CN110539799B - 一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，属于智能汽车决策领域，通过采将集到的驾驶员方向盘输入力矩与辅助驾驶系统计算得到的动态阈值比较，并通过采集汽车车速和方向盘输入角加速度以及驾驶员面部表情比例进一步感知驾驶员驾驶状态，据此分配驾驶权，发出警报，最后利用模糊控制方法控制前轮转角，直至人机共驾系统达到平衡。本系统还可以根据车内儿童状态调整辅助驾驶系统当决策驾驶权比例，控制汽车在车内儿童可接受情况下安全行驶。

Description

一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统

技术领域

本发明属于智能汽车决策领域，尤其涉及一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统。

背景技术

智能汽车是集周围环境感知、驾驶员操作感知、智能决策和其它多项技术于一体的高级驾驶系统。近年来，人工智能技术、存储技术和网络技术的迅猛发展也引领智能汽车向着更高水平迈进，智能汽车将代替人类驾驶员执行更多驾驶基本操作和较复杂操作。根据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)和汽车工程师协会(SAE)的规定，自动驾驶系统分为L0到L5共6个层次，从L0的全手动驾驶到L5的全自动驾驶。但因伦理问题和与其它等级车的协调问题，目前L5级全自动驾驶汽车实现较为困难，相对简单的L2-L4等级汽车的人机共驾系统成为人们关注的重点。

人机共驾系统通过模型优化方法、预先实验取得个性化数据和一些其它方法，根据驾驶员的行为和操作，预测驾驶员方向盘输入转角、驾驶轨迹和其它信息，进行相应的驾驶员驾驶辅助，以达到使汽车安全、准确行驶的目的。

中国专利CN106347449A公开了一种人机共驾型电动助力转向系统及模式切换方法，在现有电动助力转向系统上安装后置转矩/转角传感器，通过检测并计算当前车速下横摆角速度的安全值，控制驱动电机运转，实现人驾模式和机驾模式的转换，但只涉及理想情况的转向，未考虑驾驶员行为带来的影响。

发明内容

为了系统考虑驾驶员行为的影响，本发明提出了一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统；

为实现以上目的，本发明采用以下解决方案：

一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，其包括汽车行驶状态采集系统、人员信息采集系统、辅助驾驶系统、人机共驾稳定判断和协调系统；

汽车行驶状态采集系统，其用于采集汽车车速、汽车前轮转角、转向系统的转向轴负荷及轮胎气压、汽车侧向加速度、纵向加速度，以及汽车和儿童座椅的垂向加速度、横摆角速度和侧倾角；

人员信息采集系统，其用于采集驾驶员方向盘输入力矩、驾驶员方向盘输入转角和驾驶员面部表情；

辅助驾驶系统，其用于根据所采集的人员信息采集系统输出的信息判断驾驶员驾驶状态，并分配驾驶权，控制前轮转角，并根据具体情况的不同而发出不同警报；

人机共驾稳定判断和协调系统，其用于实时检测驾驶员对人机共驾系统是否满意并调整人机共驾策略。

上述方案中，所述的汽车行驶状态采集系统利用安装在悬架导向机构上的位移传感器，采集左前轮转角信息，右前轮转角通过标定系统得到左前轮转角在不同轮胎气压下的关系得到，具体为：

θ_r＝k₁θ_l ²+k₂θ_l+b

其中，θ_r为右前轮转角，θ_l为左前轮转角，根据不同轮胎气压下的实验数据拟合得到上述公式中参数值为k₁＝-0.0085，k₂＝1.1137，b＝0；

利用布置在转向轴上的应变片测量转向系统的转向轴负荷，利用安装在底盘中心的陀螺仪检测汽车横摆角速度、侧倾角，利用安装在后排儿童座椅上的陀螺仪测量儿童座椅垂向加速度、横摆角速度、侧倾角，利用安装在汽车上的加速度传感器测量汽车侧向加速度、纵向加速度和垂向加速度；

其中儿童座椅的动态质心位置由儿童座椅基础质心数据和儿童座椅上安装的重力感应器测得的实际儿童乘客重量并根据儿童乘客重量估计儿童身高信息，最后将儿童座椅基础质心数据和测得的儿童乘客重量和身高数据加权平均得到估计的儿童座椅的动态质心位置；

上述方案中，所述人员信息采集系统包括驾驶员操作采集模块、驾驶员状态采集模块、驾驶员面部表情采集模块、车内人员互动程度检测模块；

驾驶员操作采集模块，其用于利用安装于转向传动机构上的转矩传感器和角加速度传感器定期采集驾驶员方向盘输入力矩和方向盘输入角加速度，设当前车速为v，单位km/h,数据采集间隔系数为z，当v大于140km/h时，z的值为0.1；当v小于等于140km/h时，其值为

根据人员信息采集系统采集的驾驶员方向盘输入转角信息；

若驾驶员输入方向盘转角小于60°，则相邻两次数据采集间隔为0.1z秒；

若驾驶员输入方向盘转角大于等于60°小于120°，则相邻两次数据采集间隔为0.05z秒；

若驾驶员输入方向盘转角大于等于120°，则相邻两次数据采集间隔为0.02z秒；

驾驶员状态采集模块，其用于利用车内摄像设备判断驾驶员是否有接电话行为，并捕捉驾驶员眨眼频率和头部向右转向角度以及后方儿童年龄；

驾驶员面部表情采集模块，采集驾驶员面部表现出的愤怒表情、高兴表情、悲伤表情、惊讶表情、厌恶表情、恐惧表情、紧张表情，并采集后排儿童座椅上儿童是否有悲伤表情；

车内人员互动程度检测模块，其用于检测驾驶员与前、后排乘客交流时长以及驾驶员注视前、后排乘客时长；

上述方案中，所述辅助驾驶系统包括驾驶员驾驶状态判断模块、驾驶权分配模块、转向控制模块、警报模块；

驾驶员驾驶状态判断模块，其用于根据驾驶员操作采集模块和驾驶员状态采集模块所采集的信息将驾驶员驾驶行为分为正常、分心、激进三种情况；

驾驶权分配模块，其用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员分心时分配驾驶员和辅助驾驶系统的驾驶权；

