一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换方法，包括驾驶员生理信息监测模块、路怒状态识别模块、驾驶模式切换模块及自动驾驶模块；驾驶员生理信息监测模块包括安装在方向盘横轴两端部的心率、血氧传感器；路怒状态识别模块构建驾驶员愤怒情绪的离线训练与在线识别模型进行驾驶员愤怒情绪的在线识别；驾驶模式切换模块在路怒状态识别模块判断驾驶员处于愤怒情绪时，将车辆驾驶模式切换为自动驾驶模式，使驾驶员对汽车的操作失效，当确认驾驶员做好接管准备时，驾驶模式切换模块将车辆驾驶模式由自动驾驶模式切换为人工驾驶模式；自动驾驶模式模块包括用于实现车辆纵向自动控制的ACC系统和用于实现车辆侧向自动控制的LKA系统。

An automatic driving mode switching system based on driver's emotion recognition

The invention discloses an automatic driving mode switching method of driver emotion recognition based on physiological information monitoring module, including the driver road rage state recognition module, driving module and automatic driving mode switching module; physiological information monitoring module comprises a steering wheel shaft installed on both ends of the heart rate, blood oxygen sensor; online recognition and offline training online identification model of driver anger road rage state recognition module of the driver's anger; driving mode switching module in road rage state recognition module to judge the driver in anger when the vehicle driving mode switch to automatic mode, the driver of the car operation failure, when the driver is ready to take over the confirmation, driving mode the switching module vehicle driving mode by automatic mode switch to manual driving Mode; the autopilot mode module includes the ACC system for vehicle longitudinal automatic control and the LKA system for automatic vehicle lateral control.

【技术实现步骤摘要】
一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统
本专利技术涉及一种汽车安全辅助驾驶模式切换系统，具体来说是一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统。
技术介绍
随着汽车的普及，人们的生活愈发的离不开汽车，驾驶员驾驶时的愤怒情绪与交通事故的关系愈发的明显。所以了解驾驶愤怒情绪的变化有助于避免交通事故的发生。由于驾驶员驾驶过程中时常会遇到使驾驶员情绪发生较大变化的状况，比如交通拥堵、道路状况恶劣、车辆出现故障、与其他驾驶员或行人发生冲突等客观事件。驾驶员的某些生理指标(如心率、血氧)是随驾驶员情绪变化而变化的。当驾驶员受到客观事件引发的应激变化时，体内有机体的激活水平会很快改变，使驾驶员的一些生理指标发生变化，进而引起情绪的高度应激化。情绪的恶化使驾驶员的自制力显著降低，此时过激行为极易发生，大大增加了交通事故发生的可能性。所以检测出驾驶人的情绪变化并识别出是否为愤怒状态，进而通过使用人机交互手段进行及时的干预和调节，对于减少不必要的驾驶操作失误，保障驾驶员本身的和其他人的安全起到了非常重要的作用。以往也有许多关于驾驶员愤怒情绪的研究，但是侧重点不同。