【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动紧急制动领域，具体涉及一种基于乘客状态识别的公交车自动紧急制动系统及方法。
技术介绍
1、随着汽车保有量不断提高，道路上的车辆交通事故也在逐年增加。为了降低车辆发生交通事故的概率，各种汽车主动安全技术已经成为车辆领域研究的热点。对于公交车等营运客车，由于在事故发生时会造成更大的经济损失和人员伤亡，自动紧急制动系统（automatic emergency brake system，aeb）已经成为了必不可少的主动安全技术之一，它能够很大程度上避免或缓解追尾事故的发生，保护驾乘人员安全。我国法规已经强制要求车长大于11米的公路、旅游客车新车型装备aeb。
2、公交车上搭载的aeb系统一般由感知层、控制层以及执行层组成，主要通过毫米波雷达和视觉摄像头对外界环境信息进行检测，得到本车相对于前车辆、障碍物和行人的距离信息、速度信息等，将其作为输入信号传输到控制器当中，通过安全时间模型或安全距离模型得到相应的安全阈值。若小于预警的安全阈值，则会提醒驾驶员车辆当前处于危险状态，驾驶员应尽快判断路况，选择是否踩下刹车；若达到系统介入制动的阈值，且驾驶员一段时间内尚未对车辆执行任何操作，车辆将启动紧急制动功能，在较短的时间内实现车辆减速制动，由此尽可能避免碰撞事故或者降低危害性。
3、中国专利cn202211172610.0公开了一种公交智能防碰撞系统及方法，其系统包括：周边范围监控模块、障碍物识别模块、报警提醒模块和决策控制模块，该系统基于车辆模拟碰撞数据和历史碰撞数据，设置碰撞风险等级区间和碰撞风险等
4、目前应用于公交车等商用车上的aeb技术尚存在一些问题，包括：
5、公交车aeb系统的感知模块往往只包括毫米波雷达和视觉摄像头，其仅根据车辆外部的交通信息以及车辆自身的信息，来计算制动减速度以及是否进行紧急制动；当进行紧急制动时，如果车辆以较大的减速度制动，则将导致站立在车内的乘客由于惯性而跌倒，或者与车内部件或其他乘客发生碰撞，从而影响乘客自身的生命安全。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于乘客状态识别的公交车自动紧急制动系统及方法，通过对乘客的状态进行识别来进行紧急制动决策，保障公交车紧急制动时乘客的安全。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于乘客状态识别的公交车自动紧急制动系统，包括前方障碍感知设备，车速感知设备，安全时间计算模型，车内乘客状态识别摄像头，乘客状态识别模块，紧急制动决策分析模块，多级报警模块和紧急制动执行模块；
3、前方障碍感知设备和车速感知设备用于获取车辆与前方障碍物的相对距离d、相对车速vr、相对加速度ar、车辆加速度a；
4、安全时间计算模型根据车辆与前方障碍物的相对车速vr、相对加速度ar的不同情况，计算碰撞时间ttc，然后将碰撞时间ttc发送给多级报警模块；
5、车内乘客状态识别摄像头采集车厢内各个位置的视频信息，将视频信息发送给乘客状态识别模块；
6、乘客状态识别模块通过检测视频信息，识别车厢内乘客的状态，然后将识别到的乘客状态信息发送给紧急制动决策分析模块；
7、紧急制动决策分析模块根据乘客状态信息，计算出车内乘员危险指数r，从而计算出目标制动减速度aexp、第一级阈值tw、第二级阈值tb，将目标制动减速度aexp发送给紧急制动执行模块，将第一级阈值tw和第二级阈值tb发送给多级报警模块；
8、多级报警模块将车辆与前方障碍物的碰撞时间ttc与各级预警阈值进行比较，判断系统应该何时报警，何时介入制动；介入制动时，将制动指令发送给紧急制动执行模块，从而使车辆进行紧急制动。
9、进一步的，前方障碍感知设备包括毫米波雷达和视觉摄像头；车速感知设备包括车速传感器。
10、进一步的，安全时间计算模型通过如下公式计算碰撞时间ttc：
11、。
12、进一步的，乘客状态识别模块进行乘客位置检测、人体姿态估计、乘客类型识别，得到乘客状态信息；
13、乘客状态信息包括：车上共有n名乘客，将每个乘客ri与一个坐标点（pi, qi）对应，其中pi的值对应乘客姿态，坐姿、站立、走动三种姿态的pi分别为0、1、2；qi的值对应乘客类型，普通乘客的qi值为0，弱势乘客的qi值为1，根据识别到的每位乘客的姿态与类型，得到1至n名乘客所对应的坐标（pi, qi）并输出。
14、进一步的，紧急制动决策分析模块根据下式计算出车内乘员危险指数r：
15、，
16、式中α、β为权重系数。
17、进一步的，紧急制动决策分析模块根据下式计算出目标制动减速度aexp：
18、，
19、式中，ab为基础制动减速度；
20、紧急制动决策分析模块计算第二级阈值tb的公式如下：
21、，
22、式中ts为预留安全时间；af为前方障碍物加速度；
23、紧急制动决策分析模块计算第一级阈值tw的公式如下：
24、，
25、进一步的，多级报警模块共分为三级：
26、若ttc>tw，则系统认为此时车辆与前方障碍物距离处于安全范围，不进行作动；
27、若tb <ttc<tw，则系统认为车辆与前方障碍物已经处于危险距离，开始对驾驶员进行视觉听觉预警，提醒驾驶员减速；
28、若ttc<tb，则认为已经需要主动制动，系统立即开始介入制动过程，使车辆开始以大小为aexp的制动减速度进行主动减速。
