CN113335364A - 一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，包括：控制模块、采集模块、执行模块和处理模块。控制模块与处理模块信号连接，处理模块配置于采集控制模块，得到变化信息。处理模块还分别与执行模块和采集模块信号连接，处理模块用于根据变化信息发出控制信号至执行模块，执行模块用于接收控制信号并执行相对应的操作，采集模块用于获取车辆外部的环境信息并上传至控制模块，控制模块还用于接收环境信息并进行信号处理并为驾驶员提供可视化的环境信息。本发明可实现汽车在无人驾驶过程中，人和机器互相监督，提高安全性。采用移动式方向盘，减少撞车或紧急刹车中由于惯性而撞击到方向盘而造成可能的猛烈撞击。

Description

一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统

技术领域

本发明属于车辆控制系统领域，尤其涉及一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统。

背景技术

在追求精神和生活的今天，汽车已经普遍存在于人们的家中。随着现代高新技术的迅速发展，数字化、信息化和智能化越来越多的运用到人类社会的生产、生活的各个方面，智能车辆也在渐渐地出现在人们的生活中。

目前，汽车的自动化功能越来越完备，基于部分自动化汽车——行驶过程中司机和汽车共享汽车控制权，在某些预设环境下司机能够完全脱离控制系统，但司机需要随时待命，且需要在短时间内接管汽车。然而在现有技术中，能够自动驾驶的车辆的方向盘仍为传统式方向盘，方向盘并没有相应地智能化、多功能化地设计。因此，本申请提供一种智能方向盘控制系统，正驾驶室不再安装方向盘，使得在正常行驶的同时，可减少交通事故中胸腔撞击方向盘至重伤的情况。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，以解决如何提高汽车在无人驾驶中的安全性的技术问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，包括：控制模块、采集模块、执行模块和处理模块。控制模块与处理模块信号连接，处理模块配置于采集控制模块，得到变化信息。处理模块还分别与执行模块和采集模块信号连接，处理模块用于根据变化信息发出控制信号至执行模块，执行模块用于接收控制信号并执行相对应的操作，采集模块用于获取车辆外部的环境信息并上传至控制模块，控制模块还用于接收环境信息并进行信号处理并为驾驶员提供可视化的环境信息。

具体地，控制模块包括驾驶模式切换单元、灯光控制单元、喇叭控制单元、制动单元、方向控制单元和动力控制单元。驾驶模式切换单元用于在自动驾驶模式和手动驾驶模式之间进行切换。灯光控制单元用于控制汽车转向灯、远近灯光、雾灯、危险指示灯和雨刷器开启与关闭。喇叭控制单元用于控制汽车喇叭以实现对周围行人和其他车辆注意警告。制动单元用于控制汽车实现紧急制动。方向控制单元用于控制汽车轮胎的转向，实现运行中转向。动力控制单元用于控制汽车前进与倒车，以及汽车行驶速度。

其中，处理模块包括按键控制器和PLC控制器，按键控制器配置于采集驾驶模式切换单元、灯光控制单元、喇叭控制单元、制动单元、方向控制单元和动力控制单元的按键状态变化，得到变化信息，PLC控制器用于接收变化信息并进行信号处理，然后发出控制信号至执行模块内相对应的执行单元。

其中，采集模块包括环境摄像头、GPS和雷达。环境摄像头实时得到汽车周围准确的视图，获取汽车周围的行人、车辆、交通路标的路况信息。GPS用于提供定位信息。雷达用于获取汽车周围的障碍物信息。

进一步优选地，还包括显示模块，显示模块用于从处理模块接收处理后的路况信息、定位信息和障碍物信息，以此为驾驶员提供可视化的环境信息。

进一步优选地，还包括无线通讯模块，无线通信模块用于将处理模块分别与采集模块和执行模块实现无线通讯连接。

进一步优选地，还包括电源模块，电源模块用于为控制模块和处理模块提供电力支持。

进一步优选地，还包括验证模块，验证模块用于识别驾驶人身份，若识别成功则启动控制模块，否则，控制模块保持关闭。验证模块包括人脸摄像头和指纹识别部。人脸摄像头用于拍摄驾驶员人脸，以进行人脸识别确定驾驶人身份。指纹识别部用于获取驾驶员指纹，以进行指纹识别确定驾驶人身份。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明可实现汽车在无人驾驶过程中，遇到危急情况驾驶员可以采取紧急人为控制，人和机器互相监督，驾车更加安全。另外，本发明可以将移动式方向盘替换传统的固定式方向盘，使用时从车上储槽取出使用，使用完毕时再放回储槽，减少撞车或紧急刹车中驾驶员前胸及以下部位由于惯性而撞击到方向盘而造成可能的猛烈撞击。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明的一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统的结构示意图；

图2为本发明的一种控制模块的正面结构示意图；

图3为本发明的一种控制模块的背面结构示意图；

图4为本发明的使用基于自动化汽车的智能方向盘控制系统的流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例

