CN112277963A - 一种自动驾驶车辆的多通道警示装置和警示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动驾驶车辆的多通道警示装置和警示方法，属于交通设备技术领域。包括：接管概率计算系统，用于计算自动驾驶车辆需要人接管的概率，概率为前方道路驾驶复杂度和自动驾驶系统本身的故障率二者的加权平均值；人机交互系统，将概率展现给驾驶员，让驾驶员提前做好准备；接管告警系统，设有视觉告警子系统、语音告警子系统、振动告警子系统和气味告警子系统；车外告警系统，包括设于车外的显示器和用于播放提示语的车外扬声器。通过人机交互系统告诉驾驶员接管车辆的概率，并通过多重警告子系统同时提醒驾驶员提前做好准备，降低自动驾驶车辆的事故率。

Description

一种自动驾驶车辆的多通道警示装置和警示方法

技术领域

本发明涉及交通设备技术领域，具体地说，涉及一种自动驾驶车辆的多通道警示装置和警示方法。

背景技术

自动驾驶系统出现故障发生的时候，有两种情况：1)车上有驾驶员(也称安全员)，2)车上无驾驶员。

针对情况1)，已有的自动驾驶车辆接管技术把接管简化为需要接管和不需要接管两种情况，但是因为实际道路和自动驾驶系统的复杂性及驾驶员专注程度的未知性，当自动驾驶车辆需要接管时，驾驶员有时处于分心(做与驾驶无关的事情)或者睡眠状态，无法在故障发生是立刻接管车辆，多起自动驾驶的车辆事故就是因为驾驶员没有做好接管准备引起的。

如公布号为CN105539432A的发明专利文献公开的一种用于减轻受削弱驾驶员的影响的方法和系统，以及公布号为CN110271561A的发明专利文献公开的一种动驾驶警示方法、装置及车辆。两种方法都不能是驾驶员提前做好接管准备，导致事故发生时来不及反应。

针对情况2)，已有的自动驾驶车辆接管技术假设驾驶员是坐在驾驶座的，但是在实际无人驾驶情况下，驾驶员是不一定坐在驾驶座位置的，尤其是自动驾驶程度较高的情况。现有的自动驾驶车辆都只做停车或者靠路边动作，无法对其他来往车辆起到警示作用，这样很容易造成二次事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动驾驶车辆的警示装置和警示方法，可以降低自动驾驶车辆的事故率；同时降低自动驾驶车辆的二次事故率。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供的自动驾驶车辆的警示装置，包括：

接管概率计算系统，用于计算自动驾驶车辆需要人接管的概率，所述概率为前方道路驾驶复杂度和自动驾驶系统本身的故障率二者的加权平均值；

人机交互系统，将所述概率展现给驾驶员，让驾驶员提前做好准备；

接管告警系统，设有视觉告警子系统、语音告警子系统、振动告警子系统和气味告警子系统；

车外告警系统，包括设于车外的显示器和用于播放提示语的车外扬声器。

上述技术方案中，通过人机交互系统告诉驾驶员接管车辆的概率，并通过多重警告子系统同时提醒驾驶员提前做好准备，降低自动驾驶车辆的事故率。通过车外告警系统来告诉其它道路使用者自动驾驶车辆发生了故障，降低了自动驾驶车辆的二次事故率。

