CN117465476A - 一种交通工具安全感知系统及其触觉感知方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交通工具安全感知系统及其触觉感知方法，所述系统包括感知传感器模块、中央控制器模块和触觉刺激模块。通过安装在交通工具上的多模态感知传感器获取周边的其它交通工具、物体、人员及交通工具自身的状态，包括方位、距离和速度，以及驾驶员驾驶动作或意图，并将感知信号发送给中央控制器模块，中央控制器模块根据上述信息，判断交通安全状态，通过控制安装于驾驶员座椅、方向盘或穿戴设备上的触觉刺激模块的刺激位置、频率或强度，向驾驶员传递周边的感知信息和警示信息。使驾驶员能够以多种交互方式感知交通工具周边环境，提高对行进方向的视觉注意力，同时保证对视野盲区探测的精准性与同步感知，保障交通安全。

Description

一种交通工具安全感知系统及其触觉感知方法

技术领域

本发明属于交通工具安全感知领域，具体涉及一种用于交通工具驾驶安全的基于触觉的感知系统及其工作方法。所述交通工具包括但不限于自行车、电动自行车、摩托车、燃油汽车、电动汽车、船舶、坦克、飞机等领域。

背景技术

汽车已经成为人们生活及生产中必不可少的交通及运输工具。在对车辆的使用过程中，为了行车安全，驾驶员需要频繁的观察后视镜和倒车镜，容易使驾驶员分神；由于车辆的驾驶位存在视野盲区，仅凭司机一人的对车辆周围的感知无法兼顾车辆行驶时的周遭安全，存在行驶过程中事故的发生率，尤其是在转弯、变道、超车与倒车过程中，极易产生各种车与人、车与车之间的安全问题。

以机动车为例，静止状态下常见的视线盲区有车头盲区、车尾盲区、后视镜盲区、AB柱遮挡盲区等；运动状态下常见的视线盲区有内轮差盲区、超车盲区、道路盲区、光线盲区等，据统计每年因盲区造成的交通事故多达50万起。飞行器视线盲区更大，1996年塞斯纳飞机撞机海神航空706号航班，15人遇难，正是因为两架飞机的飞行员处在相互的视觉盲区。虽然他们均执行“看见-避让”规则，然而他们并看不到彼此，当他们察觉到对方时，一切为时已晚。对于飞行器而言，由于速度快，驾驶员需要处理的信息量庞大，包括飞行器本身状态、气象情况、通讯情况，对武装类飞行器而言还要处理与战斗相关的战术瞄准、来袭规避和机群信息，飞行控制动作繁杂，传统的依赖视觉的信息处理方式越来越难满足安全要求。

