时驾驶员的驾驶意图并选择转向执行机构的工作模式，以克服现有技术中存在的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种脑机交互的线控智能转向系统，包括：脑电波采集模块、脑电波处理模块、驾驶员意图识别模块、转向路径规划模块、预瞄模块、车辆传感器模块及线控转向模块；其中，
所述脑电波采集模块包括第一脑电信号传感器、第二脑电信号传感器及脑电信号采集卡，第一脑电传感器和第二脑电传感器通过头带与驾驶员脑部接触，将实时采集到的脑电信号传递给脑电信号采集卡，脑电信号采集卡将信号进行滤波和放大后，传递给脑电波处理模块；
所述脑电波处理模块包括脑电信号处理卡和车载DSP单元；脑电信号处理卡接收到的脑电波采集模块输出的处理后的脑电信号，进行格式转换并去除噪声，经车载DSP单元进行小波变换提取需要的脑电信号频带；
所述驾驶员意图识别模块包括脑电信号数据库、脑电信号识别单元及车载通讯单元；脑电信号数据库存储各种脑电信号对应的驾驶员转向意图；脑电信号识别单元将车载DSP单元输出的驾驶员脑电信号与脑电信号数据库中存储的脑电信号的频域和空域特征组合进行对比，得到驾驶员转向意图信号，通过车载通讯单元传递给转向路径规划模块；
所述预瞄模块用于获取道路信息并将其传递给转向路径规划模块；
所述车辆传感器模块用于采集车辆状态信号并将其传递给转向路径规划模块；
所述转向路径规划模块分别接收车辆传感器模块的车辆状态信息、预瞄模块的道路信息、驾驶员意图识别模块的驾驶员意图信息，并根据车辆状态信息和道路信息进行实时的转向路径规划，将规划后的转向路径信息与驾驶员意图信息进行对比，确定驾驶员意图信息是否满足避障要求，若驾驶员意图信息满足避障要求，将驾驶员意图信息传递给线控转向模块；若驾驶员意图信息不满足避障要求，将规划后的转向路径信息传递给线控转向模块并传递触发指令给通知模块；
所述线控转向模块根据转向路径规划模块的输入信号，执行汽车转向动作。
进一步地，所述系统还包括：通知模块，其与转向路径规划模块连接，通过语音播报装置，提示驾驶员即将进行的紧急转向避障路径。
进一步地，所述脑电信号数据库采用离线方式下载数据，该数据为采集大量驾驶员的脑电波与驾驶员的操作行为进行对比，根据驾驶员的操作行为将驾驶员脑电波分类得到的数据。
进一步地，所述预瞄模块包括摄像头、激光雷达；其中，摄像头有四个，第一摄像头和第二摄像头设置在车身前端的前围板两侧，第三摄像头和第四摄像头对称排列在车身后端的后围板两侧，分别采集车辆前后实时路面信息及障碍物的图像信息；激光雷达为旋转式激光雷达，获取车辆与其前方、左侧、左前方、右侧、右前方障碍物之间的距离以及车辆与其两侧车道线之间的距离。
进一步地，所述车辆传感器模块包括车速传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器。
进一步地，所述线控转向模块包括：转向控制单元和转向执行单元，其中，转向执行单元包括：方向盘、与方向盘依次连接的上转向轴、路感单元、扭杆，下转向轴、转向齿轮，转向齿条，转向拉杆，主销单元，转向车轮；所述转向齿轮、转向齿条、转向拉杆、主销单元、转向车轮依次连接；下转向轴和转向齿条分别通过下转向轴减速器和齿条减速器，连接下转向轴电机、齿条电机；转向拉杆通过主销单元与转向车轮连接；转向执行单元接收转向控制单元输出的转向控制信号，控制下转向轴电机和齿条电机工作；下转向轴电机输出的转矩经下转向轴减速器作用在下转向轴上，经齿轮齿条放大，转换为作用在转向齿条上的转向齿条力；齿条电机输出的转矩经齿条减速器，转换为在转向齿条上的输出力，该输出力与下转向轴电机传递给转向齿条的转向齿条力叠加，共同经转向拉杆作用在转向车轮上，控制紧急避障过程中车辆的转向角度。
