CN111661040B - 一种中低速度下的缓行安全系统以及方法 - Google Patents

Abstract

一种中低速度下的缓行安全系统以及方法，包括车辆状态监测模块、路况识别模块、道路车辆检测模块、中央处理器、驾驶员信息采集模块。该系统和方法针对的主要是城市内交通路况，也可是其他中低速工况，在车速不高的时候采取一定的路况预判和减速措施，可以有效减少事故的发生，提高驾驶的安全性。不使用传统的影响视觉和听觉的方式来通知驾驶员，改用驾驶感受来更为直接地影响驾驶操作，减少了驾驶员的反应时间。实现了“人——车”闭环的车速控制。将跛行模式作为一种正常操作的手段，并非一种危险状态来使用。中央处理利器是软控制，并非完全接手控制权，留给驾驶员一定的操作余地。

Description

一种中低速度下的缓行安全系统以及方法

技术领域

本发明涉及汽车驾驶过程的安全技术领域，特别涉及物联网道路下的一种汽车在中低速度行驶过程中的缓行安全系统以及方法

背景技术

随着汽车工业的发展，道路上的违规驾驶行为有着增加的势头。汽车超速行驶是导致交通事故的主要原因，而红绿灯路口又是交通事故的常发地。为了保证车辆及车上人员的安全，车辆在行驶过程中，尤其是通过红路灯路口时，必须对路况进行判断并采取对车速的限制、对驾驶员的提醒。显然汽车的行驶速度和发动机转速或电机转速是有着正相关关系的，因此限制发动机或电机的转速成为了主要的车速控制手段。

目前解决车联网道路交通下汽车的违规操作问题时，均以强制手段使用ECU或中央控制器来接手车辆，实现车速的纵向控制，属于硬控制。但这样并不能做到使驾驶员在接受到违规警示的同时，做出自己的判断，容易因不考虑驾驶员的真实想法而产生不良后果。

专利CN 110136451A提供了一种以CAN收发器集成信号，在超速时使用图像和声音来警示驾驶员的智能提醒方法，但是并没有强制措施来降低车速，无法解决驾驶员无法控制的情况。专利CN 105730279B公开了一种电动汽车在超速时使用PID调节电机转速，来直接影响车速的控制方法，但是属于硬控制，没有考虑真实驾驶情况，在紧急情况下驾驶员无法掌握控制权。专利CN106080211A提供了一种给定电机限制转速和扭矩的车速控制方法，但也属于硬控制。专利CN 106184198B认为跛行属于危险工况，并提供了一种跛行失效的分级控制方法，没有考虑将跛行模式作为一种控制手段。专利CN 106379325B提出了一种用于预警危险驾驶的方法、装置，但是仅限于坐标位置的判断，并没有道路实际状况的实时预测判断。专利CN 106541946B提出了一种用存储地图信息实现车速分区段识别控制的方法，但是仅限于和道路规定车速及前车车速比较，不能考虑真实驾驶情况。以上方法从不同的角度来限制车速、提醒驾驶员，但是都属于输入单一的控制方法，并且都仅考虑了车速的情况，不能起到路况和驾驶员信息的双重输入，实现一种“人—车”闭环系统的控制方法。同时，以上方法都没有特定针对城市工况提出控制策略。所以需要一种以控制车速为手段，考虑驾驶员输入的城市工况中超速及红绿灯路口预判控制系统。同时，需要一种以影响驾驶员直观感觉为主，使ECU软控制汽车，并给驾驶员留有控制余地的警示方式及措施。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题以及上述缺陷，本发明提供了一种通过车联网系统和信息采集模块采集路况信息进行预判，提前进入缓行模式来控制车速并提醒驾驶员，考虑驾驶员输入和真实驾驶场景的超速及通过红绿灯路口的安全控制方法，特别是一种中低速度下的缓行安全系统。本发明采用的技术方案是：包括车辆状态监测模块、路况识别模块、道路车辆检测模块、中央处理器、驾驶员信息采集模块。其中，所述的车辆状态监测模块，用于监测包括车速、车辆零部件的工作状况以及各项车辆动力学参数，并将采集到的信息传递给所述中央处理器。所述路况识别模块，用于确定汽车位置，并通过车联网系统获取道路信息，并传递给所述中央处理器。所述道路车辆检测模块，用于采集车联网系统所不能提供的其他重要路况信息，并将该信息传递给所述中央处理器。所述驾驶员信息采集模块用于收集并判断驾驶员精神状况，并将判断结果信息传递给所述中央处理器。所述中央处理器模块，包括中央处理器和ECU，用于将收集到的信息解码并处理后，做出预判，并将处理结果通知给所述ECU。通过所述ECU的判断，向车辆发出是否启动跛行模式。

