CN111667667A - 对自主车辆的方向盘接合的监测 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“对自主车辆的方向盘接合的监测”。公开了用于监测自主车辆的方向盘接合的方法和设备。示例性车辆包括被配置为执行自主动力功能的自主单元、方向盘、联接到方向盘的电容传感器、被配置为监测操作员的第二传感器，以及控制器。所述控制器被配置为通过所述电容传感器检测第一心率，通过第二传感器检测第二心率，响应于确定所述第一心率不与所述第二心率相关而识别接合模仿装置联接到方向盘，以及响应于确定所述接合模仿装置联接到方向盘而发出警报。

Description

对自主车辆的方向盘接合的监测
技术领域
本公开总体上涉及方向盘，并且更具体地涉及对自主车辆的方向盘接合的监测。
背景技术
许多车辆包括由车辆自主控制动力功能的功能。例如，一些车辆包括自主系统，这些自主系统控制车辆的加速、减速、制动、转向和/或其他动力功能。典型地，具有自主或半自主系统的车辆包括收集车辆的周围环境的信息的传感器。在这种情况下，自主系统至少部分地基于所收集的信息来执行动力功能。这样的系统可能遇到需要人工干预的情况，因此，驾驶人员必须保持警惕并能够接管车辆的动力功能。
发明内容
所附权利要求限定了本申请。本公开概述了实施例的各方面，并且不应被用来限制权利要求。在审查了以下附图和具体实施方式后，本领域技术人员将明白，根据本文所描述的技术设想了其他实现方式，并且这些实现方式意图在本申请的范围内。
示出了针对自主车辆的方向盘接合的监测的示例性实施例。公开的示例性车辆包括被配置为执行半自主或自主动力功能的自主单元、方向盘、联接到方向盘的电容传感器、被配置为监测操作员的第二传感器，以及控制器。所述控制器被配置为通过所述电容传感器检测第一心率，通过第二传感器检测第二心率，响应于确定所述第一心率不与所述第二心率相关而识别接合模仿装置联接到方向盘，以及响应于确定所述接合模仿装置联接到方向盘而发出警报。
在一些示例中，所述自主单元被配置为响应于所述控制器识别到所述接合模仿装置联接到所述方向盘而使所述车辆自主减速。在一些示例中，所述控制器被配置为响应于所述控制器识别到所述接合模仿装置联接到所述方向盘而禁用所述自主单元。
在一些示例中，所述控制器被配置为响应于确定所述第一心率与所述第二心率相关而识别所述操作员正握持所述方向盘。在一些示例中，所述控制器被配置为响应于所述控制器识别到所述操作员正握持所述方向盘而所述接合模仿装置未联接到所述方向盘来启用所述自主单元，以执行所述自主动力功能。
在一些示例中，所述控制器被配置为当所述控制器未检测到所述第一心率和所述第二心率时，识别所述操作员未握持所述方向盘。在一些此类示例中，响应于识别到所述操作员未握持所述方向盘，所述控制器被配置为通过所述自主单元进行以下中的至少一者：发出警报、禁用所述自主单元以及使所述车辆减速。
一些示例还包括显示器。在此类示例中，警报包括视觉警报，并且控制器被配置为通过显示器发出视觉警报。一些示例还包括扬声器。在此类示例中，警报包括听觉警报，并且控制器被配置为通过扬声器发出听觉警报。此外，在一些示例中，警报包括视觉警报。
一些示例还包括用于监测操作员的第三心率的第三传感器。在一些此类示例中，所述控制器被配置为响应于确定所述第三心率不与所述第一心率和所述第二心率中的至少一者相关而识别所述接合模仿装置联接到所述方向盘。在一些此类示例中，所述第三传感器包括座椅占用传感器、安全带传感器、温度计和电容触摸屏中的至少一者。
一些示例还包括通信模块，所述通信模块被配置为从操作员的移动装置收集第三心率。在一些此类示例中，所述控制器被配置为响应于确定所述第三心率不与所述第一心率和所述第二心率中的至少一者相关而识别所述接合模仿装置联接到所述方向盘。
在一些示例中，第二传感器包括相机(例如，近红外相机)。
在一些示例中，要检测所述第一心率：所述电容传感器中的一个或多个被配置为在所述操作员触摸所述方向盘时收集测量值，并且所述控制器被配置为检测所述测量值处于峰值并且与所述操作员的心率对应的比率。在一些示例中，要检测所述第二心率，所述控制器被配置为检测由所述第二传感器捕获的所述操作员的图像内与所述操作员的心率对应的特性。
在一些示例中，所述控制器被配置为响应于确定所述第一心率与所述第二心率之间的差值大于预定义阈值而确定所述第一心率不与所述第二心率相关。在一些示例中，控制器被配置为在比较第一心率和第二心率之前归一化、过滤并对准第一心率和第二心率。
用于自主车辆系统的公开的示例性方法包括：经由联接到车辆的方向盘的电容传感器检测车辆的操作员的第一心率，以及经由车辆的相机检测操作员的第二心率。公开的示例性系统还包括经由处理器比较第一心率和第二心率，以及响应于确定所述第一心率不与所述第二心率相关，通过所述处理器识别接合模仿装置联接到所述方向盘。公开的示例性系统还包括响应于确定接合模仿装置联接到方向盘而发出警报。
附图说明
为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且相关元件可能省略，或者在一些情况下，比例可能已经被夸大，以便强调和清楚地示出本文所述的新颖特征。此外，系统部件可按各种方式进行布置，如本领域所周知。另外，在附图中，相似的附图标记在若干视图中指代对应的部分。
图1示出了根据本文教导的示例性车辆。
