一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统和方法，该系统包括导标组件以及相互交互的脑机模块和车辆自动定位驾驶模块，所述的脑机模块包括信号采集装置、信号放大装置和信号处理装置，所述的信号采集装置穿戴于驾驶员头部，用于采集驾驶员的视觉刺激脑电信号，所述的信号采集装置通过信号放大装置与信号处理装置通信连接，所述的车辆自动定位驾驶模块为车辆自带的定位及自动驾驶模块，与信号处理装置通信连接，所述的导标组件设置于高速公路路边，用于发射闪光信号，与现有技术相比，本发明专利技术具有定位精确等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统和方法
本专利技术涉及脑机接口与汽车自动驾驶
，尤其是涉及一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统和方法。
技术介绍
随着无人驾驶技术的推广和使用，无人驾驶车辆逐步得到了推广和应用，目前在高速公路上，汽车在巡航模式下只能进行速度定航，而无法实现在导航模式下让车辆沿现有道路自动继续前进，同时，目前脑电交互与汽车驾驶两个领域的结合主要是通过脑电测试，实现对驾驶员疲劳进行检测并采取一些防疲劳措施，仅仅是以脑电信号为基础探测脑电波的状态，来判断驾驶员在驾驶过程当中是否出现了疲劳等现象，并未与汽车驾驶深度结合，没有发挥出两者结合之后更大的优势。因此现有技术中，脑电交互与汽车驾驶的结合主要是基于针对驾驶员的辅助功能，而对于驾驶控制本身并未涉及，同时现有的汽车自动驾驶也存在只能进行速度定航而无法进一步进行自动驾驶控制的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结合脑电交互和汽车驾驶实现自动驾驶，定位精确的基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统和方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，包括导标组件以及相互交互的脑机模块和车辆自动定位驾驶模块，所述的脑机模块包括信号采集装置、信号放大装置和信号处理装置，所述的信号采集装置穿戴于驾驶员头部，用于采集驾驶员的视觉刺激脑电信号，所述的信号采集装置通过信号放大装置与信号处理装置通信连接，所述的车辆自动定位驾驶模块为车辆自带的定位及自动驾驶模块，与信号处理装置通信连接，所述的导标组件设置于高速公路路边，用于发射闪光信号；所述的导标组件发射闪光信号刺激驾驶员视觉，车辆行驶过程中，驾驶员头戴信号采集装置，所述的信号采集装置采集驾驶员的视觉刺激脑电信号，并通过信号放大装置发送至信号处理装置，所述的信号处理装置根据视觉刺激脑电信号判定车辆当前位置信息，并发送至车辆自动定位驾驶模块，所述的车辆自动定位驾驶模块将车辆当前位置信息与导航信息匹配，实线自动驾驶路线的控制。优选地，所述的导标组件采用步进式排列，用于引导驾驶员注意前方导标。进一步地，所述的导标组件以设定频率闪烁，且不同位置导标组件的闪烁频率与其位置在导航信息中的路径一一映射对应。更进一步地，所述的导标组件包括路面导标和出口导标，所述的路侧导标设置于高速公路隔离带中，所述的出口导标设置于高速公路出口及互通枢纽指示牌上。更进一步优选地，所述的路面导标以间隔50-200米的间距设置，所述的导标组件为按预设频率闪烁的LED灯。更进一步地，所述的出口导标的闪烁频率与该出口的在导航信息中的编号对应；当车辆行驶至出口位置时，所述的出口导标按预设闪烁频率闪烁，对驾驶员产生视觉刺激，所述的信号采集装置接收视觉脑电刺激信号，并通过信息传输至车辆自动定位驾驶模块，车辆自动定位驾驶模块利用车载导航系统与定位卫星发送的出口编号进行核实，定位目前车辆位置，确保车辆在当前导航路径上正确行驶。进一步地，所述的车辆自动定位驾驶模块按脑电模块传输的前方信息沿导航设置前进，具体为，首先通过与脑机模块交互，获得处理后的车辆当前位置信息，然后通过车载导航系统与导航信息进行匹配后，根据导航信息沿地面前进。进一步地，所述的信号采集装置包括固定带和电极，所述的电极设置于固定带上，驾驶员佩戴时，所述的固定带围绕并固定于驾驶员的头部，所述的电极与头部接触，并通过导线与信号放大装置连接。进一步优选地，所述的固定带的两端分别设置尼龙扣，用于固定粘接固定带，所述的信号放大装置安装于固定带，且与电极分别位于固定带的两侧。一种使用如所述的基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统的自动驾驶方法，包括以下步骤：1)所述的导标组件发射闪光信号；2)佩戴于驾驶员头部的信号采集装置获取由导标组件闪光信号激发的驾驶员视觉刺激脑电信号，并通过信号放大后发送至信号处理装置；3)所述的信号处理装置处理视觉刺激脑电信号，获取车辆当前位置信息并发送至车辆自动定位驾驶模块；4)所述的车辆自动定位驾驶模块确定当前车辆处于路面还是出口互通处，若处于路面，则将当前路面与导航信息中的路径匹配后继续沿路面行驶，若处于出口互通处，则根据车辆当前位置信息中的出口编号与导航信息中的出口编号进行匹配后，根据导航路径前进。