CN112141026A - 智能驾驶氛围调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能驾驶氛围调节系统，该系统包括：第一数据采集模块，该第一数据采集模块被设计用于获取驾驶员身体数据、例如呼吸频率、心率、身体姿态、面部表情中的一个或多个；第二数据采集模块，该第二数据采集模块被设计用于获取车辆数据，所述车辆数据例如包括车辆运动数据和/或车辆姿态数据和/或车内氛围数据；分析处理模块，该分析处理模块被设计用于，基于驾驶员身体数据和车辆数据确定驾驶员精神状态和车辆状态并据此生成用于触发驾驶氛围调节的控制信号；以及执行模块，该执行模块被设计用于，基于控制信号对驾驶氛围进行调节，例如对车内氛围灯、香氛系统、背景音乐、车内温度、座椅按摩功能中的一个或多个进行调节。

Description

智能驾驶氛围调节系统

技术领域

本发明涉及一种智能驾驶氛围调节系统和一种智能调节驾驶氛围的方法。

背景技术

目前，人们对汽车的安全性、舒适性、智能化有越来越多的需求。智能驾驶舱是继自动驾驶之后可行性最高且最具商业价值的概念之一。驾驶舱的智能性可以表现在多个方面。例如，在进入驾驶舱之前，用户的个人信息已经通过云端存储的方式与车辆进行了智能互联。当进入驾驶舱后，系统会根据云存储中用户的喜好以及驾驶习惯，进行扶手、音频以及灯光氛围的调节。

专利申请文献CN108628205A公开了一种车内智能氛围灯控制系统，其中，通过人脸识别单元进行面部识别，判别驾驶员的驾车情绪，经微处理器单元处理后生成控制信息，以控制氛围灯单元，使其输出不同色彩。同时，微处理器单元还驱动输出单元，使其播放不同的音乐和香水等辅助装置。由此起到调节驾驶员心情、抑制不良情绪、保证驾驶员行车安全的优点。

在所述文献CN108628205A中，仅基于由驾驶员的面部表情判断出的驾驶员心情来控制氛围灯的色彩。但人的面部表情微妙，有时可能存在误判的风险，由此产生的氛围灯调节可能是不合适的或甚至是令人觉得烦扰的。

通常，驾驶员在激烈驾驶时，容易产生盲目冲动，因而有发生事故的隐患。特别是当驾驶员在行驶的过程中产生路怒时，呼吸急促，车身姿态变化幅度较大，超出安全阈值，继续保持该状态可能因为驾驶员情绪不稳定而发生事故。此时，如果调节车内的氛围灯、温度、音乐、香氛系统和座椅按摩等，营造轻松驾驶氛围，则能使驾驶员放松，从而避免盲目冲动和事故发生。此外，当驾驶员由于患有疾病(如感冒发烧)或长途驾驶等原因而略为困顿时，呼吸频率和/或身体姿态也与正常时不同，行驶过程中车辆可能会急剧加速或急刹，继续保持该状态容易发生诸如追尾、闯灯等事故。此时，如果调节车内的氛围灯、温度、音乐、香氛系统和座椅按摩等，营造振奋驾驶氛围，能使驾驶员的头脑清醒，从而避免由于注意力涣散而发生事故。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种智能驾驶氛围调节系统以及一种智能调节驾驶氛围的方法，其中，能更准确地分析出驾驶员的精神状态，并且更智能地调节驾驶氛围，从而使驾驶员保持清醒驾驶，确保行车安全。

所述目的通过一种智能驾驶氛围调节系统来实现，该系统包括：

-第一数据采集模块，该第一数据采集模块被设计用于获取驾驶员身体数据；

-第二数据采集模块，该第二数据采集模块被设计用于获取车辆数据；

-分析处理模块，该分析处理模块被设计用于，基于驾驶员身体数据和车辆数据确定驾驶员精神状态和车辆状态并据此生成用于触发驾驶氛围调节的控制信号；以及

-执行模块，该执行模块被设计用于，基于控制信号对驾驶氛围进行调节。

在此优点是，通过将驾驶员的精神状态与车辆状态结合起来一并考虑，能更准确地判断在驾驶时是否有发生事故的危险，从而更智能地调节驾驶氛围，避免因驾驶员情绪激动或精神不佳而引起的交通事故。此外还能提升驾驶员的驾驶体验。