本发明的一种脑机交互的线控智能转向系统的紧急避障方法，基于上述系统，包括步骤如下：
步骤1：实时采集驾驶员脑电波信号，识别驾驶员意图信息，同时采集道路信息和车辆状态信息，将驾驶员意图信息、道路信息、车辆状态信息传递给路径规划模块；
步骤2：规划转向路径，将规划的转向路径与驾驶员的驾驶意图进行比较，并确定驾驶员的驾驶意图是否满足避障要求，若满足要求，进入步骤3；驾驶员驾驶意图不满足避障要求，进入步骤4；
步骤3：接收规划路径模块传递的驾驶员方向盘转向信号，根据车速信号，计算当前系统传动比G，通过系统传动比G计算前轮转角，并计算在该转角下下转向轴电机转向角度θs1和齿条电机转向角度θs2，根据下转向轴电机转向角度θs1和齿轮齿条电机转向角度θs2计算出对应的下转向轴电机输出转矩Ts1和齿条电机输出转矩Ts2，根据齿条在小齿轮作用下移动的距离计算公式、左右转向车轮角度计算公式计算出齿条在小齿轮作用下移动的距离xr和左、右转向轮转角δfw1、δfw2，并根据下转向轴电机和齿条电机的相关参数计算出下转向轴电机电流I1和齿轮齿条电机电流I2，给电机控制器通入所需大小的电流，输出总助力转矩，车轮完成相应角度的转向后返回步骤1；
步骤4：根据规划的转向路径进行转向，并且向驾驶员发出干预通知，完成后返回步骤1。
进一步的，所述步骤3中下转向轴电机和齿条电机都采用无刷直流电机，根据动力学模型的下转向轴电机输出转矩Ts1为：
Figure BDA0002098097280000031
式中，Js1为下转向轴电机转动惯量，θs1为下转向轴电机转角；Bs1为下转向轴电机与转速器阻尼系数；Ks1为下转向轴电机扭转刚度；Gs1为下转向轴电机减速器减速比；rp为齿轮齿条转向器中齿轮A和齿轮B分度圆半径；xr为齿条在小齿轮作用下移动的距离；fs1为下转向轴电机与减速器摩擦力矩；Ts1为下转向轴电机转矩；
其中，齿轮齿条电机输出转矩Ts2为：
Figure BDA0002098097280000041
式中，Js2为齿条电机转动惯量，θs2为齿条电机转角；Bs2为齿条电机与转速器阻尼系数；Ks2为齿条电机扭转刚度；Gs2为齿条电机减速器减速比；rp为齿轮齿条转向器中齿轮分度圆半径；fs2为齿条电机与减速器摩擦力矩；Ts2为齿条电机转矩；
传递给转向车轮的总转矩为：
T＝Ts1+GTs2
式中，G为齿轮齿条传动比；
其中，下转向轴电机电流I1的计算公式为：
Figure BDA0002098097280000042
齿条电机电流I2的计算公式为：
Figure BDA0002098097280000043
其中，Um1和Um2分别是下转向轴电机和齿条电机的控制电压；I1和I2分别为下转向轴电机和齿条电机的电流。Ld1、Ld2、Ked1、Ked2、Rd1、Rd2分别表示下转向轴电机和齿条电机的电感、反电动势系数和电阻；wmd1、wmd2分别为下转向轴电机和齿条电机的转速；
其中，齿条在小齿轮作用下移动的距离xr计算公式：
Figure BDA0002098097280000044
式中，Mr为齿条质量；Br为转向器齿条粘性阻尼系数；Kkp1和Kkp2为左、右转向轮绕主销单元等效转动刚度；δfw1和δfw2为左、右转向轮转角；NL1和NL2为齿条至左、右转向轮传动比；fr为转向器摩擦力；
左右转向车轮角度δfw1、δfw2计算公式：
Figure BDA0002098097280000045
Figure BDA0002098097280000046