转向控制模块，用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员激进驾驶的情况下控制汽车前轮转角在0°-40°范围内；

警报模块，其用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员分心或激进驾驶时进行噪音警报、踏板振动警报、座椅震动警报、摄像头闪动警报、方向盘振动警报、对话警报，其中对话警报包含“请驾驶员顾及儿童时专心开车”、“请驾驶员专心开车”、“请后排乘客保持安静”、“请驾驶员减速慢行”语音。

上述方案中，所述驾驶员驾驶状态判断模块进行判断的驾驶员状态初步判断方法：

辅助驾驶系统第一预设阈值M_a，其求解过程如下，驾驶员为克服汽车转向系统阻力需要对方向盘施加的转向力矩为

其中，J_s为转向柱转动惯量，i_s为传动比，δ为前轮转角，b_s为转向柱阻尼比，由汽车行驶状态采集系统获取，T_r为方向盘回正力矩，T_z为转向助力系统输出力矩；

在驾驶员驾驶汽车前，首先对驾驶员进行预测试，得到驾驶员在车速为50km/h时的最小方向盘输入力矩M_g，其值和驾驶员为克服汽车转向系统阻力需要对方向盘施加的转向力矩M_a相比较，较大者被设定为第一预设阈值；

驾驶员标准方向盘输入力矩定义为辅助驾驶系统第二预设阈值M_b，其值为

其中，D_sw为方向盘直径，R为车轮半径，i_p为转向系力传动比；

M_R为转向阻力矩，其值为

其中f为轮胎和路面间的滑动摩擦系数，G为转向系统的转向轴负荷，由汽车行驶状态采集系统采集得到，p为轮胎气压，由汽车行驶状态采集系统采集得到；

驾驶员极限方向盘输入力矩M_c由对驾驶员进行预测实验得到；

驾驶员在车速为50km/h时的方向盘力矩输入边界值由对驾驶员进行与测试得到，其从大到小排列分别为M_d、M_e；

当驾驶员操纵力矩M输入时，根据其所在力矩范围，初步判断驾驶员驾驶状态，判断方法为：

1)当有驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_e，M_d]、驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车速小于40km/h和驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车大于80km/h情况至少其中之一时判断驾驶员正常驾驶；

2)当驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车速大于40km/h小于80km/h时,判断驾驶员分心驾驶；

3)当有驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_d，M_c]和车速大于80km/h情况至少其中之一时，判断驾驶员激进驾驶；

上述方案中，所述驾驶员状态判断初步判断方法细分为如下情况：

1)当初步判断驾驶员正常驾驶时，系统不进行辅助操作；

2)当初步判断驾驶员分心驾驶时，进入下一判断阶段：

首先，当检测前轮转角范围在0°-5°时，判断驾驶员分心程度为C1，若同时驾驶员状态采集模块采集到驾驶员接电话行为、头部向右转动大于等于90°和驾驶员眨眼频率低于15次每秒至少其中之一，系统进行噪音警报与座椅震动警报、方向盘振动警报；

其次，当检测前轮转角范围在5°-10°时，判断驾驶员分心程度为C2，系统进行噪音警报、方向盘振动警报；

再次，当检测前轮转角大于10°时，当检测到车内人员互动程度检测模块观察到驾驶员与车内其他乘客交流时间大于等于5秒且目光注视车内其他乘客时间大于等于3秒和驾驶员头部向右转向角度大于90度并注视儿童座椅方向大于等于2秒至少其中之一则判断驾驶员被动分心，判断驾驶员分心程度为C3；

最后，当检测到驾驶员头部转动，看向侧向且3秒内头部未转回前方则判定驾驶员主动分心，判断驾驶员分心程度为C4,若无以上情况取消分心驾驶认定，恢复驾驶员驾驶状态判定为正常驾驶。

3)当初步判断驾驶员激进驾驶时，进入下一判断阶段：

首先，当驾驶员操作采集模块采集到驾驶员方向盘输入角加速度在1秒内持续增加时，判断驾驶员状态为D1,系统进行噪音警报，踏板振动警报、座椅震动警报和方向盘振动警报；

其次，当驾驶员操作采集模块采集到驾驶员方向盘输入角加速度1秒内不增加时，判断驾驶员状态为D2,且检测到驾驶员方向盘输入角加速度值3秒内一直递减，系统恢复驾驶员驾驶状态判定为正常驾驶。否则，维持驾驶员状态判定为D2，进行噪音警报和座椅震动警报。

上述方案中，所述动态分配驾驶权装置及动态分配驾驶权方法：

所述动态分配驾驶权装置，其组成为驾驶员方向盘力矩输入传感器、动态分配驾驶权电子控制元件、前轮转向电机、转向器；

当驾驶员转动方向盘时，驾驶员方向盘力矩输入传感器检测驾驶员方向盘力矩输入并将其转化为电信号发送给动态分配驾驶权电子控制元元件，动态分配驾驶权电子控制元件根据其内部设定的动态分配驾驶权方法，计算前轮转向电机应该输出的转矩，并向前轮转向电机发出电信号，控制前轮转向电机输出动态分配驾驶权电子控制元件决策的转向力矩，从而控制转向器完成转向。

当驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员驾驶状态为C1、C2时，启用驾驶权分配模块，当驾驶员转动方向盘时，驾驶员方向盘力矩输入传感器将检测到的驾驶员方向盘输入力矩发送给动态分配驾驶权电子控制元件，动态分配驾驶权电子控制元件内部设定的动态分配驾驶权方法如下：驾驶员方向盘输入力矩M，令驾驶员驾驶权分配系数