可选地，在一个实施例中，所述的前方道路驾驶复杂度Complexity通过下式计算：

Complexity＝V(aN+bDLW+cLT+dS+eUD+fNN+gNS+hND+iR+jTL+kRS+lT+mW+nH+oM+pSL)/16

其中，V表示自动驾驶车辆的当前车速；N表示自动驾驶车辆所能探测到的其周围的机动车，非机动车，行人的数量；DLW表示自动驾驶车辆所在的车道宽度和可行驶条件(当前车道宽度大于自动车辆宽度+0.3米安全距离且车道上没有路障时，取值为0；当前车道宽度小于自动车辆宽度+0.3米安全距离或者有路障但是由其它同向车道符合可行驶条件时，取值为0.5；当前车道宽度小于自动车辆宽度+0.3米安全距离或者有路障，而且其它同向车道符合没有行驶条件时，取值为100)；LT表示车道的弯曲程度；S表示车道的坡度(平路为0；下坡为0.2～0.5；上坡为0.3～1)；UD表示道路的颠簸程度；NN、NS、ND分别表示所在车道上面的坑洼的数量、面积和深度；R表示道路情况(0.1为非路口高速公路，0.3为非路口非高速公路(非上下高速的闸道)，0.6为非路口非高速公路(上下高速的闸道)，0.5为非路口隧道，0.25为非路口城市高架道路，0.7为非路口农村道路，0.8为非路口山区道路，0.8为非路口人员聚集区(学校/医院/火车站/汽车站/公交车站/商场等)内部或者附近300米道路，0.8为非路口山区道路，0.7为只有非机动车和行人可以通过的路口或者斑马线区域，0.8为十字路口或者三叉路口含丁字路口，1为超过4个岔口的路口或者环岛等复杂路口，0.6-1为道路分道线识别不清楚)；TL表示交通灯情况(0.2是路口有交通灯且4秒内能够探测到交通灯的颜色是绿色还是红色(因为黄灯时间一般少于4秒)，0.5是路口有交通灯且但是4秒内无法探测到交通灯的颜色是绿色还是红色比如交通灯故障或者一直黄闪，1是路口但没有交通灯)；RS表示交通标志识别情况(1是探测到有与安全有关的交通标识牌(比如限速标识)但是无法识别其内容(比如被树木遮挡)，0是探测到有交通标识牌可以识别其内容)；T表示当前时间和路灯情况(0是白天，0.8为晚上+有路灯，1为晚上+无路灯)；W表示天气情况(0为晴天，0.3～0.7为阴天，0.7～1为雨雪雾雹等天气)；H表示当前路段道路历史事故率(由交管部门提供)；M表示当前道路是否正在进行维护或前方出现事故(0.5是正在进行维护或者前方是否出现事故，否则是0，由交管部门提供)；SL表示当前道路是否设有机动车、非机动车和行人隔离栏(0是有而且隔离栏高度高于1米行人不容易翻越，0.3是有隔离栏但其高度低于1米行人容易翻越，0.5是没有)；a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、o、p为以上各变量的权重。

优选的，a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、o、p的初始值为1/16，并通过自动驾驶车辆的在实际道路上的测试结果进行调整。

那么，自动驾驶系统需要人接管的概率(PT)＝(W1Complexity+W2PM)/2。W1和W2为以上各变量的权重。这些权重在初始测试时为0.5，通过自动驾驶车辆的在实际道路上的测试结果进行调整。

可选地，在一个实施例中，所述的视觉告警子系统包括设置在方向盘上的LED环圈和车内的LED投影灯；所述的语音告警子系统包括设置在车内的扬声器；所述的振动告警子系统包括安装在每个座位上的振动头。

启动视觉告警子系统时，方向盘上的LED环圈为红色，闪烁频率为每1秒暗一次，每次暗0.5秒；车内的LED投影灯为红色，闪烁频率为每1秒暗一次，每次暗0.5秒。

启动语音告警子系统时，扬声器发出“请立即接管车辆，现在自动系统出现故障”的报警声，声音为85分贝(或者是能够保证驾驶员能够清楚听到的响度)，每5秒钟重复一次，直至接管完成。

启动振动告警子系统时，按最优振动告警模式进行振动告警。最优振动头频率250赫兹,振动位置顺序：靠背-靠背-座椅-座椅，振动头埋藏在自动驾驶车辆的每一个座椅的坐垫下(因为驾驶员/安全员不一定在驾驶座)，从坐垫表面到振动头位置不超过1厘米。

可选地，在一个实施例中，所述的气味告警子系统包括安装在汽车内的浓机油储存罐、设置在所述浓机油储存罐的开口处的电控阀门、和用于将所述开口处的机油气味吹到车内的电控风扇。

在视觉，语音，振动三个告警子系统打开4秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆后开启气味告警子系统。