进一步，所述车辆状态检测模块，包括零部件传感器、汽车运动学参数采集传感器，运动学参数包括但不限于各向速度、加速度和偏移角。

进一步，所述路况识别模块设置在车辆顶部，包括GPS定位系统，车联网系统，道路信息接收器；所述模块通过GPS定位系统获取位置信息，并与车联网系统的信息进行匹配，接收器获取道路信息，并向车联网系统发送信息。

进一步，所述道路车辆检测模块设置在车辆的前部和后部，包括车辆识别系统和生物识别系统，但是两个系统探测的范围也包括车辆两侧，其检测方式以金属探测或者红外识别检测。

进一步，所述驾驶员信息采集模块，该模块在驾驶舱内，根据系统涉及的采集信息不同，需要布置不同的传感器。包括驾驶员精神状态采集系统、评估系统以及输入采集系统，以传感器来采集精神状态信息。

本发明还提供一种中低速度下的缓行安全方法，其具体技术方案包括车辆状态监测模块、路况识别模块、道路车辆检测模块、中央处理器、驾驶员信息采集模块。其步骤如下：

第一步，车辆正常行驶时，所述车辆状态监测模块检查零部件工作状态；所述道路识别模块同车联网系统交互信息；道路车辆检测模块检测当前道路的未收录信息；以及所述驾驶员信息采集模块检测驾驶员精神状态；并将所述信息传递给所述中央处理器。

第二步，所述中央处理器判断是否需要启动缓行模式。

第三步，根据中央处理器的判断结果，启动缓行模式。

第四步，所述缓行模式从开始运行至时延期间，根据驾驶员操作进行模式选择；驾驶员输入驾驶操作，则缓行模式解除，中央处理器将驾驶权交还给驾驶员；驾驶员未输入驾驶操作，则继续缓行模式，由中央处理器控制。

所述第二步中央处理器判断出启动缓行模式的四种情况如下：

第一种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断驾驶员是否处于无法驾驶状态；当驾驶员无法驾驶车辆，则启动缓行模式；

第二种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断超速后驾驶员是否采取措施；当驾驶员未采取措施时，则启动缓行模式；

其中，判断超速后驾驶员是否采取措施的方法是通过驾驶员可以操纵的车内构件的传感器来判断。

第三种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断车辆是否出现故障，当车辆出现故障时，则启动缓行模式；

其中，判断车辆是否出现故障的方法是通过汽车内部的各零件的传感器信号和ECU监测信号来判断。

第四种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断是否生物或者车辆突然出现，当有生物或者车辆突然出现，并且上述生物或者车辆会使驾驶行为出现危险，比如发生碰撞或者交通事故，则启动缓行模式；

其中，判断有生物或者车辆突然出现的方法是车载的红外探测传感器和金属探测传感器的探测。

所述第三步的启动缓行包括以下四种方式：

第一种，当中央处理器判断驾驶员不能驾驶车辆时是中央处理器控制车辆减速，向车联网系统发出信号，信号为警示信号，提醒附近车辆，并从车联网系统中找到就近的安全区停车。

第二种，当中央处理器判断车辆处于超速状态而驾驶员未采取措施时，中央处理器调用ECU中的跛行模式单元，根据道路限速和前后车距调整代码参数，实现减速控制。

第三种，当中央处理器判断车辆出现故障后，中央处理器控制车辆，控制车辆减速，向车联网系统发出信号，信号为警示信号，提醒附近车辆，并从车联网系统中找到就近的安全区停车。