汽车系统驾驶权分配系数为

σ₂＝1-σ₁

最终方向盘输入力矩为

M_总＝σ₁M_b+σ₂M

上述方案中，所述模糊控制汽车转角方法：

当系统判断驾驶员驾驶状态为D1、D2时，启用辅助驾驶系统中的转向控制模块，该模块所用控制方法为模糊控制方法，该模糊控制方法输出为汽车前轮转角，其模糊集合定义为正大(PB)、正小(PS)、正常(Z)、负小(NS)、负小(NB)，模糊规则定义如下，其中V为车速，Y为车偏离道路中心线的距离，PB为偏向道路内侧较多，PS为偏向道路内侧较少，Z为在道路正中，NS为偏向道路外侧较少NB为偏向道路外侧较多。

上述模糊控制规则为

上述方案中，所述人机共驾有效判断和协调系统包括驾驶员面部表情比例提取模块、人机共驾有效判断模块、人机共驾协调模块：

驾驶员面部表情比例提取模块，其用于接收驾驶员面部表情采集模块采取到的驾驶员现在表情，并分析、计算愤怒表情、高兴表情、悲伤表情、惊讶表情、厌恶表情、恐惧表情和其它表情各个表情所占的比例，驾驶员愤怒表情比例A、高兴表情比例B、悲伤表情概比例C、惊讶表情比例D、厌恶表情比例E、恐惧表情比例F、紧张表情比例G、其它表情比例H满足

A+B+C+D+E+F+G+H＝1

人机共驾有效判断模块，其用于判断人机共驾系统是否处于稳定状态，其判断方法为:

当驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例大于等于50％时，以及驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例小于50％但高兴表情比例占比最多且除高兴表情外的表情比例都小于10％时，判断辅助驾驶系统执行驾驶权分配决策和前轮转角决策有效，其他情况下判定辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策未能达到预期目的，即驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意；

除上述情况以外的情况下判定辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策未能达到预期目的，即驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意；

人机共驾协调模块，其用于在人机共驾有效判断模块判断驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意时，对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策进行调整并观察决策调整后的驾驶员面部表情比例提取模块中高兴表情比例、紧张表情比例的协调方法：

当驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意时：

若此时对驾驶员状态判定为C1、C2，则令驾驶权分配模块将驾驶员驾驶权提升10％，若提升驾驶员驾驶权后，驾驶员当驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例上升，则继续提升10％驾驶员驾驶权至驾驶员高兴表情比例大于等于50％，设定驾驶员驾驶权上限为80％，当检测到提升驾驶员驾驶权后驾驶员高兴表情比例未上升，证明驾驶员仍然对辅助驾驶系统决策不满意，则令驾驶权分配模块停止工作；

若此时对驾驶员状态判定为C3，当检测到车内人员互动程度检测模块观察到驾驶员与车内其他乘客交流时间大于等于5秒且目光注视车内其他乘客时间大于等于3秒，认定驾驶员因他人原因导致分心驾驶，控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；

当检测到驾驶员头部向右转向角度大于90度，驾驶员注视儿童座椅方向大于等于2秒并且驾驶员紧张表情比例大于驾驶员高兴表情比例，认定驾驶员驾驶行为受到儿童影响，则控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²并根据驾驶员状态采集模块采集到的后排儿童年龄信息，若儿童年龄在0-3岁范围内，进行对话警报，播放“请驾驶员顾及儿童时专心开车”语音；

若儿童年龄在4-8岁范围内，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；

若儿童年龄为9岁及以上，进行对话警报，播放“请后排乘客保持安静”语音；

若此时对驾驶员状态判定为C4，认定驾驶员主动分心驾驶，，则控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；

若此时对驾驶员状态判定为D1、D2，汽车行驶状态采集系统采集到车内后排儿童座椅的侧倾角大于20°且车内儿童悲伤表情所占比例为50％以上，则判定为特殊情况，进行摄像头闪动警报3秒，若驾驶员不响应警报，则关闭摄像头闪动警报，令驾驶权分配模块停止工作，驾驶员自行操作，只控制汽车侧向加速度小于3m/s²，横摆角速度小于4m/s²，前轮转角小于30°，以保证车内人员安全，否则将驾驶权完全交还给驾驶员。

上述方案中，所述基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统在可以判断汽车行驶平顺性、操纵稳定性并作出调整：

检测汽车垂直方向上的加速度和后排儿童座椅垂直方向上的加速度，若后排儿童座椅垂直方向上的加速度低于汽车垂直方向上的加速度的70％，则评定该汽车有良好的行驶平顺性；若后排儿童座椅垂直方向上的加速度大于等于汽车垂直方向上的加速度的70％，且车内儿童悲伤表情所占比例大于等于50％，为照顾后排儿童承受能力低，同时降低后排儿童乘坐震感，播放“请驾驶员减速慢行”语音至车内儿童悲伤表情所占比例小于50％；

检测汽车侧倾角和后排儿童座椅侧倾角，若后排儿童座椅侧倾角低于汽车侧倾角值的50％，则评定该汽车舒适性良好；若后排儿童座椅侧倾角大于等于汽车侧倾角值的50％且车内儿童悲伤表情所占比例大于等于50％，则控制汽车侧向加速度小于3m/s²，控制儿童座椅横摆角速度小于4m/s²至车内儿童悲伤表情所占比例小于50％。

附图说明

图1本发明基于驾驶员状态的人机共驾系统结构示意图；

图2图1中驾驶员状态识别并辅助驾驶方法。

具体实施方式

下面根据附图及具体实施例，对本发明进一步详细说明

如图1所示，本发明基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统包括汽车行驶状态采集系统、人员信息采集系统、辅助驾驶系统、人机共驾稳定判断和协调系统；