根据人机工程学测试，该气味告警子系统安装在汽车内中控位置，采用浓重机油气味唤醒驾驶员。该系统开启后,电控阀门打开浓机油存储灌，电控风扇打开，将气味吹入车内。机油气味的特性：能和其他气味(如驾驶舱本身的空气清新剂)区别，并在工程心理学上能够表征机器出了故障，和人的心理预期一致。而且气味可以迅速扩散到整个车厢，无论驾驶员在哪个位置，都可以闻到该气味。

车外告警系统的开启时间为：在视觉，语音，振动三个告警子系统打开5秒钟内，驾驶员仍没有接管车辆后，立即开启LED字符显示器：每隔0.5秒闪烁“紧急停车”(红色字体，黑色背景)；打开转向灯或双闪；同时打开红色停车尾灯；开启车外扬声器播放“本车即将紧急停车，请避让”。

可选地，在一个实施例中，还包括故障车警告标志牌自动安放系统，该系统包括：

储存盒，设置在车的底盘上，该储存盒的底部设有一电动门；

底座，设于所述储存盒内，并放置在所述电动门上；

标志牌，其底边通过阻尼弹簧轴活动连接在所述底座上，顶角通过锁紧机构锁紧锁紧在所述底座上；

解锁件，用于解锁所述锁紧机构，当所述电动门打开时，所述底座掉落在地面，同时所述解锁件解锁所述锁紧机构，使其释放所述标志牌的顶角；

限位件，用于限制标志牌释放时的角度。

把符合国家标准的故障车警告标志牌从车底在机动车准备紧急停车前，安放在道路上。该系统既可以用于自动驾驶，也可以用于人工驾驶车辆，它可以安置在各种车的底部，在紧急停车前自动安放标准的故障车警告标志牌。使得自动驾驶车辆可以按照我国交通法规自动安放车警告标志牌，可以降低自动驾驶车辆的二次事故率。

可选地，在一个实施例中，所述的底座上还设有配重块和两个方向控制翼，两方向控制分别位于所述标志牌的底边的两侧；所述方向控制翼通过弹簧轴活动连接在所述底座上，并通过角度固定件限制其转动角度。初始状态时，整个机械结构放置在储存盒内，两个方向控制翼被压紧处于收拢的状态。

可选地，在一个实施例中，所述的限位件和角度固定件均通过弹簧轴活动安装在所述底座上；所述限位件具有小于90度的自由转动空间，所述角度固定件的转动空间为90度。

可选地，在一个实施例中，所述的锁紧机构为通过第一转轴活动连接在所述底座上的S型曲杆，所述S型曲杆的上端挂钩钩住所述标志牌的顶角，使其处于锁紧状态；

所述的解锁件为通过第二转轴活动连接在所述底座上的直杆，所述直杆倾斜放置在所述底座上，当所述底座落地时，所述直杆的下端先着地，带动直杆旋转，使其上端下压所述S型曲杆的下端挂钩，带动所述S型曲杆转动解锁。

第二方面，本发明提供的自动驾驶车辆的多通道警示方法，包括以下步骤：

1)计算自动驾驶车辆需要人接管的概率并展示被驾驶员，同时根据概率的高低，启动接管告警系统中的视觉告警子系统、语音告警子系统和振动告警子系统；

2)在视觉，语音，振动三个告警子系统打开4秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆后开启气味告警子系统；

3)在视觉，语音，振动三个告警子系统打开5秒钟内，驾驶员仍没有接管车辆后，开启车外告警系统；

4)若接管告警系统启动10秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆，则车辆将自动减速；

5)如果自动驾驶系统仍能控制车辆换车道，则车辆寻找周边紧急停车地带或路边停车减速停下；如果自动驾驶系统不能控制车辆换车道，则车辆在本车道减速停下；

6)同时启动车外告警系统，提醒周围车辆注意；

7)根据车辆的运动学参数计算故障车警告标志牌放置的时间，在车辆停下来之前自动放置故障车警告标志牌。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