参看图1至图4，本实施例提供一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统。现从具体使用角度对本实施例进行详细说明。

参看图1和图2，在本实施例中，包括控制模块、采集模块、执行模块、处理模块、显示模块、无线通讯模块、电源模块和验证模块等多个模块。其中，控制模块、处理模块、显示模块、无线通讯模块、电源模块和验证模块均集成于智能方向盘上，此外智能方向盘为可移动式设计，即该智能方向盘可与汽车本体处于脱离使用。而采集模块和执行模块则安装于汽车本体上，具体可参看图1。

具体地，在使用智能方向盘之前，需要将驾驶员信息的进行录入，录入信息包含身份证、驾驶证、人脸图像和指纹等。等驾驶信息录入成功后，才能使用方向盘，且每次使用汽车都需要对驾驶人的指纹识别或者人脸识别。参看图2和图3，具体通过设置于智能方向盘上的验证模块，包括设于智能方向盘正面的人脸摄像头、设于智能方向盘背面的指纹识别部。人脸摄像头用于拍摄驾驶员人脸，以进行人脸识别确定驾驶人身份，同时也时刻通过人脸摄像头进行摄像监督，判断是否一直是驾驶员本人在操作。指纹识别部用于获取驾驶员指纹，以进行指纹识别确定驾驶人身份。当识别成功则启动智能方向盘并与汽车实现无线通讯，否则，方向盘保持关闭状态。此外，参看图3，智能方向盘背部的两侧手持处还设置感应模块，通过红外感应用来确认驾驶员的双手是否都正确把持方向盘，保证驾驶员是正确驾驶状态，确保行车途中驾驶员精神集中，确保行车安全。

参看图4，当汽车启动时，上述多个模块进行系统初始化，初始化完成后，驾驶员通过智能方向盘进行身份识别，识别成功后，驾驶员选择驾驶模式，默认为无人驾驶模式。若选择人工驾驶，则驾驶过程需要驾驶员通过方向盘的控制模块发送指令让汽车执行驾驶任务，若选择无人驾驶模式，则在方向盘上确认即可进行无人驾驶，若遇到紧急情况，也可及时使用方向盘进行人工干预，确保行驶安全。参看图2和图3，控制模块包括驾驶模式切换单元、灯光控制单元、喇叭控制单元、制动单元、方向控制单元和动力控制单元。驾驶模式切换单元即A/M键，可在自动驾驶模式和手动驾驶模式之间进行来回切换，默认为自动驾驶模式，按下后切换模式并通过智能方向盘控制汽车。

另外，参看图2，灯光控制单元设于智能方向盘的正面，包括控制远近灯光、雾灯、危险指示灯和雨刷器开启与关闭的灯光组合控制按键，以及控制左、右转向灯的左转向灯按键和右转向灯按键。可在汽车行驶过程中进行相对应的灯光、雨刷器操作，方便快捷。

参看图2，在本实施例中，喇叭控制单元设置于智能方向盘的正面右侧，在汽车的行驶过程中，驾驶员根据需要和规定发出必需的音响信号，即用于控制汽车喇叭以实现对周围行人和其他车辆注意警告，保证交通安全，同时还用于催行与传递信号。

参看图2，制动单元同样设置于智能方向盘的正面，即紧急制动按键，可控制汽车实现紧急制动，当汽车在行驶过程中遇到紧急情况时，驾驶员可以迅速，正确的使用紧急制动按钮，在最短距离内将车停住。在紧急制动按键旁边为方向控制单元，即方向转角控制按键，控制汽车轮胎的转向，实现运行中转向。其按键包括圆弧形的左转向键、右转向键以及圆形的摆正键，左转向键、右转向键控制汽车的左转和右转以及转的角度，圆弧上的控件拨到什么位置，转换相应角度。摆正键，只在启动汽车或者汽车停靠结束时使用，按键按下，汽车的车轮就回正。

本实施例中，参看图2，还设有动力控制单元，以此控制汽车前进与倒车，以及汽车行驶速度。驾驶员按下控制单元的进按键，汽车前进驾驶；按下退按键，汽车倒车驾驶。当选定汽车前进与倒车后，采集模块将道路信息实时采集发送给汽车控制模块，汽车自动选择适合的车速前进和倒车。

具体地，在本实施例中，处理模块设于方向盘内部，包括按键控制器和PLC控制器。PLC控制器与按键控制器电连接，按键控制器采用循环方式不断扫描设于方向盘上的按键，当按键状态发生变化时，将按键变化信息发送到PLC控制器。

PLC控制器还分别与执行模块和采集模块信号连接，PLC控制器用于基于变化信息发出控制信号至执行模块，执行模块用于接收控制信号并执行相对应的操作，采集模块用于获取车辆外部的环境信息并上传至控制模块，控制模块用于接收环境信息并进行信号处理并为驾驶员在显示模块上提供可视化的环境信息。