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术通过设置导标组件和脑机模块，可以将视觉看到的实时路况通过脑电信号记录传输，并通过与车辆自动定位驾驶模块，与车载导航进行交互，从而使车辆定位更精确，实现车辆的自动驾驶；2)本专利技术通过步进式实时导航，结合车辆自动驾驶模块，可实现车辆在巡航状态下实现完全无人驾驶，提高了驾驶效率，彻底解驾驶人员疲劳的问题，大大减轻驾驶员的劳动强度；3)本专利技术通过道路导标和脑机模块与车辆自动定位驾驶模块的交互，以及与导航系统的信息互通，实现三位一体结构，构成了一个闭环式的交路，使信息能在三者之间互相传递，优化补充，从而达到了一个小型局域网络的状态，当与外部网络链接后可实现实时大数据的互享；4)本专利技术通过脑机模块、车辆自动定位驾驶模块以及导航系统的多通道信息交互，使得汽车在驾驶的过程当中安全和可靠性系数更加稳妥，对于可能出错的道路信息纠偏、纠错也非常及时以及精确；5)本专利技术可广泛应用于各类车辆在高速公路上行驶，推广后具有良好的经济效益和安全效应，为广大司乘人员的安全和舒适驾驶起到了良好的推动作用。附图说明图1为本专利技术系统的结构示意图；图2导标组件的设置位置示意图；图3为信号采集组件的结构示意图；图4为本专利技术方法的原理示意图；图5为信号处理装置5将脑电信号转换为车辆定位信号原理示意图；图6为脑电信号与车辆定位信号对应映射关系示意图。1、导标组件，11、路面导标，12、出口导标，2、车辆自动定位驾驶模块，3、信号采集装置，31、固定带，32、电极，33、尼龙扣，4、信号放大装置，5、信号处理装置，6、定位卫星。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术完全不同于现有技术，提供了一种全新的自动驾驶方式，通过注视高速公路中央隔离带上预设的步进式闪光导标产生的经由视觉诱发刺激反应，将前进道路信息持续性不间断的输入车载导航模块系统，与导航定位预设路径发生交互传输从而控制车辆沿当前道路继续前行。当车辆行驶到部分高速路口及互通枢纽时，出口的编号在道路指示牌上方呈一定的频率闪烁刺激，驾驶员看到该信号刺激源时，产生视觉脑电刺激信号，并同时通过信息传输至车载导航系统，与导航系统中的卫星定位出口编号进行核实，进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，其特征在于，包括导标组件(1)以及相互交互的脑机模块和车辆自动定位驾驶模块(2)，所述的脑机模块包括信号采集装置(3)、信号放大装置(4)和信号处理装置(5)，所述的信号采集装置(3)穿戴于驾驶员头部，用于采集驾驶员的视觉刺激脑电信号，所述的信号采集装置(3)通过信号放大装置(4)与信号处理装置(5)通信连接，所述的车辆自动定位驾驶模块(2)为车辆自带的定位及自动驾驶模块，与信号处理装置(5)通信连接，所述的导标组件(1)设置于高速公路路边，用于发射闪光信号；/n所述的导标组件(1)发射闪光信号刺激驾驶员视觉，车辆行驶过程中，驾驶员头戴信号采集装置(3)，所述的信号采集装置(3)采集驾驶员的视觉刺激脑电信号，并通过信号放大装置(4)发送至信号处理装置(5)，所述的信号处理装置(5)根据视觉刺激脑电信号判定车辆当前位置信息，并发送至车辆自动定位驾驶模块(2)，所述的车辆自动定位驾驶模块(2)将车辆当前位置信息与导航信息匹配，实线自动驾驶路线的控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，其特征在于，包括导标组件(1)以及相互交互的脑机模块和车辆自动定位驾驶模块(2)，所述的脑机模块包括信号采集装置(3)、信号放大装置(4)和信号处理装置(5)，所述的信号采集装置(3)穿戴于驾驶员头部，用于采集驾驶员的视觉刺激脑电信号，所述的信号采集装置(3)通过信号放大装置(4)与信号处理装置(5)通信连接，所述的车辆自动定位驾驶模块(2)为车辆自带的定位及自动驾驶模块，与信号处理装置(5)通信连接，所述的导标组件(1)设置于高速公路路边，用于发射闪光信号；
所述的导标组件(1)发射闪光信号刺激驾驶员视觉，车辆行驶过程中，驾驶员头戴信号采集装置(3)，所述的信号采集装置(3)采集驾驶员的视觉刺激脑电信号，并通过信号放大装置(4)发送至信号处理装置(5)，所述的信号处理装置(5)根据视觉刺激脑电信号判定车辆当前位置信息，并发送至车辆自动定位驾驶模块(2)，所述的车辆自动定位驾驶模块(2)将车辆当前位置信息与导航信息匹配，实线自动驾驶路线的控制。


2.根据权利要求1所述的一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，其特征在于，所述的导标组件(1)采用步进式排列，用于引导驾驶员注意前方导标。


3.根据权利要求1所述的一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，其特征在于，所述的导标组件(1)以设定频率闪烁，且不同位置导标组件(1)的闪烁频率与其位置在导航信息中的路径一一映射对应。


4.根据权利要求3所述的一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，其特征在于，所述的导标组件(1)包括路面导标(11)和出口导标(12)，所述的路侧导标设置于高速公路隔离带中，所述的出口导标(12)设置于高速公路出口及互通枢纽指示牌上。


5.根据权利要求4所述的一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，其特征在于，所述的路面导标(11)以间隔50-200米的间距设置，所述的导标组件(1)为按预设频率闪烁的LED灯。


6.根据权利要求3所述的一种基于视觉脑机交互的高速公路自动驾驶系统，其特征在于，所述的出口导标(12)的闪烁频率与该出口的在导航信息中的编号对应；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴易甲，宋梁，曾新华，蒋林华，冯凯强，李成芳，冒严晶，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31