本发明的多通道警示装置，通过计算驾驶员是否需要接管车辆的概率，该概率是一个0～1的概率，能够让驾驶员有所准备，而不是到最后一刻再突然告诉驾驶员需要接管，通过合适的人机界面把这个需要接管的概率呈现给驾驶员，可以让驾驶员做好提前接管准备，降低自动驾驶车辆的事故率，而不是简单的接管或者不接管两种状态；

本发明通过多通道告警的设计，包括嗅觉通道及时唤醒驾驶员，以及具体的振动设计，不管驾驶员在车上什么位置，都可以及时唤醒驾驶员，降低自动驾驶车辆的事故率。

附图说明

图1为本发明实施例中多通道警示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中座椅的振动头的安装位置之意图；

图3为本发明实施例中气味告警子系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中车外告警系统的显示示意图；

图5为本发明实施例中故障车警告标志牌自动安放系统的结构示意图；

图6为本发明实施例中故障车警告标志牌自动安放系统的机械结构处于折叠状态的示意图；

图7为本发明实施例中故障车警告标志牌自动安放系统的机械结构掉落时的状态图；

图8为本发明实施例中故障车警告标志牌自动安放系统的机械结构落地时状态图；

图9为本发明实施例中故障车警告标志牌自动安放系统的机械结构处于折叠状态的俯视图；

图10为本发明实施例中故障车警告标志牌自动安放系统的机械结构掉落时的俯视图；

图11为本发明实施例中故障车警告标志牌自动安放系统的机械结构落地时的俯视图；

图12为本发明实施例中配重块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

参见图1，本实施例的自动驾驶车辆的多通道警示装置001包括：接管概率计算系统100，人机交互系统200，接管告警系统300，车外告警系统400，和故障车警告标志牌自动安放系统500。

其中，接管概率计算系统用于计算自动驾驶车辆需要人接管的概率，该概率为前方道路驾驶复杂度和自动驾驶系统本身的故障率二者的加权平均值，即前方道路驾驶复杂度Complexity通过下式计算：

Complexity＝V(aN+bDLW+cLT+dS+eUD+fNN+gNS+hND+iR+jTL+kRS+lT+mW+nH+oM+pSL)/16

其中，V表示自动驾驶车辆的当前车速；N表示自动驾驶车辆所能探测到的其周围的机动车，非机动车，行人的数量；DLW表示自动驾驶车辆所在的车道宽度和可行驶条件(当前车道宽度大于自动车辆宽度+0.3米安全距离且车道上没有路障时，取值为0；当前车道宽度小于自动车辆宽度+0.3米安全距离或者有路障但是由其它同向车道符合可行驶条件时，取值为0.5；当前车道宽度小于自动车辆宽度+0.3米安全距离或者有路障，而且其它同向车道符合没有行驶条件时，取值为100)；LT表示车道的弯曲程度；S表示车道的坡度(平路为0；下坡为0.2～0.5；上坡为0.3～1)；UD表示道路的颠簸程度；NN、NS、ND分别表示所在车道上面的坑洼的数量、面积和深度；R表示道路情况(0.1为非路口高速公路，0.3为非路口非高速公路(非上下高速的闸道)，0.6为非路口非高速公路(上下高速的闸道)，0.5为非路口隧道，0.25为非路口城市高架道路，0.7为非路口农村道路，0.8为非路口山区道路，0.8为非路口人员聚集区(学校/医院/火车站/汽车站/公交车站/商场等)内部或者附近300米道路，0.8为非路口山区道路，0.7为只有非机动车和行人可以通过的路口或者斑马线区域，0.8为十字路口或者三叉路口含丁字路口，1为超过4个岔口的路口或者环岛等复杂路口，0.6-1为道路分道线识别不清楚)；TL表示交通灯情况(0.2是路口有交通灯且4秒内能够探测到交通灯的颜色是绿色还是红色(因为黄灯时间一般少于4秒)，0.5是路口有交通灯且但是4秒内无法探测到交通灯的颜色是绿色还是红色比如交通灯故障或者一直黄闪，1是路口但没有交通灯)；RS表示交通标志识别情况(1是探测到有与安全有关的交通标识牌(比如限速标识)但是无法识别其内容(比如被树木遮挡)，0是探测到有交通标识牌可以识别其内容)；T表示当前时间和路灯情况(0是白天，0.8为晚上+有路灯，1为晚上+无路灯)；W表示天气情况(0为晴天，0.3～0.7为阴天，0.7～1为雨雪雾雹等天气)；H表示当前路段道路历史事故率(由交管部门提供)；M表示当前道路是否正在进行维护或前方出现事故(0.5是正在进行维护或者前方是否出现事故，否则是0，由交管部门提供)；SL表示当前道路是否设有机动车、非机动车和行人隔离栏(0是有隔离栏而且其高度高于1米行人不容易翻越，0.3是有隔离栏但其高度低于1米行人容易翻越，0.5是没有隔离栏)；a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、o、p为以上各变量的权重。

