CN111231862B - 一种车辆驾驶员接管状态识别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆驾驶员接管状态识别方法，包括：获取需要驾驶员接管车辆的指令，向方向盘传递第一振动，获取方向盘反馈的第一力矩，若所述第一力矩大于预先设置的阈值，则输出驾驶员已接管车辆的信号，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号。解决在一些特殊情况下，车辆不能准确识别驾驶员是否已经成功接管车辆的不足，提高车辆行驶的安全性。

Description

一种车辆驾驶员接管状态识别装置及方法

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，特别涉及一种车辆驾驶员接管状态识别装置及方法。

背景技术

随着车辆自动驾驶技术的快速发展，车辆自动化程度越来越高，有些车辆已经具备不再需要驾驶员监管交通环境自主驾驶车辆的能力，只需要驾驶员在系统提醒驾驶员接管时具备及时的能力即可。当车辆处于需要驾驶员接管的工况时，在驾驶任务交接过程中，系统如何准确判断驾驶员已经重新接管车辆将是至关重要的，否则将可能导致驾驶员并未接管，而系统认为驾驶员已经接管，从而导致车辆处于“无人管”的状态而导致事故发生。并且目前的自动驾驶系统还无法覆盖所有驾驶工况，这样的驾驶任务交接也是不可避免的。

目前判断驾驶员是否接管车辆的手段包括：1.检测刹车踏板是否被踩下；2.检测油门/电门踏板是否被踩下；3.检测方向盘是否被握住；4.检测驾驶员是否目视前方；5.检测驾驶员是否有操作车上的其他一些操纵机构如换挡杆等。其中方向盘是驾驶员最关键的操纵机构之一，所以驾驶员在接收到系统的接管请求，或在系统未请求接管但驾驶员主动想去接管时的第一反应多是去把控方向盘，其次是踩制动踏板或油门踏板。检测驾驶员视线或对其他操纵机构的操作则是相对的，不能够充分确认驾驶员的接管意图，通常需要结合其他信息综合判断。

针对检测方向盘是否被握住，目前常用的方式有：检测方向盘力矩和电容感应检测两种方式。现有的检测方向盘力矩的方法在方向盘上加装手机支架或安装方向盘套时有可能使方向盘产生一定的额外力矩，让车辆误以为驾驶员接管车辆。而电容感应检测方式需要增加额外的硬件从而增加成本，同时有可能因液体或金属等导电制品误触电容感应模块而同样产生让车辆误以为驾驶员接管车辆的不足。

发明内容

为了解决现有技术中存在车辆可能误判驾驶员接管车辆状态的不足，本发明提供一种车辆驾驶员接管状态识别装置，包括：

车辆接管信息获取模块，用于在获取需要驾驶员接管车辆的信号时，向振动模块发送振动指令；

振动模块，用于在获取所述振动指令时产生并向方向盘传递第一振动；

力矩获取模块，用于获取方向盘受到所述第一振动所反馈的第一力矩；

接管状态判断模块，用于当所述第一力矩大于预先设定的阈值时，输出驾驶员已接管车辆的信号，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号。

优选的，还包括：

阈值存储模块，用于存储出厂状态的方向盘在受到所述第一振动所反馈的原始力矩。

优选的，所述振动模块还用于向方向盘传递第二振动，所述力矩获取模块还用于获取方向盘受到所述第二振动所反馈的第二力矩，所述接管状态判断模块还包括：

第一接管状态判断模块，用于当所述第一力矩大于所述阈值时，向所述振动模块发送向方向盘转递所述第二振动的指令，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号；

第二接管状态判断模块，用于当所述第二力矩大于所述第一力矩时，输出驾驶员已接管车辆的信号，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号。

优选的，所述震动模块为电动助力转向系统的转向电机，所述力矩获取模块为方向盘力矩传感器。

本发明还提供一种车辆驾驶员接管状态识别方法，包括：

S1：获取需要驾驶员接管车辆的信号并产生振动指令；

S2：获取所述振动指令并向方向盘传递第一振动；

S3：获取方向盘受到所述第一振动所反馈的第一力矩；

S4：若所述第一力矩大于预先设置的阈值，则输出驾驶员已接管车辆的信号，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号。

优选的，所述阈值为出厂状态的方向盘在受到所述第一振动时所反馈的原始力矩。

优选的，所述若所述第一力矩大于预先设置的阈值，则输出驾驶员已接管车辆的信号的步骤，包括：

若所述第一力矩大于所述阈值，则向方向盘转递第二振动；

获取方向盘受到所述第二振动所反馈的第二力矩；

若所述第二力矩大于所述第一力矩，则输出驾驶员已接管车辆的信号；

反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号。

优选的，所述第一振动和所述第二振动为正弦振动，且所述第二振动与所述第一振动的频率相同，所述第二振动的振幅大于所述第一振动的振幅。

优选的，所述第一振动的频率为10Hz、振幅为0.5Nm，所述第二振动的频率为10Hz、振幅为0.8Nm。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明所提供的车辆驾驶员接管状态识别方法的步骤。