29、一种利用上述的公交车自动紧急制动系统进行制动的方法，包括如下步骤：
30、步骤（1）：车辆在行驶时，前方障碍感知设备和车速感知设备获取车辆前方的道路交通信息，包括车辆与前方障碍物的相对距离d、相对车速vr、相对加速度ar；车速感知设备用于获取车辆本身的实时速度，从而得到车辆加速度a；两种感知设备将获取的相对距离d、相对车速vr、相对加速度ar和车辆加速度a传递给安全时间计算模型和紧急制动决策分析模块；
31、步骤（2）：安全时间计算模型考虑车辆与前方障碍物的相对加速度ar的不同情况，计算碰撞时间ttc，然后将碰撞时间ttc发送给多级报警模块；
32、步骤（3）：车内乘客状态识别摄像头，根据公交车车厢内的空间信息，划分前中后三个区域，在各区域安装摄像头，采集车厢内各个位置的视频信息，将视频信息发送给乘客状态识别模块，利用视频信息对车厢内乘客的状态进行识别；
33、步骤（4）：乘客状态识别模块利用视频信息对车厢内乘客的状态进行识别，识别内容包括人体姿态和乘客类型，通过标注人体关键点构建人体骨架，来估计人体姿态，乘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于乘客状态识别的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，包括前方障碍感知设备，车速感知设备，安全时间计算模型，车内乘客状态识别摄像头，乘客状态识别模块，紧急制动决策分析模块，多级报警模块和紧急制动执行模块；
2.根据权利要求1所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，前方障碍感知设备包括毫米波雷达和视觉摄像头；车速感知设备包括车速传感器。
3.根据权利要求2所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，安全时间计算模型通过如下公式计算碰撞时间TTC：所示：
4.根据权利要求3所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，乘客状态识别模块进行乘客位置检测、人体姿态估计、乘客类型识别，得到乘客状态信息；
5.根据权利要求4所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，紧急制动决策分析模块根据下式计算出车内乘员危险指数R：
6.根据权利要求5所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，紧急制动决策分析模块根据下式计算出目标制动减速度aexp：
7.根据权利要求6所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，多级报警模块共分为三
8.一种利用权利要求7所述的公交车自动紧急制动系统进行制动的方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（4）具体包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤（7）中，紧急制动执行模块根据目标减速度aexp和车辆加速度a计算出车辆所需制动压力P，并按照制动压力P来控制制动器，使车辆达到目标减速度，通过计算车辆加速度a和目标制动减速度aexp的误差值e，使用PID控制模型实时校正车辆减速度控制量，得到车辆控制减速度acon，然后由车辆逆制动系统模型计算出车辆所需制动压力P，从而实现紧急制动。
...【技术特征摘要】
1.一种基于乘客状态识别的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，包括前方障碍感知设备，车速感知设备，安全时间计算模型，车内乘客状态识别摄像头，乘客状态识别模块，紧急制动决策分析模块，多级报警模块和紧急制动执行模块；
2.根据权利要求1所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，前方障碍感知设备包括毫米波雷达和视觉摄像头；车速感知设备包括车速传感器。
3.根据权利要求2所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，安全时间计算模型通过如下公式计算碰撞时间ttc：所示：
4.根据权利要求3所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，乘客状态识别模块进行乘客位置检测、人体姿态估计、乘客类型识别，得到乘客状态信息；
5.根据权利要求4所述的公交车自动紧急制动系统，其特征在于，紧急制动决策分析模块根据下式计算出车内乘员危险指数r：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛鹏宇，张宸硕，王洪亮，皮大伟，王显会，王佳宁，孙晓旺，王霞，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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