随着技术的不断进步，自动驾驶技术获得了突破性的进步。以机动车的自动驾驶为例，需要解决两个主要问题，一是车辆自身信息，包括车辆定位、车速、行进方向等；二是环境信息，包括路线规划、交通标志、周围道路情况等等。为了满足上述技术要求，通常在车辆上安装多传感器融合的感知系统，以形成互补，有效应对现实世界中的光照、天气、路况等各种复杂条件，在安全方面形成冗余设计。常见的传感器主要包括激光雷达、摄像头、毫米波雷达、全球卫星定位传感器及惯性导航传感器。其中激光雷达主要有机械式和固态式和混合式，其特点是可以覆盖远近不同距离，受光照和气象条件影响较小，缺点是只能获得深度信息，没有色彩和图形，识别目标比较困难，多辆车同时使用容易互相干扰。摄像头可以捕捉红外和可见光的图像，能够方便识别各类目标，在车辆安装盲点探测BSD(BlindSpot Detection)系统，通过摄像头探测车辆右侧盲区中的行人、车辆或其它物体，对驾驶者及行人以提醒，可以有效避免在行驶过程中由于行人移动到盲区而发生的事故。但是摄像头容易受环境光、天气影响、易受污染，高速行驶过程中对快速移动物体捕捉困难。雷达技术更早运用于军事领域，利用无线电信号来对物体的位置和速度做检测。随着自动驾驶的兴起，雷达在自动驾驶系统中应用的越来越多。雷达分为短距，中距和长距。长距雷达覆盖距离可以达到三百多米。雷达无机械运动部件，可靠性高，相对成本低；具有较好的距离分辨率，但是水平角分辨率较差；可以提供距离，速度和方位角的信息，但是无高度信息；受天气条件影响小，不受光照天气影响，长距离探测可达250米；相较于光学传感器(相机和激光雷达)，Radar可穿透某些物体(比如前后保险杠)。全球卫星定位传感器及惯性导航传感器都是为了获取高精度的车辆定位，在室外主要依靠全球卫星定位传感器，而在卫星信号弱甚至消失的区域则依赖惯性导航传感器，如果需要获得厘米级的定位，则两者的融合更为重要。目前常用的全球卫星定位系统包括美国的GPS、中国的北斗、欧盟的GALILEO和俄罗斯的GLONASS。这些全球卫星定位系统在系统组成和定位原理方面基本一致，可以统称为卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)。GNNS导航系统具备全天候服务能力，不受天气影响，全球覆盖，定位速度快，精度高，应用广泛，但是由于多径效应，GNSS卫星定位在城市峡谷、山区等存在遮挡的状况下的性能会严重下降，基本只能提供米级的定位精度，甚至于直接无法使用，因此仍然需要配合其他定位系统，例如IMU、基于视觉、激光雷达的定位系统使用。惯性测量单元(IMU)也被称为惯性导航传感器，是测量物体三轴姿态角以及加速度的装置。IMU通常包含陀螺仪(Gyroscope)、加速度计(Accelermeters)，有的还包含磁力计(Magnetometers)。陀螺仪用来测量三轴的角度/角速度，加速度计用来测量三轴的加速度，磁力计提供磁场朝向信息。IMU相对位置的推演不存在任何外部依赖，是一个完备的系统。相比之下，如GNSS依赖于卫星的覆盖，Lidar，Camera则依赖于对外部的感知，存在一定的不稳定性。因此，IMU几乎不受外来信号干扰。除了强烈的机械冲击之外，电磁干扰，强光，特殊天气，地形条件等会对其他传感器造成扰动的因素对于IMU不起作用。IMU对角速度和加速度的测量值之间本就具有一定的冗余性，再加上其它传感器的冗余信息，使IMU的输出的短时间内的相对位置变化拥有极高的置信度。IMU只能提供相对位置和姿态的推演，但却无法从全局角度提供绝对位置信息；在使用过程中，随着时间积累，误差会持续累积，最终使得朝向发生较大的偏移(Drift)。因此将IMU与GNSS相结合，则可以最大程度地扬长避短。

上述多种传感器的组合使用为交通工具提供了大量自身和周边环境的信息。针对驾驶安全需求，这些信息主要通过驾驶舱显示器或一些指示灯、语音等方式提供给驾驶员。随着信息量的激增，驾驶员的视觉负担急剧增加，一定程度上影响了驾驶人员对行驶方向上的主要危险区域的注意力，容易造成意外交通事故。

近年来随着各种传感器的出现，针对驾驶员的感知盲区导致的安全隐患，通常采用车内与车侧后视镜、倒车雷达、摄像头等方式增强驾驶员感知能力，为其提供探测与安全报警。随着智能化技术的进步，驾驶舱中显示台所显示的内容越来越多，例如导航信息、车况信息，后视镜信息等等，同时还伴随着越来越多的语音和提示音，这些技术给驾驶员带来便利，但同时也为安全行驶带来了更多的隐患。目前主流的安全预警手段依旧依赖驾驶员本人的视觉信息。当面对复杂情况或视野遮挡时，过多的视觉信息和声音信息会干扰到驾驶员对前方的关注，会降低驾驶员感知效果，增加安全风险，影响驾驶安全。

发明内容

技术问题：鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种交通工具安全感知系统及其触觉感知方法，结合人机交互与感知、交通工具工业等技术，通过采用多模传感器的手段，增强车辆视野盲区的信息获取能力；通过在驾驶员座椅或方向盘上安装触觉刺激模块产生警示信号，增加驾驶员的触觉感知能力，提高驾驶安全性。

技术方案：为实现上述功能，本发明的一种交通工具安全感知系统如下：

该系统安装在交通工具上，包括感知传感器模块、中央控制器模块及触觉刺激模块，所述感知传感器模块包括外感知器、内感知器和驾驶感知器；所述中央控制器模块包括中央处理器、存储器、通讯接口和控制接口；所述触觉刺激模块包括多个触觉刺激单元；其中，通讯接口分别连接感知传感器模块中的外感知器、内感知器和驾驶感知器，控制接口连接触觉刺激模块中的各触觉刺激单元；