本发明在处于自动驾驶模式的车辆需要切换至人工驾驶模式前，主动向方向盘传递振动，并根据方向盘因振动而反馈的力矩的情况，准确识别驾驶员是否已经成功接管车辆，根据所识别的驾驶员接管车辆的情况进行驾驶模式的切换，可以有效提高车辆行驶的安全性。

附图说明

为了更清楚的说明本公开实施例的技术方案，下面将对本公开的实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是车辆驾驶员接管状态识别方法的流程示意图；

图2是车辆驾驶员接管状态识别方法优选实施例示意图；

图3是车辆驾驶员接管状态识别装置示意图；

图4是车辆驾驶员接管状态识别装置中接管状态判断模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

在现有技术中，自动驾驶技术可以实现车辆在特定的环境、工况下的自动驾驶，该状态下车辆结合高精地图、车联网、雷达、摄像头、红外成像等模块实现对车辆周围路况的感知，并依据一定的策略实现避障、变路、加减速、泊车等功能。然而目前的自动驾驶技术还不能实现车辆全工况的自动驾驶，在一些复杂情况下依然需要驾驶员接管车辆，通过人工控制车辆，实现对车辆驾驶行为的修正。将处于自动驾驶的车辆将控制权交给驾驶员时，也即将自动驾驶车辆的自动驾驶模式切换为手动驾驶模式时，系统默认为驾驶员不存在问题，并未考虑到即将接管车辆控制权的驾驶员是否有能力接管车辆控制权。而在许多情况下，驾驶员可能不具备车辆控制的能力，例如驾驶员在长时间驾驶后出现驾驶疲劳、驾驶员注意力被其他事物吸引没有意识到车辆发出需要驾驶员接管车辆的信息，或者出现其它情况导致不能及时进行车辆控制的。

为了可以准确识别驾驶员是否已经成功接管车辆，本申请提出一种车辆驾驶员接管状态识别方法及系统，该方法中在进行车辆驾驶模式切换前，根据车辆方向盘上力矩的情况，确定驾驶员是否已经成功接管车辆，根据所确定的驾驶员接管车辆的情况进行驾驶模式的切换。

以上是本发明的核心思想，为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

图1示出了本申请的车辆驾驶员接管状态识别方法的工作流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S1，获取需要驾驶员接管车辆的信息并产生振动指令；

其中，自动驾驶车辆中搭载有多个车辆周围环境感知装置，例如雷达、摄像头、导航系统等，当自动驾驶系统通过车辆周围环境感知装置判断当前工况或可预期将要到来的工况不满足自动驾驶条件时，向EPS(电动助力转向系统)发送需要车辆接管的信息，EPS再向转向电机发送产证振动的指令。

步骤S2，获取所述振动指令并向方向盘传递振动；

EPS是常规的电动助力转向系统，包含转向电机，该转向电机可以在获取相关指令后产生固定频率的往复轻微转动，提供驾驶员在方向盘上的触觉提醒信号，即让驾驶员感受到方向盘振动，该振动在方向盘控制车轮转动的余量范围内，当EPS产生振动时，不会改变车轮转向，不会影响车辆安全。

步骤S3，获取方向盘受到所述第一振动所反馈的力矩；

方向盘力矩传感器(TOS：Torque Only Sensor)是电动助力转向系统(EPS)固有的核心传感器，安装于转向管柱或转向机的小齿轮上，能够探测传感器探测范围内扭杆上端与下端之间的变形，从而探测施加于方向盘上的力矩M0。

步骤S4，判断方向盘力矩若大于预先设置的阈值，则向自动驾驶系统发送驾驶员已接管车辆的信号，反之，则向自动驾驶系统发送驾驶员未接管车辆的信号。

通过上述方法，车辆自动驾驶系统能够自动判断驾驶员是否已经成功接管车辆控制，根据驾驶员接管车辆控制的情况来进行车辆驾驶模式的切换，从而可以有效避免现有技术中将处于自动驾驶模式的车辆切换为手动驾驶模式时，驾驶员没有及时接管车辆而产生安全隐患的问题。

