CN216002550U - 自动驾驶分级接管交互系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动驾驶分级接管交互系统，其包括处理器、以及分别与处理器电性连接的车辆状态数据获取模块、驾驶模式切换模块和自动驾驶车辆数据检测模块；所述车辆状态数据获取模块包括通过CAN总线、接口和/或通讯部件用于获取车辆的驾驶数据；所述驾驶模式切换模块包括自动驾驶交互开关以能够表征车辆驾驶模式的状态；所述自动驾驶车辆数据检测模块包括道路状况预知模块和障碍物实时感知模块，所述道路状况预知模块包括地图获取设备和/或V2I设备用于获取道路信息；所述障碍物实时感知模块包括传感部件用于获取实时道路信息。

Description

自动驾驶分级接管交互系统

技术领域

本实用新型涉及汽车自动驾驶领域，尤其涉及一种自动驾驶分级接管交互系统。

背景技术

2019年12月3日，工信部装备工业司发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)提出，有条件自动驾驶智能网联汽车销量将占比30％，汽车智能化时代即将到来。电动化、智能化、网联化、共享化成为汽车行业的未来发展趋势。国际汽车工程师协会SAE将自动驾驶车辆分为L0-L5六个等级，其中，L3级以下的自动驾驶需要驾驶员与自动驾驶车辆共同承担驾驶任务，即人机共驾，因此人机接管交互对于人机共驾的自动驾驶显得尤为重要。在人机共驾的自动驾驶等级下，当车辆进入自动驾驶模式后，驾驶员无需持续监管车辆与行车环境，可以做与驾驶任务无关的次任务，例如使用手机，观看视频等。当系统无法满足自动驾驶条件时候，系统需要通过高效、安全的人机接管交互系统提醒驾驶员接管车辆，转为人为驾驶。

现有技术，一般用接管绩效评价人机交互接管的效果，接管绩效受接管请求时间、接管提示方式、驾驶员人因因素等诸多因素的影响。因此，设计一个符合人因工程特性、高效的、安全的、最优接管绩效的人机交互接管系统及方法是保障人机共驾安全性和舒适性的关键技术。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种自动驾驶分级接管交互系统，以改善上述问题。

本实用新型实施例提供了一种自动驾驶分级接管交互系统，包括处理器、以及分别与处理器电性连接的车辆状态数据获取模块、驾驶模式切换模块和自动驾驶车辆数据检测模块；

所述车辆状态数据获取模块包括通过CAN总线、接口和/或通讯部件用于获取车辆的驾驶数据；

所述驾驶模式切换模块包括自动驾驶交互开关以能够表征车辆驾驶模式的状态；

所述自动驾驶车辆数据检测模块包括道路状况预知模块和障碍物实时感知模块，所述道路状况预知模块包括地图获取设备和/或V2I设备用于获取道路信息；所述障碍物实时感知模块包括传感部件用于获取实时道路信息。

优选地，自动驾驶分级接管交互系统还包括预警提示模块，所述预警提示模块用于基于所述自动驾驶车辆数据检测模块获取的工况风险等级进行指示；所述预警提示模块包括发音组件、灯光指示组件、显示指示组件和/或触觉指示组件。

优选地，所述灯光指示组件或所述显示指示组件包括一种或多种颜色指示信号；其中，所述颜色指示信号包括绿色、黄色和红色中的一种或多种。

优选地，所述显示组件为人机交互界面，人机交互界面包括仪表盘和/或显示屏。

优选地，所述颜色指示信号为图标指示信号。

优选地，所述灯光指示组件和/或所述显示指示组件显示的指示信号以缓慢闪烁和/或常亮的方式进行显示。

优选地，所述触觉指示组件包括自动启动空调风或加大空调风量状态、自动开启座椅震动状态、自动锁紧安全带状态中一种或多种。

优选地，所述传感部件包括激光雷达、毫米波雷达、单目摄像头、双目摄像头、超声波雷达、高精度定位设备和惯性导航设备中的一种或多种。

通过上述的一实施例，本实用新型在自动驾驶的状态下，通过道路状况预知模块和障碍物实时感知模块，将接管工况分为计划性接管工况和非计划性接管工况。即，将接管原因进行归类和细化，符合道路情况变化、驾驶行为特征变化的实际情况。解决了人机共驾情况下，因接管工况单一引起的不舒适、不精确的问题。且能够基于工况信号的类型划分不同的接管时间，并指示不同的接管风险等级，更加符合人因工程因素，驾驶员更加从容接受并保障更好的安全性和舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明的自动驾驶分级接管交互系统的结构示意图。