图2示出了图1的车辆的车厢。
图3示出了图1的车辆的方向盘。
图4描绘了图3的方向盘的接合模仿装置。
图5示出了联接到图3的方向盘的图4的接合模仿装置。
图6是图1的车辆的电子部件的框图。
图7是根据本文的教导的用于监测与自主车辆的方向盘的接合的流程图。
具体实施方式
尽管本发明可以以各种形式实施，但是在附图中示出了并将在下文中描述一些示例性和非限制性实施例，应理解，本公开被认为是本发明的示例，并且不意图将本发明限制于示出的特定实施例。
许多车辆包括由车辆自主控制动力功能的功能。例如，一些车辆包括自主系统，这些自主系统控制车辆的加速、减速、制动、转向和/或其他动力功能。典型地，具有自主或半自主系统的车辆包括收集车辆的周围环境的信息的传感器。在这种情况下，自主系统至少部分地基于所收集的信息来执行动力功能。
一些政府机构，诸如美国运输部(DoT)的国家公路交通安全管理局(NHTSA)，要求车辆的操作员在车辆的自主系统操作车辆的同时握持方向盘，作为使操作员能够在必要时快速进行对车辆的手动接管的安全措施。继而，许多自主车辆被配置为在自主系统执行车辆的动力功能时监测操作员是否握持方向盘。例如，自主车辆可以在方向盘内包括扭矩传感器，以监测与握持方向盘的操作员对应的扭矩。在其他实例中，自主车辆可以在方向盘内包括电容传感器，以监测与握持方向盘的操作员对应的电容。自主车辆的一些操作员已发现此要求很麻烦，并且已经使用接合模仿装置来潜在地规避此类用户接合确认特征。继而，如果需要，此类操作员潜在地可能不太能够快速恢复手动操作。
如本文所用，“接合模仿装置”和“操作员注意力旁路装置”是指被配置为联接到方向盘以模拟操作员握持和/或以其他方式与方向盘相互作用的装置。一些接合模仿装置可包括重量，该重量将较小的扭矩施加到具有一个或多个扭矩传感器的方向盘上，以尝试模拟操作员握持方向盘。其他接合模仿装置可包括电池，该电池向具有一个或多个电容传感器的方向盘发出电荷，以尝试模拟操作员握持方向盘。一些此类接合模仿装置可以固定模式改变电池发出的电荷，以类似于人类心跳。
本文公开的示例性方法和设备包括自主车辆的用户接合确认特征，其被配置为通过经由位于车辆的方向盘上的电容和/或其他传感器监测操作员的心率来确定操作员是否正握持自主车辆的方向盘。此外，例如，本文公开的方法和设备的用户接合确认特征被配置为通过将方向盘的电容和/或其他传感器测得的心率与一个或多个其他传感器装置测得的心率进行比较来检测模拟心率的接合模仿装置是否联接到方向盘。本文公开的示例包括控制器，所述控制器基于由方向盘的电容和/或其他传感器收集的数据来确定(1)第一测量和偏移心率，并基于由一个或多个其他传感器装置(例如，相机、移动装置(诸如可穿戴装置)、座椅占用传感器、安全带传感器、温度计、电容触摸屏等)收集的数据来确定(2)第二测量和偏移心率。如果测得的心率彼此相关，则控制器确定操作员正握持方向盘并随后允许执行自主功能。如果测得的心率彼此不相关，则控制器确定接合模仿装置正在使用中，并随后执行对应纠正措施(或者另一个乘客正握持方向盘)。如果测得的心率无法被检测到，则控制器确定操作员和接合模仿装置均不与方向盘接触，并随后执行对应纠正措施。示例性纠正措施包括发出警报、使车辆自主减速、暂时停用车辆的一个或多个自主系统等。
转向附图，图1示出了根据本文教导的示例性车辆100。车辆100可以是标准汽油动力车辆、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或任何其他移动性实现类型的车辆。车辆100包括与移动性相关的零部件，诸如具有发动机的动力传动系统、变速器、悬架、传动轴和/或车轮等。车辆100可以是半自主的(例如，车辆100可控制一些常规动力功能)或自主的(例如，车辆100在没有直接驾驶员输入的情况下可控制所有动力功能)。
在所示示例中，车辆100包括范围检测传感器102。如本文所使用，“范围检测传感器”是指被配置为收集信息以检测一个或多个附近对象的存在和与一个或多个附近对象的距离的电子装置。在所示示例中，范围检测传感器102包括接近传感器和/或相机。接近传感器被配置为检测车辆100附近的一个或多个对象的存在、接近度和/或位置。例如，接近传感器包括一个或多个雷达传感器、一个或多个激光雷达传感器、一个或多个超声波传感器和/或被配置为检测一个或多个附近对象的存在、接近度和/或位置的任何其他传感器。雷达传感器经由无线电波来检测和定位对象，激光雷达传感器经由激光来检测和定位对象，并且超声波传感器经由超声波来检测和定位对象。此外，相机被配置为捕获车辆100的周围区域的图像(一个或多个)和/或视频以使得能够识别和定位一个或多个附近对象。在所示示例中，范围检测传感器102位于沿车辆100的每一侧(例如，前、后、左、右)上，以使得范围检测传感器102能够监测车辆100的周围区域。在其他示例中，范围检测传感器102中的一个或多个定位在车辆100上使得范围检测传感器102能够监测车辆100的周围区域的任何其他位置。
所示示例的车辆100还包括通信模块104，所述通信模块104包括有线网络接口，以使得能够与其他装置(例如，图2的操作员204的移动装置)和/或外部网络进行通信。通信模块104还包括用于控制无线网络接口的硬件(例如，处理器、存储器、天线等)和软件。例如，通信模块104包括硬件和软件，以经由无线个人局域网(WPAN)和/或无线局域网(WLAN)与移动装置(例如，智能电话、可穿戴装置、智能手表等)进行无线通信。在一些示例中，通信模块104实施