第四种，当中央处理器判断有生物或者车辆突然出现时，中央处理器调用ECU中的跛行模式单元，根据前后车距调整车距代码参数，实现减速控制，并且实现车辆加速度的波动变化，影响驾驶员的驾驶感受，警示驾驶员，同时鸣笛，警示周围的车辆和生物。

由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：不使用传统的影响视觉和听觉的方式来通知驾驶员，改用驾驶感受来更为直接地影响驾驶操作，减少了驾驶员的反应时间。实现了“人——车”闭环的车速控制。将跛行模式作为一种正常操作的手段，并非一种危险状态来使用。中央处理利器是软控制，并非完全接手控制权，留给驾驶员一定的操作余地。该系统和方法针对的主要是城市内交通路况，也可是其他中低速工况，在车速不高的时候采取一定的路况预判和减速措施，可以有效减少事故的发生，提高驾驶的安全性。

附图说明

图1是本发明的系统逻辑框图。

图2是本发明的缓行模式下的缓行安全方法流程图

图3是本发明的缓行安全系统模块硬件示意图

图4是本发明的缓行安全系统的功能结构图

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐述本发明的一种中低速度下的缓行安全系统和方法

参见附图3-4，本发明是一种中低速度下的缓行安全系统。采用的技术方案是：包括车辆状态监测模块、路况识别模块、道路车辆检测模块、中央处理器、驾驶员信息采集模块。其中，车辆状态监测模块，包括零部件传感器、汽车运动学参数采集传感器，用于监测包括车速、车辆零部件的工作状况以及各项车辆动力学参数，并将采集到的信息传递给所述中央处理器。路况识别模块，设置在车辆顶部，包括GPS定位系统，车联网系统，道路信息接收器；所述模块通过GPS定位系统获取汽车位置信息，再通过车联网系统获取道路信息，这些信息包括道路中连接到车联网系统的车辆，道路限速，交通信号灯信息等。将GPS获得的位置信息与车联网系统的信息进行匹配，上述这些信息由道路信息接收器接收并统一化处理后，传递给所述中央处理器。道路车辆检测模块设置在车辆的前部和后部，包括车辆识别系统和生物识别系统；采集车联网系统所不能提供的其他重要路况信息，包括不在接收信息中体现的车辆和生物信息，然后将该信息传递给所述中央处理器。所述驾驶员信息采集模块设置在驾驶舱内，根据系统涉及的采集信息不同，需要布置不同的传感器。用于收集并判断驾驶员精神状况，并将判断结果信息传递给所述中央处理器。具体是以驾驶员面部表情、心率和体温来综合判断，驾驶员信息采集模块，包括驾驶员精神状态采集系统、评估系统和驾驶员输入采集系统。驾驶员精神状况不佳时，如疲劳驾驶、酒后驾驶等，评估系统是按照表情和心率体温来判断的，判断的数据来自医学和生物研究部门，输入采集的系统不是常见的系统，在实施例中，以驾驶员踩动油门踏板、转动方向盘的操作来判断驾驶员是否有操作输入，操作也因汽车的类型和布置不同而有所不同，用于采集、判断驾驶员是否可以驾驶车辆；所述输入采集系统用于判断驾驶员是否有接手驾驶的需求。本模块将信息传递给中央处理器，中央处理器给出相对应的处理，这些处理包括但不限于自动开到安全区域停车、联系亲属来接车、发出代驾申请及自动报警，并且可以将当前车辆的状况和驾驶员状况反馈给车联网系统。中央处理器模块，包括中央处理器和ECU，用于将收集到的信息解码并处理后，做出预判，并将处理结果通知给所述ECU。通过所述ECU的判断，向车辆发出是否启动跛行模式。

参见附图1-2，本发明还保护一种中低速度下的缓行安全方法，该方法通过所述的缓行安全系统实现，包括车辆状态监测模块、路况识别模块、道路车辆检测模块、中央处理器、驾驶员信息采集模块。其步骤如下：

