CN203332108U - 一种危险驾驶行为识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于驾驶行为识别技术领域，公开了一种危险驾驶行为识别装置。该危险驾驶行为识别装置，包括主控单元，所述主控单元分别电连接车速传感器、摄像机和两个车载雷达。本实用新型结构简单，可靠性高，能够为车载预警系统提供可靠的数据来源。

Description

一种危险驾驶行为识别装置

技术领域

本实用新型属于驾驶行为识别技术领域，特别涉及一种危险驾驶行为识别装置。

背景技术

随着汽车保有量的迅速增加，汽车安全变得越来越重要，而汽车驾驶人员普遍存在驾驶安全意识淡薄，有时对驾驶操作规范置若罔闻，这直接增加了潜在交通安全隐患变为现实的可能性。而较为常见的跟车过近以及车道偏离行为不仅对他车的正常行驶产生干扰，且严重影响到交通流的畅通性。驾驶行为识别是提高汽车安全性能的重要措施，但是由于驾驶行为识别涉及到人为因素，要提前准确估计出驾驶员的驾驶行为难度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种危险驾驶行为识别装置。该危险驾驶行为识别装置通过摄像机和车载雷达实时获取车道线图像以及周围车辆运动状态信息，并设定各个驾驶行为表征参数相关阈值，结合相关阈值实时识别驾驶行为。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

一种危险驾驶行为识别装置，包括主控单元，所述主控单元分别电连接车速传感器、摄像机和两个车载雷达。

本实用新型的特点和进一步改进在于：

所述主控单元为单片机或车载电脑。

所述车速传感器位于车轮上。

所述两个车载雷达分别安装在车辆前车牌的正中位置和后车牌的正中位置。

所述摄像机安装在车辆仪表盘的上方。

所述两个车载雷达用于采集周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离，并用于将采集到的周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离发送至主控单元；所述周围车辆与自车的相对角度指：自车和周围车辆的连线方向与车道线方向的夹角；

所述车速传感器用于采集自车车速，并用于将自车车速发送至主控单元；

所述摄像机用于采集车道图像，并用于将车道图像发送至主控单元；所述车道图像包括车道线图像；

所述主控单元用于根据自车车速、周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离，判断自车是否处于跟车过近状态；所述主控单元用于根据车道图像、摄像机的安装角度、摄像机的安装高度，判断自车是否处于车道偏离状态。

本实用新型的有益效果为：本实用新型结构简单，可靠性高，能够为车载预警系统提供可靠的数据来源。

附图说明

图1为危险驾驶行为识别装置的结构示意图；

图2为周围车辆与自车的相对角度示意图；

图3为自车车道偏离过程车道线距离变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照图1，为危险驾驶行为识别装置的结构示意图。主控单元分别电连接车速传感器、两个车载雷达和摄像机。摄像机采集车道线图像信息，车速传感器采集自车车速，两个车载雷达采集周围车辆与自车的相对角度、周围车辆相对于自车的速度、周围车辆和自车的相对距离，主控单元主要进行图像预处理和数据计算。在本实用新型实施例中，主控单元采用单片机，自车指安装有危险驾驶行为识别装置的车辆，周围车辆指位于自车周围的任一车辆。

本实用新型实施例中，单片机采用stc12c5628单片机，该单片机主要基于8051内核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度比传统8051单片机快8～12倍，带有ADC、4路PWM和双串口，有全球唯一ID号，加密性好，抗干扰强。车速传感器型号为HuaXiaMag-JM08-TZ，该车速传感器采用无触点开关，性能稳定，使用寿命长，重复定位精度高，无机械磨损，无火花，无噪音，抗振能力强。摄像机采用微软高清摄像头HD-3000，两个车载雷达采用SIR-20路面探测雷达。

本实用新型实施例中，可以设定危险驾驶行为识别装置的工作条件，例如，利用车速传感器实时测量自车车速，当自车车速不小于60km/h时（在国外所开发的驾驶辅助系统中，开启条件是车速不小于60km/h），本实用新型的危险驾驶行为识别装置开始正常工作。

本实用新型实施例中，两个车载雷达分别安装在车辆前车牌的正中位置和后车牌的正中位置，由于两个车载雷达分别位于自车的前方和后方，因此两个车载雷达可以全面地探测周围车辆。两个车载雷达实时采集周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离，将实时采集到的周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离发送至单片机。本实用新型实施例中，周围车辆与自车的相对角度指：两车连线方向与车道线方向的夹角，两车连线方向指周围车辆与自车的连线方向。本实用新型实施例中，当自车靠近周围车辆时，自车相对于周围车辆的速度为正值，否则，自车相对于周围车辆的速度为负值。

本实用新型实施例中，车速传感器位于车轮上，用于实时采集自车车速；然后将自车车速发送至单片机；单片机根据自车车速、周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离，判断当前时刻周围车辆是否处于自车车道上；当周围车辆处于自车车道上时，判断当前时刻自车是否处于跟车阶段，并判断当前时刻自车是否处于跟车过近状态（即驾驶行为是否为跟车过近行为）。

下面对跟车过近状态的判断作进一步说明。

参照图2，为周围车辆与自车的相对角度示意图。车道宽度为d（例如d取3.75米），车道宽度的数值预先存储在单片机中。实时检测到的周围车辆和自车的相对距离为S，实时测量到的周围车辆和自车的相对角度为α，此时根据下式来确定夹角阈值θ：