所述感知传感器模块中的外感知器包括一个或多个摄像头、红外传感器、微波/毫米波雷达传感器、激光雷达传感器、激光测距传感器、超声波传感器中的一种或多种组合的传感器网络；内感知器包括感知所控交通工具本身速度、加速度和位置的空速传感器、高度传感器/气压传感器、霍尔转速传感器、光电转速传感器、加速度传感器、陀螺仪、磁力计的惯性导航传感器、卫星导航传感器的一种或多种组合的传感器网络；驾驶感知器包括感知方向和速度控制的机械编码器、光电编码器的一种或多种组合的传感器网络；上述传感器安装在所控交通工具的各个需要监测的对应位置处。

所述触觉刺激模块为一个或多个触觉刺激单元；所述触觉刺激单元安装于所控交通工具上驾驶员可感受触觉刺激的座椅底部、座椅靠背、方向盘、安全带、头盔、眼镜、衣物、鞋子、手环或其它穿戴式装置上的一个或多个位置；所述触觉刺激单元为肌肉电刺激触觉器、神经电刺激器、电磁振动器、气动振动器、压力气囊、能产生机械振动或压力的装置中的一种或多种组合；所述触觉刺激类型包括肌肉或神经电刺激、振动刺激、压力刺激中的一种或多种组合，刺激信息包括位置、频率、强度、间隔、周期中的一种或多种；驾驶员通过触觉刺激模块中不同的刺激单元发出的刺激信息来感知交通工具的自身和周边提示信息和预警信息。

本发明的交通工具安全感知系统的触觉感知方法为：

所述安装在交通工具上的感知传感器模块中的外感知器获取周边的其它交通工具、物体、行人状态感知信息；所述内感知器获取交通工具自身的方位、距离和速度状态感知信息；所述驾驶感知器获取驾驶员的驾驶意图感知信息；上述感知信息通过通讯接口传递给中央控制器模块，中央控制器模块根据存储器中储存的控制逻辑、预警等级阈值和计算软件，计算交通工具的周边物体与自身的相对位置、速度和运动方向，判断交通提示等级，针对不同交通提示等级，通过控制接口向触觉刺激模块中的触觉刺激单元发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块产生相应的刺激信息，向驾驶员传递周边物体相对位置、速度和运动方向的交通提示信息；

当通过中央控制器模块分析驾驶员的驾驶意图和周边环境会造成潜在碰撞事故时，计算预计碰撞位置、强度、时间，并通过控制接口向触觉刺激模块中的触觉刺激单元发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块中的触觉刺激单元产生相应的刺激信息，向驾驶员传递碰撞位置、强度、时间交通预警信息。

所述外感知器位于交通工具前部及左右两侧；所述触觉刺激模块包括一个或多个触觉刺激单元组成，分别位于座椅底部驾驶员臀部及双腿位置；

信号处理方法为：

所述中央控制器根据交通工具前部及左右两侧的外感知传感器获取的交通工具前部及左右的其他交通工具、物体、行人目标信息，控制触觉刺激模块中的触觉刺激单元产生触觉刺激信息，所述产生触觉刺激信息的不同触觉刺激单元的位置代表检测到的目标的位置，左右腿接收到的触觉刺激信号分别代表交通工具前部的左右两边，触觉刺激信号的前后位置代表交通工具前部检测到的目标的前后位置。

所述外感知传感器位于交通工具后部及左右两侧；所述触觉刺激模块包括多个触觉刺激单元组成，位于座椅靠背呈单排或多排水平排列；

信号处理方法为：

所述中央控制器根据交通工具后部及左右两侧的外感知传感器获取的交通工具后部及左右的其他交通工具、物体、行人目标信息，控制触觉刺激模块中的触觉刺激单元产生触觉刺激信息，所述产生触觉刺激信息的不同触觉刺激单元的位置代表检测目标的位置。

所述外感知传感器位于交通工具前后及左右两侧，监控范围覆盖交通工具的四周区域；所述触觉刺激模块包括多个触觉刺激单元组成，位于座椅底部驾驶员双腿位置及座椅靠背呈单排或多排水平排列；

