车辆方向盘失去控制时的安全介入系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种车辆方向盘失去控制时的安全介入系统和方法，该系统包括驾驶员监测模块、乘客监控模块、语音警示模块、方向盘锁止控制模块、环境感知模块、安全驾驶模块和一键恢复模块，以上模块通过CAN总线通信。通过检测驾驶员和乘客的实时状态，判断是否有危及车辆行驶安全的可能，通过采取语音警示和方向盘锁止进行介入，方向盘锁止控制模块将方向盘锁死，同时将所述线控转向系统的下位转向电机与上位电机之间的信号切断，并触发安全驾驶模块，接管驾驶员权限，实现自动驾驶和安全停车。

Safety intervention system and method when vehicle steering wheel is out of control

【技术实现步骤摘要】
车辆方向盘失去控制时的安全介入系统和方法
本专利技术涉及汽车控制
，具体涉及一种车辆方向盘失去控制时的安全介入系统和方法。
技术介绍
汽车是人们出行的主要交通工具之一，在给人带来巨大便利的同时，车辆事故率也有所上升，尤其是公交车的安全关乎更多人的生命及众多家庭的幸福。一方面，司机在驾驶行为的过程中要遵守交通法规、文明出行外；另一方面，乘客的理解配合也需有待提高，因乘客个人原因拉拽司机、抢夺方向盘导致车辆失控而发生交通事故的情况引起了全社会的关注。为避免类似事件的发生，当公交车方向盘在失去驾驶员控制时，需要进行安全介入。目前方向盘需要介入控制大多是因为车辆在行驶过程中出现爆胎而对方向盘的一个锁死介入，避免由于车胎爆裂使得驾驶员出现慌乱而盲目地打方向盘导致车辆失稳。然而针对车辆在正常行驶的过程中方向盘突然失去控制的安全介入却是空白。
技术实现思路
为了在车辆正常行驶中出现方向盘失控等险情时保证车辆及全车乘客的人身安全，本专利技术提供一种车辆方向盘失去控制时的安全介入系统，能够针对驾驶员及乘客的情况发出语音警示，进一步接管驾驶权限并安全停车。车辆方向盘失去控制时的安全介入系统，所述车辆采用线控转向系统，所述安全介入系统包括驾驶员监测模块、乘客监控模块、语音警示模块、方向盘锁止控制模块、环境感知模块、安全驾驶模块和一键恢复模块；所述驾驶员监测模块通过实时采集驾驶员图像，对驾驶员的人脸及行为特征进行识别，判断驾驶员是否有失去意识的情况，如有则触发所述语音警示模块和所述方向盘锁止控制模块，所述驾驶员监测模块如果检测到驾驶员有疲劳或注意力不集中现象，则触发所述语音警示模块；所述乘客监控模块用于对靠近驾驶员的乘客进行图像和声音采集，判断乘客对驾驶员是否有干扰行为，如果有辱骂、威胁行为则触发所述语音警示模块，如果乘客进一步有抢夺方向盘或与驾驶员肢体接触的行为则触发所述方向盘锁止控制模块；所述语音警示模块，用于对驾驶员的分心行为和乘客的违规行为进行语音警示；所述方向盘锁止控制模块，接收来自所述驾驶员监测模块和所述乘客监控模块的触发信号，在发生乘客抢夺方向盘或与驾驶员肢体接触或驾驶员失去意识引起的方向盘失去控制的情况下，所述方向盘锁止控制模块将方向盘锁死，同时将所述线控转向系统的下位转向电机与上位电机之间的信号切断，并触发所述安全驾驶模块；所述环境感知模块用于对行车环境进行检测，在驾驶员失去车辆控制权限时为所述安全驾驶模块提供支持；所述安全驾驶模块用于在方向盘失去控制时控制车辆制动，并进行转向操作，确保车辆安全靠边停车；所述一键恢复模块用于当险情解除时，驾驶员通过一键恢复模块将整个通讯系统上的信号恢复，驾驶员重新获得权限。进一步的，还包括红外感知模块，用于监测乘客是否越过驾驶室防护栏，并将信号发送到所述语音警示模块和所述方向盘锁止控制模块。进一步的，所述环境感知模块至少包括视觉摄像头、毫米波雷达和激光雷达；所述视觉摄像头至少为4个，车身的前后左右至少各设置一个，前置摄像头用于观测前方车辆以及车道线，后置摄像头用于观测车后方的车辆，车身左右两侧的摄像头用于对车辆两侧车道的其他车辆和路况进行观测；所述毫米波雷达至少8个，用于监测车辆四周各个方位的路况，同时获取与其他车辆的相对距离Δd、相对速度Δv、相对方位角α；所述激光雷达至少5个，分布于车身四周，用于获取车辆周围的行人、车辆的位置信息，构建车辆周围环境的点云图。