CN112550283A - 车辆控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种车辆控制系统，即使在本车辆的行进方向上无法确认障碍物的情况下，也抑制由驾驶员的误操作引起的本车辆的突然加速，并避免事故发生从而确保安全。车辆控制系统具备：驾驶辅助单元；作为行驶环境检测部的相机单元；作为驾驶员状态监视部的驾驶员监视系统。驾驶辅助单元具备：检测由驾驶员的操作引起的加速状态的加速状态检测部；判断驾驶员的表情的突变的表情突变判断部；在本车辆的行进方向上未检测出需要避免碰撞的物体且在检测到由驾驶员的操作引起的突然加速之后紧接着判断为驾驶员的表情发生了突变时，抑制本车辆的加速的加速抑制部。

Description

车辆控制系统

技术领域

本发明涉及一种抑制由驾驶员的误操作引起的车辆的加速的车辆控制系统。

背景技术

在汽车等车辆中，提出了各种在车辆的起步时和/或行驶过程中驾驶员进行了将加速踏板及制动踏板踩错等误操作的情况下，抑制车辆的加速从而确保安全的技术。

例如，在专利文献1(日本专利第5550629号公报)中，提出了如下技术：检测与本车辆行进方向上的障碍物之间的距离，在检测到的距离为预定距离以内时，若检测出加速开度增大，则开始发动机输出扭矩的抑制控制来禁止本车辆的快速移动。

此外，在专利文献2(日本专利第6075575号公报)中，提出了如下技术：在上坡的道路上，在根据由单目相机拍摄到的图像而判定为前方有障碍物的情况下，将由动力源产生的驱动力抑制为比要求驱动力小且车辆不后退的驱动力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5550629号公报

专利文献2：日本专利第6075575号公报

发明内容

技术问题

然而，专利文献1和/或专利文献2所公开那样的现有技术，只是以前方存在障碍物的情况为前提，也可以称为避免与障碍物碰撞的碰撞规避控制的前一阶段的控制。因此，在车辆的行进方向上不能确认障碍物的情况下，例如，在车辆面对大海、河流停止的情况、车辆在悬崖等的近前停止这样的情况下，即使驾驶员误操作进行了加速操作也无法抑制车辆的突然加速，难以确保安全。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供即使在本车辆的行进方向上无法确认障碍物的情况下，也能够抑制由驾驶员的误操作引起的本车辆的突然加速，并防患于未然避免事故发生而确保安全的车辆控制系统。

技术方案

本发明的一个方式的车辆控制系统具有：检测本车辆的行进方向上的行驶环境的行驶环境检测部；检测由驾驶员的操作引起的加速状态的加速状态检测部；基于拍摄驾驶员而得的图像来监视驾驶员的状态，并检测以所述驾驶员的面部为中心的表情的驾驶员状态监视部；基于所述驾驶员状态监视部的检测结果来判断所述驾驶员的所述表情的突变的表情突变判断部；以及在由所述行驶环境检测部在所述本车辆的行进方向上未检测出需要避免碰撞的物体，且在通过所述加速状态检测部检测到由所述驾驶员的操作引起的突然加速之后紧接着通过所述表情突变判断部判断为所述驾驶员的所述表情发生了突变时，抑制所述本车辆的加速的加速抑制部。

技术效果

根据本发明，即使在本车辆的行进方向上无法确认障碍物的情况下，也能够抑制由驾驶员的误操作引起的本车辆的突然加速，并能够在事故发生之前就避免事故发生从而确保安全。

附图说明

图1是车辆控制系统的概要构成图。

图2是示出驾驶员监视相机的配置的说明图。

图3是示出加速抑制的控制时机的说明图。

图4是加速抑制判定处理的流程图。

符号说明

1 车辆控制系统

10 驾驶辅助单元

11a 加速状态检测部

11b 表情突变判断部

11c 加速抑制部

12 驾驶辅助开关

13 驾驶状态检测传感器

14 加速传感器

20 相机单元

23 环境识别部

30 驾驶员监视系统

31 驾驶员监视相机

33 表情检测部

40 制动驱动控制单元

50 转向控制单元

60 信息通知单元

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是车辆控制系统的概要构成图。在本实施方式中，图1所示的车辆控制系统1作为搭载于车辆的控制系统以辅助驾驶员的驾驶操作的驾驶辅助单元10为中心而构成。