图2本发明的自动驾驶分级接管交互系统的流程示意图。

图3本发明的自动驾驶分级接管工况分类的流程示意图。

图4为本发明的接管风险等级分类的示意图。

图5为本发明的步骤S500获取预警风险信号并进行判断的具体内容示意图。

图6为本发明的电子装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明实施例提供了一种自动驾驶分级接管交互系统，参考图1，其包含有自动驾驶车辆状态模块S10、自动驾驶车辆数据检测模块S20、接管工况判断模块S30和预警提示接管模块S40。自动驾驶车辆状态模块S10包括：车辆状态数据获取模块S110，包括通过CAN总线以及其他接口方式获取车辆的驾驶数据。驾驶模式切换模块S120，主要通过自动驾驶交互开关以及各种使能等信息，获取车辆驾驶模式的状态。自动驾驶数据获取模块S130，在车辆处于自动驾驶模式时候，获取自动驾驶系统，包括传感设备信息、控制器信息、执行机构信息等。

自动驾驶车辆数据检测模块S20包括道路状况预知模块S210、障碍物实时感知模块S220，道路状况预知模块S210通过实时高精度地图、V2I设备等，预知并获取规划路线中到达长隧道、高速公路下匝道、高曲率道路的时距Tp、道路施工、道路突发状况等信息。障碍物实时感知模块S220通过自动驾驶系统的各类传感器实时获取道路信息。系统错误自检模块S230，通过自动驾驶系统的报错、安全功能自检模块获取自动驾驶的功能安全信息。

接管工况判断模块S30，利用上述自动驾驶车辆状态模块S10和自动驾驶车辆数据检测模块S20所提供的信息，根据接管判别的信息不同，进行接管工况分类。例如，从道路状况预知模块S210，通过实时高精度地图、V2I设备等，预知并获取规划路线中到达长隧道、高速公路下匝道、高曲率道路的时距Tp、道路施工、道路突发状况等信息时候，结合自动驾驶功能的限定条件，判断自动驾驶无法持续的时候，因其获取该信息的时间较早，具有充分的时间进行预警提示并接管，故判断其为“计划性接管工况”。从障碍物实时感知模块S220获取的障碍物检测及其相关信息，如车道线丢失或无法识别等情况。以及从系统错误自检模块S230，检测出自动驾驶系统,包括各类传感器(包括但不限于激光雷达，毫米波雷达，单目摄像头，双目摄像头、超声波雷达、高精度定位设备、惯性导航等)、控制器、执行机构出现报错等情况时，因其为感知信息较为突发，预警提示接管时间较短，故判断其为“非计划性接管工况”。

预警提示接管模块S40包括计划性接管模块S410、非计划性接管模块S420、接管风险等级评估模块S421和预警提示接管策略模块S430。通过上述接管工况判断模块S310的判断结果，对计划性接管工况和非计划性接管工况，利用接管工况风险评估模块S421，进行接管风险等级划分。针对不同的风险等级，通过预警提示接管策略模块S430设计不同的预警提示接管方法。

本发明实施例提供了一种自动驾驶分级接管交互方法，其用于上述的自动驾驶分级接管交互系统中，该方法包括：

在自动驾驶模式下，参考图2：

S500，获取预警风险信号并进行判断。其中，所述风险预警信号包括计划性接管工况信号和/或非计划性接管工况信号，所述计划性接管工况信号为在预警提示后有充分时间供驾驶员接管的信号，所述非计划性接管工况信号为在预警提示后仅有较短的时间供驾驶员接管的信号。

S600，当所述预警风险信号为计划性接管工况信号时，发出接管风险等级信号。

S700，当所述预警风险信号为非计划性接管工况信号时，基于所述非计划性接管工况信号计算需求接管时间。

S800，将所述需求接管时间与预设的多个接管风险响应时间进行匹配，并基于匹配结果发出对应的风险等级接管指示信号。其中，不同的所述接管风险响应时间对应的风险等级接管信号不同。

参考图3，在本实施例中，判断车辆是否处于自动驾驶模式，如是，则实时开始判断是否有预警风险信号的输出。如有，对预警风险信号进行判断分析。判断风险信号是否来源于有充分时间供驾驶员接管的信号，如是，则判断为计划性接管工况。如果不是，则判断为非计划性接管工况。

