一种交互式的自主教练车系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交互式的自主教练车系统，用于为教练车的驾驶员提供实时的、自动化的指导教学。采用环境感知模块感知教练车周围环境，获得环境信息发送至语音模块以及车辆控制模块；采用操作反馈模块获取当前时刻方向盘角度、档位以及刹车油门角度，计算获得的下一时刻的车辆的行驶状态发送到车辆控制模块以及语音模块；车辆控制模块依据环境信息判断教练车是否违反交通规则以及是否发生碰撞，若是，则进入自主驾驶模式，否则接收驾驶员输入的语音操作指令；语音模块依据环境信息进行路径规划并计算车辆下一时刻方向相对于引导线的偏移量，规划操作方法并进行播报；语音模块接收驾驶员下达的语音操作指令并发送至车辆控制模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自主驾驶和人机交互领域，具体涉及一种交互式的自主教练车系统。
技术介绍
随着收入的增长，能使生活和工作出行更加方便快捷的家用小轿车成了许多现代家庭的必需品，因此越来越多的人去驾校学习并希望获取机动车驾驶证，但是驾校配备的教练非常有限，学员想要练车往往需要提前很长时间预约并排队等候，并且能够上车练习的时间也并不多，学员很难在驾校训练的很短时间内掌握全部驾驶要领。此外，驾校教练除了教授学员驾驶技术外，还需要保证学员学车过程的安全，当学员操作不当有安全隐患时及时制止，这对教练的教学水平和驾驶技术提出了更高的要求，使得原本不多的教练资源更加匮乏。另外一方面，随着计算机技术的发展，无人自主驾驶车辆技术已经成为现实，这些车辆在计算机的控制下，能够实现自主驾驶，并且计算机的驾驶技术正在逐步提升，我们有理由相信在将来计算机的驾驶技术终会超越人类，因此，如果能够实现由计算机教授驾驶技术，不仅可以实现人力资源的解放，也可以推动自主驾驶车辆技术发展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种交互式的驾驶教学系统，用于为教练车的驾驶员提供实时的、自动化的指导教学。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种交互式的自主教练车系统，包括环境感知模块、车辆控制模块、操作反馈模块以及语音模块；环境感知模块用于教练车感知周围环境，获得环境信息发送至语音模块以及车辆控制模块。操作反馈模块用于检测方向盘角度、档位以及刹车油门角度开度，当驾驶员操作教练车时，操作反馈模块将当前时刻的方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及计算获得的下一时刻的车辆的行驶状态发送到车辆控制模块以及语音模块。车辆控制模块依据环境信息判断教练车是否违反交通规则以及是否发生碰撞，若是，则进入自主驾驶模式，否则接收驾驶员输入的语音操作指令，若驾驶员无语音操作指令输入，则车辆控制模块无操作，若驾驶员有语音操作指令输入，则车辆控制模块依据语音操作指令进行操作。在自主驾驶模式下，车辆控制模块依据环境信息、车辆方向盘角度、档位以及刹车油门角度，针对教练车的刹车，方向盘，油门和档位进行控制。语音模块获取环境信息、方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及下一时刻的车辆的行驶状态之后，依据环境信息通过路径规划算法获得引导线，然后依据下一时刻的车辆的行驶状态计算车辆下一时刻方向相对于引导线的偏移量，规划操作方法并进行播报，规划操作方法使得偏移量变小；语音模块接收驾驶员下达的语音操作指令，通过语音识别语音操作指令，将语音操作指令发送至车辆控制模块中。进一步地，自主教练车系统还包括驾驶员姿态检测模块和交互式投影模块。驾驶员姿态检测模块用于检测驾驶员的头部姿态，头部姿态发送至交互式投影模块。交互式投影模块获取环境感知模块中的环境信息，依据该信息通过路径规划算法规划获得引导线，然后由操作反馈模块获取方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及下一时刻的车辆的行驶状态，依据下一时刻的车辆的行驶状态计算车辆下一时刻方向相对于引导线的偏移量，将该偏移量由显示器进行显示，同时将方向盘角度、档位以及刹车油门角度进行显示形成图像，图像的显示位置位于头部姿态的正前方；偏移量、方向盘角度、档位以及刹车油门角度同时发送至语音模块。进一步地，驾驶员姿态检测模块具体为在头部设置三轴陀螺仪，检测驾驶员的头部转动角度。进一步地，交互式投影模块为：安装在车前的透明液晶显示器、或者由投影仪与车辆挡风玻璃组合构成、或者为平视显示器。进一步地，周围环境包括教练车周围的静态障碍物、车道线、交通标示、可通行区域，动态障碍物；环境感知模块由多种车载传感器和车载感知计算机构成；所用车载传感器包括摄像头，激光测距雷达，GPS接收机，里程计和毫米波雷达；摄像头用于检测车道线、交通标志；激光测距雷达用于检测静态障碍物和可通行区域；毫米波雷达用于检测动态障碍物；GPS接收机用于检测车自身位置；里程计用于检测教练车所行驶的里程数。进一步地，操作反馈模块包括方向盘角度检测传感器、档位检测传感器和刹车油门角度开度检测传感器，分别用于检测方向盘角度、档位以及刹车油门角度开度。有益效果：本专利技术中，通过交互模块对驾考学员进行实时操作指导，通过自主驾驶模块对教练车的周围环境进行监测，使学员能够实时知道教练车的行驶状态，本专利技术实施例提供的交互式自主教练车结构简单，不需要专门的教练对学员进行实时指导，节约人力资源。