Figure BDA0002395130260000071
和/或
Figure BDA0002395130260000072
低功耗(BLE)协议。
Figure BDA0002395130260000073
和BLE协议在由
Figure BDA0002395130260000074
技术联盟维护的
Figure BDA0002395130260000075
规范4.0(以及后续版本)的第6卷中有所阐述。另外或替代地，通信模块104被配置为经由使得通信模块104能够通信地联接到附近移动装置的
Figure BDA0002395130260000076
近场通信(NFC)、超宽带(UWB)通信、超高频(UHF)通信、低频(LF)通信和/或一个或多个任何其他通信协议来无线通信。此外，在一些示例中，通信模块104包括用于与一个或多个外部网络通信的硬件和软件。例如，一个或多个外部网络可以是公共网络，诸如互联网；专用网络，诸如内部网；或它们的组合，并且可利用现在可用的或以后开发的各种联网协议，包括但不限于基于TCP/IP的联网协议。例如，通信模块104被配置用于蜂窝网络(诸如全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、码分多址(CDMA)等)。
在所示示例中，车辆100还包括自主单元106。自主单元106是被配置为执行车辆100的自主和/或半自主动力功能的电子控制单元。例如，自主单元106被配置为至少部分地基于由范围检测传感器102收集的数据自主地控制车辆100的驾驶操纵的性能。在所示示例中，自主单元106被配置为控制用于完全自主系统的驾驶操纵的性能。此外，自主单元106被配置为控制用于完全自主系统的驾驶操纵的性能，诸如自适应巡航控制、碰撞避免、车道辅助(例如，车道居中)等。
另外，所示示例的车辆100包括用户接合控制器108。在所示示例中，用户接合控制器108被配置为监测车辆100的方向盘(例如，图3的方向盘300)的接合。例如，一些政府机构，诸如NHTSA，要求车辆100的操作员(例如，图2的操作员204)在自主单元106自主地操作车辆100的同时握持方向盘，以使操作员能够在必要时快速执行对车辆100的手动接管。此外，在一些情况下，在某些情况下(例如，在高速公路设置下)允许操作员将手从方向盘上移开，并且在其他情况下(例如，当存在挑战性的路况时)要求操作员将手放在方向盘上。继而，所示示例的用户接合控制器108被配置为监测车辆100的方向盘和/或操作员以确定在自主单元106执行自主系统时车辆100的操作员是否握持方向盘。例如，用户接合控制器108被配置为检测(1)车辆的操作员(例如，图2的操作员204)何时握持方向盘，(2)操作员何时未握持方向盘，和/或(3)接合模仿装置(例如，图4的接合模仿装置400)何时联接到方向盘。
此外，用户接合控制器108被配置为基于对方向盘的接合监测来启动一个或多个车辆功能。例如，响应于识别到(1)接合模仿装置联接到方向盘和/或(2)操作员未握持方向盘，用户接合控制器108被配置为(a)发出警报(例如，听觉、视觉和/或触觉警报)，(b)指示自主单元106使车辆100自主减速，和/或(c)暂时禁用自主单元106直到接合模仿装置从方向盘上移除。例如，用户接合控制器108被配置为(1)通过显示器(例如，图2的显示器206)发出听觉警报，(2)通过扬声器(例如，图6的扬声器622)发出听觉警报，和/或(3)通过位于方向盘和/或座椅(例如，图2的座椅202)上的一个或多个触觉装置发出触觉警报。所示示例的用户接合控制器108还被配置为响应于识别到所述操作员正握持所述方向盘而所述接合模仿装置未联接到所述方向盘来启用所述自主单元106，以自主执行动力功能。
图2示出了车辆100的车厢200。如图2所示，座椅202(例如，驾驶员座椅)被定位在车厢200内，在操作车辆100时，车辆100的操作员204要坐在其上。此外，显示器206和控制台输入装置208位于车辆100的车厢200内。例如，显示器206和控制台输入装置208位于仪表板、中央控制台和/或车辆100的与车厢200内的座椅202相邻的另一个控制台上，以便于操作员204利用显示器206和控制台输入装置208。
在所示示例中，控制台输入装置208包括使得操作员204和/或乘客能够控制车辆100的各种特征的一个或多个输入装置，诸如开关、按钮等。此外，所示示例的显示器206包括中央控制台显示器，诸如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、平板显示器、固态显示器等。另外地或可选地，显示器206包括抬头显示器，该抬头显示器被配置为将图像投影到车辆100的挡风玻璃和/或其他表面上。在所示示例中，显示器206被配置为响应于用户接合控制器108确定操作员204未握持车辆100的方向盘(例如，图3的方向盘300)(例如，当接合模仿装置联接到方向盘时)而向操作员204发出视觉警报。在一些示例中，显示器206包括触摸屏，其被配置为从操作员204和/或其他用户接收输入信息。此外，在一些示例中，控制台输入装置208被配置为接收与经由显示器206呈现的输出信息对应的输入信息。
