CN113525404A - 一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可无缝切换的人机共驾车辆控制方法及***，针对智能驾驶和手动驾驶切换复杂，无法智能的自适应切换，驾驶风险高的问题，现提出以下方案，包括车辆主体和控制器，所述控制器搭载了人机共驾辅助***，所述人机共驾辅助***包括控制模块、并联接头模块、雷达***、阈值分析模块、智能纠正模块、缓冲控制模块、识别模块和计算模块。本发明由人工驾驶切换到辅助驾驶的过程，无需驾驶员主动操作，而是自动无缝切换，保证了在驾驶员失去对车辆的控制的情况下能够迅速切换到辅助驾驶，避免发生危险事故，并且从人工驾驶过渡到辅助驾驶的过程平顺自然，给驾乘人员带来舒适的乘坐体验。

Description

一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***及其使用方法
技术领域
本发明涉及人机共驾车辆控制***技术领域，尤其涉及一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***及其使用方法。
背景技术
辅助驾驶技术在近些年来飞速发展，越来越多的车辆配备自适应巡航控制、车道保持控制、紧急制动控制等功能。有些驾驶员对辅助驾驶抱有不信任的心理，不放心将完全将车辆控制权交给辅助***，特别是客车、卡车等大车的驾驶员，驾驶过程非常谨慎，因为这些车辆一旦出事就会造成车内外多个人员的伤亡。同时，这类驾驶员又希望在某些场合下，辅助***能够代替驾驶员控制车辆。比如驾驶员自身疏忽没有注意周围的危险情况，如果执行驾驶员的控制结果，很可能与周边物体发生碰撞。或者驾驶员非常疲惫甚至是发病，此时驾驶员希望通过辅助***延续对车辆的控制，从而保证安全
现有的人机共驾车辆控制***及其使用方法存在以下问题：如果开启了辅助驾驶功能，那么驾驶员就失去了对车辆的控制，如果驾驶员希望保持对车辆的控制，那么驾驶员就必须通过某种操作退出辅助驾驶，也就是说，辅助驾驶是和人工驾驶是互斥的，智能驾驶和手动驾驶切换复杂，无法智能的自适应切换，驾驶风险高，而现有技术不易解决此类问题，因此，亟需一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***及其使用方法来解决上述问题。
发明内容
基于现有人机共驾车辆控制***及其使用方法，智能驾驶和手动驾驶切换复杂，无法智能的自适应切换，驾驶风险高的技术问题，本发明提出了一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，包括车辆主体和控制器，所述控制器搭载了人机共驾辅助***，所述人机共驾辅助***包括控制模块、并联接头模块、雷达***、阈值分析模块、智能纠正模块、缓冲控制模块、识别模块和计算模块，所述控制模块分别控制并联接头模块、雷达***、阈值分析模块、智能纠正模块、缓冲控制模块、识别模块和计算模块，所述并联接头模块分别连接有手动控制模块和智能控制模块，所述雷达***包括超声波雷达和毫米波雷达，所述超声波雷达设置在车辆主体的四周，所述车辆主体的挡风玻璃外设置有智能探头A，所述车辆主体的挡风玻璃内设置有智能探头B，且智能探头A的镜头朝向车辆主体的前方，智能探头B的镜头朝车内主驾驶位置，所述毫米波雷达设置在车辆主体的后方；
控制器：用于接收到超声波雷达、智能摄像头A、智能摄像头B和毫米波雷达的数据；
智能探头A：用于感知车辆前方障碍物，对障碍物进行识别，判断出障碍物的类型，检测车道线，红绿灯，限速标志，斑马线等常见交通标识；
智能探头B：用于感知驾驶员行为，可识别出驾驶员频繁打哈欠、频繁眨眼、长时间闭眼、长时间手脱离方向盘、长时间身体和手臂保持固定姿势不动、没有将视线集中在前方、接打电话、面部长时间维持痛苦表情等可能造成危险驾驶的行为；
超声波雷达：用于感知车周近距离障碍物；
毫米波雷达：用于检测车辆后方以及后方侧向过来的物体。
本发明再进一步的方案：所述识别模块包括路线识别模块和面部识别模块，且智能探头A和智能探头B分别连接在路线识别模块上和面部识别模块上。
本发明再进一步的方案：所述智能纠正模块上设有提示模块。
本发明再进一步的方案：所述缓冲控制模块上设有辅助启动模块。