a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、o、p的初始值为1/16，并通过自动驾驶车辆的在实际道路上的测试结果进行调整。

那么，自动驾驶系统需要人接管的概率(PT)＝(W1Complexity+W2PM)/2。这些权重W1和W2，在初始测试时为0.5，通过自动驾驶车辆的在实际道路上的测试结果进行调整。

接管告警系统300设有视觉告警子系统、语音告警子系统、振动告警子系统和气味告警子系统。当自动驾驶系统出现故障，必须由驾驶员接管车辆时，采用多通道(视觉，听觉，触觉和嗅觉)的告警方式唤醒在不同状态中的驾驶员接管车辆。

最优的振动模式：振动头频率250赫兹，振动位置顺序：靠背-靠背-座椅-座椅。振动头最优的排布位置如图2所示。振动头埋藏在自动驾驶车辆的每一个座椅的坐垫下(因为驾驶员/安全员不一定在驾驶座)，从坐垫表面到振动头位置不超过1厘米。

根据人机工程学测试，气味告警子系统安装在汽车内中控位置，采用浓重机油气味唤醒驾驶员。参见图3，该系统包括安装在汽车内的浓机油储存罐301、设置在浓机油储存罐301的开口处的电控阀门302、和用于将开口处的机油气味吹到车内的电控风扇303。该系统开启后，通过电动阀门302打开浓机油存储灌301，电控风扇303打开，将气味吹入车内。机油气味的特性：能和其他气味(如驾驶舱本身的空气清新剂)区别,并在工程心理学上能够表征机器出了故障，和人的心理预期一致。而且气味可以迅速扩散到整个车厢，无论驾驶员/安全员在哪个位置，都可以闻到该气味。

车外告警系统400包括设于车外的显示器和用于播放提示语的车外扬声器。在视觉，语音，振动三个告警子系统打开10秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆,车辆将自动减速，包括一下两种情形：

情形A，如果自动驾驶系统仍能控制车辆换车道,那么车辆应该寻找周边紧急停车地带或路边停车。

情形B，如果自动驾驶系统不能控制车辆换车道，那么车辆只能在本车道慢慢停下来。

参见图4，车外告警系统400的显示器包括：

1)自动驾驶车辆的顶部安装LED字符显示器：如果自动驾驶车辆是小汽车，在车顶四个位置，前后左右均放置相同显示器，字符大小20厘米X30厘米。正常行驶显示“自动驾驶中”；紧急停车时：每隔0.5秒闪烁“紧急停车”(红色字体，黑色背景)；如果自动驾驶车辆是SUV或者卡车：显示器将放置在车辆四周，中心高度同其他路面小汽车驾驶员眼睛高度；

2)已有的双闪紧急灯和单侧转向灯；

3)已有的红色停车尾灯；

车外扬声器为高音喇叭：播放“本车即将紧急停车，请避让”。

在视觉，语音，振动三个告警子系统打开5秒钟内，驾驶员仍没有接管车辆后：

a)立即开启LED字符显示器：每隔0.5秒闪烁“紧急停车”(红色字体，黑色背景)；

b1)如果车辆控制系统情形A工作，打开转向灯；b2)如果车辆控制系统情形B工作，打开双闪。

c)立即同时打开红色停车尾灯。

d)开启高音喇叭播放“本车即将紧急停车，请避让”。

人机交互系统200将接管概率计算系统100计算出来的概率展现给驾驶员，让驾驶员提前做好准备。接管概率(PT)将由人机界面模块对驾驶员进行提示，按照下表进行相应提示。这个提示系统利用了工程心理学原理，既减小了对车内人员的干扰，又利用人的阈下刺激(如车内投影)能力提高人对接管概率的知觉。