信号处理方法为：

所述中央控制器根据交通工具四周的外感知传感器获取的交通工具四周的其他交通工具、物体、行人目标，控制触觉刺激模块中的触觉刺激单元产生刺激信息，所述产生刺激信息的不同触觉刺激单元的位置代表检测目标的位置。

所述驾驶感知器包括安装在转向机构上的转向传感器，安装在控制速度机构的加速行程传感器和减速机构上的减速行程传感器，通过驾驶感知器获取驾驶员的驾驶意图，所述触觉刺激模块位于方向盘上；

信号处理方法为：

在交通工具起步、后退或运动过程中，所述中央控制器根据交通工具四周的传感器模块获取的交通工具四周的其他交通工具、物体、行人目标和交通工具本身的运动状态感知信息，根据驾驶感知器的信息获取交通工具行进方向，判断行进方向周边是否存在安全隐患，控制刺激模块中的触觉刺激单元产生刺激信息，实时为驾驶员提供安全预警信息。

所述驾驶感知器包括脑电、眼电、心电或皮电生物信号传感器，通过分析驾驶感知器获取的驾驶员生理信号数据，评估驾驶员疲劳程度，控制刺激模块中的触觉刺激单元产生刺激信息，实时为驾驶员提供安全预警信息。

所述传感器模块采集到的数据、中央控制器模块判断结果和发出的指令以及触觉刺激模块执行动作中的部分或全部内容实时记录在掉电可保存的内部存储器中；以设定长度时间循环覆盖保存；运行过程中的异常状态永久保存，不可修改，异常状态的删除需有权限，并保存包括删除时间和异常码的删除记录过程；删除记录过程永久保存不可清除。

有益效果：相对于现有技术，本发明的优点如下：

1、本发明提出的一种交通工具安全感知系统及其触觉感知方法，通过安装于交通工具上的传感器获取自身和周边环境状况，并将交通提示信息和预警信息通过触觉刺激的方式传递给驾驶员，缩短了驾驶员反应时间，提高安全预警能力；

2、本发明的在传统的视觉、听觉感知基础上，增加了驾驶员的触觉感知方式，减少传统驾驶过程中的视觉信息处理的负担，帮助驾驶员避免视野盲区潜在的碰撞或减轻危险后果。

附图说明

参照以下附图描述本发明公开的非限制性和非穷尽性实施例，其中除非另有说明，相同的附图标记表示各个附图中的相同部分。

图1是描绘根据本发明公开的系统架构示意图，

图2是描绘根据本发明公开的实施例的示例实施方式的示意图。

图中有：交通工具1、感知传感器模块11、中央控制器模块12、触觉刺激模块13；外感知器111、内感知器112、驾驶感知器113、转向传感器114、加速行程传感器115、减速行程传感器116；中央处理器121、存储器122、通讯接口123、控制接口124；触觉刺激单元131。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式。通过举例说明的方式描述了可以实施本发明的具体示例性实施例。对这些实施例进行足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践本文公开的概念，并且应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对各种公开的实施例进行修改，并且可以利用其它实施例。因此，下面的详细描述不被认为是限制性的。

感知传感器模块11包括外感知器111和内感知器112，

中央控制器模块12包括中央处理器(121)、存储器(122)、通讯接口(123)和控制接口(124)，

触觉刺激模块13由触觉刺激单元组成，

外感知器111包括一个或多个摄像头、红外传感器、微波/毫米波雷达传感器、激光雷达传感器、激光测距传感器、超声波传感器中的一种或多种组合的传感器网络，

内感知器112采用包括空速传感器、高度传感器/气压传感器、霍尔转速传感器、光电转速传感器、加速度传感器、陀螺仪、磁力计的惯性导航传感器、卫星导航传感器的一种或多种组合的传感器网络，

驾驶感知器113采用包括感知方向和速度控制的机械编码器、光电编码器的一种或多种组合的传感器网络，

中央处理器121采用单片机、嵌入式控制器或可编程逻辑芯片或其它具有运算和逻辑控制功能的集成电路芯片，

存储器122采用能够临时或永久存储数据的集成电路，只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，常见的有静态RAM、动态RAM、EEPROM和FLASH等，