本发明再进一步的方案：所述识别模块上连接有存储模块、特征比对模块和阈值分析模块。
本发明再进一步的方案：所述存储模块用于存储代表性面部特征信息，特征比对模块用于把驾驶员的面部特征与存储模块中的面部特性信息进行比对。
本发明再进一步的方案：所述阈值分析模块用于分析驾驶员的精神状态偏离的程度。
本发明提供一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***的使用方法，该方法包括：
S1：车辆启动后，驾驶员通过手动控制模块控制车辆的正常行驶；
S2：遭遇路障、加塞等路线问题，或者因为驾驶员驾驶疲劳失去对车辆的主动控制时，智能探头A对车外路线进行识别，同时人机共驾辅助***中的智能探头B对车内驾驶员的面部状态进行识别，阈值分析模块配合计算模块开始工作，分析车辆行驶状况和驾驶员人员精神状况；
S3：通过阈值分析模块判断手动控制是否安全响应；
S4：如果正常响应，车辆保持继续手动驾驶，智能控制模块不介入；
S5：如果不能正常响应，智能控制模块介入，通过提示模块提示驾驶员并利用智能纠正模块同步纠正路线或者刹车，直到车主重新恢复手动驾驶；
S6：人或其他车辆进入本车驾驶员视野盲区，超声波雷达探测到盲区内的物体，人机共驾辅助***判断出如果驾驶员继续转向则会与盲区内物体发生碰撞，此时辅助***给方向盘施加反抗力矩，提示模块同时发出提示音；
S7：智能探头A检测到前方突然窜入一车辆，即使触发AEB也无法避免发生碰撞，人机共驾辅助***此时一方面控制本车减速，另一方面，通过后方角落的毫米波雷达判断后方哪一侧比较安全，并迅速控制车辆向安全侧转向。
本发明的有益效果为：通过设置并联接头模块，使得驾驶员和辅助***对车辆的控制权为共存状态，一般情况下执行的是驾驶员的控制结果，当驾驶员进行危险操作或者失去对车辆的控制时，辅助驾驶***自动介入，不必驾驶员通过操作开关切换辅助驾驶，不同于目前常见的纵向控制功能如ACC/AEB、横向控制功能如LCK/LDP，这些功能需要驾驶员主动操作开关或按钮去激活，或者在工作过程中给驾乘人员的体验感不舒适，而本发明由人工驾驶切换到辅助驾驶的过程，无需驾驶员主动操作，而是自动无缝切换，保证了在驾驶员失去对车辆的控制的情况下能够迅速切换到辅助驾驶，避免发生危险事故，并且从人工驾驶过渡到辅助驾驶的过程平顺自然，给驾乘人员带来舒适的乘坐体验。
附图说明
图1为本发明提出的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***的安装设备分布图；
图2为本发明提出的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***的整体结构框图；
图3为本发明提出的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***的识别模块结构示意图；
图4为本发明提出的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***的控制方法流程图。
图中：1、车辆主体；2、超声波雷达；3、智能探头A；4、智能探头B；5、控制器；6、毫米波雷达。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明专利实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明专利的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明专利的范围，而是仅仅表示本发明专利的选定实施例。
基于本发明专利中的实施例，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，都属于本发明专利保护的范围。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。
涉及到电路、电子元器件和控制模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明专利保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