表1.人机界面模块

参见图5至图12，故障车警告标志牌自动安放系统500包括：

储存盒13，设置在车的底盘上，该储存盒的底部设有一电动门14；

底座10，设于储存盒内，并放置在电动门14上；

标志牌3，其底边通过阻尼弹簧轴12活动连接在底座10上，顶角通过锁紧机构锁紧锁紧在底座10上；

解锁件，用于解锁锁紧机构，当电动门14打开时，底座10掉落在地面，同时解锁件解锁锁紧机构，使其释放标志牌3的顶角；

限位件9，用于限制标志牌3释放时的角度；

两个方向控制翼8，通过弹簧轴7活动连接在底座10上，并通过角度固定件11限制其转动角度；

配重块6，与方向控制翼8配合作用，避免标志牌发生倾覆。

本实施例的锁紧机构为通过第一转轴1活动连接在底座10上的S型曲杆2，S型曲杆2的上端挂钩钩住标志牌3的顶角，使其处于锁紧状态。解锁件为通过第二转轴5活动连接在底座上的直杆4，直杆4倾斜放置在底座10上，当底座10落地时，直杆4的下端先着地，带动直杆4旋转，使其上端下压S型曲杆2的下端挂钩，带动S型曲杆2转动解锁。

本实施例的标志牌3按照国标GA 184-1999故障车警告标志牌制造，标准的故障车警告标志牌(正三角形边长是50厘米，高度是43.3厘米再加底座5厘米＝48.3厘米)远高于一般的轿车或者送货车的底盘到地面的高度，所以在车辆行驶中必须是碰触地面以后再打开故障车警告标志牌，再加上故障车警告标志牌采用阻尼弹簧轴需要至少1秒时间慢慢打开(那个时候车辆已经驶离自动安放故障车警告标志牌的机械装置的落地点)。

标准的故障车警告标志牌是一个平面(参见国标GA 184-1999故障车警告标志牌)，标志牌的正面必须对着后车行驶的方向。为了减小自动安放故障车警告标志牌的机械装置的方向从车底下落过程中受到可能的风/雨等流体干扰而出现的左右旋转(相对车辆行驶方向)，最大程度上保证故障车警告标志牌下落正面正对后方，通过方向控制翼8和配重块6来实现。

考虑到故障车警告标志牌非经常使用，如果设计电路和电池(电池经常因为长期不充电或者不更换而失去电力)和传感器等将影响到系统的可靠性，而本实施例中纯机械设置(不使用任何电池或者电路或者传感器)，通过一个直杆和一个曲杆的传动，巧妙地利用机械力弹起警告标志牌，提高了系统的可靠性。

为了防止直杆4在正常行驶中被误触发，电动门14在靠近直杆处留处一个斜坡，而且电动门14的厚度略高于直杆4露出底座的部分的高度。

将符合国家标准的故障车警告标志牌从车底在机动车准备紧急停车前，安放在道路上。该系统既可以用于自动驾驶，也可以用于人工驾驶车辆，它可以安置在各种车的底部，在紧急停车前自动安放标准的故障车警告标志牌。使得自动驾驶车辆可以按照我国交通法规自动安放车警告标志牌，可以降低自动驾驶车辆的二次事故率。

该故障车警告标志牌自动安放系统500的工作原理如下：

正常行驶情况下：

1.每一个自动安放故障车警告标志牌的机械结构安放在存储盒13中，方向控制翼8和标志牌3通过弹簧轴处于有张力的折叠状态，方向控制翼8在标志牌3上面。初始状态时，整个机械结构放置在储存盒内，两个方向控制翼8被压紧处于收拢的状态。