此外，相机210位于车辆100的车厢200内。相机210被配置为监测操作员204。在所示示例中，相机210位于车厢200的邻近操作员204的座椅202的顶篷上。在其他示例中，相机210位于使相机210能够监测操作员204的任何其他位置。此外，在一些示例中，车辆100包括多个相机(例如，包括相机210)，其被布置并被配置为监测操作员204。在一些示例中，相机210可操作地联接到照明设备(例如，近红外(NIR)发光二极管(LED))以进行照明，和/或主动照明设备以有利于相机210捕获数据(例如，通过结构化照明、相移方法、其他飞行时间方法等测量深度)。
在所示示例中，所示示例的相机210被定位和取向为捕获操作员204的一个或多个图像以监测操作员204。例如，相机210被定位和取向为捕获操作员204的面部的一个或多个图像，其使得用户接合控制器108能够测量操作员204的心率。也就是说，用户接合控制器108被配置为通过检测由相机210捕获的一个或多个图像内与操作员204的心率相关的特性来测量操作员204的心率。此类特性的示例包括操作员204的由心血管振荡引起的头部振荡、微血管的血容量脉冲、体温、基于颜色的特性等。在一些示例中，相机包括可见光相机、红外相机、近红外(NIR)相机、飞行时间相机、热相机等。
图3示出了车辆100的方向盘300。在所示示例中，方向盘300包括被配置为监测操作员204的手314和/或接合模仿装置(例如，图4的接合模仿装置400)的多个电容传感器302。附加地或替代地，方向盘300包括也被配置为监测操作员204的手314和/或接合模仿装置的多个其他传感器(诸如扭矩传感器)。此外，在一些示例中，方向盘300包括操作员204将要接合以指示操作员204正握持和/或以其他方式与方向盘300相互作用的一个或多个输入装置，诸如按钮、开关和/或触摸屏。
在所示示例中，电容传感器302沿着方向盘300的外表面304定位。在一些示例中，电容传感器302被嵌入方向盘300的内周边和/或外周边。在一些示例中，电容传感器302被嵌入方向盘300的前部和/或后部。在一些示例中，电容传感器302与方向盘300的外表面齐平。此外，在一些示例中，电容传感器302被覆盖在非导电材料(例如，尼龙、橡胶或PVC等织物)中。
在所示示例中，每个电容传感器302包括电容板306、电阻元件308、信号端子310和测量端子312。当驾驶员的手的一部分靠近电容传感器302中的对应一个时，电容板306的电容增加。此外，信号端子310和测量端子312电联接到可变电压源，以使得能够测量电容的变化。即，每个电容传感器302被配置为收集测量值以识别操作员204何时触摸方向盘300。此外，在所示示例中，每个电容传感器302具有测量灵敏度，该测量灵敏度使得能够在操作员204握持方向盘300时检测到操作员204的心率。例如，每个电容传感器302被配置为检测与操作员204的心率对应的电容测量值的峰值或下降。用户接合控制器108被配置为通过测量电容测量值的峰值或下降中的每一者之间的时间来识别操作员204的心率。
图4描绘了方向盘300的接合模仿装置400。更具体地，图4示出了从方向盘300脱离的接合模仿装置400，并且图5示出了联接到方向盘300的接合模仿装置400。当联接到方向盘300时，接合模仿装置400可通过模拟操作员204握持方向盘300来欺骗车辆100的自主系统的用户接合确认特征。在一些示例中，接合模仿装置400包括重量，该重量向方向盘300施加可以模拟操作员204握持方向盘300的较小扭矩和/或其他力(例如与心跳相关联的时变力)。在一些示例中，接合模仿装置400包括电池，该电池发出可模拟操作员204握持方向盘300的电容(例如与心跳相关联的时变电容)的电荷。政府机构(诸如NHTSA)已禁止使用此类装置(例如Dolder,Falco and Reese Partners LLC生产的Autopilot
Figure BDA0002395130260000111
)，以确保自主执行动力功能时自主车辆和/或半自主车辆的操作员已正确接合。
在操作中，用户接合控制器108被配置为经由电容传感器302中的一个或多个检测第一测得的心率，以及经由相机210和/或一个或多个其他传感器(例如，座椅占用传感器、安全带传感器、温度计、移动装置(诸如可穿戴装置)、显示器206和/或其他显示器的电容触摸屏等)检测第二测得的心率。用户接合控制器108被配置为比较测得的心率以确定它们是否彼此相关。
在一些示例中，用户接合控制器108被配置为在比较第一测得的心率和第二测得的心率之前归一化和/或过滤第一测得的心率和/或第二测得的心率。另外或替代地，用户接合控制器108被配置为在比较第一测得的心率和第二测得的心率之前使第一测得的心率和/或第二测得的心率对准。在一些示例中，用户接合控制器108被配置为利用相关方法，诸如Pearson相关和/或Spearmen相关，来确定测得的心率是否彼此相关。此外，在一些示例中，用户接合控制器108被配置为响应于确定测得的心率之间的差值大于预定义阈值而确定测得的心率彼此不相关。例如，如果相关性小于预定义阈值(例如，最小p值或贝叶斯后验概率)，则用户接合控制器108被配置为确定测得的心率彼此不相关。相反，如果相关性大于或等于预定义阈值，则用户接合控制器108被配置为确定测得的心率彼此相关。