通讯接口123采用支持串行或并行通讯协议的接口或总线，常见的有PCIE、SATA、USB、CAN、SPI、SCI、I2C等，

控制接口124采用数模转化器和功率放大驱动器，能将中央控制器模块12产生的控制信号转化成驱动触觉刺激模块中的触觉刺激单元工作的电信号，

触觉刺激单元131采用肌肉电刺激触觉器、神经电刺激器、电磁振动器、气动振动器、压力气囊、能产生机械振动或压力的装置中的一种或多种组合，

转向传感器114采用编码器，

加速行程传感器115采用编码器，

减速行程传感器116采用编码器，

本发明旨在提供一种交通工具安全感知系统及其触觉感知方法，结合人机交互与感知、汽车工业等技术，通过采用多模传感器的手段，增强车辆视野盲区的信息获取能力；通过在驾驶员座椅、方向盘或其它与身体接触的穿戴式装置上安装触觉刺激模块产生警示信号，增加驾驶员的触觉感知能力，提高驾驶安全性，帮助交通工具驾驶员避免潜在的交通危险，包括可能在驾驶员的视线盲区的对象的碰撞，与可视范围或超视距范围内的对象的碰撞。

所述感知系统的工作方法为：

所述安装在交通工具上的感知传感器模块中的外感知器获取周边的其它交通工具、物体、行人状态，所述内感知器获取交通工具自身的状态，包括方位、距离和速度，所述驾驶感知器获取驾驶员的驾驶意图信息；上述感知信息通过通讯接口传递给中央控制器模块，中央控制器模块根据存储器中储存的控制逻辑、预警等级阈值和计算软件，计算交通工具的周边物体与自身的相对位置、速度和运动方向，判断交通提示等级，针对不同交通提示等级，通过控制接口向触觉刺激模块中的触觉刺激单元发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块产生相应的刺激信息，向驾驶员传递周边物体相对位置、速度和运动方向等交通提示信息；当通过中央控制器模块分析驾驶员的驾驶意图和周边环境会造成潜在碰撞事故时，计算预计碰撞位置、强度、时间，并通过控制接口向触觉刺激模块中的触觉刺激单元发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块中的触觉刺激单元产生相应的刺激信息，向驾驶员传递碰撞位置、强度、时间等交通预警信息，也可同时通过语音或音频提示的方法增强预警效果。

为实现上述功能，本发明采用如下示例：

实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种交通工具感知系统，系统包括感知传感器模块11、中央控制器模块12及触觉刺激模块13，所述安装在交通工具1上的感知传感器模块11包括外感知器111、内感知器112和驾驶感知器113；所述中央控制器模块12包括中央处理器121、存储器122、通讯接口123和控制接口124，其中通讯接口123连接感知传感器模块11中的各类传感器，控制接口124连接触觉刺激模块13中的触觉刺激单元131，上述感知系统的工作方法为：

所述安装在交通工具1上的感知传感器模块11中的外感知器111获取周边的其它交通工具、物体、行人状态，所述内感知器112获取交通工具1自身的状态，包括方位、距离和速度，所述驾驶感知器113获取驾驶员的驾驶意图信息；上述感知信息通过通讯接口123传递给中央控制器模块12，中央控制器模块12根据存储器122中储存的控制逻辑、预警等级阈值和计算软件，计算交通工具1的周边物体与自身的相对位置、速度和运动方向，判断交通提示等级，针对不同交通提示等级，通过控制接口124向触觉刺激模块13中的触觉刺激单元131发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块13产生相应的刺激信息，向驾驶员传递周边物体相对位置、速度和运动方向等交通提示信息；当通过中央控制器模块12分析驾驶员的驾驶意图和周边环境会造成潜在碰撞事故时，计算预计碰撞位置、强度、时间，并通过控制接口124向触觉刺激模块13中的触觉刺激单元131发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块13中的触觉刺激单元131产生相应的刺激信息，向驾驶员传递碰撞位置、强度、时间等交通预警信息