2.为了防止直杆4在正常行驶中被误触发，电动门14在靠近直杆处留处一个斜坡，而且电动门的厚度略高于直杆4露出底座10的部分的高度。

当打开存储盒时间控制算法通过控制电路和电机，打开电动门后：

1.机械结构开始从存储盒13下落，方向控制翼8受其弹簧轴7的力量立即弹开，并碰到方向控制翼8的角度固定件11呈90角度，保持装置下落方向正确。

2.机械结构碰撞地面后，直杆4的一个头接触地面，碰撞受力后直杆4顺时针转动，直杆4的另一个头后撞击S型曲杆2，S型曲杆2逆时针转动松开标志牌3，标志牌3受其阻尼弹簧轴12的力量弹起需要至少1秒钟时间打开，并碰到标志牌3的限位件9而固定到合适的角度(具体角度参见国标GA 184-1999)。此时汽车已经驶离该位置，标志牌3不会与车底盘发生碰撞。

本实施例中，通过以下公式确定故障车警告标志牌自动安放系统500的机械机构的释放时间：

其中，S为放置警告标志牌的位置，通过表2或表3确定，V_o为当前时刻的车速，a为当前时刻的加速度。如果T≤0,则立即打开存储盒的电动门。

比如白天且是非高速道路，根据相关法律和建议依据，在单一装置设计下，根据表2得到S＝50米，按照以上公式，系统自动输入当前开启本系统的时刻的车速(V_o)和加速度a(比如V_o＝20m/s，a＝-1m/s²)，计算得出从开启本子系统的时刻以后10秒后打开存储盒的电动门。

为了提高系统的可靠性，可设置双故障车警告标志牌，在车底安装两个障车警告标志牌自动安放系统500，根据表3的2个S值(S1，S2)，再根据以上公式和系统自动输入当前开启本系统的时刻的车速(V_o)和加速度a，确定2个T值(T1，T2)，并计算得出从开启本系统的时刻以后T1秒和T2秒后打开存储盒1和2的电动门。

表2.单一故障车警告标志牌安放设计(位置来自交规和建议参考易车网)：

车辆位置	时间	放置警告标志牌的位置(米)
			非高速道路	白天	S＝50
非高速道路	晚上	S＝100
			高速道路	白天	S＝150
高速道路	晚上	S＝250

表3.双故障车警告标志牌设计(位置的数字是中文的来自本发明，位置的数字是阿拉伯数字来自于交规和建议参考易车网)：

本实施例的自动驾驶车辆的多通道警示方法基于上述自动驾驶车辆的多通道警示装置实现，包括以下步骤：

S100计算自动驾驶车辆需要人接管的概率并展示被驾驶员，同时根据概率的高低，启动接管告警系统中的视觉告警子系统、语音告警子系统和振动告警子系统；

S200在视觉，语音，振动三个告警子系统打开4秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆后开启气味告警子系统；

S300在视觉，语音，振动三个告警子系统打开5秒钟内，驾驶员仍没有接管车辆后，开启车外告警系统；

S400若接管告警系统启动10秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆，则车辆将自动减速；

S500如果自动驾驶系统仍能控制车辆换车道，则车辆寻找周边紧急停车地带或路边停车减速停下；如果自动驾驶系统不能控制车辆换车道，则车辆在本车道减速停下；

S600同时启动车外告警系统，提醒周围车辆注意；

S700根据车辆的运动学参数计算故障车警告标志牌放置的时间，在车辆停下来之前自动放置故障车警告标志牌。

Claims (10)

1.一种自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，包括：

接管概率计算系统，用于计算自动驾驶车辆需要人接管的概率，所述概率为前方道路驾驶复杂度和自动驾驶系统本身的故障率二者的加权平均值；

人机交互系统，将所述概率展现给驾驶员，让驾驶员提前做好准备；

接管告警系统，设有视觉告警子系统、语音告警子系统、振动告警子系统和气味告警子系统；

车外告警系统，包括设于车外的显示器和用于播放提示语的车外扬声器。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，所述的前方道路驾驶复杂度Complexity通过下式计算：