响应于确定第一测得的心率和第二测得的心率彼此相关，用户接合控制器108被配置为识别操作员204正握持方向盘300。继而，在识别到操作员204正握持方向盘300时，用户接合控制器108被配置为使自主单元106能够执行车辆的自主系统的一个或多个动力功能。响应于确定第一测得的心率和第二测得的心率彼此不相关，用户接合控制器108被配置为识别接合模仿装置400联接到方向盘300。继而，用户接合控制器108被配置为执行纠正措施，诸如发出警报(例如，听觉、视觉和/或触觉警报)，使自主单元106使车辆100减速，暂时禁用自主单元106，等等。此外，响应于确定未检测到第一测得的心率和第二测得的心率，用户接合控制器108被配置为识别操作员204正握持方向盘300并且接合模仿装置400未联接到方向盘300。继而，用户接合控制器108被配置为执行纠正措施，诸如发出警报，使自主单元106使车辆100减速，暂时禁用自主单元106等。
在一些示例中，用户接合控制器108被配置为利用来自另一传感器(例如，座椅占用传感器、安全带传感器、温度计、移动装置(诸如可穿戴装置)、显示器206的电容触摸屏等)的数据来进一步监测操作员204。例如，另一个传感器包括与车辆100的通信模块104通信的移动装置(诸如可穿戴装置)的传感器。用户接合控制器108还被配置为基于另一个传感器的数据确定第三测得的心率。在其他示例中，用户接合控制器108被配置为从移动装置收集第三测得的心率。例如，一些移动装置(诸如可穿戴装置)能够基于所收集的数据来测量用户的心率。
此外，在此类示例中，用户接合控制器108被配置为比较第三测得的心率与其他测得的心率，以确定操作员204是否握持方向盘300，操作员204是否未握持方向盘300，和/或接合模仿装置400是否联接到方向盘300。例如，用户接合控制器108被配置为如果所有测得的心率均彼此相关则识别操作员204正握持方向盘300。用户接合控制器108被配置为如果测得的心率中的一个或多个不与其他测得的心率匹配则识别接合模仿装置400联接到方向盘300。例如，如果基于电容传感器302确定的第一测得的心率不与其他测得的心率相关，则接合模仿装置400检测到接合模仿装置400的存在。
图6是车辆100的电子部件600的框图。在所示示例中，电子部件600包括车载计算平台602、传感器604、人机界面(HMI)单元606、通信模块104、电子控制单元(ECU)608和车辆数据总线610。
车载计算平台602包括处理器612(也称为微控制器单元和控制器)和存储器614。在所示示例中，车载计算平台602的处理器612被构造成包括用户接合控制器108。在其他示例中，用户接合控制器108结合到具有其自己的处理器和存储器的另一个ECU中。处理器612可以是任何合适的处理装置或处理装置的集合，诸如但不限于微处理器、基于微控制器的平台、集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个专用集成电路(ASIC)。存储器614可以是易失性存储器(例如，包括非易失性RAM、磁性RAM、铁电RAM等的RAM)、非易失性存储器(例如，磁盘存储器、快闪存储器、EPROM、EEPROM、基于忆阻器的非易失性固态存储器等)、不可改变的存储器(例如，EPROM)、只读存储器和/或大容量存储装置(例如，硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器614包括多种存储器，特别是易失性存储器和非易失性存储器。
存储器614是计算机可读介质，其上可以嵌入一个或多个指令集，诸如用于操作本公开的方法的软件。所述指令可以体现如本文所述的方法或逻辑中的一种或多种。例如，指令在执行指令期间完全或至少部分地驻留在存储器614、计算机可读介质和/或处理器612中的任何一者或多者内。
术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”包括单介质或多介质，诸如集中式数据库或分布式数据库，和/或存储一个或多个指令集的相关联高速缓存和服务器。另外，术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”包括任何有形介质，所述有形介质能够存储、编码或携带指令集以供处理器执行或致使系统执行本文所公开的方法或操作中的任何一个或多个。如本文所使用的，术语“计算机可读介质”明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘，并且不包括传播信号。
传感器604布置在车辆100中和/或车辆周围以监测车辆100和/或车辆100所位于的环境的属性。可以安装传感器604中的一个或多个传感器以测量车辆100外部周围的属性。另外或替代地，传感器604中的一个或多个传感器可以安装在车辆100的车厢内或车辆100的车身(例如，发动机舱、轮舱等)中以测量车辆100内部中的属性。例如，传感器604包括加速度计、里程表、转速计、俯仰和偏航传感器、车轮转速传感器、传声器、轮胎压力传感器、生物辨识传感器和/或任何其他合适类型的传感器。