进一步，所述环境感知模块还包括速度传感器和GPS。进一步，所述安全驾驶模块包括制动控制器、下位转向电机控制器、车灯及车门开关控制器；所述制动控制器在车辆周围环境允许的情况下进行减速制动，所述下位转向电机控制器控制所述下位转向电机右转，使车辆靠边，所述车灯及车门开关控制器在车辆完全停止时，控制车灯打开双闪，同时开启车门。相对应的，本专利技术还提供一种车辆方向盘失去控制时的安全介入方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、车辆在行驶过程中，驾驶员监测模块对驾驶员的面部和行为特征进行监测，判断驾驶员是否出现疲劳、低头、注意力不集中现象，如有则执行S2，如果监测到驾驶员失去意识，则执行S2和S3；同时乘客监控模块对靠近驾驶员的乘客进行图像和声音采集，判断乘客对驾驶员是否有辱骂、威胁驾驶员的行为，如有则再判断乘客是否与驾驶员有肢体接触的行为，如果有则执行S3，如果监测到乘客有抢夺方向盘的行为，也执行S3；S2、根据触发条件的不同，语音警示模块对驾驶员的分心行为和乘客的违规行为发出语音警示；S3、方向盘锁止控制模块将方向盘锁死，并将线控转向系统的下位转向电机与上位电机之间的信号切断，仅由下位电机执行转向操作，开启自动驾驶模式；S4、环境感知模块通过对车道线检测确保车辆沿当前车道行驶，前置的毫米波雷达实时计算前方车辆与本车的相对距离Δd、相对速度Δv和相对方位角α，据此进行相应的加减速控制，保证在行驶过程中不与前方车辆发生碰撞；设置在车身四周的摄像头和其他毫米波雷达采集本车与周围障碍物、行人或车辆的位置，计算出各自的相对距离、相对速度和相对方位角数据，为靠边停车做准备；S5、安全驾驶模块在所述环境感知模块的引导下进行制动、靠边停车，同时控制车灯打开双闪，并开启车门；S6、险情解除后，驾驶员通过一键恢复模块将安全介入系统中的信号传递恢复，驾驶员重新获得驾驶权限。进一步，S1中还包括：红外感知模块监测是否有乘客肢体越过驾驶室防护栏，如有则执行S2和S3。进一步，所述语音警示模块与车载广播系统公用。本专利技术的有益效果包括：(1)通过驾驶员监测模块对驾驶员出现疲劳、注意力不集中、低头等情况进行识别，并且乘客监控模块将乘客对驾驶员有辱骂、威胁等行为进行识别，若有上述行为的发生则进行相应的语音警示；(2)通过乘客监控模块和红外感知模块识别出乘客对驾驶员有肢体接触、抢夺方向盘等行为，或者驾驶员监测模块识别出驾驶员失去意识时，则立即进行安全介入，锁死方向盘，切断方向盘总成与转向执行器之间的信号传递，取消驾驶员的权限，由自动驾驶模式接管，避免安全事故的发生；(3)通过激光雷达、毫米波雷达以及视觉摄像头同时构建周围的环境信息，能够更加精准地获取与周边车辆、行人、障碍物等位置信息；(4)通过车载辅助控制模块将车辆进行制动减速，同时伴随转向操作，将车辆安全靠边停止，然后打开双闪警示后方车辆注意避让，同时打开车门，便于乘客顺序撤离，确保乘客生命财产安全。附图说明图1为本专利技术一实施例车辆方向盘失去控制时的安全介入系统结构示意图；图2为本专利技术另一实施例车辆方向盘失去控制时的安全介入方法流程图；图3为图2实施例中车辆方向盘失去控制时的自动驾驶模式下接管操作示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例介绍一种车辆方向盘失去控制时的安全介入系统，车辆采用线控转向系统，所述安全介入系统包括驾驶员监测模块、乘客监控模块、语音警示模块、方向盘锁止控制模块、环境感知模块、安全驾驶模块和一键恢复模块，如图1所示，以上模块通过CAN总线通信。