$\sin \mathrm{\θ}=\frac{d/2}{S}$

如果α≤θ，则说明周围车辆处于自车车道上；反之，则说明周围车辆不处于自车车道上。

当周围车辆和自车的相对距离S远远大于半个车道宽度（即d/2）时，由于sinθ≈θ，则此时可以根据下式来确定夹角阈值θ：

$\mathrm{\θ}=\frac{d/2}{S}$

同理，如果α≤θ，则说明周围车辆处于自车车道上；反之，则说明周围车辆不处于自车车道上。

当周围车辆处于自车车道上时，判断当前时刻自车是否处于跟车阶段；本实用新型实施例中，实时检测到的自车相对于周围车辆的速度为v_real，当自车靠近周围车辆时，v_real>0，否则，v_real<0。设定相对速度阈值为1km/h，如果0<v_real<1km/h，则说明自车处于跟车阶段。

当周围车辆处于自车车道上时，还可以判断当前时刻自车是否处于跟车过近状态；通过车速传感器实时测量到的自车车速为V_host，根据自车车速V_host和自车相对于周围车辆的速度v_real，即可计算出当前时刻的周围车辆车速（他车车速），将周围车辆车速记为V_other。可以根据下式来判断当前时刻自车是否处于跟车过近状态：

$\frac{V_{\mathrm{host}}^2-V_{\mathrm{other}}^2}{2S}\&GreaterEqual;a$

如果满足上式，则说明当前时刻自车处于跟车过近状态。而据相关资料分析，当加速度大于6m/s²时驾驶员容易产生紧张的情绪，产生误操作的次数大大增加，因此，优选地，在上式中，a取6m/s²。

在本实用新型实施例中，还可以对车道偏离状态（即驾驶行为为车道偏离行为）进行识别。此时，摄像机安装在车辆仪表盘的上方，利用摄像机实时采集自车周围的车道图像（包括车道线图像），将采集到的图像送入单片机中。单片机进行图像识别，进而判断驾驶行为是否为车道偏离行为。具体地说，单片机中存有自车车宽、摄像机的安装角度、摄像机的安装高度、摄像机在自车中的位置等信息。单片机接收到实时图像后，通过图像处理提取出车道线；然后根据自车车宽、摄像机的安装角度、摄像机的安装高度、摄像机在自车中的位置，并通过坐标变换计算出出自车车轮外侧距车道线的距离（包括自车车轮左外侧距车道线的距离和自车车轮右外侧距车道线的距离）。

本实用新型实施例中，自车车轮左外侧距车道线的距离为d_L，自车车轮右外侧距车道线的距离为d_R；单片机预设的车道偏离距离范围为d_M。则在自车行驶的过程中，通过单片机实时进行以下判断：如果d_L或d_R在±d_M的范围内（即-d_M≤d_L≤d_M或-d_M≤d_R≤d_M），则说明自车处于车道偏离状态，驾驶行为属于车道偏离行为。在本实用新型实施例中，d_M可以取5cm至1.5m，优选地，d_M取10cm。

由于在自车换道过程中自车也会靠近车道线，为了区分车道变换和车道偏离，本实用新型可以对d_L和d_R进行连续采样。参照图3，为自车车道偏离过程车道线距离变化示意图；在单片机连续3次(对应图3中的t₁时刻、t₂时刻和t₃时刻)对d_L和d_R进行采样时（指单片机连续3次接收到车道图像，并对车道图像进行处理，计算得出d_L和d_R），判断这3次采样得到的d_L和d_R是否都满足以下条件：每一次采样得到的d_L或d_R在±d_M的范围内（即-d_M≤d_L≤d_M或-d_M≤d_R≤d_M）；如果都满足，则说明驾驶行为不是车道变换行为，而是车道偏离行为。这是因为在一般情况下，车道变换时车辆在车道线上停留的时间很短，一般为1到2个单片机采样时间。

如果在进行车道变换时车辆在车道线上停留时间较长，则根据上述判断过程，也将此行为认定为车道偏离行为，因为长时间占用两个车道会给他车驾驶员的驾驶产生严重干扰。

本实用新型利用摄像机实时采集车道线的图像信息，利用车载雷达获取周围车辆的位置状态信息，通过采集到的驾驶行为特征参数变化情况，利用神经网络算法和滤波器算法对跟车过近行为以及车道偏离行为进行识别。本实用新型结构简单，可靠性高，能够为车载预警系统提供可靠的数据来源。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种危险驾驶行为识别装置，包括主控单元，其特征在于，所述主控单元分别电连接车速传感器、摄像机和两个车载雷达。

2.如权利要求1所述的一种危险驾驶行为识别装置，其特征在于，所述主控单元为单片机或车载电脑。

3.如权利要求1所述的一种危险驾驶行为识别装置，其特征在于，所述车速传感器位于车轮上。

4.如权利要求1所述的一种危险驾驶行为识别装置，其特征在于，所述两个车载雷达分别安装在车辆前车牌的正中位置和后车牌的正中位置。

5.如权利要求1所述的一种危险驾驶行为识别装置，其特征在于，所述摄像机安装在车辆仪表盘的上方。

6.如权利要求1所述的一种危险驾驶行为识别装置，其特征在于，所述两个车载雷达用于采集周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离，并用于将采集到的周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离发送至主控单元；所述周围车辆与自车的相对角度指：自车和周围车辆的连线方向与车道线方向的夹角；

所述车速传感器用于采集自车车速，并用于将自车车速发送至主控单元；

所述摄像机用于采集车道图像，并用于将车道图像发送至主控单元；所述车道图像包括车道线图像；

所述主控单元用于根据自车车速、周围车辆与自车的相对角度、自车相对于周围车辆的速度、周围车辆和自车的相对距离，判断自车是否处于跟车过近状态；所述主控单元用于根据车道图像、摄像机的安装角度、摄像机的安装高度，判断自车是否处于车道偏离状态。

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