参照图1-4，一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，包括车辆主体1和控制器5，控制器5搭载了人机共驾辅助***，人机共驾辅助***包括控制模块、并联接头模块、雷达***、阈值分析模块、智能纠正模块、缓冲控制模块、识别模块和计算模块，控制模块分别控制并联接头模块、雷达***、阈值分析模块、智能纠正模块、缓冲控制模块、识别模块和计算模块，并联接头模块分别连接有手动控制模块和智能控制模块，雷达***包括超声波雷达2和毫米波雷达6，超声波雷达2设置在车辆主体1的四周，车辆主体1的挡风玻璃外设置有智能探头A3，车辆主体1的挡风玻璃内设置有智能探头B4，且智能探头A3的镜头朝向车辆主体1的前方，智能探头B4的镜头朝车内主驾驶位置，毫米波雷达6设置在车辆主体1的后方，计算模块和识别模块可以通过人机共驾辅助***进行计算分析，判断驾驶员是否失去对车辆的控制，如果判断为是，则辅助***介入对车辆的控制，否则不进行任何干预，车辆控制权仍然属于驾驶员；
控制器5：用于接收到超声波雷达2、智能摄像头A、智能摄像头B和毫米波雷达6的数据；
智能探头A3：用于感知车辆前方障碍物，对障碍物进行识别，判断出障碍物的类型，检测车道线，红绿灯，限速标志，斑马线等常见交通标识；
智能探头B4：用于感知驾驶员行为，可识别出驾驶员频繁打哈欠、频繁眨眼、长时间闭眼、长时间手脱离方向盘、长时间身体和手臂保持固定姿势不动、没有将视线集中在前方、接打电话、面部长时间维持痛苦表情等可能造成危险驾驶的行为；
超声波雷达2：用于感知车周近距离障碍物；
毫米波雷达6：用于检测车辆后方以及后方侧向过来的物体。
本发明中，识别模块包括路线识别模块和面部识别模块，且智能探头A3和智能探头B4分别连接在路线识别模块上和面部识别模块上，识别到驾驶员长时间没有控车时，车辆在智能控制模块的控制下保持在本车道，同时开始逐渐减速并通过辅助启动模块开启双闪等，减速至停车后拉起驻车手刹。
本发明中，智能纠正模块上设有提示模块，虽然***对方向盘施加了反抗力矩，但是驾驶员稍微比正常情况下使力大一点也可以转动方向盘，并不是强制让驾驶员不能转动方向盘。这么做的目的是，有时候即使盲区内有其他人或者车辆，但是驾驶员前方也很危险而不得不转向，不会完全限制了方向盘的转动。
本发明中，缓冲控制模块上设有辅助启动模块。
本发明中，识别模块上连接有存储模块、特征比对模块和阈值分析模块。
本发明中，存储模块用于存储代表性面部特征信息，特征比对模块用于把驾驶员的面部特征与存储模块中的面部特性信息进行比对。
本发明中，阈值分析模块用于分析驾驶员的精神状态偏离的程度。
本发明提供一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***的使用方法，该方法包括：
S1：车辆启动后，驾驶员通过手动控制模块控制车辆的正常行驶；
S2：遭遇路障、加塞等路线问题，或者因为驾驶员驾驶疲劳失去对车辆的主动控制时，智能探头A3对车外路线进行识别，同时人机共驾辅助***中的智能探头B4对车内驾驶员的面部状态进行识别，阈值分析模块配合计算模块开始工作，分析车辆行驶状况和驾驶员人员精神状况；
S3：通过阈值分析模块判断手动控制是否安全响应；
S4：如果正常响应，车辆保持继续手动驾驶，智能控制模块不介入；
S5：如果不能正常响应，智能控制模块介入，通过提示模块提示驾驶员并利用智能纠正模块同步纠正路线或者刹车，直到车主重新恢复手动驾驶；
S6：人或其他车辆进入本车驾驶员视野盲区，超声波雷达2探测到盲区内的物体，人机共驾辅助***判断出如果驾驶员继续转向则会与盲区内物体发生碰撞，此时辅助***给方向盘施加反抗力矩，提示模块同时发出提示音；