举例说明，PLC控制器作为控制的主要单元，在驾驶员实行某项操作后，根据其程序设置和逻辑判断，将待处理的指令执行通过无线传输方式传送到执行模块的相对应的单元，通过安装于汽车内的自动化机器管理控制系统执行特定控制单元指令，使汽车按照操作行驶，汽车正确执行操作后，经PLC控制器反馈执行结果至显示模块。

其中，执行模块主要用于控制汽车，包括接收指令控制汽车方向的方向转角控制器、接收指令控制汽车制动的紧急制动器、接收指令控制汽车灯光的灯光控制器等。

其中，参看图1，采集模块会将采集的信息经处理模块至显示模块显示，采集模块包括环境摄像头、GPS和雷达。环境摄像头实时得到汽车周围准确的视图，通过深度学习识别出汽车周围的行人、车辆、交通路标等路况信息，最后传到显示模块，方便驾驶员更好把握路况信息，做出及时的制动操作。GPS用于提供定位信息,配合设置于方向盘的导航按键，在显示模块上显示导航信息，实现智能导航。雷达则用于获取汽车周围的障碍物信息，最后传到显示模块，检测环境摄像头的拍摄死角是否存在障碍物。

显示模块为设于方向盘中间位置的一块显示屏，用于从处理模块接收处理后的路况信息、定位信息和障碍物信息，以此为驾驶员提供可视化的环境信息，从而实时掌握道路信息。还能接收执行模块的反馈信息，了解汽车运行情况。也能显示导航画面，提供车载导航。

较优地，还包括无线通讯模块，无线通信模块用于将处理模块分别与采集模块和执行模块实现无线通讯连接，即方向盘与汽车之间实现一对一无线匹配。

较优地，还包括电源模块，电源模块用于为方向盘上所有模块提供电力支持。具体地，方向盘正面设有电源指示灯，用于提醒方向盘剩余电量，方向盘背部设有充电口，为方向盘电量不足时充电使用。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，包括：控制模块、采集模块、执行模块和处理模块；

所述控制模块与所述处理模块信号连接，所述处理模块配置于采集所述控制模块，得到变化信息；

所述处理模块还分别与所述执行模块和所述采集模块信号连接，所述处理模块用于根据所述变化信息发出控制信号至所述执行模块，所述执行模块用于接收所述控制信号并执行相对应的操作，所述采集模块用于获取车辆外部的环境信息并上传至所述控制模块，所述控制模块还用于接收所述环境信息并进行信号处理并为驾驶员提供可视化的所述环境信息。

2.根据权利要求1所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，所述控制模块包括驾驶模式切换单元、灯光控制单元、喇叭控制单元、制动单元、方向控制单元和动力控制单元；

所述驾驶模式切换单元用于在自动驾驶模式和手动驾驶模式之间进行切换；

所述灯光控制单元用于控制汽车转向灯、远近灯光、雾灯、危险指示灯和雨刷器开启与关闭；

所述喇叭控制单元用于控制汽车喇叭以实现对周围行人和其他车辆注意警告；

所述制动单元用于控制汽车实现紧急制动；

所述方向控制单元用于控制汽车轮胎的转向，实现运行中转向；

所述动力控制单元用于控制汽车前进与倒车，以及汽车行驶速度。

3.根据权利要求2所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，所述处理模块包括按键控制器和PLC控制器，所述按键控制器配置于采集所述驾驶模式切换单元、所述灯光控制单元、所述喇叭控制单元、所述制动单元、所述方向控制单元和所述动力控制单元的按键状态变化，得到所述变化信息，所述PLC控制器用于接收所述变化信息并进行信号处理，然后发出所述控制信号至所述执行模块内相对应的执行单元。

4.根据权利要求1所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，所述采集模块包括环境摄像头、GPS和雷达；

所述环境摄像头实时得到汽车周围准确的视图，获取汽车周围的行人、车辆、交通路标的路况信息；

所述GPS用于提供定位信息；

所述雷达用于获取汽车周围的障碍物信息。

5.根据权利要求4所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，还包括显示模块，

所述显示模块用于从所述处理模块接收处理后的所述路况信息、所述定位信息和所述障碍物信息，以此为驾驶员提供可视化的所述环境信息。

6.根据权利要求1所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，还包括无线通讯模块，所述无线通信模块用于将所述处理模块分别与所述采集模块和所述执行模块实现无线通讯连接。

7.根据权利要求1所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块用于为所述控制模块和所述处理模块提供电力支持。

8.根据权利要求1所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，还包括验证模块，所述验证模块用于识别驾驶人身份，若识别成功则启动所述控制模块，否则，所述控制模块保持关闭。

9.根据权利要求8所述的基于自动化汽车的智能方向盘控制系统，其特征在于，所述验证模块包括人脸摄像头和指纹识别部；

所述人脸摄像头用于拍摄驾驶员人脸，以进行人脸识别确定驾驶人身份；

所述指纹识别部用于获取驾驶员指纹，以进行指纹识别确定驾驶人身份。

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