Kkp1和Kkp2为左、右转向轮绕主销单元等效转动惯量；Bkp1和Bkp2为左、右转向轮绕主销单元等效粘性阻尼系数；TAT1和TAT2为左、右转向轮绕主销单元等效回正力矩。
本发明的有益效果：
本发明的系统通过融合脑机交互技术，将驾驶员意图与车辆智能控制相结合，协助驾驶员判断、识别障碍物信息，通过紧急避障条件下的转向辅助或干预，使车辆按照安全的路径进行转向避障。
本发明采用双电机线控转向执行机构，控制响应快、精度高，具有容错冗余及模式切换功能，提高车辆转向安全性。
本发明结合驾驶员脑电信号、摄像头信号、激光雷达信号进行工作模式判断，在保证转向稳定和安全的情况下，能最大程度遵循驾驶员操作需求，获得良好的人机交互体验。
附图说明
图1为本发明系统的原理框图；
图2为本发明转向执行单元原理框图；
图3为本发明紧急避障方法流程图；
图中：1-方向盘，2-上转向轴，3-路感单元，4-扭杆，5-下转向轴减速器，6-下转向轴，7-第一转向齿轮，8-转向齿条，9-右转向车轮主销单元，10-第二转向齿轮，11-转向拉杆，12-左转向车轮主销单元，13-齿条减速器，14-转向车轮，15-齿条电机，16-下转向轴电机。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种脑机交互的线控智能转向系统，包括：脑电波采集模块、脑电波处理模块、驾驶员意图识别模块、转向路径规划模块、预瞄模块、车辆传感器模块、线控转向模块及通知模块；其中，
所述脑电波采集模块包括第一脑电信号传感器、第二脑电信号传感器及脑电信号采集卡，第一脑电传感器和第二脑电传感器通过头带与驾驶员脑部接触，将实时采集到的脑电信号传递给脑电信号采集卡，脑电信号采集卡将信号进行滤波和放大后，传递给脑电波处理模块；
所述脑电波处理模块包括脑电信号处理卡和车载DSP单元；脑电信号处理卡接收到的脑电波采集模块输出的处理后的脑电信号，进行格式转换并去除噪声，经车载DSP单元进行小波变换提取需要的脑电信号频带；
所述驾驶员意图识别模块包括脑电信号数据库、脑电信号识别单元及车载通讯单元；脑电信号数据库存储各种脑电信号对应的驾驶员转向意图；脑电信号识别单元将车载DSP单元输出的驾驶员脑电信号与脑电信号数据库中存储的脑电信号的频域和空域特征组合进行对比，得到驾驶员转向意图信号，通过车载通讯单元传递给转向路径规划模块；
所述预瞄模块用于获取道路信息并将其传递给转向路径规划模块；
所述车辆传感器模块用于采集车辆状态信号并将其传递给转向路径规划模块；
所述转向路径规划模块分别接收车辆传感器模块的车辆状态信息、预瞄模块的道路信息、驾驶员意图识别模块的驾驶员意图信息，并根据车辆状态信息和道路信息进行实时的转向路径规划，将规划后的转向路径信息与驾驶员意图信息进行对比，确定驾驶员意图信息是否满足避障要求，若驾驶员意图信息满足避障要求，将驾驶员意图信息传递给线控转向模块；若驾驶员意图信息不满足避障要求，将规划后的转向路径信息传递给线控转向模块和通知模块；
所述线控转向模块根据转向路径规划模块的输入信号，执行汽车转向动作；
通知模块，其与转向路径规划模块连接，通过语音播报装置，提示驾驶员即将进行的紧急转向避障路径。