S7：智能探头A3检测到前方突然窜入一车辆，即使触发AEB也无法避免发生碰撞，人机共驾辅助***此时一方面控制本车减速，另一方面，通过后方角落的毫米波雷达6判断后方哪一侧比较安全，并迅速控制车辆向安全侧转向。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，包括车辆主体(1)和控制器(5)，其特征在于，所述控制器(5)搭载了人机共驾辅助***，所述人机共驾辅助***包括控制模块、并联接头模块、雷达***、阈值分析模块、智能纠正模块、缓冲控制模块、识别模块和计算模块，所述控制模块分别控制并联接头模块、雷达***、阈值分析模块、智能纠正模块、缓冲控制模块、识别模块和计算模块，所述并联接头模块分别连接有手动控制模块和智能控制模块，所述雷达***包括超声波雷达(2)和毫米波雷达(6)，所述超声波雷达(2)设置在车辆主体(1)的四周，所述车辆主体(1)的挡风玻璃外设置有智能探头A(3)，所述车辆主体(1)的挡风玻璃内设置有智能探头B(4)，且智能探头A(3)的镜头朝向车辆主体(1)的前方，智能探头B(4)的镜头朝车内主驾驶位置，所述毫米波雷达(6)设置在车辆主体(1)的后方；
控制器(5)：用于接收到超声波雷达(2)、智能摄像头A、智能摄像头B和毫米波雷达(6)的数据；
智能探头A(3)：用于感知车辆前方障碍物，对障碍物进行识别，判断出障碍物的类型，检测车道线，红绿灯，限速标志，斑马线等常见交通标识；
智能探头B(4)：用于感知驾驶员行为，可识别出驾驶员频繁打哈欠、频繁眨眼、长时间闭眼、长时间手脱离方向盘、长时间身体和手臂保持固定姿势不动、没有将视线集中在前方、接打电话、面部长时间维持痛苦表情等可能造成危险驾驶的行为；
超声波雷达(2)：用于感知车周近距离障碍物；
毫米波雷达(6)：用于检测车辆后方以及后方侧向过来的物体。
2.根据权利要求1所述的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，其特征在于，所述识别模块包括路线识别模块和面部识别模块，且智能探头A(3)和智能探头B(4)分别连接在路线识别模块上和面部识别模块上。
3.根据权利要求1所述的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，其特征在于，所述智能纠正模块上设有提示模块。
4.根据权利要求1所述的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，其特征在于，所述缓冲控制模块上设有辅助启动模块。
5.根据权利要求2所述的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，其特征在于，所述识别模块上连接有存储模块、特征比对模块和阈值分析模块。
6.根据权利要求5所述的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，其特征在于，所述存储模块用于存储代表性面部特征信息，特征比对模块用于把驾驶员的面部特征与存储模块中的面部特性信息进行比对。
7.根据权利要求5所述的一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***，其特征在于，所述阈值分析模块用于分析驾驶员的精神状态偏离的程度。
8.一种可无缝切换的人机共驾车辆控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：车辆启动后，驾驶员通过手动控制模块控制车辆的正常行驶；
S2：遭遇路障、加塞等路线问题，或者因为驾驶员驾驶疲劳失去对车辆的主动控制时，智能探头A(3)对车外路线进行识别，同时人机共驾辅助***中的智能探头B(4)对车内驾驶员的面部状态进行识别，阈值分析模块配合计算模块开始工作，分析车辆行驶状况和驾驶员人员精神状况；
S3：通过阈值分析模块判断手动控制是否安全响应；
S4：如果正常响应，车辆保持继续手动驾驶，智能控制模块不介入；
S5：如果不能正常响应，智能控制模块介入，通过提示模块提示驾驶员并利用智能纠正模块同步纠正路线或者刹车，直到车主重新恢复手动驾驶；
S6：人或其他车辆进入本车驾驶员视野盲区，超声波雷达(2)探测到盲区内的物体，人机共驾辅助***判断出如果驾驶员继续转向则会与盲区内物体发生碰撞，此时辅助***给方向盘施加反抗力矩，提示模块同时发出提示音；
S7：智能探头A(3)检测到前方突然窜入一车辆，即使触发AEB也无法避免发生碰撞，人机共驾辅助***此时一方面控制本车减速，另一方面，通过后方角落的毫米波雷达(6)判断后方哪一侧比较安全，并迅速控制车辆向安全侧转向。
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