具体地，车辆控制系统1被构成为具备：驾驶辅助单元10、作为行驶环境检测部的相机单元20、作为监视驾驶员的状态的驾驶员状态监视部的驾驶员监视系统30、制动驱动控制单元40、转向控制单元50、以及信息通知单元60。每个单元及系统具备计算机系统，并通过车内网络以能够彼此通信的方式连接，该计算机系统具备具有单一或多个处理器的计算机及其周边设备。

此外，在驾驶辅助单元10连接有驾驶辅助开关12、驾驶状态检测传感器13、和加速传感器14。驾驶辅助开关12是驾驶员在希望进行驾驶辅助行驶时开启的开关。驾驶状态检测传感器13是检测车辆的驾驶状态(车速、纵向加速度、转向角、横摆角速度等)的装置，且是车速传感器、加速度传感器、转向角传感器、横摆角速度传感器等检测本车辆的驾驶状态的传感器的总称。此外，加速传感器14是将驾驶员的加速踏板P(参照图2)的踩踏量作为加速开度来检测的传感器。

相机单元20固定于本车辆的驾驶室内前部的上部中央，并具有由夹着车宽方向中央而配设在左右对称的位置的主相机21a和副相机21b构成的车载相机(立体相机)、图像处理单元(IPU)22以及环境识别部23。

两个相机21a、21b各自内置有CCD和/或CMOS等摄像元件，并以不同的视点即具有视差的方式拍摄本车辆前方的行驶环境。由此，获取在进行立体图像处理时所需的基准图像(主图像)及比较图像(副图像)。用这两个相机21a、21b拍摄得到的本车前方的行驶环境的图像信号被传送至IPU22，并在被进行预定的图像处理后，被传送至环境识别部23。

环境识别部23对基于主相机21a的拍摄图像的基准图像及基于副相机21b的拍摄图像的比较图像进行匹配处理，求出两图像之间的对应位置的像素偏移量(视差)，并将该像素偏移量转换成亮度数据等而生成距离图像。根据三角测量的原理，将距离图像上的点坐标转换为以本车辆为中心的实际空间上的点，并三维地识别本车辆所行驶的道路的白线(车道线)、本车辆的行进方向上存在的立体物、行驶在本车辆前方的车辆等。

驾驶员监视系统30具备拍摄驾驶员的驾驶员监视相机31、对利用驾驶员监视相机31拍摄得到的图像进行图像处理的IPU32、以及基于利用IPU32进行了处理的驾驶员的图像，针对每个获取图像检测以驾驶员的面部为中心的表情的表情检测部33。

图2是示出驾驶员监视相机的配置的说明图，例如，在本车辆M的驾驶座前方的仪表板设置有驾驶员监视相机31。驾驶员监视相机31被设定为从正面拍摄操作加速踏板P时的驾驶员D。利用驾驶员监视相机31拍摄得到的驾驶员D的图像在经IPU32处理后，被传送给表情检测部33。

表情检测部33基于驾驶员D的图像，针对每个获取图像检测以驾驶员D的面部为中心的驾驶员D的表情。例如，表情检测部33检测驾驶员D的面部的状态(瞳孔的张开状况、视线的方向、鼻孔和/或嘴的状态)，握着方向盘H的手臂和/或肩部的状态等作为驾驶员D的表情。

制动驱动控制单元40控制由电动马达和/或内燃机所产生的行驶驱动力，此外，控制本车辆的行驶速度、前进与后退的切换、制动等。例如，制动驱动控制单元40基于来自检测发动机运行状态的各种传感器类的信号以及通过车内网络得到的各种控制信息，来控制发动机的运行状态，此外，基于制动开关、4个轮的车轮速、转向角、横摆角速度、其他车辆信息，与驾驶员的制动操作相独立地控制4个轮的制动装置(未图示)。进一步地，制动驱动控制单元40基于各轮的制动力来计算出各轮的制动液压，从而进行防抱死制动控制和/或防侧滑控制等。