其中，所述脑电信号数据库采用离线方式下载数据，该数据的采集方法是通过脑电放大器采集大量驾驶员分别左转方向盘、右转方向盘时的脑电信号；将采集的左转方向盘或右转方向盘对应的脑电信号分别传输给脑电信号处理计算机，在计算机中分别进行去均值化处理，运用小波包分解的方法滤除处理后的转动方向盘脑电信号中与转动方向盘动作无关的脑电信号，并用经过滤除后的脑电信号分别代表左转方向盘或右转方向盘对应的脑电信号；利用不同带宽的巴特沃斯带通滤波器组对经过滤除后的脑电信号进行滤波，计算对应的带宽在不同滤波频率下的带通能量值和Fisher判据值，根据合适的Fisher判据值选取左转方向盘或右转方向盘对应的脑电信号在相应带宽下的最后一次滤波的频段；对每个带宽下的左转方向盘或右转方向盘对应的脑电信号进行最后一次滤波频段的滤波，利用滤波后左转方向盘或右转方向盘对应的脑电数据设计一对多CSP滤波器，通过滤波系数大小排序剔除在设定维度范围外的信号分量，得到新的脑电信号集合代表左转方向盘或右转方向盘对应的脑电信号。
其中，所述预瞄模块包括摄像头、激光雷达；其中，摄像头有四个，第一摄像头和第二摄像头设置在车身前端的前围板两侧，第三摄像头和第四摄像头对称排列在车身后端的后围板两侧，分别采集车辆前后实时路面信息及障碍物的图像信息；激光雷达为旋转式激光雷达，获取车辆与其前方、左侧、左前方、右侧、右前方障碍物之间的距离以及车辆与其两侧车道线之间的距离。
其中，所述车辆传感器模块包括车速传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器。
参照图2所示，所述线控转向模块包括：转向控制单元和转向执行单元，其中，转向执行单元包括：方向盘1、与方向盘1依次连接的上转向轴2、路感单元3、扭杆4，下转向轴6、转向齿轮，转向齿条8，转向拉杆11，主销单元，转向车轮14；所述转向齿轮，转向齿条8，转向拉杆11，主销单元，转向车轮14依次连接的；转向齿轮包括：第一转向齿轮7和第二转向齿轮10，第一转向齿轮7连接下转向轴6和转向齿条8，第二转向齿轮10连接齿条减速器13和转向齿条8；主销单元包含：右转向车轮主销单元9和左转向车轮主销单元12，主销单元连接转向车轮14和转向拉杆11；下转向轴6和转向齿条8分别通过下转向轴减速器5和齿条减速器13，连接下转向轴电机16、齿条电机15；转向拉杆11通过主销单元与转向车轮14连接；转向执行单元接收转向控制单元输出的转向控制信号，控制下转向轴电机16和齿条电机15工作；下转向轴电机16输出的转矩经下转向轴减速器5作用在下转向轴6上，经齿轮齿条8放大，转换为作用在转向齿条8上的转向齿条力；齿条电机15输出的转矩经齿条减速器13，转换为在转向齿条8上的输出力，该输出力与下转向轴电机16传递给转向齿条的转向齿条力叠加，共同经转向拉杆11作用在转向车轮14上，控制紧急避障过程中车辆的转向角度。
参照图3所示，本发明的一种脑机交互的线控智能转向系统的紧急避障方法，基于上述系统，包括步骤如下：
步骤1：实时采集驾驶员脑电波信号，识别驾驶员意图信息，同时采集道路信息和车辆状态信息，将驾驶员意图信息、道路信息、车辆状态信息传递给路径规划模块；
步骤2：规划转向路径，将规划的转向路径与驾驶员的驾驶意图进行比较，并确定驾驶员的驾驶意图是否满足避障要求，若满足要求，进入步骤3；驾驶员驾驶意图不满足避障要求，进入步骤4；
步骤3：接收规划路径模块传递的驾驶员方向盘转向信号，根据车速信号，计算当前系统传动比G，通过系统传动比G计算前轮转角，并计算在该转角下下转向轴电机转向角度θs1和齿条电机转向角度θs2，根据下转向轴电机转向角度θs1和齿轮齿条电机转向角度θs2计算出对应的下转向轴电机输出转矩Ts1和齿条电机输出转矩Ts2，根据齿条在小齿轮作用下移动的距离计算公式、左右转向车轮角度计算公式计算出齿条在小齿轮作用下移动的距离xr和左、右转向轮转角δfw1、δfw2，并根据下转向轴电机和齿条电机的相关参数计算出下转向轴电机电流I1和齿轮齿条电机电流I2，给电机控制器通入所需大小的电流，输出总助力转矩，车轮完成相应角度的转向后返回步骤1；