驾驶员监测模块通常采用摄像头，通过实时采集驾驶员图像，对驾驶员的人脸及行为特征进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆方向盘失去控制时的安全介入系统，其特征在于：所述车辆采用线控转向系统，所述安全介入系统包括驾驶员监测模块、乘客监控模块、语音警示模块、方向盘锁止控制模块、环境感知模块、安全驾驶模块和一键恢复模块；所述驾驶员监测模块通过实时采集驾驶员图像，对驾驶员的人脸及行为特征进行识别，判断驾驶员是否有失去意识的情况，如有则触发所述语音警示模块和所述方向盘锁止控制模块，所述驾驶员监测模块如果检测到驾驶员有疲劳或注意力不集中现象，则触发所述语音警示模块；所述乘客监控模块用于对靠近驾驶员的乘客进行图像和声音采集，判断乘客对驾驶员是否有干扰行为，如果有辱骂、威胁行为则触发所述语音警示模块，如果乘客进一步有抢夺方向盘或与驾驶员肢体接触的行为则触发所述方向盘锁止控制模块；所述语音警示模块，用于对驾驶员的分心行为和乘客的违规行为进行语音警示；所述方向盘锁止控制模块，接收来自所述驾驶员监测模块和所述乘客监控模块的触发信号，在发生乘客抢夺方向盘或与驾驶员肢体接触或驾驶员失去意识引起的方向盘失去控制的情况下，所述方向盘锁止控制模块将方向盘锁死，同时将所述线控转向系统的下位转向电机与上位电机之间的信号切断，并触发所述安全驾驶模块；所述环境感知模块用于对行车环境进行检测，在驾驶员失去车辆控制权限时为所述安全驾驶模块提供支持；所述安全驾驶模块用于在方向盘失去控制时控制车辆制动，并进行转向操作，确保车辆安全靠边停车；所述一键恢复模块用于当险情解除时，驾驶员通过一键恢复模块将整个通讯系统上的信号恢复，驾驶员重新获得权限。...

【技术特征摘要】
1.一种车辆方向盘失去控制时的安全介入系统，其特征在于：所述车辆采用线控转向系统，所述安全介入系统包括驾驶员监测模块、乘客监控模块、语音警示模块、方向盘锁止控制模块、环境感知模块、安全驾驶模块和一键恢复模块；所述驾驶员监测模块通过实时采集驾驶员图像，对驾驶员的人脸及行为特征进行识别，判断驾驶员是否有失去意识的情况，如有则触发所述语音警示模块和所述方向盘锁止控制模块，所述驾驶员监测模块如果检测到驾驶员有疲劳或注意力不集中现象，则触发所述语音警示模块；所述乘客监控模块用于对靠近驾驶员的乘客进行图像和声音采集，判断乘客对驾驶员是否有干扰行为，如果有辱骂、威胁行为则触发所述语音警示模块，如果乘客进一步有抢夺方向盘或与驾驶员肢体接触的行为则触发所述方向盘锁止控制模块；所述语音警示模块，用于对驾驶员的分心行为和乘客的违规行为进行语音警示；所述方向盘锁止控制模块，接收来自所述驾驶员监测模块和所述乘客监控模块的触发信号，在发生乘客抢夺方向盘或与驾驶员肢体接触或驾驶员失去意识引起的方向盘失去控制的情况下，所述方向盘锁止控制模块将方向盘锁死，同时将所述线控转向系统的下位转向电机与上位电机之间的信号切断，并触发所述安全驾驶模块；所述环境感知模块用于对行车环境进行检测，在驾驶员失去车辆控制权限时为所述安全驾驶模块提供支持；所述安全驾驶模块用于在方向盘失去控制时控制车辆制动，并进行转向操作，确保车辆安全靠边停车；所述一键恢复模块用于当险情解除时，驾驶员通过一键恢复模块将整个通讯系统上的信号恢复，驾驶员重新获得权限。2.根据权利要求1所述的车辆方向盘失去控制时安全介入系统，其特征在于：还包括红外感知模块，用于监测乘客是否越过驾驶室防护栏，并将信号发送到所述语音警示模块和所述方向盘锁止控制模块。3.根据权利要求1所述的车辆方向盘失去控制时的安全介入系统，其特征在于：所述环境感知模块至少包括视觉摄像头、毫米波雷达和激光雷达；所述视觉摄像头至少为4个，车身的前后左右至少各设置一个，前置摄像头用于观测前方车辆以及车道线，后置摄像头用于观测车后方的车辆，车身左右两侧的摄像头用于对车辆两侧车道的其他车辆和路况进行观测；所述毫米波雷达至少8个，用于监测车辆四周各个方位的路况，同时获取与其他车辆的相对距离Δd、相对速度Δv、相对方位角α；所述激光雷达至少5个，分布于车身四周，用于获取车辆周围的行人、车辆的位置信息，构建车辆周围环境的点云图。4.根据权利要求3所述的车辆方向盘失去控制时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉芳，倪铭，娄百川，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32