在本发明的一设计方案中，驾驶员身体数据例如包括呼吸频率、心率、身体姿态、面部表情中的一个或多个。身体姿态例如可以是端坐在座椅上、上身前倾、放松地倚靠在座椅靠背上、头不经意下垂、频繁猛打方向盘、一直大力踩踏油门踏板、狂按喇叭、或频繁踩踏油门踏板等。面部表情例如可以是频繁打呵欠、不经意闭眼等。面部表情可例如通过本身已知的人脸表情识别系统来探测和识别。

在本发明的一有利的设计方案中，第一数据采集模块包括毫米波雷达，该毫米波雷达能探测驾驶员的心率、呼吸频率和身体姿态。近年来，毫米波雷达被广泛应用在高级驾驶辅助系统(ADAS)中，它是目前唯一能够“全天候全天时”工作的ADAS核心传感器。毫米波雷达是指工作频段在毫米波频段(30～300GHz)的雷达(波长为1～10mm)，其能够在全天候场景下快速感知0～200米范围内周边环境物体的距离、速度、方位角等信息。在此优点是，毫米波雷达传输距离远，在传输窗口内大气衰减和损耗低，穿透性强，因此可以满足车辆对全天气候的适应性的要求，并且因毫米波本身的特性，决定了毫米波雷达传感器器件尺寸小、重量轻、成本适中等特性。因此，可以通过毫米波雷达快速而精确地探测出驾驶员的心率、呼吸频率和身体姿态。

优选地，所述毫米波雷达是高频毫米波雷达、例如60GHz毫米波雷达或77GHz毫米波雷达。高频毫米波雷达体积更小，检测精度更高。

在一另选的设计方案中，代替毫米波雷达，也可使用其它合适的车辆侧的传感器来探测驾驶员的呼吸频率和心率、例如内置在座椅坐垫中的用于监测心跳和呼吸频率的压电传感器，并使用其它合适的传感器来探测驾驶员的身体姿态、如摄像头、红外传感器、激光传感器、超声波传感器等。另选地，也可不使用车辆侧的传感器来探测驾驶员的心跳和呼吸频率，而是从驾驶员的可穿戴设备(例如智能手环、智能手表、便携式心率监测仪、蓝牙式呼吸频率传感器、蓝牙式心跳频率传感器等)来获得驾驶员的心跳和呼吸频率。第一数据采集模块借助通信装置例如通过无线电或因特网技术与可穿戴设备相连接以获得关于心跳和呼吸频率的数据。

根据本发明的一有利的设计方案，第一数据采集模块包括人脸表情识别系统以用于探测并识别面部表情。

根据本发明的一有利的设计方案，车辆数据包括车辆运动数据和/或车辆姿态数据和/或车内氛围数据。车辆运动数据例如包括车辆的速度和/或加速度或减速度。车辆姿态特别是可通过车辆的俯仰和/或横摆和/或侧倾来描述。车辆姿态数据例如可包括俯仰角、或横摆角、横摆角速度、侧倾角中的一个或多个。车内氛围数据包括例如车内光线亮度、车内温度、音乐音量中的一个或多个。

根据本发明的一设计方案，第二数据采集模块可包括任意合适的用于检测车辆数据的传感器。这样的传感器是本领域熟知的，例如安装在车辆上的速度传感器、加速度传感器、车身高度传感器(又称车姿传感器)、俯仰角传感器、横摆角速度传感器、侧倾角传感器、垂直陀螺仪传感器、光线传感器、亮度传感器、温度传感器和分贝计。另选地，第二数据采集模块也可不包括车辆侧的传感器，而是从车辆外部的装置获得所述车辆数据。

有利地，第一数据采集模块和第二数据采集模块分别可包括多个相同的或不同类型的传感器，从而通过冗余的检测来避免因传感器故障而导致的数据错误和/或对数据进行可信度检查。

根据本发明的一有利的设计方案，分析处理模块是车辆的控制装置。

根据本发明的一有利的设计方案，分析处理模块被设计用于以如下方式生成控制信号，即：根据驾驶员身体数据对驾驶员精神状态进行分析，确定驾驶员是否情绪激动或精神不佳；基于车辆数据检查车辆状态是否安全；并基于驾驶员精神状态结合车辆状态产生控制信号。