步骤4：根据规划的转向路径进行转向，并且向驾驶员发出干预通知，完成后返回步骤1。
所述步骤3中下转向轴电机和齿条电机都采用无刷直流电机，根据动力学模型的下转向轴电机输出转矩Ts1为：
Figure BDA0002098097280000071
式中，Js1为下转向轴电机转动惯量，θs1为下转向轴电机转角；Bs1为下转向轴电机与转速器阻尼系数；Ks1为下转向轴电机扭转刚度；Gs1为下转向轴电机减速器减速比；rp为齿轮齿条转向器中齿轮A和齿轮B分度圆半径；xr为齿条在小齿轮作用下移动的距离，fs1为下转向轴电机与减速器摩擦力矩；Ts1为下转向轴电机转矩；
其中，齿轮齿条电机输出转矩Ts2为：
Figure BDA0002098097280000072
式中，Js2为齿条电机转动惯量，θs2为齿条电机转角；Bs2为齿条电机与转速器阻尼系数；Ks2为齿条电机扭转刚度；Gs2为齿条电机减速器减速比；rp为齿轮齿条转向器中齿轮分度圆半径；fs2为齿条电机与减速器摩擦力矩；Ts2为齿条电机转矩；
传递给转向车轮的总转矩为：
T＝Ts1+GTs2
式中，G为齿轮齿条传动比；
其中，下转向轴电机电流I1的计算公式为：
Figure BDA0002098097280000081
齿条电机电流I2的计算公式为：
Figure BDA0002098097280000082
其中，Um1和Um2分别是下转向轴电机和齿条电机的控制电压；I1和I2分别为下转向轴电机和齿条电机的电流。Ld1、Ld2、Ked1、Ked2、Rd1、Rd2分别表示下转向轴电机和齿条电机的电感、反电动势系数和电阻；wmd1、wmd2分别为下转向轴电机和齿条电机的转速；
其中，齿条在小齿轮作用下移动的距离xr计算公式：
Figure BDA0002098097280000083
式中，Mr为齿条质量；Br为转向器齿条粘性阻尼系数；Kkp1和Kkp2为左、右转向轮绕主销单元等效转动刚度；δfw1和δfw2为左、右转向轮转角；NL1和NL2为齿条至左、右转向轮传动比；fr为转向器摩擦力；
左右转向车轮角度δfw1、δfw2计算公式：
Figure BDA0002098097280000084
Figure BDA0002098097280000085
Kkp1和Kkp2为左、右转向轮绕主销单元等效转动惯量；Bkp1和Bkp2为左、右转向轮绕主销单元等效粘性阻尼系数；TAT1和TAT2为左、右转向轮绕主销单元等效回正力矩。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种脑机交互的线控智能转向系统，其特征在于，包括：脑电波采集模块、脑电波处理模块、驾驶员意图识别模块、转向路径规划模块、预瞄模块、车辆传感器模块及线控转向模块；其中，
所述脑电波采集模块包括第一脑电信号传感器、第二脑电信号传感器及脑电信号采集卡，第一脑电信号传感器和第二脑电信号传感器通过头带与驾驶员脑部接触，将实时采集到的脑电信号传递给脑电信号采集卡，脑电信号采集卡将信号进行滤波和放大后，传递给脑电波处理模块；
所述脑电波处理模块包括脑电信号处理卡和车载DSP单元；脑电信号处理卡接收到的脑电波采集模块输出的处理后的脑电信号，进行格式转换并去除噪声，经车载DSP单元进行小波变换提取需要的脑电信号频带；
所述驾驶员意图识别模块包括脑电信号数据库、脑电信号识别单元及车载通讯单元；脑电信号数据库存储各种脑电信号对应的驾驶员转向意图；脑电信号识别单元将车载DSP单元输出的驾驶员脑电信号与脑电信号数据库中存储的脑电信号的频域和空域特征组合进行对比，得到驾驶员转向意图信号，通过车载通讯单元传递给转向路径规划模块；