如图2所示，所述外感知器111模块包括感知周边的其他交通工具、物体、行人的一个或多个摄像头、红外传感器、微波/毫米波雷达传感器、激光雷达传感器、激光测距传感器、超声波传感器等传感器中的一种或多种或组合的传感器网络；所述内感知器112模块包括感知所控交通工具本身的速度、加速度和位置的空速传感器、高度传感器/气压传感器、加速度传感器、行车陀螺仪、GPS/北斗等卫星导航传感器中的一种或多种或组合的传感器网络，上述传感器安装在所控交通工具1的各个需要监测的对应位置处，包括交通工具壳体、内部或机载无人机。

如图1所示，所述触觉刺激模块13为一个或多个触觉刺激单元131；所述触觉刺激单元131安装于所控交通工具1上驾驶员可感受触觉刺激的座椅底部、座椅靠背、方向盘、安全带、头盔、眼镜、衣物、鞋子、手环或其它穿戴式装置上的一个或多个位置；所述触觉刺激单元131为肌肉电刺激触觉器、神经电刺激器、电磁振动器、气动振动器、压力气囊、其他产生机械振动或压力的装置中的一种或多种组合；所述触觉刺激类型包括肌肉或神经电刺激、振动刺激、压力刺激中的一种或多种组合，刺激信息包括位置、频率、强度、间隔、周期中的一种或多种；驾驶员通过触觉刺激模块13中不同的刺激单元131发出的刺激信息来感知交通工具1的自身和周边提示信息和预警信息。

所述传感器模块11采集到的数据、中央控制器模块12判断结果和发出的指令以及触觉刺激模块13执行动作中的部分或全部内容实时记录在掉电可保存的内部存储器中；以10秒到1年之间的长度循环覆盖保存，时间长度由存储容量和数据量决定，通常为60分钟，当出现事故之后可以复原事故过程；运行过程中的异常状态永久保存，不可修改，异常状态的删除需有权限，并保存包括删除时间和异常码的删除记录过程；删除记录过程永久保存不可清除，防止人为修改。

实施例2：

根据实施例1所述的一种交通工具感知系统及其工作方法，所述外感知传感器111位于交通工具1前部及左右两侧；所述触觉刺激模块13包括两组一个或多个触觉刺激单元131组成，分别位于座椅底部驾驶员臀部及双腿位置；其工作方法为：

所述中央控制器12根据交通工具1前部及左右两侧的外感知传感器111获取的交通工具1前部及左右的其他交通工具、物体、行人目标信息，控制触觉刺激模块13中的触觉刺激单元131产生触觉刺激信息，所述产生触觉刺激信息的不同触觉刺激单元131的位置代表检测到的目标的位置，左右腿接收到的触觉刺激信号分别代表交通工具1前部检测到的目标的左右位置，触觉刺激信号的前后位置代表交通工具1前部检测到的目标的前后位置。

实施例3：

根据实施例1所述的根据权利要求1所述的一种交通工具感知系统及其工作方法，所述外感知传感器111位于交通工具1后部及左右两侧；所述触觉刺激模块13包括多个触觉刺激单元131组成，位于座椅靠背呈单排或多排水平排列，其工作方法为：

所述中央控制器12根据交通工具1后部及左右两侧的外感知传感器111获取的交通工具1后部及左右的其他交通工具、物体、行人目标信息，控制触觉刺激模块13中的触觉刺激单元131产生触觉刺激信息，所述产生触觉刺激信息的不同触觉刺激单元131的位置代表检测目标的位置。

实施例4：

根据实施例1所述的一种交通工具感知系统及其工作方法，所述外感知传感器111位于交通工具1前后及左右两侧，监控范围覆盖交通工具1的四周区域；所述触觉刺激模块13包括多个触觉刺激单元131组成，位于座椅底部驾驶员双腿位置及座椅靠背呈单排或多排水平排列，其工作方法为：

所述中央控制器12根据交通工具1四周的外感知传感器111获取的交通工具1四周的其他交通工具、物体、行人目标，控制触觉刺激模块13中的触觉刺激单元131产生刺激信息，所述产生刺激信息的不同触觉刺激单元131的位置代表检测目标的位置。

实施例5：

根据实施例1所述的一种交通工具感知系统及其工作方法，所述驾驶感知器113包括安装在转向机构上的转向传感器114，安装在控制速度机构的加度行程传感器115和刹车机构上的减速行程传感器116，所述通过驾驶感知器113获取驾驶员的驾驶意图，所述触觉刺激模块13位于方向盘上，其工作方法为：