以往的研究多是针对驾驶员愤怒时的行为、愤怒情绪产生机理、愤怒情绪的缓释等方面的，而对于路怒状态的识别以及自动驾驶模式的切换研究相对较少。目前识别驾驶员情绪的方法一般是通过车载情绪识别系统中摄像头采集驾驶员面部特征，来识别驾驶员的情绪状态。但是这种方式存在很多问题，其中有两个问题最难以解决：一是摄像头采集驾驶员面部特征会受到很多客观因素的影响，尤其是光线、个体容貌、佩戴墨镜等因素的影响较大，导致在不同的环境下不能准确地识别出驾驶员情绪；二是很多驾驶员在驾驶汽车时情绪并不一定体现在面部表情，而且当脸部被遮挡或转头、低头时摄像头不能很好地捕捉面部特征。还有其他的一些因素会改变驾驶员的面部特征，这些诸多因素使准确率下降，也不会有很好的普及性。公告号为CN106114516A的中国专利技术专利是通过研究驾驶人的行为特征，来作为愤怒状态的监测和识别指标的。它公开了“一种自适应驾驶人特性的愤怒驾驶行为监测及干预装置”，通过监测车辆鸣笛、方向盘操作等行为特征对驾驶人进行愤怒状态识别。在识别出驾驶员的愤怒状态后，情绪的恶化使驾驶员的自制力显著降低，此时过激行为极易发生，大大降低了行车安全。这时可以采用切换到自动驾驶短时接管的方式，进行车辆自动行驶。进一步的响应缓释驾驶员的愤怒情绪以及驾驶员恢复正常时人工驾驶模式的切换。目前运用在车辆上的只是情绪调节方式而没有自动驾驶模式及其切换系统，一般驾驶时的愤怒情绪的调节需要一段时间，在这段时间内，驾驶员仍处于愤怒驾驶状态，因此并不能很好地避免因愤怒而引发的交通事故。所以在检测到愤怒情绪后进行自动驾驶模式的切换是很有必要的。
技术实现思路
为了解决驾驶过程中由于路怒造成的行车安全问题，本专利技术提供一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统，其在驾驶员驾驶过程中可以实时检测驾驶人的情绪状态，在必要时进行自动驾驶模式的切换，并对驾驶员的愤怒情绪进行缓释，来应对驾驶员情绪的变化，并在驾驶员情绪恢复正常后提醒驾驶员切换为人工驾驶，以避免驾驶员在愤怒情况下对车辆进行操作控制。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统，包括驾驶员生理信息监测模块，与驾驶员生理信息监测模块通讯连接的路怒状态识别模块，与路怒状态识别模块通讯连接的驾驶模式切换模块以及自动驾驶模块；所述驾驶员生理信息监测模块包括安装在方向盘横轴两端部的心率、血氧传感器，用于检测驾驶员心率、血氧饱和度信息的实时变化情况；所述路怒状态识别模块，采用支持向量机机器学习方法构建驾驶员愤怒情绪的离线训练与在线识别模型，并将在线识别模型嵌入车载控制单元进行驾驶员愤怒情绪的在线识别；所述驾驶模式切换模块在路怒状态识别模块判断驾驶员处于愤怒情绪时，将车辆驾驶模式切换为自动驾驶模式，使驾驶员对汽车的操作失效，并播放音乐对驾驶员的愤怒情绪进行缓释；驾驶员生理信息监测模块持续检测驾驶员生理信息变化情况，路怒状态识别模块判断循环判断驾驶员愤怒情绪，当判定驾驶员情绪恢复到正常状态，提醒驾驶员切换到人工驾驶，当确认驾驶员做好接管准备时，驾驶模式切换模块将车辆驾驶模式由自动驾驶模式切换为人工驾驶模式；所述自动驾驶模式模块包括用于实现车辆纵向自动控制的ACC系统和用于实现车辆侧向自动控制的LKA系统；在自动驾驶过程中，汽车通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标。进一步地，所述路怒识别模块分别设置有短时愤怒情绪识别周期和长时愤怒触发频次判断周期，短时愤怒情绪识别周期T1＝3s，长时愤怒触发频次判断周期T2＝30s；如果在一个长时愤怒触发频次判断周期中有三次或多于三次短时愤怒情绪识别的生理指标达到预先规定的愤怒指标，则判定驾驶员处于愤怒情绪。进一步地，所述驾驶模式切换模块包括HMI系统，安装在汽车踏板上的压力传感器和电控锁紧器，ESP系统以及EPAS系统；当路怒状态识别模块判定驾驶员处于愤怒情绪时，自动驾驶模式切换模块开始工作：HMI系统语音提醒车辆即将由人工驾驶模式切换为自动驾驶模式；中控仪表盘上的自动驾驶图标闪烁；语音提醒完毕，车辆由人工驾驶模式切换为自动驾驶模式，同时EPAS系统的转矩传感器向车辆ECU传输的信号始终是转矩为零，使驾驶员在自动驾驶模式下对方向盘的操作无效；安装在踏板上的电控锁紧器锁住踏板，切断踏板信号传输；基于ESP系统，ECU控制TCS系统牵制发动机动力输出，控制节气门开度和车轮制动，使驾驶员对踏板的操作无效；中控仪表盘上的自动驾驶图标长亮，HMI系统播放音乐对驾驶员进行愤怒情绪缓释。进一步地，当所述驾驶模式切换模块将车辆驾驶模式切换为自动驾驶模式后，如果驾驶员生理信息监测模块检测不到信号，说明驾驶员未将双手放在方向盘的正确位置，则语音提醒驾驶员将双手放在方向盘正确位置，直至重新检测到驾驶员生理信号。