转向控制单元50基于例如车速、驾驶员的转向扭矩、转向角、横摆角速度、及其他车辆信息，来控制设置于转向系统的电动助力转向装置(EPS)51所产生的转向扭矩。该转向扭矩的控制作为针对EPS装置51的电动马达的电流控制来执行，该EPS装置51实现用于使实际转向角与目标转向角一致的目标转向扭矩。EPS装置51将来自转向控制单元50的目标转向扭矩作为指示扭矩，通过例如PID控制来控制与该指示扭矩对应的电动马达的驱动电流。

信息通知单元60控制在车辆的各种装置发生异常的情况下为引起驾驶员注意的警报、以及向驾驶员提示的各种信息的输出。例如，使用监视器、显示器、报警灯等视觉上的输出、以及扬声器、蜂鸣器等听觉上的输出中的至少一种来提示警告和/或控制信息。信息通知单元60向驾驶员提示本车辆的行驶过程中的控制状态，此外，在包含驾驶辅助的行驶控制因驾驶员的操作而中止的情况下，将当时的驾驶状态提示给驾驶员。

在以上的车辆控制系统1中，如果在行驶过程中将驾驶辅助开关12开启，则驾驶辅助单元10基于由相机单元20检测出的本车辆的行进方向上的行驶环境，执行各种驾驶辅助控制。例如，驾驶辅助单元10作为驾驶辅助控制而执行将本车辆的行驶位置维持在车道线内的车道保持控制、防止本车辆向行驶车道外偏离的车道偏离防止控制、用于预测碰撞危险性而避免碰撞或减轻碰撞损失的碰撞前制动控制、根据前行车辆的捕获结果来自动切换跟随行驶和定速行驶的自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)等。

此外，驾驶辅助单元10在本车辆的起步时和/或行驶过程中监视驾驶员的加速操作，在进行了成为突然加速的急剧的加速操作的情况下，对该急剧的加速操作是否为驾驶员的误操作所致进行判断。然后，驾驶辅助单元10在判断为驾驶员错误地进行了急剧的加速操作的情况下，抑制车辆的加速而确保安全，并在事故发生之前避免事故发生。因此，驾驶辅助单元10具备加速状态检测部11a、表情突变判断部11b、以及加速抑制部11c。

加速状态检测部11a基于来自加速传感器14的信号检查加速开度的变化，并检测加速状态。例如，加速状态检测部11a在每次达到预定的时间时计算出加速开度α的变化量Δα，并将该变化量Δα与设定开度αset进行比较。然后，加速状态检测部11a在Δα＜αset的情况下，检测为驾驶员较缓和地踩踏了加速踏板的通常的加速状态，在Δα≥αset的情况下，检测为驾驶员急剧地踩踏了加速踏板的突然加速状态。

表情突变判断部11b监视由驾驶员监视系统30的表情检测部33检测出的驾驶员的表情，并判断在驾驶员的急剧的加速操作所引起的突然加速后驾驶员的表情是否发生突变。例如，表情突变判断部11b构建将车辆的驾驶状态及驾驶员的图像输入到神经网络中等而学习了驾驶员的表情的数据库。

在该驾驶员的表情的数据库中记录有通常的加速状态下的驾驶员的面部的肌肉状态、瞳孔面积、视线的变化、手臂和/或肩部的身体状态、嘴部的状态等的表情，并且记录有成为了突然加速状态时的表情，学习并辨别通常的加速状态下的表情与突然加速状态下的表情。