第一步，车辆正常行驶时，所述车辆状态监测模块检查零部件工作状态；所述道路识别模块同车联网系统交互信息；道路车辆检测模块检测当前道路的未收录信息；以及所述驾驶员信息采集模块检测驾驶员精神状态；并将所述信息传递给所述中央处理器。

第二步，所述中央处理器判断是否需要启动缓行模式。中央处理器判断的启动缓行模式的四种情况，第一种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断驾驶员是否处于无法驾驶状态；当驾驶员无法驾驶车辆，则启动缓行模式；其中，判断驾驶员是否处于无法驾驶状态的步骤如下：基于面部识别技术来判断驾驶员疲劳；对于驾驶员饮酒的判断可以参照现有的酒驾检测仪原理，对于驾驶员其他非正常状态的判断，可以参考医学上对于临床表现的判断，比如心率和瞳孔大小的综合判断确定一个人是否清醒或者吸毒。第二种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断超速后驾驶员是否采取措施；当驾驶员未采取措施时，则启动缓行模式；其中，判断超速后驾驶员是否采取措施的方法是通过驾驶员可以操纵的车内构件的传感器来判断，比如，可以通过方向盘连接的转向轴上的转矩传感器或者油门踏板的油门开度传感器来判断驾驶员是否操纵转向盘或者踩下油门。第三种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断车辆是否出现故障，当车辆出现故障时，则启动缓行模式。其中，判断车辆是否出现故障的方法是通过汽车内部的各零件的传感器信号和ECU监测信号来判断，具体来说是汽车内部电子通信报文的内容解读来判断，比如现有的CAN总线报文中包括故障码。第四种，所述第二步判断是否需要启动缓行模式，包括判断是否生物或者车辆突然出现，当有生物或者车辆突然出现，则启动缓行模式；其中，判断有生物或者车辆突然出现的方法是红外探测传感器或者金属探测传感器的探测。当有生物或者车辆突然出现，传感器内信号会发生变化，需要说明，传感器的探测范围不必太大，因为在低速状态下适当的传感器探测范围可以减少处理的信息量，随着探测技术的发展，探测方法不限于以上的所述方法。

第三步，根据中央处理器的判断结果，启动缓行模式。与步骤二对应的第三步的启动缓行包括以下四种方式：第一种，当中央处理器判断驾驶员不能驾驶车辆时，中央处理器控制车辆减速，向车联网系统发出信号，并从车联网系统中找到就近的安全区停车。第二种，当中央处理器判断车辆处于超速状态而驾驶员未采取措施时，中央处理器调用ECU中的跛行模式单元，根据道路限速和前后车距调整代码参数，实现减速控制。第三种，当中央处理器判断车辆出现故障后，中央处理器控制车辆，控制车辆减速，向车联网系统发出信号，并从车联网系统中找到就近的安全区停车。第四种，当中央处理器判断有生物或者车辆突然出现时，中央处理器调用ECU中的跛行模式单元，根据前后车距调整车距代码参数，实现减速控制，并且实现车辆加速度的波动变化，影响驾驶员的驾驶感受，警示驾驶员，同时鸣笛，警示周围的车辆和生物。通过跛行代码技术减速控制角度。

第四步，所述缓行模式从开始运行至时延期间，根据驾驶员操作进行模式选择；驾驶员输入驾驶操作，则缓行模式解除，中央处理器将驾驶权交还给驾驶员；驾驶员未输入驾驶操作，则继续缓行模式，由中央处理器控制。

如果因为汽车零部件问题或者驾驶员精神状态问题，使驾驶员无法驾驶车辆，启动缓行模式，则中央处理器接手，向车联网系统发出信号，调用预设方案最终达到安全停车的目的；如果还可以驾驶汽车，启动缓行模式，则系统等待一个驾驶员响应时延，等待驾驶员操作。驾驶员在时延期间通过输入驾驶操作解除缓行模式，则认为驾驶员开始操纵汽车，将驾驶权交还驾驶员，最终由驾驶员驾驶脱离危险驾驶状态；若时延期间没有驾驶员输入，则中央处理器接手，调用跛行模式，根据路况和前后车距来设定车速，进入车速和加速度变化的状态，提醒驾驶员。若在缓行模式启动期间，驾驶员仍然是可以驾驶汽车的状态，当驾驶员输入驾驶操作，此时解除缓行模式，中央处理器将驾驶权交还给驾驶员，等待驾驶员操纵摆脱危险驾驶状态；否则，继续由中央处理器控制，根据预设方案来达到安全停车或者缓行的目的。