汽车行驶状态采集系统，其用于采集汽车车速、汽车前轮转角、转向系统的转向轴负荷及轮胎气压、汽车侧向加速度、纵向加速度，以及汽车和儿童座椅的垂向加速度、横摆角速度和侧倾角；人员信息采集系统，其用于采集驾驶员方向盘输入力矩、驾驶员方向盘输入转角和驾驶员面部表情；辅助驾驶系统，其用于根据所采集的人员信息采集系统输出的信息判断驾驶员驾驶状态，并分配驾驶权，控制前轮转角，并根据具体情况的不同而发出不同警报；人机共驾稳定判断和协调系统，其用于实时检测驾驶员对人机共驾系统是否满意并调整人机共驾策略。

所述的汽车行驶状态采集系统利用安装在悬架导向机构上的位移传感器，采集左前轮转角信息，右前轮转角通过标定系统得到左前轮转角在不同轮胎气压下的关系得到，具体为：

θ_r＝k₁θ_l ²+k₂θ_l+b

其中，θ_r为右前轮转角，θ_l为左前轮转角，根据实验数据拟合得到上述公式中参数值为k₁＝-0.0085，k₂＝1.1137，b＝0；

利用布置在转向轴上的应变片测量转向系统的转向轴负荷，利用安装在底盘中心的陀螺仪检测汽车横摆角速度、侧倾角，利用安装在后排儿童座椅上的陀螺仪测量儿童座椅垂向加速度、横摆角速度、侧倾角，其中不同儿童乘坐下的儿童座椅的动态质心位置由儿童重量信息、儿童身高信息进行参数估计和计算获得，利用安装在汽车上的加速度传感器测量汽车侧向加速度、纵向加速度和垂向加速度。

所述人员信息采集系统包括驾驶员操作采集模块、驾驶员状态采集模块、驾驶员面部表情采集模块、车内人员互动程度检测模块；

驾驶员操作采集模块，其用于利用安装于转向传动机构上的转矩传感器和角加速度传感器定期采集驾驶员方向盘输入力矩和方向盘输入角加速度，设当前车速为v，单位km/h,数据采集间隔系数为z，当v大于140km/h时，z的值为0.1；当v小于等于140km/h时，其值为

根据人员信息采集系统采集的驾驶员方向盘输入转角信息，若驾驶员输入方向盘转角小于60°，则相邻两次数据采集间隔为0.1z秒；若驾驶员输入方向盘转角大于等于60°小于120°，则相邻两次数据采集间隔为0.05z秒；若驾驶员输入方向盘转角大于等于120°，则相邻两次数据采集间隔为0.02z秒；

驾驶员状态采集模块，其用于利用车内摄像设备判断驾驶员是否有接电话行为，并捕捉驾驶员眨眼频率和头部向右转向角度以及后方儿童年龄；

驾驶员面部表情采集模块，采集驾驶员面部表现出的愤怒表情、高兴表情、悲伤表情、惊讶表情、厌恶表情、恐惧表情、紧张表情，并采集后排儿童座椅上儿童是否有悲伤表情；

车内人员互动程度检测模块，其用于检测驾驶员与前、后排乘客交流时长以及驾驶员注视前、后排乘客时长。

所述辅助驾驶系统包括驾驶员驾驶状态判断模块、驾驶权分配模块、转向控制模块、警报模块；

驾驶员驾驶状态判断模块，其用于根据驾驶员操作采集模块和驾驶员状态采集模块所采集的信息将驾驶员驾驶行为分为正常、分心、激进三种情况；

驾驶权分配模块，其用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员分心时分配驾驶员和辅助驾驶系统的驾驶权；

转向控制模块，用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员激进驾驶的情况下控制汽车前轮转角在0°-40°范围内；

警报模块，其用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员分心或激进驾驶时进行噪音警报、踏板振动警报、座椅震动警报、摄像头闪动警报、方向盘振动警报、对话警报，其中对话警报包含“请驾驶员顾及儿童时专心开车”、“请驾驶员专心开车”、“请后排乘客保持安静”、“请驾驶员减速慢行”语音。

所述驾驶员驾驶状态判断模块进行判断的驾驶员状态初步判断方法：

辅助驾驶系统第一预设阈值M_a，其求解过程如下，驾驶员为克服汽车转向系统阻力需要对方向盘施加的转向力矩为

其中，J_s为转向柱转动惯量，i_s为传动比，δ为前轮转角，b_s为转向柱阻尼比，由汽车行驶状态采集系统获取，T_r为方向盘回正力矩，T_z为转向助力系统输出力矩；

在驾驶员驾驶汽车前，首先对驾驶员进行预测试，得到驾驶员在车速为50km/h时的最小方向盘输入力矩M_g，其值和驾驶员为克服汽车转向系统阻力需要对方向盘施加的转向力矩M_a相比较，较大者被设定为第一预设阈值；

驾驶员标准方向盘输入力矩定义为辅助驾驶系统第二预设阈值Mb，其值为

其中，D_sw为方向盘直径，R为车轮半径，i_p为转向系力传动比；

M_R为转向阻力矩，其值为

其中f为轮胎和路面间的滑动摩擦系数，G为转向系统的转向轴负荷，由汽车行驶状态采集系统采集得到，p为轮胎气压，由汽车行驶状态采集系统采集得到；

驾驶员极限方向盘输入力矩M_c由对驾驶员进行预测实验得到；

驾驶员在车速为50km/h时的方向盘力矩输入边界值由对驾驶员进行与测试得到，其从大到小排列分别为M_d、M_e；

当驾驶员操纵力矩M输入时，根据其所在力矩范围，初步判断驾驶员驾驶状态，判断方法为：

1)当有驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_e，M_d]、驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车速小于40km/h和驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车大于80km/h情况至少其中之一时判断驾驶员正常驾驶；