本申请提供的一种车辆驾驶员接管状态识别方法还可以包括如下具体的实施例，如图2所示：

当车辆出厂时，先测得方向盘在EPS转向电机固定振动频率F1、第一振动力矩M10下的原始力矩M20，此时方向盘处于空载状态，即没有加装手机支架、方向盘套等干扰物件，也没有驾驶员的手把控方向盘产生额外力矩。本实施例中EPS转向电机的固定振动频率为10HZ、第一振动力矩为0.5Nm，测得方向盘初始状态下的原始力矩M20。

当自动驾驶系统向EPS发送需要驾驶员接管车辆指令时，EPS向方向盘发送固定频率F1、第一振动力矩M10的振动，方向盘力矩传感器探测在固定频率F1、第一振动力矩M10下方向盘上反馈的第一力矩M21，再将第一力矩M21与原始力矩M20进行对比，若第一力矩M21小于等于原始力矩M20，则向自动驾驶系统发送驾驶员未接管车辆的信号；若第一力矩M21大于原始力矩M20则可能存在两种情况，一种情况是方向盘上加装方向盘套或者手机支架，增大了方向盘的转动惯量，从而使得方向盘反馈的第一力矩M21大于方向盘的原始力矩M20；另一种情况时，驾驶员已经手握方向盘接管车辆，从而增加方向盘反馈的第一力矩M21。为了避免可能出现第一种情况，使车辆自动驾驶系统误判驾驶员已经接管车辆，而取消车辆自动驾驶模式，使车辆处于无监管的状态而差生安全隐患，所以还需要对可能出现的两种情况进一步区分。当第一力矩M21大于原始力矩M20时，EPS向方向盘发送固定频率F1、第二振动力矩M11的振动，方向盘力矩传感器探测在固定频率F1、第二振动力矩M11下方向盘上反馈的第二力矩M22，再将第二力矩M22与第一力矩M21进行对比，若第二力矩M22小于等于第一力矩M21，则向自动驾驶系统发送驾驶员未接管车辆的信号；若第二力矩M22大于第一力矩M21，则向自动驾驶系统发送驾驶员已接管车辆的信号。本实施例中EPS转向电机的固定振动频率为10HZ、第二振动力矩为0.8Nm，测得方向盘反馈的第二力矩M20，但是本领域的技术人员显然可以知晓，不同车型适用的方向盘型号不同，不同型号的方向盘的质量也不同，在不同振动频率和力矩下，测得不同质量方向盘测得的力矩不同，所以本发明实施例中提供的实验数据不作为对本发明的限制，本领域技术人员通过使用相同的发明思路，更换不同质量的方向盘，使用不同的振动频率都应落入本发明保护范围内。

本实施例还公开一种车辆驾驶员接管状态识别装置100，如图3所示，车辆驾驶员接管状态识别装置100包括：

车辆接管信息获取模块101，用于获取车辆自动驾驶系统发送的车辆由自动驾驶模式切换为手动驾驶模式的信号；

阈值存储模块102，用于存储方向盘的原始力矩，所述原始力矩为当车辆出厂时，先测得方向盘在EPS转向电机固定振动频率F1、第一振动力矩M10下的原始力矩M20，此时方向盘处于空载状态，即没有加装手机支架、方向盘套等干扰物件，也没有驾驶员的手把控方向盘产生额外力矩。本实施例中EPS转向电机的固定振动频率为10HZ、第一振动力矩为0.5Nm。

振动模块103，用于在驾驶模式切换信息获取模块101获取车辆自动驾驶系统发送的车辆由自动驾驶模式切换为手动驾驶模式的信号时，向方向盘发送固定振动频率为F1、第一振动力矩为M10的振动；

力矩获取模块104，用于在振动模块102向方向盘发送振动时，获取方向盘反馈的第一力矩M21；

接管状态判断模块105，用于判断车辆驾驶员接管状态，当方向盘反馈的第一力矩M21大于原始力矩M20时，向车辆自动驾驶系统发送车辆已处于驾驶员接管状态信息，反之，则向车辆自动驾驶系统发送车辆未处于驾驶员接管状态信息。

在一些实施例中，如图4所示，接管状态判断模块105包括：第一接管状态判断模块1051和第二接管状态判断模块1052。

第一接管状态判断模块1051，用于将第一力矩M21与原始力矩M20进行对比，若第一力矩M21小于等于原始力矩M20，则向自动驾驶系统发送驾驶员未接管车辆的信号，反之，则向振动模块103发送再次振动信号。

振动模块103，还用于在获取第一接管状态判断模块1051发送的再次振动信号时，向方向盘发送固定振动频率为F1、第二振动力矩为M11的振动；

力矩获取模块104，还用于在振动模块102向方向盘发送再次振动时，获取方向盘反馈的第二力矩M22。

第二接管状态判断模块1052，用于将第二力矩M22与第一力矩M21进行对比，若第二力矩M22大于第一力矩M21，则向自动驾驶系统发送驾驶员已接管车辆的信号，反之，则向自动驾驶系统发送驾驶员未接管车辆的信号。

