穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统技术方案

本发明专利技术公开了穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，属于辅助驾驶技术领域。本发明专利技术包括穿戴式触觉执行器，所述触觉执行器包裹在穿戴式贴身马甲中或者安装在座椅靠背中，且对应分布包裹在人体的整个背部和两腰侧，用于以触觉方式警示驾驶员；触觉执行控制单元，用于与车辆ECU模块连接，得到外界环境信息后做出决策并控制触觉执行器。本发明专利技术采用直观压力触觉提醒驾驶员其他物体的方位和距离，不但能用于辅助驾驶和自动驾驶人机切换提示，还可以用于无视觉的紧急情况驾驶；使用了分布式压力触觉执行器，得到的触觉感知更加准确。其中穿戴式背心使用起来更方便，而且具有保护人体作用。而且具有保护人体作用。而且具有保护人体作用。

【技术实现步骤摘要】
穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统


[0001]本专利技术涉及辅助驾驶
，具体为穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统。

技术介绍

[0002]随着汽车技术的发展，车辆安全性已经成为研究的热点，辅助安全系统或自动驾驶技术是当前汽车技术的主要研究方向。驾驶员在某些时刻需要全面感知周围环境的信息，这些道路环境信息一般是来自于人类感官的感觉，这就有非常大的局限性，受限于人的精力及视线等因素，很多信息难以有效地感知。
[0003]传统有人驾驶车辆在右后方等存在视觉盲区，即使是车辆后部等区域能够通过后视镜等观察，但由于人的精力有限，有时也难以观察到。
[0004]对无人驾驶汽车主要通过车载传感对行驶车辆的周围环境进行感知与识别，对获取的车辆位置、交通信号、道路以及障碍物等信息经分析处理，从而控制汽车的速度和转向。无人驾驶车辆虽说不需要人来决策，但并不代表人完全不参与，仍然需要安全员在驾驶环境变得复杂或情况紧急时适当介入，实现对自动驾驶车辆安全可靠性的有效监管，当车辆出现不安全行为时进行干涉。
[0005]目前市场上的车辆警示系统如语音和视频提示系统已经不能完全满足要求，如安全员处于走神状态，此时需要其他的提醒方式。触觉感知系统能够及时有效且多样地将信息传递给驾驶员或安全员，使车辆的行为能够得到人员的介入。本专利技术的“穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统”不仅可以用于无人驾驶时人机切换的一种提示作用，还可以用作辅助驾驶系统人类感官的拓展，使驾驶更加的高效和安全。产品可应用于有人驾驶车辆和无人驾驶汽车，使用车载传感器如雷达、摄像头等感知周围信息，辅助驾驶员通过触觉感知周围环境，提高车辆运行过程中的人机交互能力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题:目前市场上的车辆警示系统如语音和视频提示系统已经不能完全满足警示要求。本专利技术的目的是为了让自动驾驶中遇到更加复杂的情况时更直观提醒驾驶员切换手动驾驶，并且让驾驶员通过触觉更加直观的感受视野盲区的物体位置。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，包括：
[0009]车辆ECU模块，用于获取外界环境数据；
[0010]触觉执行器，用于以触觉方式警示驾驶员；
[0011]触觉感知控制单元，用于与所述车辆ECU模块连接，得到外界环境信息后做出决策并控制触觉执行器。
[0012]进一步有优选的，所述外界环境数据包括：
[0013]所检测目标物体的空间位置、与车辆的相对位置和速度。
[0014]进一步有优选的，所述触觉执行器为一采用栅格分布的气囊组、空气压缩机和蓄压器，所述气囊组包括若干个气囊；
[0015]所述空气压缩机与所述触觉感知控制单元连接，且所述空气压缩机输出端与所述蓄压器连接，所述蓄压器与所述气囊连接。
[0016]进一步有优选的，所述触觉执行器包裹在穿戴式贴身马甲中或者安装在座椅靠背中，且对应分布包裹在人体的整个背部和两腰侧。
[0017]进一步有优选的，每个气囊上均安装有压力控制电磁阀，且所述压力控制电磁阀采用三位电磁阀，分别控制着气囊的保压、加压和泄压。
[0018]进一步有优选的，所述触觉执行器为偏心滚轮组，其通过电机驱动转动，所述电机与触觉感知控制单元连接。
[0019]进一步有优选的，所述触觉感知控制单元得到外界环境信息后做出决策并控制触觉执行器的方法如下：
[0020]在所述触觉感知控制单元设置有一危险程度阈值Δ，当危险程度大于等于阈值Δ时，给触觉执行器发出相应动作指令；
[0021]危险程度阈值Δ取决于本车和所检测物体的相对位置X
Δ
和相对速度V
Δ
，确定规则如下：