2)当驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车速大于40km/h小于80km/h时,判断驾驶员分心驾驶；

3)当有驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_d，M_c]和车速大于80km/h情况至少其中之一时，判断驾驶员激进驾驶。

上述方案中，所述驾驶员状态判断初步判断方法细分为如下情况：

1)当初步判断驾驶员正常驾驶时，系统不进行辅助操作；

2)当初步判断驾驶员分心驾驶时，进入下一判断阶段：

首先，当检测前轮转角范围在0°-5°时，判断驾驶员分心程度为C1，若同时驾驶员状态采集模块采集到驾驶员接电话行为、头部向右转动大于等于90°和驾驶员眨眼频率低于15次每秒至少其中之一，系统进行噪音警报与座椅震动警报、方向盘振动警报；

其次，当检测前轮转角范围在5°-10°时，判断驾驶员分心程度为C2，系统进行噪音警报、方向盘振动警报；

再次，当检测前轮转角大于10°时，当检测到车内人员互动程度检测模块观察到驾驶员与车内其他乘客交流时间大于等于5秒且目光注视车内其他乘客时间大于等于3秒和驾驶员头部向右转向角度大于90度并注视儿童座椅方向大于等于2秒至少其中之一则判断驾驶员被动分心，判断驾驶员分心程度为C3；

最后，当检测到驾驶员头部转动，看向侧向且3秒内头部未转回前方则判定驾驶员主动分心，判断驾驶员分心程度为C4,若无以上情况取消分心驾驶认定，恢复驾驶员驾驶状态判定为正常驾驶；

3)当初步判断驾驶员激进驾驶时，进入下一判断阶段：

首先，当驾驶员操作采集模块采集到驾驶员方向盘输入角加速度在1秒内持续增加时，判断驾驶员状态为D1,系统进行噪音警报，踏板振动警报、座椅震动警报和方向盘振动警报；

其次，当驾驶员操作采集模块采集到驾驶员方向盘输入角加速度1秒内不增加时，判断驾驶员状态为D2,且检测到驾驶员方向盘输入角加速度值3秒内一直递减，系统恢复驾驶员驾驶状态判定为正常驾驶。否则，维持驾驶员状态判定为D2，进行噪音警报和座椅震动警报。

上述方案中，所述动态分配驾驶权装置及动态分配驾驶权方法：

所述动态分配驾驶权装置，其组成为驾驶员方向盘力矩输入传感器、动态分配驾驶权电子控制元件、前轮转向电机、转向器；

当驾驶员转动方向盘时，驾驶员方向盘力矩输入传感器检测驾驶员方向盘力矩输入并将其转化为电信号发送给动态分配驾驶权电子控制元元件，动态分配驾驶权电子控制元件根据其内部设定的动态分配驾驶权方法，计算前轮转向电机应该输出的转矩，并向前轮转向电机发出电信号，控制前轮转向电机输出动态分配驾驶权电子控制元件决策的转向力矩，从而控制转向器完成转向。

当驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员驾驶状态为C1、C2时，启用驾驶权分配模块，当驾驶员转动方向盘时，驾驶员方向盘力矩输入传感器将检测到的驾驶员方向盘输入力矩发送给动态分配驾驶权电子控制元件，动态分配驾驶权电子控制元件内部设定的动态分配驾驶权方法如下：驾驶员方向盘输入力矩M，令驾驶员驾驶权分配系数

汽车系统驾驶权分配系数为

σ₂＝1-σ₁

最终方向盘输入力矩为

M_总＝σ₁M_b+σ₂M

上述方案中，所述模糊控制汽车转角方法：

当系统判断驾驶员驾驶状态为D1、D2时，启用辅助驾驶系统中的转向控制模块，该模块所用控制方法为模糊控制方法，该模糊控制方法输出为汽车前轮转角，其模糊集合定义为正大(PB)、正小(PS)、正常(Z)、负小(NS)、负小(NB)，模糊规则定义如下，其中V为车速，Y为车偏离道路中心线的距离，PB为偏向道路内侧较多，PS为偏向道路内侧较少，Z为在道路正中，NS为偏向道路外侧较少NB为偏向道路外侧较多。

上述模糊控制规则为

上述方案中，所述人机共驾有效判断和协调系统包括驾驶员面部表情比例提取模块、人机共驾有效判断模块、人机共驾协调模块：

驾驶员面部表情比例提取模块，其用于接收驾驶员面部表情采集模块采取到的驾驶员现在表情，并分析、计算愤怒表情、高兴表情、悲伤表情、惊讶表情、厌恶表情、恐惧表情和其它表情各个表情所占的比例，驾驶员愤怒表情比例A、高兴表情比例B、悲伤表情概比例C、惊讶表情比例D、厌恶表情比例E、恐惧表情比例F、紧张表情比例G、其它表情比例H满足

A+B+C+D+E+F+G+H＝1

人机共驾有效判断模块，其用于判断人机共驾系统是否处于稳定状态，其判断方法为:

当驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例大于等于50％时，以及驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例小于50％但高兴表情比例占比最多且除高兴表情外的表情比例都小于10％时，判断辅助驾驶系统执行驾驶权分配决策和前轮转角决策有效；

除上述情况以外的情况下判定辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策未能达到预期目的，即驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意；

人机共驾协调模块，其用于在人机共驾有效判断模块判断驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意时，对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策进行调整并观察决策调整后的驾驶员面部表情比例提取模块中高兴表情比例、紧张表情比例的协调方法：

当驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意时：

若此时对驾驶员状态判定为C1、C2，则令驾驶权分配模块将驾驶员驾驶权提升10％，若提升驾驶员驾驶权后，驾驶员当驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例上升，则继续提升10％驾驶员驾驶权至驾驶员高兴表情比例大于等于50％，设定驾驶员驾驶权上限为80％，当检测到提升驾驶员驾驶权后驾驶员高兴表情比例未上升，证明驾驶员仍然对辅助驾驶系统决策不满意，则令驾驶权分配模块停止工作；