驾驶员精神状态例如可分为情绪平和、情绪激动或精神不佳。根据本发明的一有利的设计方案，通过确定驾驶员的心率和/或呼吸频率处于哪个范围(例如正常、急促、或缓慢)分析出驾驶员的精神状态是情绪平和、情绪激动、精神不佳中的哪一种。另选地，也可根据驾驶员的身体姿态、例如端坐、前倾、或倚靠座椅靠背，分析出驾驶员的精神状态。另选地，还可根据驾驶员的面部表情分析驾驶员的精神状态。当然也可行的是，将心率、呼吸频率、身体姿态和面部表情中的两个或多个结合起来对驾驶员的精神状态进行分析。例如，当驾驶员心率超过100次/分、狂按喇叭、表情愤怒扭曲这些现象中出现至少两项时，可认为驾驶员当前情绪激动。

根据本发明的一有利的设计方案，分析处理模块被设计用于，通过将车辆数据与预先设定的阈值相比较来检查车辆状态是否安全。在最简单的情况中，如果车辆数据如速度、加速度、横摆角速度、车内光线亮度超过各自的预先设定的阈值，则将车辆状态判断为不安全，相反，如果车辆数据低于预先设定的阈值，则将车辆状态判断为安全。有利的，预先设定的阈值存储在分析处理模块中。

根据本发明的一有利的设计方案，分析处理模块被设计用于，如果驾驶员精神状态为情绪激动，且车辆状态为不安全，则产生第一触发信号，该第一触发信号用于触发向轻松驾驶氛围的调节。

根据本发明的一有利的设计方案，分析处理模块被设计用于，如果驾驶员精神状态为精神不佳，且车辆状态为不安全，则产生第二触发信号，该第二触发信号用于触发向振奋驾驶氛围的调节。

根据本发明的一有利的设计方案，分析处理模块被设计用于，如果驾驶员精神状态为情绪平和，或者车辆状态为安全，则不产生触发信号，或者产生保持驾驶氛围不被调节的第三触发信号。

在此，如果驾驶员精神状态情绪不稳(即情绪激动或精神不佳)而车辆状态的检查结果判断出车辆状态是安全的，这可能是车辆不被驾驶员驾驶(例如自动驾驶或车辆已经停止)的情况，此时即使驾驶员情绪不稳也不会有发生事故的风险，因此可以不必触发对驾驶氛围的调节。相反，如果驾驶员精神状态为情绪平和但检查结果判断出车辆状态不安全，这可能是由于路况复杂而造成车身姿态变化幅度较大的情况，例如当在蜿蜒的山路(十八盘公路)上行驶时车辆减速度、横摆角、俯仰角或侧倾角可能变化较大，但此时驾驶员的情绪是冷静正常的，那么突然触发的驾驶氛围调节反而可能导致驾驶员分心，不利于行车安全。

根据本发明的一有利的设计方案，在产生了第一触发信号或第二触发信号后，分析处理模块视觉地和/或听觉地为驾驶员输出提示信息，例如“驾驶员情绪不稳，开始调节车内氛围”。

车内氛围一般通过车内氛围灯的光暗和颜色、香氛系统的香味类别及其浓度、背景音乐的种类及其音量大小、车内温度的高低、座椅按摩功能等来构造。通过对车内氛围灯、香氛系统、背景音乐、车内温度、座椅按摩功能中的一个或多个进行调节，可改变驾驶氛围。

本发明的上述目的也通过一种智能调节驾驶氛围的方法来实现，其中，该方法包括以下方法步骤：

a)获取驾驶员身体数据；

b)获取车辆数据；

c)基于驾驶员身体数据和车辆数据确定驾驶员精神状态和车辆状态并据此生成用于触发驾驶氛围调节的控制信号；

d)基于控制信号触发对驾驶氛围的调节。

在一有利的设计方案中，在步骤c)中，根据驾驶员身体数据对驾驶员精神状态进行分析，基于车辆数据检查车辆状态是否安全，并根据驾驶员精神状态和车辆状态产生控制信号。

所有上述与本发明系统有关的设计和改进方案都能合适地转用于根据本发明的方法。

本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员，尤其是从任务提出和/或通过与现有技术相比较而提出的任务，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征的其它合理的组合可能性。

附图说明

下面借助一优选的实施形式参照附图详细阐述本发明，其中：

图1示出根据本发明的智能驾驶氛围调节系统的示意性框图。

具体实施方式

图1所示的智能驾驶氛围调节系统1包括：用于获取驾驶员身体数据的第一数据采集模块2；用于获取车辆数据的第二数据采集模块3；分析处理模块4，其基于驾驶员身体数据和车辆数据生成控制信号，以智能调节驾驶氛围；和执行模块5，其用于基于控制信号对驾驶氛围进行调节。