其次，对不同接管进行风险等级划分，定义TTO(Time of Take-over，接管时间)。对于计划性接管工况，因其信号来源于实时预知信息，接管时间TTO较为充分，判断其风险等级为最低级，即一级接管风险等级。对于非计划性接管工况，对风险信号进行分析，并计算其接管时间TTO。基于接管风险响应时间设定三个不同时间阈值TR1、TR2、TR3，并与接管时间TTO进行比较，根据不同比较结果，对当前的接管风险等级分类并将结果指示给驾驶员。其中，接管风险响应时间通过考虑驾驶员反应时间、以及车辆执行机构的迟延时间等因素进行设定。

优选地，参考图4，当TTO＞TR1时，因接管时间较为充分，驾驶员具有充分的时间，接管车辆驾驶，因此，接管风险最低，定义为一级接管风险等级。当TR2＜TTO≤TR1时，为中级接管风险，定义为二级接管风险等级。当TR3＜TTO≤TR2时，为高级接管风险，定义为三级接管风险等级。当TTO＜TR3时，为预警接管无效，需触发主动安全系统来替代认为接管。

其中，参考图5，步骤S500还包括：

S510获取可预知道路信息、障碍物实时道路信息和系统自检错误信息；其中，所述可预知道路信息包括规划路线中到达长隧道信息、高速公路下匝道信息、高曲率道路的时距信息、道路施工信息和道路突发状况信息中的一种或多种，所述障碍物实时道路信息为通过车辆上的传感器部件获得，所述系统自检错误信息为自动驾驶系统出现的报错信息。

S520，基于自动驾驶功能的限定条件，根据所述可预知道路信息、障碍物实时道路信息和系统自检错误信息中的一种或多种生成预警风险信号。

优选地，步骤S520具体为：

S521，基于自动驾驶功能的限定条件，根据所述可预知道路信息生成计划性接管工况信号。

S522，基于自动驾驶功能的限定条件，根据所述障碍物实时道路信息和/或系统自检错误信息生成非计划性接管工况信号。

其中，上述的指示信号包括音频信号、灯光指示信号、图标指示信号和触觉指示信号中的一种或多种。

在一种实施例中，所述音频信号通过车辆上的发音设备播放。所述灯光指示信号通过车辆上的指示灯发光指示。所述图标指示信号通过车辆上的人机交互界面进行显示，所述人机交互界面包括仪表盘和/或显示屏。所述触觉指示信号包括自动启动空调风或加大空调风量状态、自动开启座椅震动状态、自动锁紧安全带状态中一种或多种。

优选的一实施例中，所述灯光指示信号和/或所述图标指示信号以缓慢闪烁和/或常亮的方式进行显示。

下面通过具体的实施用例对指示信号应用于不同接管风险等级进行说明。具体地：

(1)一级接管风险等级预警提示接管策略包括：

听觉：设计蜂鸣声和语音提示结合的方案。蜂鸣声采用缓慢频率；语音提示采用普通语速的语音提醒，例如语音提示内容为连续的：“请接管车辆”。

视觉：在人机交互界面，如在仪表盘、显示屏等，利用特征颜色，如黄色演示TTO的数字和接管图标，同时二者黄色灯进行缓慢闪烁。(在正常情况下采用绿色灯显示)。

(2)二级接管风险等级预警提示接管策略包括：

听觉：设计蜂鸣声和语音提示结合的方案。较一级风险等级的提示策略，蜂鸣声频率加快、音量加大；语音提示采用加大音量和语速急促的语音提醒，例如语音提示内容为连续的：“请接管车辆”。

视觉：在人机交互界面，如在仪表盘、显示屏等，利用特征颜色，如红色演示TTO的数字和接管图标，同时二者红色灯进行快速闪烁。(在正常情况下采用绿色灯显示)

(3)三级接管风险等级预警提示接管策略包括：

听觉：设计蜂鸣声和语音提示结合的方案。较一级风险等级的提示策略，蜂鸣声频率加快、音量加大；语音提示采用加大音量和语速急促的语音提醒，例如语音提示内容为连续的：“请接管车辆”。

视觉：在人机交互界面，如在仪表盘、显示屏等，利用特征颜色，如红色演示TTO的数字和接管图标，同时二者红色灯进行快速闪烁。(在正常情况下采用绿色灯显示)

触觉：设计触觉的预警提示方案，例如，空调在关闭的状态，自动开启空调并加大风量、自动开启座椅震动、自动锁紧安全带灯方式实施触觉预警提示。

整体的预警提示接管方案从一级接管风险到三级接管风险依次进行判断，针对不同等级的接管方案，对是否接管成功进行判断，如果接管成功，则在当级结束预警提示接管；如果接管不成功，则进入下一级接管风险等级及其对应的接管策略。如三级接管风险等级的接管策略，无法实施或者失效的情况下，则请求系统自动触发主动安全系统，如自动紧急制动、自动紧急转向并制动等。