例如，表情突变判断部11b在驾驶员的表情符合以下的任一种的情况下，判断为驾驶员的表情发生了突变。即，表情突变判断部11b在根据驾驶员的表情的数据库，识别出驾驶员的面部的肌肉僵硬、瞳孔面积的急剧扩大、视线集中到一点的情况下；根据驾驶员的手臂和/或肩部的状态识别出身体的僵硬的情况下；驾驶员的瞳孔面积增大并且嘴部张大等而识别出驾驶员正在惊慌的情况下，判断为驾驶员的表情发生了突变。

在利用相机单元20在本车辆的行进方向上没有检测到需要避免碰撞的物体(障碍物)，且在通过加速状态检测部11a检测到由驾驶员的加速操作引起的突然加速之后，紧接着，通过表情突变判断部11b判断为驾驶员的表情发生了突变的情况下，加速抑制部11c判断为驾驶员错误地进行了加速操作而执行抑制本车辆的加速的加速抑制控制。该加速抑制控制以本车辆的从停止开始起步时或行驶过程中的突然加速状态为对象，在驾驶员踩踏加速踏板而进行了突然加速之后紧接着经过设定时间后判断为驾驶员的表情发生了突变的情况下，通过制动驱动控制单元40来执行。

图3是示出加速抑制的控制时机的说明图。如果通过加速状态检测部11a检测到由驾驶员的加速操作引起的突然加速，则如图3所示将突然加速标志Frac设为ON(Frac＝1)。然后，在突然加速标志Frac被设为ON之后紧接着经过设定时间Tset后，通过表情突变判断部11b判断为驾驶员的表情发生了突变的情况下，将表情突变标志Fdrv设为ON(Fdrv＝1)。

这里，在考虑到从驾驶员进行急剧的加速操作起到意识到误操作或者感觉到异常为止的驾驶员的反应时间的基础上，将设定时间Tset设定为尽可能早地进行加速抑制的控制干预的时间。例如，设定为Tset＝1～2sec。

在本车辆前方未检测到障碍物的状态下突然加速标志Frac及表情突变标志Fdrv都为ON的情况下，加速抑制部11c将加速抑制标志Fdec设为ON(Fdec＝1)，并向制动驱动控制单元40发送信息。制动驱动控制单元40在加速抑制标志Fdec为OFF(Fdec＝0)的通常状态下，根据基于来自加速传感器14的信号的加速开度，以预先设定的特性来控制发动机和/或电动马达的驱动力。另一方面，如果加速抑制标志Fdec被设为ON，则制动驱动控制单元40执行驱动力抑制控制和制动控制中的至少一方的控制，并抑制本车辆的过度加速，该驱动力抑制控制将针对加速开度的驱动力控制为小于通常情况。

在该情况下，加速抑制的程度依赖于本车辆的行进方向上的行驶环境而进行调整。例如，在本车辆的行进方向的较远处存在在检测时刻不需要避免碰撞的物体的情况下，与不存在物体的情况相比，加速抑制部11c降低驱动力或者增强制动力。此外，还根据本车辆的行进方向上的可行驶空间来调整加速抑制的程度，可行驶空间越小，则将加速抑制的程度设定得越强。例如，在本车辆面对大海和/或河流停止的情况、在本车辆的前方存在悬崖而有坠落的危险性的情况下等，与在前方的道路上不存在成为障碍的物体的情况相比，加速抑制的程度被加强。

接下来，利用由驾驶辅助单元10执行的加速抑制判定处理的流程图对车辆控制系统1的加速抑制的动作进行说明。图4为加速抑制判定处理的流程图。

驾驶辅助单元10在加速抑制判定处理的最初的步骤S1中，读取来自相机单元20的信息，确认本车辆前方是否存在需要避免碰撞的物体(障碍物)。在本车辆前方存在障碍物的情况下，驾驶辅助单元10从步骤S1进入步骤S6的处理，指示制动驱动控制单元40及转向控制单元50而执行用于规避障碍物的障碍物规避控制。

另一方面，在本车辆前方无障碍物的情况下，驾驶辅助单元10从步骤S1进入步骤S2的处理，参照突然加速标志Frac而检查本车辆是否处于突然加速状态。如上所述，突然加速标志Frac为在根据每次达到预定的时间时算出的加速开度的变化量而检测到突然加速状态时被设为ON的标志。