所述预瞄模块用于获取道路信息并将其传递给转向路径规划模块；
所述车辆传感器模块用于采集车辆状态信息并将其传递给转向路径规划模块；
所述转向路径规划模块分别接收车辆传感器模块的车辆状态信息、预瞄模块的道路信息、驾驶员意图识别模块的驾驶员意图信息，并根据车辆状态信息和道路信息进行实时的转向路径规划，将规划后的转向路径信息与驾驶员意图信息进行对比，确定驾驶员意图信息是否满足避障要求，若驾驶员意图信息满足避障要求，将驾驶员意图信息传递给线控转向模块；若驾驶员意图信息不满足避障要求，将规划后的转向路径信息传递给线控转向模块；
所述线控转向模块根据转向路径规划模块的输入信号，执行汽车转向动作；
所述线控转向模块包括：转向控制单元和转向执行单元，其中，转向执行单元包括：方向盘、与方向盘依次连接的上转向轴、路感单元、扭杆，下转向轴、转向齿轮，转向齿条，转向拉杆，主销单元，转向车轮；所述转向齿轮、转向齿条、转向拉杆、主销单元、转向车轮依次连接；下转向轴和转向齿条分别通过下转向轴减速器和齿条减速器，连接下转向轴电机、齿条电机；转向拉杆通过主销单元与转向车轮连接；转向执行单元接收转向控制单元输出的转向控制信号，控制下转向轴电机和齿条电机工作；下转向轴电机输出的转矩经下转向轴减速器作用在下转向轴上，经齿轮齿条放大，转换为作用在转向齿条上的转向齿条力；齿条电机输出的转矩经齿条减速器，转换为在转向齿条上的输出力，该输出力与下转向轴电机传递给转向齿条的转向齿条力叠加，共同经转向拉杆作用在转向车轮上，控制紧急避障过程中车辆的转向角度；
所述脑电信号数据库采用小波包分解的方法滤除处理后的转动方向盘脑电信号中与转动方向盘动作无关的脑电信号，并用经过滤除后的脑电信号分别代表左转方向盘或右转方向盘对应的脑电信号，利用不同带宽的巴特沃斯带通滤波器组对经过滤除后的脑电信号进行滤波，选取左转方向盘或右转方向盘对应的脑电信号在相应带宽下的最后一次滤波的频段。
2.根据权利要求1所述的脑机交互的线控智能转向系统，其特征在于，所述系统还包括：通知模块，其与转向路径规划模块连接，通过语音播报装置，提示驾驶员即将进行的紧急转向避障路径。
3.根据权利要求1所述的脑机交互的线控智能转向系统，其特征在于，所述脑电信号数据库采用离线方式下载数据，该数据为采集大量驾驶员的脑电波与驾驶员的操作行为进行对比，根据驾驶员的操作行为将驾驶员脑电波分类得到的数据。
4.根据权利要求1所述的脑机交互的线控智能转向系统，其特征在于，所述预瞄模块包括摄像头、激光雷达；其中，摄像头有四个，第一摄像头和第二摄像头设置在车身前端的前围板两侧，第三摄像头和第四摄像头对称排列在车身后端的后围板两侧，分别采集车辆前后实时路面信息及障碍物的图像信息；激光雷达为旋转式激光雷达，获取车辆与其前方、左侧、左前方、右侧、右前方障碍物之间的距离以及车辆与其两侧车道线之间的距离。
5.根据权利要求1所述的脑机交互的线控智能转向系统，其特征在于，所述车辆传感器模块包括车速传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度传感器。
6.一种脑机交互的线控智能转向系统的紧急避障方法，基于上述权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1：实时采集驾驶员脑电波信号，识别驾驶员意图信息，同时采集道路信息和车辆状态信息，将驾驶员意图信息、道路信息、车辆状态信息传递给转向路径规划模块；