附图说明图1为交互式自主教练车自主驾驶部分各模块结构图；图2为交互式自主教练车人机交互部分各模块结构图；图3为交互式自主教练车人机交互部分软件流程图；图4为本专利技术提供的一种具体实施实例示意图；图5为驾驶员学习侧方停车投影显示器的细节示意图；其中1车辆主体，2激光雷达，3环境感知摄像头，4透明液晶显示器，5车载计算机组，6控制计算机，7姿态检测摄像头，8投影显示的引导线，9实际车库线。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。实施例1、一种交互式的自主教练车系统，包括环境感知模块、车辆控制模块、交互式投影模块、操作反馈模块、驾驶员姿态检测模块以及语音模块；其中环境感知模块和车辆控制模块属于自主驾驶部分，其结构示意如图1，交互式投影模块、操作反馈模块、驾驶员姿态检测模块以及语音模块属于人机交互部分，其结构示意如图2。环境感知模块用于教练车感知环境，获得环境信息发送至交互式投影模块和车辆控制模块；的环境包括教练车周围的静态障碍物、车道线、交通标示、可通行区域，动态障碍物；环境感知模块由多种车载传感器和车载感知计算机构成；所用车载传感器包含但不限于摄像头，激光测距雷达，GPS接收机，里程计和毫米波雷达；摄像头用于检测车道线、交通标志；激光测距雷达用于检测静态障碍物和可通行区域；毫米波雷达用于检测动态障碍物；GPS接收机用于检测车自身位置；里程计用于检测教练车所行驶的里程数。操作反馈模块包括方向盘角度检测传感器、档位检测传感器和刹车油门角度开度检测传感器，分别用于检测方向盘角度、档位以及刹车油门角度开度，当用户操作教练车时，操作反馈模块根据当前时刻的方向盘角度、档位以及刹车油门角度，计算下一时刻的车辆的行驶状态，并将方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及计算出的下一时刻的车辆的行驶状态发送到车辆控制模块以及交互投影模块。车辆控制模块由伺服电机和车载控制计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交互式的自主教练车系统，其特征在于，包括环境感知模块、车辆控制模块、操作反馈模块以及语音模块；所述环境感知模块用于教练车感知周围环境，获得环境信息发送至语音模块以及车辆控制模块；所述操作反馈模块用于检测方向盘角度、档位以及刹车油门角度开度，当驾驶员操作教练车时，操作反馈模块将当前时刻的方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及计算获得的下一时刻的车辆的行驶状态发送到车辆控制模块以及语音模块；所述车辆控制模块依据环境信息判断所述教练车是否违反交通规则以及是否发生碰撞，若是，则进入自主驾驶模式，否则接收驾驶员输入的语音操作指令，若驾驶员无语音操作指令输入，则车辆控制模块无操作，若驾驶员有语音操作指令输入，则车辆控制模块依据语音操作指令进行操作；在所述自主驾驶模式下，车辆控制模块依据环境信息、车辆方向盘角度、档位以及刹车油门角度，针对所述教练车的刹车，方向盘，油门和档位进行控制；所述语音模块获取环境信息、方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及下一时刻的车辆的行驶状态之后，依据环境信息通过路径规划算法获得引导线，然后依据下一时刻的车辆的行驶状态计算车辆下一时刻方向相对于引导线的偏移量，规划操作方法并进行播报，所述规划操作方法使得所述偏移量变小；语音模块接收驾驶员下达的语音操作指令，通过语音识别语音操作指令，将语音操作指令发送至所述车辆控制模块中。...

【技术特征摘要】
1.一种交互式的自主教练车系统，其特征在于，包括环境感知模块、车辆控制模块、操作反馈模块以及语音模块；
所述环境感知模块用于教练车感知周围环境，获得环境信息发送至语音模块以及车辆控制模块；
所述操作反馈模块用于检测方向盘角度、档位以及刹车油门角度开度，当驾驶员操作教练车时，操作反馈模块将当前时刻的方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及计算获得的下一时刻的车辆的行驶状态发送到车辆控制模块以及语音模块；
所述车辆控制模块依据环境信息判断所述教练车是否违反交通规则以及是否发生碰撞，若是，则进入自主驾驶模式，否则接收驾驶员输入的语音操作指令，若驾驶员无语音操作指令输入，则车辆控制模块无操作，若驾驶员有语音操作指令输入，则车辆控制模块依据语音操作指令进行操作；
在所述自主驾驶模式下，车辆控制模块依据环境信息、车辆方向盘角度、档位以及刹车油门角度，针对所述教练车的刹车，方向盘，油门和档位进行控制；
所述语音模块获取环境信息、方向盘角度、档位以及刹车油门角度以及下一时刻的车辆的行驶状态之后，依据环境信息通过路径规划算法获得引导线，然后依据下一时刻的车辆的行驶状态计算车辆下一时刻方向相对于引导线的偏移量，规划操作方法并进行播报，所述规划操作方法使得所述偏移量变小；语音模块接收驾驶员下达的语音操作指令，通过语音识别语音操作指令，将语音操作指令发送至所述车辆控制模块中。
2.如权利要求1所述的一种交互式的自主教练车系统，其特征在于，所述自主教练车系统还包括驾驶员姿态检测模块和交互式投影模块；
所述驾驶员姿态检测模块用于检测驾驶员的头部姿态，头部姿态发送至所述交互式投影模块；
所述交互式投影模块获取环境感知...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，汪稚力，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11