本发明通过车联网系统和车辆中央处理器，并对车速等信息进行分析，联合预判城市内行驶的驾驶情况，评估驾驶的危险程度。若超过系统阈值，判定为危险后，车辆进入低速的跛行模式，因为属于城市内交通，本就为中低速工况，对其他车辆的影响不大，具体跛行车速可以按照行车车距确定。跛行模式启动后，驾驶员立即感受到驾驶不适，人为判断当前的情况，若认为即将进入危险驾驶情况，并采取处理，则危险解除；若并未采取处理，则车辆按照车联网信息采取减速行驶至停车区，或者随即停车的措施，解除危险状况。再若驾驶员认为此时需要采取紧急措施，如车上有临产孕妇等情况，可以重新给予输入(比如深踩油门踏板，影响油门踏板行程等方式)，使中央处理器向ECU发出解除跛行模式的指令，应对到来的紧急情况。本发明直接采用跛行模式来影响车速和驾驶感觉，来提醒驾驶员采取措施摆脱即将到来的危险，有利于保证城市内的行驶安全，具有提醒直接、危险预测、结构简单、成本较低和准确率高的优点。

车辆信息监测模块的信息来源可以采用各零部件的ECU信息，不需要另设传感器。各模块间的信息传递可采用CAN收发器的集成以及LIN线实现，其中，模块间的信息交换，需要进行加密，具体的连接及加密方式由用户或生产商决定。这样有利于减少不必要的传感器和集成模块，能够降低搭建成本、提高信息交换速度、提升系统预判精确度、保证用户信息安全。

以上依据附图所示的具体实施方式详细说明了本发明的技术方案及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳具体实施方式，但本发明不以附图所示限定其保护范围，凡是依照本发明的构想所作的变换或修改为等同变化的等效实施方式，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种中低速度下的缓行安全方法，其特征在于：包括车辆状态监测模块、路况识别模块、道路车辆检测模块、中央处理器、驾驶员信息采集模块，其步骤如下：

第一步，车辆正常行驶时，所述车辆状态监测模块检查零部件工作状态；所述道路识别模块同车联网系统交互信息；道路车辆检测模块检测当前道路的未收录信息；以及所述驾驶员信息采集模块检测驾驶员精神状态；并将所述信息传递给所述中央处理器；

第二步，所述中央处理器判断是否需要启动缓行模式；中央处理器判断超速后驾驶员是否采取措施；当驾驶员未采取措施时，则启动缓行模式；判断所述超速后驾驶员是否采取措施的方法是通过驾驶员可以操纵的车内构件的传感器来判断；

第三步，根据中央处理器的判断结果，启动缓行模式；

第四步，所述缓行模式从开始运行至时延期间，根据驾驶员操作进行模式选择；驾驶员输入驾驶操作，则缓行模式解除，中央处理器将驾驶权交还给驾驶员；驾驶员未输入驾驶操作，则继续缓行模式，由中央处理器控制。

2.根据权利要求 1 所述的一种中低速度下的缓行安全方法，其特征在于：所述的车辆状态监测模块，用于监测包括车速、车辆零部件的工作状况以及各项车辆动力学参数，并将采集到的信息传递给所述中央处理器；

所述路况识别模块，用于确定汽车位置，并通过车联网系统获取道路信息，并传递给所述中央处理器；

所述道路车辆检测模块，用于采集车联网系统所不能提供的其他重要路况信息，并将该信息传递给所述中央处理器；

所述驾驶员信息采集模块，用于收集并判断驾驶员精神状况，并将判断结果信息传递给所述中央处理器；

所述中央处理器模块，包括中央处理器和 ECU，用于将收集到的信息解码并处理后，做出预判，并将处理结果通知给所述 ECU，通过所述 ECU 的判断，向车辆发出是否启动跛行模式。

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