本公开的实施例提供的车辆驾驶员接管状态识别系统可以用于执行上述任一项所述的车辆驾驶员接管状态识别方法的步骤，其中的相关概念以及具体的实现方式可以参照上述任一项所述的车载终端时间同步方法的描述，在此不再赘述。

本公开的实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述车辆驾驶员接管状态识别方法实施例的各个步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，在此不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，包括但不限于只读存储器器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、U盘、移动硬盘或光盘。

在本发明中，术语“包括”并非排他性的包括，即不仅包括已列明的实现本发明技术方案的技术内容，还包括没有明确列出的用于辅助实现本发明技术方案的技术内容，这部分内容本领域的技术人员能够通过惯用的技术手段或常识得到，在此不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，例如本发明提供的实施例中使用EPS自带的转向电机作为振动模块为方向盘提供振动，可以简单的想到还可以加装其他能提供同样振动效果的设备替换本发明中提供的振动模块。本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干替换或改进，这些替换或改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆驾驶员接管状态识别装置，其特征在于，包括：

车辆接管信息获取模块，用于在获取需要驾驶员接管车辆的信号时，向振动模块发送振动指令；

振动模块，用于在获取所述振动指令时产生并向方向盘传递第一振动；

力矩获取模块，用于获取方向盘受到所述第一振动所反馈的第一力矩；

接管状态判断模块，用于当所述第一力矩大于预先设定的阈值时，输出驾驶员已接管车辆的信号，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号；

所述振动模块还用于向方向盘传递第二振动，所述力矩获取模块还用于获取方向盘受到所述第二振动所反馈的第二力矩，所述接管状态判断模块还包括：

第一接管状态判断模块，用于当所述第一力矩大于所述阈值时，向所述振动模块发送向方向盘传递 所述第二振动的指令，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号；

第二接管状态判断模块，用于当所述第二力矩大于所述第一力矩时，输出驾驶员已接管车辆的信号，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号。

2.根据权利要求1所述的车辆驾驶员接管状态识别装置，其特征在于，还包括：

阈值存储模块，用于存储出厂状态的方向盘在受到所述第一振动所反馈的原始力矩。

3.根据权利要求1所述的车辆驾驶员接管状态识别装置，其特征在于，所述振动模块为电动助力转向系统的转向电机，所述力矩获取模块为方向盘力矩传感器。

4.根据权利要求1所述的车辆驾驶员接管状态识别装置，其特征在于，所述接管状态判断模块，还用于判断车辆驾驶员接管状态，当方向盘反馈的所述第一力矩大于原始力矩时，发送车辆已处于驾驶员接管状态信息，反之，则发送车辆未处于驾驶员接管状态信息。

5.一种车辆驾驶员接管状态识别方法，其特征在于，包括：

S1：获取需要驾驶员接管车辆的信号并产生振动指令；

S2：获取所述振动指令并向方向盘传递第一振动；

S3：获取方向盘受到所述第一振动所反馈的第一力矩；

S4：若所述第一力矩大于预先设置的阈值，则输出驾驶员已接管车辆的信号，反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号；

所述若所述第一力矩大于预先设置的阈值，则输出驾驶员已接管车辆的信号的步骤，包括：

若所述第一力矩大于所述阈值，则向方向盘传递 第二振动；

获取方向盘受到所述第二振动所反馈的第二力矩；

若所述第二力矩大于所述第一力矩，则输出驾驶员已接管车辆的信号；

反之，则输出驾驶员未接管车辆的信号。

6.根据权利要求5所述的车辆驾驶员接管状态识别方法，其特征在于，所述阈值为出厂状态的方向盘在受到所述第一振动时所反馈的原始力矩。

7.根据权利要求5所述的车辆驾驶员接管状态识别方法，其特征在于，所述第一振动和所述第二振动为正弦振动，且所述第二振动与所述第一振动的频率相同，所述第二振动的振幅大于所述第一振动的振幅。

8.根据权利要求5所述的车辆驾驶员接管状态识别方法，其特征在于，所述第一振动的频率为10Hz、振幅为0.5Nm，所述第二振动的频率为10Hz、振幅为0.8Nm。

9.根据权利要求5所述的车辆驾驶员接管状态识别方法，其特征在于，所述第一振动所反馈的力矩，通过安装于转向管柱或转向机的小齿轮上的方向盘力矩传感器获得。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5至9中任一项所述的车辆驾驶员接管状态识别方法的步骤。

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