本发明实施例还提供了一种自动驾驶分级接管交互装置，参考图6，其应用于电子装置1中，该自动驾驶分级接管交互装置包括行预警风险信号获取单元11、需求接管时间计算单元12和指示信号生成单元13。预警风险信号获取单元11用于获取预警风险信号并进行判断。其中，所述风险预警信号包括计划性接管工况信号和/或非计划性接管工况信号，所述计划性接管工况信号为在预警提示后有充分时间供驾驶员接管的信号，所述非计划性接管工况信号为在预警提示后仅有较短时间供驾驶员接管的信号。需求接管时间计算单元12用于当所述预警风险信号为非计划性接管工况信号时，基于所述非计划性接管工况信号计算需求接管时间。指示信号生成单元13用于将所述需求接管时间与预设的多个接管风险响应时间进行匹配，并基于匹配结果发出对应的风险等级接管指示信号。其中，不同的所述接管风险响应时间对应的风险等级接管信号不同。

优选地，所述指示信号生成单元还用于当所述预警风险信号为计划性接管工况信号时，发出接管指示信号。

优选地，自动驾驶分级接管交互装置还包括工况获取单元14、预警提示生成单元15。工况获取单元14用于获取可预知道路信息、障碍实时道路信息和系统自检错误信息；其中，所述可预知道路信息包括规划路线中到达长隧道信息、高速公路下匝道信息、高曲率道路的时距信息、道路施工信息和道路突发状况信息中的一种或多种，所述障碍实时道路信息为通过车辆上的传感器部件获得，所述系统自检错误信息为自动驾驶系统出现的报错信息。

预警提示生成单元15用于基于自动驾驶功能的限定条件，根据所述可预知道路信息、障碍物实时道路信息和系统自检错误信息中的一种或多种生成预警风险信号。

其中，上述的自动驾驶分级接管交互装置中的各单元未提及的实现方法和实现原理，可结合参考上述的自动驾驶分级接管交互系统、装置或方法中提及的原理和方法。

本发明的一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其可应用于上述的电子装置中。所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述实施例所述的自动驾驶分级接管方法。

示例性地，本发明所述的计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现服务器设备中的执行过程。例如，本发明上述实施例中的自动驾驶分级接管装置或系统。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(APPlication Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述自动驾驶分级接管方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述实现一种自动驾驶分级接管方法的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现自动驾驶分级接管方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据用户终端的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(SecureDigital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述实现服务设备的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，包括处理器、以及分别与处理器电性连接的车辆状态数据获取模块、驾驶模式切换模块和自动驾驶车辆数据检测模块；

所述车辆状态数据获取模块包括通过CAN总线、接口和/或通讯部件用于获取车辆的驾驶数据；

所述驾驶模式切换模块包括自动驾驶交互开关以能够表征车辆驾驶模式的状态；

所述自动驾驶车辆数据检测模块包括道路状况预知模块和障碍物实时感知模块，所述道路状况预知模块包括地图获取设备和/或V2I设备用于获取道路信息；所述障碍物实时感知模块包括传感部件用于获取实时道路信息。

2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，还包括预警提示模块，所述预警提示模块用于基于所述自动驾驶车辆数据检测模块获取的工况风险等级进行指示；所述预警提示模块包括发音组件、灯光指示组件、显示指示组件和/或触觉指示组件。

3.根据权利要求2所述的一种自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，所述灯光指示组件或所述显示指示组件包括一种或多种颜色指示信号；其中，所述颜色指示信号包括绿色、黄色和红色中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的一种自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，所述显示指示组件为人机交互界面，人机交互界面包括仪表盘和/或显示屏。

5.根据权利要求3所述的自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，所述颜色指示信号为图标指示信号。

6.根据权利要求2所述的自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，所述灯光指示组件和/或所述显示指示组件显示的指示信号以缓慢闪烁和/或常亮的方式进行显示。

7.根据权利要求2所述的自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，所述触觉指示组件包括自动启动空调风或加大空调风量状态、自动开启座椅震动状态、自动锁紧安全带状态中一种或多种。

8.根据权利要求1所述的自动驾驶分级接管交互系统，其特征在于，所述传感部件包括激光雷达、毫米波雷达、单目摄像头、双目摄像头、超声波雷达、高精度定位设备和惯性导航设备中的一种或多种。

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