若此时对驾驶员状态判定为C3，当检测到车内人员互动程度检测模块观察到驾驶员与车内其他乘客交流时间大于等于5秒且目光注视车内其他乘客时间大于等于3秒，认定驾驶员因他人原因导致分心驾驶，控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；

当检测到驾驶员头部向右转向角度大于90度，驾驶员注视儿童座椅方向大于等于2秒并且驾驶员紧张表情比例大于驾驶员高兴表情比例，认定驾驶员驾驶行为受到儿童影响，则控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²并根据驾驶员状态采集模块采集到的后排儿童年龄信息，若儿童年龄在0-3岁范围内，进行对话警报，播放“请驾驶员顾及儿童时专心开车”语音；

若儿童年龄在4-8岁范围内，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；

若儿童年龄为9岁及以上，进行对话警报，播放“请后排乘客保持安静”语音；

若此时对驾驶员状态判定为C4，认定驾驶员主动分心驾驶，，则控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；

若此时对驾驶员状态判定为D1、D2，汽车行驶状态采集系统采集到车内后排儿童座椅的侧倾角大于20°且车内儿童悲伤表情所占比例为50％以上，则判定为特殊情况，进行摄像头闪动警报3秒，若驾驶员不响应警报，则关闭摄像头闪动警报，令驾驶权分配模块停止工作，驾驶员自行操作，只控制汽车侧向加速度小于3m/s²，横摆角速度小于4m/s²，前轮转角小于30°，以保证车内人员安全，否则将驾驶权完全交还给驾驶员。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，并不用于限制本发明，凡应用本发明所揭示的原理、设计思路所做的修改和等同变换，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，其包括汽车行驶状态采集系统、人员信息采集系统、辅助驾驶系统、人机共驾稳定判断和协调系统；

汽车行驶状态采集系统，其用于采集汽车车速、转向系统的转向轴负荷及轮胎气压、汽车侧向加速度、纵向加速度，以及汽车和儿童座椅的垂向加速度、横摆角速度和侧倾角、左前轮转角信息，右前轮转角通过标定系统得到左前轮转角在不同轮胎气压下的关系得到；

人员信息采集系统，其用于采集驾驶员方向盘输入力矩、驾驶员方向盘输入转角和驾驶员面部表情，驾驶员与前、后排乘客交流时长以及驾驶员注视前、后排乘客时长；

辅助驾驶系统，其用于根据所采集的人员信息采集系统输出的信息判断驾驶员驾驶状态，判断驾驶员分心时分配驾驶员和辅助驾驶系统的驾驶权，判断驾驶员激进驾驶的情况下控制汽车前轮转角，判断模块判断驾驶员分心或激进驾驶时根据具体情况的不同而发出不同警报；

人机共驾稳定判断和协调系统，其用于分析、计算愤怒表情、高兴表情、悲伤表情、惊讶表情、厌恶表情、恐惧表情和其他表情各个表情所占的比例，判断驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意时，对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，所述的汽车行驶状态采集系统利用安装在悬架导向机构上的位移传感器，采集左前轮转角信息，右前轮转角通过标定系统得到左前轮转角在不同轮胎气压下的关系得到，具体为：

θ_r＝k₁θ_l ²+k₂θ_l+b

其中，θ_r为右前轮转角，θ_l为左前轮转角，k₁、k₂、b为系数，利用布置在转向轴上的应变片测量转向系统的转向轴负荷，利用安装在底盘中心的陀螺仪检测汽车横摆角速度、侧倾角，利用安装在后排儿童座椅上的陀螺仪测量儿童座椅垂向加速度、横摆角速度、侧倾角，其中不同儿童乘坐下的儿童座椅的动态质心位置由儿童重量信息、儿童身高信息进行参数估计和计算获得，利用安装在汽车上的加速度传感器测量汽车侧向加速度、纵向加速度和垂向加速度。

3.根据权利要求1所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，所述人员信息采集系统包括驾驶员操作采集模块、驾驶员状态采集模块、驾驶员面部表情采集模块、车内人员互动程度检测模块；

驾驶员操作采集模块，其用于利用安装于转向传动机构上的转矩传感器和角加速度传感器定期采集驾驶员方向盘输入力矩和方向盘输入角加速度，设当前车速为v，单位km/h,数据采集间隔系数为z，当v大于140km/h时，z的值为0.1；当v小于等于140km/h时，其值为

根据人员信息采集系统采集的驾驶员方向盘输入转角信息，若驾驶员输入方向盘转角小于60°，则相邻两次数据采集间隔为0.1z秒；若驾驶员输入方向盘转角大于等于60°小于120°，则相邻两次数据采集间隔为0.05z秒；若驾驶员输入方向盘转角大于等于120°，则相邻两次数据采集间隔为0.02z秒；

驾驶员状态采集模块，其用于利用车内摄像设备判断驾驶员是否有接电话行为，并捕捉驾驶员眨眼频率和头部向右转向角度以及后方儿童年龄；

驾驶员面部表情采集模块，采集驾驶员面部表现出的愤怒表情、高兴表情、悲伤表情、惊讶表情、厌恶表情、恐惧表情、紧张表情，并采集后排儿童座椅上儿童是否有悲伤表情；

车内人员互动程度检测模块，其用于检测驾驶员与前、后排乘客交流时长以及驾驶员注视前、后排乘客时长。

4.根据权利要求1所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，所述辅助驾驶系统包括驾驶员驾驶状态判断模块、驾驶权分配模块、转向控制模块、警报模块；