步骤2：规划转向路径，将规划的转向路径与驾驶员的驾驶意图进行比较，并确定驾驶员的驾驶意图是否满足避障要求，若满足要求，进入步骤3；驾驶员驾驶意图不满足避障要求，进入步骤4；
步骤3：接收转向路径规划模块传递的驾驶员方向盘转向信号，根据车速信号，计算当前系统传动比G，通过系统传动比G计算前轮转角，并计算在该转角下下转向轴电机转向角度θs1和齿条电机转向角度θs2，根据下转向轴电机转向角度θs1和齿条电机转向角度θs2计算出对应的下转向轴电机输出转矩Ts1和齿条电机输出转矩Ts2，根据齿条在小齿轮作用下移动的距离计算公式、左右转向车轮角度计算公式计算出齿条在小齿轮作用下移动的距离xr和左、右转向轮转角δfw1、δfw2，并根据下转向轴电机和齿条电机的相关参数计算出下转向轴电机电流I1和齿轮齿条电机电流I2，给电机控制器通入所需大小的电流，输出总助力转矩，车轮完成相应角度的转向后返回步骤1；
步骤4：根据规划的转向路径进行转向，并且向驾驶员发出干预通知，完成后返回步骤1。
7.根据权利要求6所述的脑机交互的线控智能转向系统的紧急避障方法，其特征在于，所述步骤3中下转向轴电机和齿条电机都采用无刷直流电机，根据动力学模型的下转向轴电机输出转矩Ts1为：
Figure FDA0002825081380000031
式中，Js1为下转向轴电机转动惯量，θs1为下转向轴电机转角；Bs1为下转向轴电机与转速器阻尼系数；Ks1为下转向轴电机扭转刚度；Gs1为下转向轴电机减速器减速比；rp为齿轮齿条转向器中齿轮分度圆半径；xr为齿条在小齿轮作用下移动的距离；fs1为下转向轴电机与减速器摩擦力矩；Ts1为下转向轴电机转矩；
其中，齿条电机输出转矩Ts2为：
Figure FDA0002825081380000032
式中，Js2为齿条电机转动惯量，θs2为齿条电机转角；Bs2为齿条电机与转速器阻尼系数；Ks2为齿条电机扭转刚度；Gs2为齿条电机减速器减速比；rp为齿轮齿条转向器中齿轮分度圆半径；fs2为齿条电机与减速器摩擦力矩；Ts2为齿条电机转矩；
传递给转向车轮的总转矩为：
T＝Ts1+GpTs2
式中，Gp为齿轮齿条传动比；
其中，下转向轴电机电流I1的计算公式为：
Figure FDA0002825081380000033
齿条电机电流I2的计算公式为：
Figure FDA0002825081380000034
其中，Um1和Um2分别是下转向轴电机和齿条电机的控制电压；I1和I2分别为下转向轴电机和齿条电机的电流；Ld1、Ld2、Ked1、Ked2、Rd1、Rd2分别表示下转向轴电机和齿条电机的电感、反电动势系数和电阻；wmd1、wmd2分别为下转向轴电机和齿条电机的转速；
其中，齿条在小齿轮作用下移动的距离xr计算公式：
Figure FDA0002825081380000035
式中，Mr为齿条质量；Br为转向器齿条粘性阻尼系数；Kkp1和Kkp2为左、右转向轮绕主销单元等效转动刚度；δfw1和δfw2为左、右转向轮转角；NL1和NL2为齿条至左、右转向轮传动比；fr为转向器摩擦力；
左右转向车轮角度δfw1、δfw2计算公式：
Figure FDA0002825081380000041
Figure FDA0002825081380000042
Jfw1、Jfw2为左、右转向轮绕主销单元等效转动惯量；Bkp1和Bkp2为左、右转向轮绕主销单元等效粘性阻尼系数；TAT1和TAT2为左、右转向轮绕主销单元等效回正力矩。
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