在交通工具起步、后退或运动过程中，所述中央控制器12根据交通工具1四周的传感器模块11获取的交通工具1四周的其他交通工具、物体、行人目标和交通工具1本身的运动状态，根据驾驶感知器113的信息获取交通工具1行进方向，判断行进方向周边是否存在安全隐患，控制刺激模块13中的触觉刺激单元13产生刺激信息，实时为驾驶员提供安全预警信息。

实施例6：

根据实施例1所述的一种交通工具感知系统及其工作方法，所述驾驶感知器113包括脑电、眼电、心电或皮电等生物信号传感器，通过分析驾驶感知器113获取的驾驶员生理信号数据，评估驾驶员疲劳程度，控制刺激模块13中的触觉刺激单元131产生刺激信息，实时为驾驶员提供安全预警信息。

Claims (10)

1.一种交通工具安全感知系统，其特征在于，该系统安装在交通工具(1)上，包括感知传感器模块(11)、中央控制器模块(12)及触觉刺激模块(13)，所述感知传感器模块(11)包括外感知器(111)、内感知器(112)和驾驶感知器(113)；所述中央控制器模块(12)包括中央处理器(121)、存储器(122)、通讯接口(123)和控制接口(124)；所述触觉刺激模块(13)包括多个触觉刺激单元(131)；其中，通讯接口(123)分别连接感知传感器模块(11)中的外感知器(111)、内感知器(112)和驾驶感知器(113)，控制接口(124)连接触觉刺激模块(13)中的各触觉刺激单元(131)。

2.根据权利要求1所述的一种交通工具安全感知系统，其特征在于，所述感知传感器模块(11)中的外感知器(111)包括一个或多个摄像头、红外传感器、微波/毫米波雷达传感器、激光雷达传感器、激光测距传感器、超声波传感器中的一种或多种组合的传感器网络；内感知器(112)包括感知所控交通工具(1)本身速度、加速度和位置的空速传感器、高度传感器/气压传感器、霍尔转速传感器、光电转速传感器、加速度传感器、陀螺仪、磁力计的惯性导航传感器、卫星导航传感器的一种或多种组合的传感器网络；驾驶感知器(113)包括感知方向和速度控制的机械编码器、光电编码器的一种或多种组合的传感器网络；上述传感器安装在所控交通工具(1)的各个需要监测的对应位置处。

3.根据权利要求1所述的一种交通工具安全感知系统，其特征在于，所述触觉刺激模块(13)为一个或多个触觉刺激单元(131)；所述触觉刺激单元(131)安装于所控交通工具(1)上驾驶员可感受触觉刺激的座椅底部、座椅靠背、方向盘、安全带、头盔、眼镜、衣物、鞋子、手环或其它穿戴式装置上的一个或多个位置；所述触觉刺激单元(131)为肌肉电刺激触觉器、神经电刺激器、电磁振动器、气动振动器、压力气囊、能产生机械振动或压力的装置中的一种或多种组合；所述触觉刺激类型包括肌肉或神经电刺激、振动刺激、压力刺激中的一种或多种组合，刺激信息包括位置、频率、强度、间隔、周期中的一种或多种；驾驶员通过触觉刺激模块(13)中不同的刺激单元(131)发出的刺激信息来感知交通工具(1)的自身和周边提示信息和预警信息。

4.一种如权利要求1所述的交通工具安全感知系统的触觉感知方法，其特征在于，该方法为：

所述安装在交通工具(1)上的感知传感器模块(11)中的外感知器(111)获取周边的其它交通工具、物体、行人状态感知信息；所述内感知器(112)获取交通工具(1)自身的方位、距离和速度状态感知信息；所述驾驶感知器(113)获取驾驶员的驾驶意图感知信息；上述感知信息通过通讯接口(123)传递给中央控制器模块(12)，中央控制器模块(12)根据存储器(122)中储存的控制逻辑、预警等级阈值和计算软件，计算交通工具(1)的周边物体与自身的相对位置、速度和运动方向，判断交通提示等级，针对不同交通提示等级，通过控制接口(124)向触觉刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块(13)产生相应的刺激信息，向驾驶员传递周边物体相对位置、速度和运动方向的交通提示信息；