在所示示例中，传感器604包括范围检测传感器102、相机210、电容传感器302、座椅占用传感器616、安全带传感器618和温度计620。例如，范围检测传感器102被配置为收集数据以促进自主单元106执行自主驾驶操纵。相机210和电容传感器302被配置为检测操作员204的心率。此外，座椅占用传感器616、安全带传感器618和/或温度计620被配置为检测操作员204的心率。例如，座椅占用传感器616是被配置为检测操作员204何时坐在座椅202上的传感器，诸如压力传感器。安全带传感器618是被配置为检测座椅202的安全带何时被扣紧的传感器，诸如霍尔效应传感器。在所示示例中，座椅占用传感器616和/或安全带传感器618被配置为当操作员204分别与座椅202和/或安全带接触时检测操作员204的心率。此外，所示示例的温度计620被配置为通过监测操作员204和/或操作员204所位于的车厢200的一部分的温度来检测操作员204的心率。
HMI单元606提供车辆100与操作员204之间的接口。HMI单元606包括数字和/或模拟接口(例如，输入装置和输出装置)以从操作员204接收输入和为操作员204显示信息。输入装置包括例如控制台输入装置208和/或一个或多个其他输入装置，诸如控制旋钮、仪表板、触摸屏(例如显示器206)、音频输入装置(例如车厢传声器)、按钮或触摸板。输出装置可以包括仪表组输出(例如，拨号盘、照明装置)、致动器、显示器206(例如，抬头显示器、中央控制台显示器(诸如液晶显示器(LCD))、有机发光二极管(OLED)显示器、平板显示器、固态显示器等)和/或扬声器622。例如，当用户接合控制器108检测到操作员204没有抓住方向盘300时，显示器206被配置为向操作员204发出视觉警报和/或扬声器622中的一个或多个被配置为向操作员204发出听觉警报。在所示示例中，HMI单元606包括用于信息娱乐系统(诸如
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的
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和MyFord
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)的硬件(例如，处理器或控制器、存储器、存储装置等)和软件(例如，操作系统等)。另外，HMI单元606在例如显示器206上显示信息娱乐系统。
ECU 608监测并控制车辆100的子系统。例如，ECU 608是离散的电子器件集，其包括它们自己的一个或多个电路(例如，集成电路、微处理器、存储器、存储装置等)和固件、传感器、致动器和/或安装硬件。ECU 608经由车辆数据总线(例如，车辆数据总线610)传达并交换信息。另外，ECU 608可以将属性(例如，ECU 608的状态、传感器读数、控制状态、错误和诊断代码等)传送到彼此和/或接收来自彼此的请求。例如，车辆100可以具有数十个ECU608，所述数十个ECU被定位在车辆100周围的各个位置并且由车辆数据总线610通信地联接。
在所示示例中，ECU 608包括自主单元106和车身控制模块624。自主单元106至少部分地基于由车辆100的范围检测传感器102收集的数据控制车辆100的自主和/或半自主驾驶操纵的性能。车身控制模块624控制整个车辆100中的一个或多个子系统，诸如电动车窗、电动锁、防盗系统、电动视镜等。例如，车身控制模块624包括驱动继电器(例如，以控制雨刷液等)、有刷直流(DC)马达(例如，以控制电动座椅、电动锁、电动车窗、雨刷等)、步进马达、LED等中的一个或多个的电路。
车辆数据总线610将通信模块104、车载计算平台602、传感器604、HMI单元606和ECU 608通信地联接。在一些示例中，车辆数据总线610包括一个或多个数据总线。车辆数据总线610可以根据由国际标准组织(ISO)11898-1限定的控制器局域网(CAN)总线协议、媒体导向系统传输(MOST)总线协议、CAN灵活数据(CAN-FD)总线协议(ISO 11898-7)和/或K线总线协议(ISO 9141和ISO 14230-1)和/或EthernetTM总线协议IEEE 802.3(2002年起)等来实现。
图7是用以监测操作员与自主车辆的方向盘的接合的示例性方法700的流程图。图7的流程图表示机器可读指令，所述机器可读指令存储在存储器(诸如图6的存储器614)中并且包括一个或多个程序，所述一个或多个程序在由处理器(诸如6的处理器612)执行时，使车辆100实施图1和图6的示例性用户接合控制器108。尽管参考图6示出的流程图描述了示例性程序，但是可以替代地使用实施示例性用户接合控制器108的许多其他方法。例如，执行框的顺序可被重新布置、改变、消除和/或组合以执行方法700。此外，因为结合图1至图6的部件公开了方法700，所以以下将不再详细描述这些部件的某些功能。
最初，在框702处，用户接合控制器108确定车辆100的自主系统是否被激活。例如，用户接合控制器108检测操作员204是否已经激活了车辆100的完全自主设置。响应于用户接合控制器108确定自主系统未活动，方法700保持在框702处。否则，响应于用户接合控制器108确定自主系统为活动的，方法700前进到框704。