进一步地，所述路怒状态识别模块采用支持向量机机器学习方法构建驾驶员愤怒情绪的离线训练与在线识别模型：抽取驾驶员愤怒情绪下与非愤怒情绪下的指标数据构建训练样本库，愤怒情绪下采集提取的驾驶员生理特征向量构建正样本集合，正常状态下采集提取的驾驶员生理与行为特征向量构建负样本集合；进而设计基于支持向量机的愤怒情绪识别模型并进行离线测试优化模型参数；将优化后的愤怒情绪识别模型嵌入车载控制单元，进行驾驶员愤怒情绪的在线识别。本专利技术的有益效果是：本专利技术的路怒状态识别与自动驾驶模式切换使用的生理指标采集传感器直接安装在汽车转向盘上，这样既不影响驾驶员驾驶车辆的舒适性，也保持所采集数据的准确性；而且指标采集装置和交互装置的安装方法和安装位置对原有汽车结构的改动不大，适用性广。驾驶模式切换模块中的压力传感器安装在踏板、电控锁紧器安装在踏板转轴，安装位置既不影响驾驶员正常状态的驾驶，也保证了在驾驶员愤怒时各个装置能够进行有效的干涉；而且HMI、ESP和EPAS是汽车的原有系统。生理指标采集传感器采集到驾驶员生理信号后，随即路怒状态识别模块就对驾驶员的情绪进行识别，若是愤怒状态驾驶模式切换模块发出命令后切断驾驶员对车辆的控制，并启动自动驾驶模式，同时缓释系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统，其特征在于，包括驾驶员生理信息监测模块，与驾驶员生理信息监测模块通讯连接的路怒状态识别模块，与路怒状态识别模块通讯连接的驾驶模式切换模块以及自动驾驶模块；所述驾驶员生理信息监测模块包括安装在方向盘横轴两端部的心率、血氧传感器，用于检测驾驶员心率、血氧饱和度信息的实时变化情况；所述路怒状态识别模块，采用支持向量机机器学习方法构建驾驶员愤怒情绪的离线训练与在线识别模型，并将在线识别模型嵌入车载控制单元进行驾驶员愤怒情绪的在线识别；所述驾驶模式切换模块在路怒状态识别模块判断驾驶员处于愤怒情绪时，将车辆驾驶模式切换为自动驾驶模式，使驾驶员对汽车的操作失效，并播放音乐对驾驶员的愤怒情绪进行缓释；驾驶员生理信息监测模块持续检测驾驶员生理信息变化情况，路怒状态识别模块判断循环判断驾驶员愤怒情绪，当判定驾驶员情绪恢复到正常状态，提醒驾驶员切换到人工驾驶，当确认驾驶员做好接管准备时，驾驶模式切换模块将车辆驾驶模式由自动驾驶模式切换为人工驾驶模式；所述自动驾驶模式模块包括用于实现车辆纵向自动控制的ACC系统和用于实现车辆侧向自动控制的LKA系统；在自动驾驶过程中，汽车通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标。...

【技术特征摘要】
1.一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统，其特征在于，包括驾驶员生理信息监测模块，与驾驶员生理信息监测模块通讯连接的路怒状态识别模块，与路怒状态识别模块通讯连接的驾驶模式切换模块以及自动驾驶模块；所述驾驶员生理信息监测模块包括安装在方向盘横轴两端部的心率、血氧传感器，用于检测驾驶员心率、血氧饱和度信息的实时变化情况；所述路怒状态识别模块，采用支持向量机机器学习方法构建驾驶员愤怒情绪的离线训练与在线识别模型，并将在线识别模型嵌入车载控制单元进行驾驶员愤怒情绪的在线识别；所述驾驶模式切换模块在路怒状态识别模块判断驾驶员处于愤怒情绪时，将车辆驾驶模式切换为自动驾驶模式，使驾驶员对汽车的操作失效，并播放音乐对驾驶员的愤怒情绪进行缓释；驾驶员生理信息监测模块持续检测驾驶员生理信息变化情况，路怒状态识别模块判断循环判断驾驶员愤怒情绪，当判定驾驶员情绪恢复到正常状态，提醒驾驶员切换到人工驾驶，当确认驾驶员做好接管准备时，驾驶模式切换模块将车辆驾驶模式由自动驾驶模式切换为人工驾驶模式；所述自动驾驶模式模块包括用于实现车辆纵向自动控制的ACC系统和用于实现车辆侧向自动控制的LKA系统；在自动驾驶过程中，汽车通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标。2.如权利要求1所述的一种基于驾驶员情绪识别的自动驾驶模式切换系统，其特征在于，所述路怒识别模块分别设置有短时愤怒情绪识别周期和长时愤怒触发频次判断周期，短时愤怒情绪识别周期T1＝3s，长时愤怒触发频次判断周期T2＝30s；如果在一个长时愤怒触发频次判断周期中有三次或多于三次短时愤怒情绪识别的生理指标达到预先规定的愤怒指标，则判定驾驶员处于愤怒情绪。3.如权利要求1所述的一种基于驾驶员情绪识别的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宏宇，朱正，黄庆，辛海莎，张慧珺，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22