在此，第一数据采集模块2可设有安装在车辆内部的高频(例如77GHz)毫米波雷达6。毫米波雷达6被设置用于探测驾驶员的心跳和/或呼吸频率和/或身体姿态。附加地，第一数据采集模块2可包括用于探测和识别驾驶员面部表情的装置13、例如人脸表情识别系统。另选地，第一数据采集模块2可从智能手环形式的可穿戴设备读取驾驶员的心跳和/或呼吸频率。

在此，第二数据采集模块3可包括本来就安装在车辆上的用于检测与车辆运动有关的车辆数据的传感器7。这类传感器7例如有用于检测车辆速度的速度传感器、用于检测车辆加速度或减速度的加速度传感器。

附加地或另选地，第二数据采集模块3可包括本来就安装在车辆上的用于检测与车辆姿态(即车辆的俯仰、横摆、侧倾)有关的车辆数据的传感器8。这类传感器8例如可用于检测车辆的俯仰角、横摆角、侧倾角、或横摆角速度。

附加地或另选地，第二数据采集模块3可包括本来就安装在车辆上的用于检测与车内氛围有关的车辆数据的传感器9。这类传感器9可以是用于检测车内温度的温度传感器、用于检测车内光线明暗的光线传感器、或用于检测音乐音量的分贝计等。

分析处理模块4可以是车辆的控制装置10。该控制装置10包括接收单元11、储存单元12和计算处理单元15。接收单元11用于接收来自第一数据采集模块的驾驶员身体数据和来自第二数据采集模块的车辆数据。储存单元12中存储有预先设定的用于车辆数据的阈值。

计算处理单元15基于接收到的驾驶员身体数据分析驾驶员精神状态。例如，可通过心率和驾驶员的身体姿态来分析驾驶员精神状态。健康成人的心率为60～100次/分，但在运动、兴奋、激动、焦虑、吸烟、喝浓茶后每分钟心率会超过100次。驾驶员在正常驾驶时一般端坐在座椅上，即身体大致垂直于座椅面，而在兴奋激动时可能身体前倾、频踩踏板。因此当通过毫米波雷达6测得驾驶员的心率在60～100次/分的范围内且驾驶员端坐在座椅上时，可认为驾驶员情绪平和。当驾驶员的心率在60～100次/分的范围内但频繁打呵欠或不经意闭眼或头不经意下垂时，则可认为驾驶员困倦，精神不佳。而在驾驶员的心率超过100次/分且频繁踩踏油门踏板时，可认为驾驶员情绪激动。特别是，如果驾驶员由于喝了浓茶而心率超过100次/分，则可通过结合身体姿态的分析而断定驾驶员此时情绪平和，而不是激动。由此能更准确地分析出驾驶员处于哪种精神状态中。

此外，计算处理单元15还基于接收到的车辆数据检查车辆状态是否安全，例如车辆姿态变化幅度是否过大。在此，计算处理单元15将接收到的车辆数据与所存储的预先设定的阈值相比较，例如通过将车辆加速度与加速度阈值相比较和/或将车辆横摆角速度与横摆角速度阈值相比较，来确定车辆状态是否安全。如果车辆加速度和车辆横摆角速度中的任意一个超出其阈值，则认为车辆处于不安全的状态。另一个例子是，如果车内光线亮度超过其阈值，则认为车辆状态为不安全。

然后，计算处理单元15基于驾驶员精神状态和车辆状态的检查结果来生成控制信号，该控制信号被输出到用于调节驾驶氛围的执行模块5。在此，如果驾驶员精神状态为情绪激动，且车辆状态为不安全，则计算处理单元15产生第一触发信号16。如果执行模块5接收到第一触发信号16，则可将车内温度调低，和/或将车内氛围灯调成温馨柔和的情景灯光模式，和/或将背景音乐调为舒缓轻松的轻音乐、小夜曲之类，和/或调节车载香氛系统，和/或条件座椅按摩功能，以缓和驾驶员的情绪。

相反，如果驾驶员精神状态为精神不佳，且车辆状态为不安全，则计算处理单元15产生第二触发信号17。如果执行模块5接收到第二触发信号17，则可将车内温度调低，和/或将车内氛围灯调成提高驾驶员精神的情景灯光模式，和/或将背景音乐调为节奏鲜明、鼓舞振奋的摇滚乐，和/或调节车载香氛系统，和/或条件座椅按摩功能，以避免驾驶员打瞌睡。