在框704处，位于方向盘300上的电容传感器302收集数据(例如，电容和/或电压测量值)。在框706处，用户接合控制器108基于由电容传感器302收集的信息来确定第一测得的心率。例如，用户接合控制器108检测测量值随时间处于峰值的比率，基于测量值处于峰值的比率确定第一测得的心率。在框708处，相机210捕获操作员204的图像。在框710处，用户接合控制器108基于由相机210捕获的图像来确定第二测得的心率。例如，用户接合控制器108检测与操作员204的测得的心率相关并且在所捕获的图像内的特性，并且基于所检测的特性来确定第二测得的心率。
在框712处，用户接合控制器108确定是否存在用于测量操作员204的心率的一个或多个其他感测装置。例如，用户接合控制器108确定座椅占用传感器616、安全带传感器618、温度计620、与通信模块104通信的移动装置(例如，可穿戴装置等)和/或任何其他感测装置是否能够测量操作员204的心率。响应于用户接合控制器108确定不存在另一此类感测装置，方法700前进到框718。否则，响应于用户接合控制器108确定存在一个或多个其他此类感测装置，则方法700前进到框714，在框714处，一个或多个那些感测装置收集数据，并且用户接合控制器108从一个或多个那些感测装置收集所收集的数据。在框716处，用户接合控制器108基于在框714处收集的数据确定一个或多个测得的心率。
在框718处，用户接合控制器108比较测得的心率。例如，用户接合控制器108比较第一测得的心率、第二测得的心率和/或任何其他测得的心率。在框720处，基于该比较，用户接合控制器108确定测得的心率是否彼此相关。例如，用户接合控制器108识别(1)在测得的心率彼此相关的情况下，操作员204正握持方向盘300，(2)在测得的心率彼此不相关的情况下，接合模仿装置400联接到方向盘300，和/或(3)在一个或多个感测装置(例如，相机210、电容传感器302等)未检测到操作员204的心率的情况下，操作员204未握持方向盘300并且接合模仿装置400未联接到方向盘300。
响应于用户接合控制器108确定测得的心率彼此相关，则方法700前进到框722，在框722处，自主单元106执行车辆100的一个或多个自主动力功能。否则，响应于用户接合控制器108确定测得的心率中的一个或多个与其他心率相关，则方法700前进到框724，在框724处，用户接合控制器108向操作员204发出警报(例如，听觉、视觉和/或触觉警报)。在框726处，自主单元106调整和/或暂时停用车辆100的一个或多个自主动力功能。例如，自主单元106使车辆100自主减速和/或暂时禁用车辆100的自主动力功能的性能，直到用户接合控制器108检测到操作员204握持方向盘300并且接合模仿装置400脱离方向盘300。
在本申请中，反义连词的使用意图包括连词。定冠词或不定冠词的使用并不意图指示基数。特别地，对“所述”对象或“一个”和“一种”对象的引用意图也表示可能多个此类对象中的一个。此外，连词“或”可以用来传达同时存在的特征而非相互排斥的替代例。换句话说，连接词“或”应被理解为包括“和/或”。术语“包括”、“包含”和“含有”是包含性的，并且具有分别与“包含”、“涵盖”和“包括”相同的范围。另外，如本文所使用的，术语“模块”和“单元”是指具有用于提供通信、控制和/或监测能力的电路的硬件。“模块”和“单元”还可包括在电路上执行的固件。
上述实施例，特别是任何“优选的”实施例，是实施方式的可能示例，并且仅被阐述用于清楚地理解本发明的原理。在不实质上脱离本文中描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述一个或多个实施例进行许多变化和修改。本文中所有修改都意图包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。
根据本发明，提供了一种车辆，其具有：自主单元，所述自主单元被配置为执行自主动力功能；方向盘；电容传感器，所述电容传感器联接到所述方向盘；第二传感器，所述第二传感器被配置为监测操作员；和控制器，所述控制器被配置为：通过所述电容传感器检测第一心率；通过所述第二传感器检测第二心率；响应于确定所述第一心率不与所述第二心率相关，识别接合模仿装置联接到所述方向盘；以及响应于确定所述接合模仿装置联接到所述方向盘，发出警报。
根据一个实施例，所述自主单元被配置为响应于所述控制器识别到所述接合模仿装置联接到所述方向盘而使所述车辆自主减速。
根据一个实施例，所述控制器被配置为响应于所述控制器识别到所述接合模仿装置联接到所述方向盘而禁用所述自主单元。
根据一个实施例，所述控制器被配置为响应于确定所述第一心率与所述第二心率相关而识别所述操作员正握持所述方向盘。
根据一个实施例，所述控制器被配置为响应于所述控制器识别到所述操作员正握持所述方向盘而所述接合模仿装置未联接到所述方向盘来启用所述自主单元，以执行所述自主动力功能。
根据一个实施例，所述控制器被配置为当所述控制器未检测到所述第一心率和所述第二心率时，识别所述操作员未握持所述方向盘。
根据一个实施例，响应于识别到所述操作员未握持所述方向盘，所述控制器被配置为通过所述自主单元进行以下中的至少一者：发出警报、禁用所述自主单元以及使所述车辆减速。
根据一个实施例，警报包括视觉警报，并且控制器被配置为通过显示器发出视觉警报。
根据一个实施例，警报包括听觉警报，并且控制器被配置为通过扬声器发出听觉警报。
根据一个实施例，本发明的特征还在于用于监测操作员的第三心率的第三传感器。
根据一个实施例，所述控制器被配置为响应于确定所述第三心率不与所述第一心率和所述第二心率中的至少一者相关而识别所述接合模仿装置联接到所述方向盘。