在步骤S2中未处于突然加速状态的情况下(Frac＝0)，驾驶辅助单元10进入步骤S5的处理，指示制动驱动控制单元40及转向控制单元50使其执行通常的驾驶控制。

另一方面，在步骤S2中处于突然加速状态的情况下(Frac＝1)，驾驶辅助单元10进一步在步骤S3中参照表情突变标志Fdrv，并判断在突然加速后紧接着驾驶员的表情是否发生了突变。如上所述，表情突变标志Fdrv为在判断为突然加速状态之后紧接着经过设定时间Tset(例如，Tset＝1～2sec)后，由驾驶员监视系统30判断为检测到的驾驶员的表情发生了突变时被设为ON的标志。

在突然加速之后紧接着驾驶员的表情无变化的情况下(Frac＝1、Fdrv＝0)，驾驶辅助单元10从步骤S3进入步骤S5而执行通常的驾驶控制。另一方面，在突然加速之后紧接着驾驶员的表情发生了突变的情况下(Frac＝1且Fdrv＝1)，驾驶辅助单元10从步骤S3进入步骤S4的处理，指示制动驱动控制单元40使其执行加速抑制控制。该加速抑制控制被执行为驱动力控制及制动控制中的至少一方的控制。

如此在本实施方式中，在本车辆的行进方向上未检测出障碍物，且在检测出由驾驶员的操作引起的突然加速之后紧接着判断为驾驶员的表情发生了突变的情况下，抑制本车辆的加速。因此，能够防止因驾驶员的误操作而使本车辆过度加速，并能够确保安全而在事故发生之前避免事故发生。

特别地，在本车辆面对前方不存在立体物的大海和/或河流而停止的情况、在悬崖等的近前前方成为空间的场所停止的情况下，能够有效地抑制由驾驶员的误操作引起的突然加速。而且，在本车辆的行进方向上未检测到障碍物的情况下，允许由通常的驾驶操作引起的突然加速，因此，不会给驾驶员带来不适感。

Claims (7)

1.一种车辆控制系统，其特征在于，具备：

行驶环境检测部，其检测本车辆的行进方向上的行驶环境；

加速状态检测部，其检测由驾驶员的操作引起的加速状态；

驾驶员状态监视部，其基于拍摄驾驶员而得的图像来监视驾驶员的状态，并检测以所述驾驶员的面部为中心的表情；

表情突变判断部，其基于所述驾驶员状态监视部的检测结果来判断所述驾驶员的所述表情的突变；以及

加速抑制部，其在由所述行驶环境检测部在所述本车辆的行进方向上未检测到需要避免碰撞的物体，且在通过所述加速状态检测部检测到由所述驾驶员的操作引起的突然加速之后紧接着通过所述表情突变判断部判断为所述驾驶员的所述表情发生了突变时，抑制所述本车辆的加速。

2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，

所述表情突变判断部在识别出所述驾驶员的面部的僵硬、视线集中于一点、身体的僵硬中的任一种的情况下，判断为所述驾驶员的所述表情发生了突变。

3.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，

所述加速抑制部以所述本车辆的从停止开始起步时或者行驶过程中的突然加速状态为控制对象。

4.根据权利要求2所述的车辆控制系统，其特征在于，

所述加速抑制部以所述本车辆的从停止开始起步时或者行驶过程中的突然加速状态为控制对象。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的车辆控制系统，其特征在于，

所述加速抑制部在所述本车辆的行进方向上存在在检测时刻不需要避免碰撞的物体的情况下，增强所述加速抑制的程度。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的车辆控制系统，其特征在于，

所述加速抑制部随着所述本车辆的行进方向上的可行驶空间变得越小，越增强所述加速抑制的程度。

7.根据权利要求5所述的车辆控制系统，其特征在于，

所述加速抑制部随着所述本车辆的行进方向上的可行驶空间变得越小，越增强所述加速抑制的程度。

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