当通过中央控制器模块(12)分析驾驶员的驾驶意图和周边环境会造成潜在碰撞事故时，计算预计碰撞位置、强度、时间，并通过控制接口(124)向触觉刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)发送相应的触觉刺激控制信号，触觉刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)产生相应的刺激信息，向驾驶员传递碰撞位置、强度、时间交通预警信息。

5.根据权利要求4所述的交通工具安全感知系统的触觉感知方法，其特征在于，所述外感知器(111)位于交通工具(1)前部及左右两侧；所述触觉刺激模块(13)包括一个或多个触觉刺激单元(131)组成，分别位于座椅底部驾驶员臀部及双腿位置；

信号处理方法为：

所述中央控制器(12)根据交通工具(1)前部及左右两侧的外感知传感器(111)获取的交通工具(1)前部及左右的其他交通工具、物体、行人目标信息，控制触觉刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)产生触觉刺激信息，所述产生触觉刺激信息的不同触觉刺激单元(131)的位置代表检测到的目标的位置，左右腿接收到的触觉刺激信号分别代表交通工具(1)前部的左右两边，触觉刺激信号的前后位置代表交通工具(1)前部检测到的目标的前后位置。

6.根据权利要求4所述的交通工具安全感知系统的触觉感知方法，其特征在于，所述外感知传感器(111)位于交通工具(1)后部及左右两侧；所述触觉刺激模块(13)包括多个触觉刺激单元(131)组成，位于座椅靠背呈单排或多排水平排列；

信号处理方法为：

所述中央控制器(12)根据交通工具(1)后部及左右两侧的外感知传感器(111)获取的交通工具(1)后部及左右的其他交通工具、物体、行人目标信息，控制触觉刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)产生触觉刺激信息，所述产生触觉刺激信息的不同触觉刺激单元(131)的位置代表检测目标的位置。

7.根据权利要求4所述的交通工具安全感知系统的触觉感知方法，其特征在于，所述外感知传感器(111)位于交通工具(1)前后及左右两侧，监控范围覆盖交通工具(1)的四周区域；所述触觉刺激模块(13)包括多个触觉刺激单元(131)组成，位于座椅底部驾驶员双腿位置及座椅靠背呈单排或多排水平排列；

信号处理方法为：

所述中央控制器(12)根据交通工具(1)四周的外感知传感器(111)获取的交通工具(1)四周的其他交通工具、物体、行人目标，控制触觉刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)产生刺激信息，所述产生刺激信息的不同触觉刺激单元(131)的位置代表检测目标的位置。

8.根据权利要求4所述的交通工具安全感知系统的触觉感知方法，其特征在于，所述驾驶感知器(113)包括安装在转向机构上的转向传感器(114)，安装在控制速度机构的加速行程传感器(115)和减速机构上的减速行程传感器(116)，通过驾驶感知器(113)获取驾驶员的驾驶意图，所述触觉刺激模块(13)位于方向盘上；

信号处理方法为：

在交通工具起步、后退或运动过程中，所述中央控制器(12)根据交通工具(1)四周的传感器模块(11)获取的交通工具(1)四周的其他交通工具、物体、行人目标和交通工具(1)本身的运动状态感知信息，根据驾驶感知器(113)的信息获取交通工具(1)行进方向，判断行进方向周边是否存在安全隐患，控制刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)产生刺激信息，实时为驾驶员提供安全预警信息。

9.根据权利要求4所述的交通工具安全感知系统的触觉感知方法，其特征在于，所述驾驶感知器(113)包括脑电、眼电、心电或皮电生物信号传感器，通过分析驾驶感知器(113)获取的驾驶员生理信号数据，评估驾驶员疲劳程度，控制刺激模块(13)中的触觉刺激单元(131)产生刺激信息，实时为驾驶员提供安全预警信息。

10.根据权利要求4所述的交通工具安全感知系统的触觉感知方法，其特征在于，所述传感器模块(11)采集到的数据、中央控制器模块(12)判断结果和发出的指令以及触觉刺激模块(13)执行动作中的部分或全部内容实时记录在掉电可保存的内部存储器中；以设定长度时间循环覆盖保存；运行过程中的异常状态永久保存，不可修改，异常状态的删除需有权限，并保存包括删除时间和异常码的删除记录过程；删除记录过程永久保存不可清除。