根据一个实施例，所述第三传感器包括座椅占用传感器、安全带传感器、温度计和电容触摸屏中的至少一者。
根据一个实施例，本发明的特征还在于通信模块，所述通信模块被配置为从操作员的移动装置收集第三心率。
根据一个实施例，所述控制器被配置为响应于确定所述第三心率不与所述第一心率和所述第二心率中的至少一者相关而识别所述接合模仿装置联接到所述方向盘。
根据一个实施例，第二传感器包括相机。
根据一个实施例，要检测所述第一心率：所述电容传感器中的一个或多个被配置为在所述操作员触摸所述方向盘时收集测量值；并且所述控制器被配置为检测所述测量值处于峰值并且与所述操作员的心率相关的比率。
根据一个实施例，要检测所述第二心率，所述控制器被配置为检测由所述第二传感器捕获的所述操作员的图像内与所述操作员的心率相关的特性。
根据一个实施例，所述控制器被配置为响应于确定所述第一心率与所述第二心率之间的差值大于预定义阈值而确定所述第一心率不与所述第二心率相关。
根据一个实施例，控制器被配置为在比较第一心率和第二心率之前归一化、过滤并对准第一心率和第二心率。
根据本发明，一种用于自主车辆系统的方法，所述方法包括：通过联接到所述车辆的方向盘的电容传感器检测操作员的第一心率；通过所述车辆的相机检测所述操作员的第二心率；通过处理器比较所述第一心率和所述第二心率；响应于确定所述第一心率不与所述第二心率相关，通过所述处理器识别接合模仿装置联接到所述方向盘；以及响应于确定所述接合模仿装置联接到所述方向盘，发出警报。

Claims (15)

1.一种车辆，其包括：
自主单元，所述自主单元被配置为执行自主动力功能；
方向盘；
电容传感器，所述电容传感器联接到所述方向盘；
第二传感器，所述第二传感器被配置为监测操作员；和
控制器，所述控制器被配置为：
通过所述电容传感器检测第一心率；
通过所述第二传感器检测第二心率；
响应于确定所述第一心率不与所述第二心率相关，识别接合模仿装置联接到所述方向盘；以及
响应于确定所述接合模仿装置联接到所述方向盘，发出警报。
2.如权利要求1所述的车辆，其中所述自主单元被配置为响应于所述控制器识别到所述接合模仿装置联接到所述方向盘而使所述车辆自主减速。
3.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被配置为响应于所述控制器识别到所述接合模仿装置联接到所述方向盘而禁用所述自主单元。
4.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被配置为响应于确定所述第一心率与所述第二心率相关而识别所述操作员正握持所述方向盘。
5.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被配置为响应于所述控制器识别到所述操作员正握持所述方向盘而所述接合模仿装置未联接到所述方向盘来启用所述自主单元，以执行所述自主动力功能。
6.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被配置为当所述控制器未检测到所述第一心率和所述第二心率时，识别所述操作员未握持所述方向盘。
7.如权利要求6所述的车辆，其中响应于识别到所述操作员未握持所述方向盘，所述控制器被配置为通过所述自主单元进行以下中的至少一者：发出警报、禁用所述自主单元以及使所述车辆减速。
8.如权利要求1所述的车辆，其还包括用于监测所述操作员的第三心率的第三传感器。
9.如权利要求8所述的车辆，其中所述控制器被配置为响应于确定所述第三心率不与所述第一心率和所述第二心率中的至少一者相关而识别所述接合模仿装置联接到所述方向盘。
10.如权利要求8所述的车辆，其中所述第三传感器包括座椅占用传感器、安全带传感器、温度计和电容触摸屏中的至少一者。
11.如权利要求1所述的车辆，其还包括被配置为从所述操作员的移动装置收集第三心率的通信模块，其中所述控制器被配置为响应于确定所述第三心率不与所述第一心率和所述第二心率中的至少一者相关而识别所述接合模仿装置联接到所述方向盘。
12.如权利要求1所述的车辆，其中要检测所述第一心率：
所述电容传感器中的一个或多个被配置为在所述操作员触摸所述方向盘时收集测量值；并且
所述控制器被配置为检测所述测量值处于峰值并且与所述操作员的心率相关的比率。
13.如权利要求1所述的车辆，其中要检测所述第二心率，所述控制器被配置为检测由所述第二传感器捕获的所述操作员的图像内与所述操作员的心率相关的特性。
14.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被配置为响应于确定所述第一心率与所述第二心率之间的差值大于预定义阈值而确定所述第一心率不与所述第二心率相关。
15.一种用于自主车辆系统的方法，所述方法包括：
通过联接到所述车辆的方向盘的电容传感器检测操作员的第一心率；
通过所述车辆的相机检测所述操作员的第二心率；
通过处理器比较所述第一心率和所述第二心率；
响应于确定所述第一心率不与所述第二心率相关，通过所述处理器识别接合模仿装置联接到所述方向盘；以及
响应于确定所述接合模仿装置联接到所述方向盘，发出警报。
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