[0022]对于同车道后危险因素，当相对速度小于等于100Km/h时，开始提示距离阈值为：
[0023]Δτ＝D
s
+(0.2+αt)V
m
[0024]式中Δτ为提示阈值，D
s
为安全距离，t为驾驶员反应时间，V
m
为相对速度，0.2为提前提示系数；
[0025]当相对速度大于100Km/h时，速度相对100Km/h每增加n％，则提前提示系数为0.2+n％，此时提示阈值为：
[0026]Δτ＝D
s
+(0.2+n％+αt)V
m
[0027]式中Δτ为提示阈值，D
s
为安全距离，t为驾驶员反应时间，V
m
为相对速度；
[0028]对于后侧方向来车危险因素，设自车为A车，速度为Va，ψ为传感器所能探测的有效范围；设后方移动物体速度为v1，其与A车的相对速度角度为α，横纵向车距以x1表示，可得到如下关系式：
[0029][0030]式中t为时间，当存在实数解时表示在某一刻两物体会相冲撞，考虑到驾驶员有一点的应急能力，有一个安全反应时间C，当t<C也满足安全条件，故当存在一个纵向距离X1使上式的解0<t<C，触觉感知控制单元提示驾驶员。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0032]1、本专利技术是通过自动驾驶车辆传感器融合的数据来执行动作，调用车辆自带设备，不需要外加其他传感器，结构简易。
[0033]2、本专利技术采用直观压力触觉提醒驾驶员其他物体的方位和距离，不但能用于辅助驾驶和自动驾驶人机切换提示，还可以用于无视觉的紧急情况驾驶。
[0034]3、本专利技术使用了分布式压力触觉执行器，得到的触觉感知更加准确。其中穿戴式背心使用起来更方便，而且具有保护人体作用。
附图说明
[0035]图1为本专利技术系统结构示意图；
[0036]图2为本专利技术危险感知控制器逻辑示意图；
[0037]图3为本专利技术的穿戴式设备的增压机构示意图；
[0038]图4为后侧方向来车示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]本穿戴式交通环境触觉感知设备，进行提示自动驾驶和手动驾驶切换或辅助手动驾驶。
[0041]其中，车辆ECU能够计算出所检测目标物体的空间位置X和与车辆的相对位置XΔ以及速度VΔ。触觉感知控制单元得到外界环境信息后做出决策并控制触觉执行器。触觉执行器采用一个栅格分布的气囊组(或者偏心滚轮组等同理)，包裹在穿戴式贴身马甲中或者分布在座椅靠背。气囊组中每一个根据外界环境的变化产生不同的压力(当是滚轮时为转速)差对人体进行挤压作用，人体根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，其特征在于，包括：车辆ECU模块，用于获取外界环境数据；触觉执行器，用于以触觉方式警示驾驶员；触觉感知控制单元，用于与所述车辆ECU模块连接，得到外界环境信息后做出决策并控制触觉执行器。2.根据权利要求1所述的穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，其特征在于，所述外界环境数据包括：所检测目标物体的空间位置、与车辆的相对位置和速度。3.根据权利要求1所述的穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，其特征在于，所述触觉执行器为一采用栅格分布的气囊组、空气压缩机和蓄压器，所述气囊组包括若干个气囊；所述空气压缩机与所述触觉感知控制单元连接，且所述空气压缩机输出端与所述蓄压器连接，所述蓄压器与所述气囊连接。4.根据权利要求1所述的穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，其特征在于，所述触觉执行器包裹在穿戴式贴身马甲中或者安装在座椅靠背中，且对应分布包裹在人体的整个背部和两腰侧。5.根据权利要求3所述的穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，其特征在于，每个气囊上均安装有压力控制电磁阀，且所述压力控制电磁阀采用三位电磁阀，分别控制着气囊的保压、加压和泄压。6.根据权利要求1所述的穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，其特征在于，所述触觉执行器为偏心滚轮组，其通过电机驱动转动，所述电机与触觉感知控制单元连接。7.根据权利要求1所述的穿戴式交通环境触觉感知辅助驾驶系统，其特征在于，所述触觉感知控制单元得到外界环境信息后做出决策并控制触觉执行器的方法如下：在所述触觉感知控制单元设置有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐哲，龙永文，胡趁义，杨正旭，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：