驾驶员驾驶状态判断模块，其用于根据驾驶员操作采集模块和驾驶员状态采集模块所采集的信息将驾驶员驾驶行为分为正常、分心、激进三种情况；

驾驶权分配模块，其用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员分心时分配驾驶员和辅助驾驶系统的驾驶权；

转向控制模块，用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员激进驾驶的情况下控制汽车前轮转角在0°-40°范围内；

警报模块，其用于在驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员分心或激进驾驶时进行噪音警报、踏板振动警报、座椅震动警报、摄像头闪动警报、方向盘振动警报、对话警报，其中对话警报包含“请驾驶员顾及儿童时专心开车”、“请驾驶员专心开车”、“请后排乘客保持安静”、“请驾驶员减速慢行”语音。

5.根据权利要求4所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，所述驾驶员驾驶状态判断模块进行判断的驾驶员状态初步判断方法：

辅助驾驶系统第一预设阈值M_a，其求解过程如下，驾驶员为克服汽车转向系统阻力需要对方向盘施加的转向力矩为

其中，J_s为转向柱转动惯量，i_s为传动比，δ为前轮转角，b_s为转向柱阻尼比，由汽车行驶状态采集系统获取，T_r为方向盘回正力矩，T_z为转向助力系统输出力矩；在驾驶员驾驶汽车前，首先对驾驶员进行预测试，得到驾驶员在车速为50km/h时的最小方向盘输入力矩Mg，其值和驾驶员为克服汽车转向系统阻力需要对方向盘施加的转向力矩M_a相比较，较大者被设定为第一预设阈值；

驾驶员标准方向盘输入力矩定义为辅助驾驶系统第二预设阈值M_b，其值为

其中，M_R为转向阻力矩，D_sw为方向盘直径，R为车轮半径，i_p为转向系力传动比，其值为

其中f为轮胎和路面间的滑动摩擦系数，G为转向系统的转向轴负荷，由汽车行驶状态采集系统采集得到，p为轮胎气压，由汽车行驶状态采集系统采集得到；

驾驶员极限方向盘输入力矩M_c由对驾驶员进行预测实验得到；

驾驶员在车速为50km/h时的方向盘力矩输入边界值由对驾驶员进行测试得到，其从小到大排列分别为M_d、M_e；

当驾驶员操纵力矩M输入时，根据其所在力矩范围，初步判断驾驶员驾驶状态，判断方法为：

1)当有驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_e，M_d]、驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车速小于40km/h和驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车速大于80km/h情况至少其中之一时判断驾驶员正常驾驶；

2)当驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_a，M_e]且车速大于40km/h小于80km/h时,判断驾驶员分心驾驶；

3)当有驾驶员方向盘输入力矩M∈[M_d，M_c]和车速大于80km/h情况至少其中之一时，判断驾驶员激进驾驶。

6.根据权利要求5所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，所述驾驶员状态初步判断方法细分为如下情况：

1)当初步判断驾驶员正常驾驶时，系统不进行辅助操作；

2)当初步判断驾驶员分心驾驶时，进入下一判断阶段：

首先，当检测前轮转角范围在0°-5°时，判断驾驶员分心程度为C1，若同时驾驶员状态采集模块采集到驾驶员接电话行为、头部向右转动大于等于90°和驾驶员眨眼频率低于15次每秒至少其中之一，系统进行噪音警报与座椅震动警报、方向盘振动警报；

其次，当检测前轮转角范围在5°-10°时，判断驾驶员分心程度为C2，系统进行噪音警报、方向盘振动警报；

再次，当检测前轮转角大于10°时，当检测到车内人员互动程度检测模块观察到驾驶员与车内其他乘客交流时间大于等于5秒且目光注视车内其他乘客时间大于等于3秒和驾驶员头部向右转向角度大于90度并注视儿童座椅方向大于等于2秒至少其中之一则判断驾驶员被动分心，判断驾驶员分心程度为C3；

最后，当检测到驾驶员头部转动，看向侧向且3秒内头部未转回前方则判定驾驶员主动分心，判断驾驶员分心程度为C4,若无以上情况取消分心驾驶认定，恢复驾驶员驾驶状态判定为正常驾驶；

3)当初步判断驾驶员激进驾驶时，进入下一判断阶段：

首先，当驾驶员操作采集模块采集到驾驶员方向盘输入角加速度在1秒内持续增加时，判断驾驶员状态为D1,系统进行噪音警报，踏板振动警报、座椅震动警报和方向盘振动警报；

其次，当驾驶员操作采集模块采集到驾驶员方向盘输入角加速度1秒内不增加时，判断驾驶员状态为D2,且检测到驾驶员方向盘输入角加速度值3秒内一直递减，系统恢复驾驶员驾驶状态判定为正常驾驶；否则，维持驾驶员状态判定为D2，进行噪音警报和座椅震动警报。

7.根据权利要求4所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，驾驶权分配模块中，包括动态分配驾驶权装置及动态分配驾驶权方法：

所述动态分配驾驶权装置，其组成为驾驶员方向盘力矩输入传感器、动态分配驾驶权电子控制元件、前轮转向电机、转向器；

当驾驶员转动方向盘时，驾驶员方向盘力矩输入传感器检测驾驶员方向盘力矩输入并将其转化为电信号发送给动态分配驾驶权电子控制元件，动态分配驾驶权电子控制元件根据其内部设定的动态分配驾驶权方法，计算前轮转向电机应该输出的转矩，并向前轮转向电机发出电信号，控制前轮转向电机输出动态分配驾驶权电子控制元件决策的转向力矩，从而控制转向器完成转向；

当驾驶员驾驶状态判断模块判断驾驶员驾驶状态为C1、C2时，启用驾驶权分配模块，当驾驶员转动方向盘时，驾驶员方向盘力矩输入传感器将检测到的驾驶员方向盘输入力矩发送给动态分配驾驶权电子控制元件，动态分配驾驶权电子控制元件内部设定的动态分配驾驶权方法如下：驾驶员方向盘输入力矩M，令驾驶员驾驶权分配系数