可选的，如果驾驶员精神状态为情绪平和，或者车辆状态为安全，则计算处理单元15不产生触发信号，或者产生保持驾驶氛围不被调节的第三触发信号18。

驾驶员情绪平和但车辆状态超出安全阈值，这可能是由于路况复杂而造成车身姿态变化幅度较大的情况(例如当在蜿蜒的山路或十八盘公路上行驶时车辆减速度、横摆角、俯仰角或侧倾角可能变化较大)，但此时驾驶员的情绪是冷静正常的，突然触发的驾驶氛围调节反而可能导致驾驶员分心，不利于行车安全。相反，如果驾驶员情绪激动但车辆状态未超出安全阈值，这可能是车辆不被驾驶员驾驶(例如自动驾驶或车辆静止)的情况，此时即使驾驶员情绪不稳也不会有发生事故的风险，因此可以不必触发对驾驶氛围的调节。

在另外的实施形式中，在产生了第一触发信号16或第二触发信号17后，控制装置10还可向驾驶员提供提示信息，例如“驾驶员情绪不稳，开始调节车内氛围”。该提示信息可视觉地显示在车辆显示装置19上和/或听觉地输出。

应该理解，上述说明仅是示例性的，本发明并不局限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能驾驶氛围调节系统，该系统包括：

-第一数据采集模块，该第一数据采集模块被设计用于获取驾驶员身体数据，所述驾驶员身体数据例如包括呼吸频率、心率、身体姿态、面部表情中的一个或多个；

-第二数据采集模块，该第二数据采集模块被设计用于获取车辆数据，所述车辆数据例如包括车辆运动数据和/或车辆姿态数据和/或车内氛围数据，优选地，车辆运动数据包括车辆的速度、加速度、减速度中的一个或多个，优选地，车辆姿态数据包括车辆的俯仰角、横摆角、侧倾角、横摆角速度中的一个或多个，优选地，车内氛围数据包括车内光线亮度、车内温度、音乐音量中的一个或多个；

-分析处理模块，该分析处理模块被设计用于，基于驾驶员身体数据和车辆数据确定驾驶员精神状态和车辆状态并据此生成用于触发驾驶氛围调节的控制信号；以及

-执行模块，该执行模块被设计用于，基于控制信号对驾驶氛围进行调节，例如对车内氛围灯、香氛系统、背景音乐、车内温度、座椅按摩功能中的一个或多个进行调节。

2.根据权利要求1所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，所述第一数据采集模块包括毫米波雷达，该毫米波雷达能探测驾驶员的心率、呼吸频率和身体姿态。

3.根据权利要求2所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，所述毫米波雷达是高频毫米波雷达、例如60GHz毫米波雷达或77GHz毫米波雷达。

4.根据权利要求1所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，所述第一数据采集模块包括人脸表情识别系统以用于探测并识别面部表情。

5.根据上述权利要求中任一项所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，分析处理模块被设计用于以如下方式生成控制信号，即：根据驾驶员身体数据对驾驶员精神状态进行分析，确定驾驶员是否情绪激动或精神不佳；基于车辆数据检查车辆状态是否安全；并根据驾驶员精神状态和车辆状态产生控制信号。

6.根据权利要求5所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，分析处理模块被设计用于以如下方式检查车辆状态是否安全，即：将车辆数据与预先设定的阈值相比较。

7.根据权利要求6所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，如果驾驶员精神状态为情绪激动，且车辆状态为不安全，则产生第一触发信号，该第一触发信号触发向轻松驾驶氛围的调节。

8.根据权利要求6或7所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，分析处理模块被设计用于，如果驾驶员精神状态为精神不佳，且车辆状态为不安全，则产生第二触发信号，该第二触发信号触发向振奋驾驶氛围的调节。

9.根据权利要求7或8所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，分析处理模块被设计用于，如果驾驶员精神状态为情绪平和，或者车辆状态为安全，则不产生触发信号，或者产生保持驾驶氛围不被调节的第三触发信号。

10.根据权利要求7或8所述的智能驾驶氛围调节系统，其特征在于，在产生了第一触发信号或第二触发信号后，分析处理模块视觉地和/或听觉地为驾驶员输出提示信息。

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