Complexity＝V(aN+bDLW+cLT+dS+eUD+fNN+gNS+hND+iR+jTL+kRS+lT+mW+nH+oM+pSL)/16

其中，V表示自动驾驶车辆的当前车速；N表示自动驾驶车辆所能探测到的其周围的机动车，非机动车，行人的数量；DLW表示自动驾驶车辆所在的车道宽度和可行驶条件；LT表示车道的弯曲程度；S表示车道的坡度；UD表示道路的颠簸程度；NN、NS、ND分别表示所在车道上面的坑洼的数量、面积和深度；R表示道路情况；TL表示交通灯情况；RS表示交通标志识别情况；T表示当前时间和路灯情况；W表示天气情况；H表示当前路段道路历史事故率；M表示当前道路是否正在进行维护或前方出现事故；SL表示当前道路是否设有机动车、非机动车和行人隔离栏；a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、o、p为以上各变量的权重。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、o、p的初始值为1/16，并通过自动驾驶车辆的在实际道路上的测试结果进行调整。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，所述的视觉告警子系统包括设置在方向盘上的LED环圈和车内的LED投影灯；所述的语音告警子系统包括设置在车内的扬声器；所述的振动告警子系统包括安装在每个座位上的振动头。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，所述的气味告警子系统包括安装在汽车内的浓机油储存罐、设置在所述浓机油储存罐的开口处的电控阀门、和用于将所述开口处的机油气味吹到车内的电控风扇。

6.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，还包括故障车警告标志牌自动安放系统，该系统包括：

储存盒，设置在车的底盘上，该储存盒的底部设有一电动门；

底座，设于所述储存盒内，并放置在所述电动门上；

标志牌，其底边通过阻尼弹簧轴活动连接在所述底座上，顶角通过锁紧机构锁紧锁紧在所述底座上；

解锁件，用于解锁所述锁紧机构，当所述电动门打开时，所述底座掉落在地面，同时所述解锁件解锁所述锁紧机构，使其释放所述标志牌的顶角；

限位件，用于限制标志牌释放时的角度。

7.根据权利要求6所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，所述的底座上还设有配重块和两个方向控制翼，两方向控制分别位于所述标志牌的底边的两侧；所述方向控制翼通过弹簧轴活动连接在所述底座上，并通过角度固定件限制其转动角度。

8.根据权利要求7所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，所述的限位件和角度固定件均通过弹簧轴活动安装在所述底座上；所述限位件具有小于90度的自由转动空间，所述角度固定件的转动空间为90度。

9.根据权利要求6所述的自动驾驶车辆的多通道警示装置，其特征在于，所述的锁紧机构为通过第一转轴活动连接在所述底座上的S型曲杆，所述S型曲杆的上端挂钩钩住所述标志牌的顶角，使其处于锁紧状态；

所述的解锁件为通过第二转轴活动连接在所述底座上的直杆，所述直杆倾斜放置在所述底座上，当所述底座落地时，所述直杆的下端先着地，带动直杆旋转，使其上端下压所述S型曲杆的下端挂钩，带动所述S型曲杆转动解锁。

10.一种自动驾驶车辆的多通道警示方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)计算自动驾驶车辆需要人接管的概率并展示被驾驶员，同时根据概率的高低，启动接管告警系统中的视觉告警子系统、语音告警子系统和振动告警子系统；

2)在视觉，语音，振动三个告警子系统打开4秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆后开启气味告警子系统；

3)在视觉，语音，振动三个告警子系统打开5秒钟内，驾驶员仍没有接管车辆后，开启车外告警系统；

4)若接管告警系统启动10秒钟以上，驾驶员仍没有接管车辆，则车辆将自动减速；

5)如果自动驾驶系统仍能控制车辆换车道，则车辆寻找周边紧急停车地带或路边停车减速停下；如果自动驾驶系统不能控制车辆换车道，则车辆在本车道减速停下；

6)同时启动车外告警系统，提醒周围车辆注意；

7)根据车辆的运动学参数计算故障车警告标志牌放置的时间，在车辆停下来之前自动放置故障车警告标志牌。

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