汽车系统驾驶权分配系数为

σ₂＝1-σ₁

最终方向盘输入力矩为

M_总＝σ₁M_b+σ₂M。

8.根据权利要求4所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，转向控制模块中，控制方法如下：

当系统判断驾驶员驾驶状态为D1、D2时，启用辅助驾驶系统中的转向控制模块，该模块所用控制方法为模糊控制方法，该模糊控制方法输出为汽车前轮转角，其模糊集合定义为正大(PB)、正小(PS)、正常(Z)、负小(NS)、负大 (NB)，模糊规则定义如下，其中V 为车速，Y为车偏离道路中心线的距离，PB为偏向道路内侧较多，PS为偏向道路内侧较少，Z为在道路正中，NS为偏向道路外侧较少，NB为偏向道路外侧较多。

9.根据权利要求1所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，人机共驾稳定判断和协调系统中，所述人机共驾稳定判断和协调系统包括驾驶员面部表情比例提取模块、人机共驾有效判断模块、人机共驾协调模块：

驾驶员面部表情比例提取模块，其用于接收驾驶员面部表情采集模块采取到的驾驶员现在表情，并分析、计算愤怒表情、高兴表情、悲伤表情、惊讶表情、厌恶表情、恐惧表情和其他表情各个表情所占的比例，驾驶员愤怒表情比例A、高兴表情比例B、悲伤表情比例E、惊讶表情比例F、厌恶表情比例G、恐惧表情比例H、紧张表情比例I、其它表情比例J满足

A+B+E+F+G+H+I+J＝1

人机共驾有效判断模块，其用于判断人机共驾系统是否处于稳定状态，其判断方法为:

当驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例大于等于50％时，以及驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例小于50％但高兴表情比例占比最多且除高兴表情外的表情比例都小于10％时，判断辅助驾驶系统执行驾驶权分配决策和前轮转角决策有效，其他情况下判定辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策未能达到预期目的，即驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意；

人机共驾协调模块，其用于在人机共驾有效判断模块判断驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意时，对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策进行调整并观察决策调整后的驾驶员面部表情比例提取模块中高兴表情比例、紧张表情比例的协调方法：

当驾驶员对辅助驾驶系统执行的驾驶权分配决策和前轮转角决策不满意时：

若此时对驾驶员状态判定为C1、C2，则令驾驶权分配模块将驾驶员驾驶权提升10％，若提升驾驶员驾驶权后，驾驶员当驾驶员面部表情比例提取模块提取到驾驶员面部表情中高兴表情比例上升，则继续提升10％驾驶员驾驶权至驾驶员高兴表情比例大于等于50％，设定驾驶员驾驶权上限为80％，当检测到提升驾驶员驾驶权后驾驶员高兴表情比例未上升，证明驾驶员仍然对辅助驾驶系统决策不满意，则令驾驶权分配模块停止工作；

若此时对驾驶员状态判定为C3，当检测到车内人员互动程度检测模块观察到驾驶员与车内其他乘客交流时间大于等于5秒且目光注视车内其他乘客时间大于等于3秒，认定驾驶员因他人原因导致分心驾驶，控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；当检测到驾驶员头部向右转向角度大于90度，驾驶员注视儿童座椅方向大于等于2秒并且驾驶员紧张表情比例大于驾驶员高兴表情比例，认定驾驶员驾驶行为受到儿童影响，则控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²并根据驾驶员状态采集模块采集到的后排儿童年龄信息，若儿童年龄在0-3岁范围内，进行对话警报，播放“请驾驶员顾及儿童时专心开车”语音；若儿童年龄在4-8岁范围内，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；若儿童年龄为9岁及以上，进行对话警报，播放“请后排乘客保持安静”语音；

若此时对驾驶员状态判定为C4，认定驾驶员主动分心驾驶，则控制汽车纵向加速度小于0.8m/s²，横摆角速度小于4m/s²，进行对话警报，播放“请驾驶员专心开车”语音；

若此时对驾驶员状态判定为D1、D2，汽车行驶状态采集系统采集到车内后排儿童座椅的侧倾角大于20°且车内儿童悲伤表情所占比例为50％以上，则判定为特殊情况，进行摄像头闪动警报3秒，若驾驶员不响应警报，则关闭摄像头闪动警报，令驾驶权分配模块停止工作，驾驶员自行操作，只控制汽车侧向加速度小于3m/s²，横摆角速度小于4m/s²，前轮转角小于30°，以保证车内人员安全，否则将驾驶权完全交还给驾驶员。

10.根据权利要求1所述的一种基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统，其特征在于，所述基于驾驶员状态的分层架构人机共驾系统在可以判断汽车行驶平顺性、操纵稳定性并作出调整：

检测汽车垂直方向上的加速度和后排儿童座椅垂直方向上的加速度，若后排儿童座椅垂直方向上的加速度低于汽车垂直方向上的加速度的70％，则评定该汽车有良好的行驶平顺性；若后排儿童座椅垂直方向上的加速度大于等于汽车垂直方向上的加速度的70％，且车内儿童悲伤表情所占比例大于等于50％，为照顾后排儿童承受能力低，同时降低后排儿童乘坐震感，播放“请驾驶员减速慢行”语音至车内儿童悲伤表情所占比例小于50％；

检测汽车侧倾角和后排儿童座椅侧倾角，若后排儿童座椅侧倾角低于汽车侧倾角值的50％，则评定该汽车舒适性良好；若后排儿童座椅侧倾角大于等于汽车侧倾角值的50％且车内儿童悲伤表情所占比例大于等于50％，则控制汽车侧向加速度小于3m/s²，控制儿童座椅横摆角速度小于4m/s²至车内儿童悲伤表情所占比例小于50％。

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