一种适用于不平路面的驾驶员注意力监测与警示系统的制作方法

本发明涉及一种适用于不平路面的驾驶员注意力监测与警示系统，此系统是基于线控转向系统的，用于监测汽车在不平路面上行驶时驾驶员的精神状态，并在必要的时候报警。

背景技术：
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在车辆行驶过程中，复杂工况行驶对驾驶员状态影响极大，不平路面属于复杂工况的一种，驾驶员行驶在不平路面时很容易造成驾驶疲劳从而导致驾驶员注意力不集中。最新数据表明，60％的交通事故与驾驶员注意力不集中有关，因此不平路面行驶是一种很危险的驾驶工况，此时需要驾驶员注意力集中才能保障不平路段行驶时安全性。国外学者在驾驶员注意力不集中的监测上做了较多研究，利用车内摄像头监控驾驶员的面部或眼部是一种常用的检测方法。该方法准确率较高，但增加了硬件成本；还有根据车辆与前车距离及转向盘转角信息来判断驾驶员是否分心，但这只适用于跟随工况。

因此需要一种适用于不平路面的驾驶员注意力监测与警示系统，由路面的不平程度决定系统是否工作，通过方向盘转矩来判断驾驶员注意力是否集中，此系统不增加硬件成本并且能在保证监测效果同时减少不必要的系统功耗。

技术实现要素：
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本发明的目的在于开发一种适用于不平路面的驾驶员注意力监测与警示系统，此系统是基于线控转向系统的，以转向轮回正力矩超过第一阈值即出现需要驾驶员操纵方向盘来保证行驶平顺的路况为触发条件，启动驾驶员注意力的监测，相比于机械连接的电动助力转向系统，线控转向系统转向轮回正力矩不 会传递到转向管柱上影响转矩传感器测量方向盘转矩，因此能够有效检测驾驶员行驶在不平路面时注意力是否集中并在必要的时候发出警示，降低驾驶员行驶在不平路面时发生事故的概率。

为了实现上述目的，本发明是按如下技术方案实现的：

一种适用于不平路面的驾驶员注意力监测与警示系统，包括信息采集模块，电子控制单元模块，报警模块。信息采集模块与电子控制单元模块、报警模块之间进行实时的信息交互，所述信息获取模块为安装在转向管柱上的转矩传感器、车速传感器及测量转向轮回正力矩的传感器，所述转矩传感器用于获取转向管柱上的转矩，所述车速传感器用于获取实时车速；所述电子控制单元模块为线控转向系统的电子控制单元增加了用来比较转向轮上的回正力矩与设定的第一阈值以及比较方向盘转矩与设定的第二阈值的判断模块、向报警模块发出报警指令的电子控制模块、预判驾驶员各个时刻正确转向操作的程序，其中所述线控转向系统由两个控制器组成，分别是转向控制器和路感控制器，两控制器之间通过FlexRay总线传递信息；所述第一阈值为回正力矩达到了需要驾驶员操纵转向机构来改变行驶方向来保证行驶过程不不平时的值；所述第二阈值为驾驶员主动操纵方向盘引起的最小转矩值，第二阈值并不是定值，由驾驶员根据自身的情况设定，因为不同的驾驶员握方向盘的力度不同，驾驶员自行设定阈值可以更加准确地判断驾驶员注意力是否集中。

更具体地，当转向轮上的回正力矩达到第一阈值时，比较转矩传感器测出的方向盘转矩与第二阈值判断驾驶员是否操纵方向盘进行转向，若转矩传感器测得的转矩值低于第二阈值，继续判断方向盘转矩是否为零且持续为零时间达到预设的极限值则说明驾驶员可能双手离开方向盘，此时电子控制单元发出报 警指令控制报警模块发出声音提示驾驶员直至驾驶员正确操纵方向盘行驶，若判断结果为方向盘转矩低于第二阈值但不为零或持续为零连续时间没有达到预设的极限值则发出声音和持续振动提醒驾驶员直至驾驶员正确操纵方向盘行驶，开始下一轮监测；若测得的转矩值高于第二阈值，则根据此时的回正力矩和车速判断驾驶员施加在方向盘上的转向操作是否正确，若正确，则结束此轮工作，若不正确，则发出报警指令提醒驾驶员操作错误，报警形式为声音加振动，振动形式为每振动0.5秒停止振动0.2秒，驾驶员操作错误即向行驶方向相反的方向操作方向盘或按照驾驶员的操作明显不能行驶，具体如何判断驾驶员操作是否错误是通过比较驾驶员的操作与转向控制器根据预判驾驶员正确转向操作的程序预判的正确操作得出结果，若驾驶员实际操作与转向控制器根据预判驾驶员正确转向操作的程序预判的正确操作方向相反，则操作错误，若驾驶员实际操作与转向控制器根据预判驾驶员正确转向操作的程序预判的正确操作差距大于预设的极限值时则判断结果为驾驶员操作错误。

更具体地，当方向盘转矩传感器测得的转矩低于第二阈值时，说明是驾驶员手放在方向盘上时的无意识转动，此时将转矩信号放大并对其进行监测，若转矩从某一时刻变为零且持续为零超过一定时间，则说明驾驶员可能双手离开方向盘，此时电子控制单元模块向报警模块发出声音报警指令提醒驾驶员。

更具体地，当电子控制单元判断驾驶员双手离开方向盘时用声音信号提醒驾驶员，当电子控制单元判断驾驶员注意力不集中但双手未离开方向盘时同时启动方向盘振动和声音提醒两种形式提醒驾驶员，当判断驾驶员实施的转向操作错误时同时启动方向盘振动和声音提醒两种形式提醒驾驶员，并且用两种不同的振动分别作为驾驶员注意力不集中和驾驶员操作错误的振动提示，具体为 提示驾驶员注意力不集中的振动形式为连续振动，提示驾驶员操作错误的振动形式为每振动0.5秒停止振动0.2秒，这比只用声音区分要直观，这是电动助力转向系统等传统机械式连接的转向系统无法实现的，因为传统的机械式连接的转向系统方向盘振动时整个转向系统都会振动，影响驾驶员驾驶感受。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.以转向轮回正力矩是否达到预设阈值为触发条件，启动对驾驶员状态的分析，在保证监测效果的同时，减少不必要的系统功耗。

2.电子控制单元模块为线控系统原有的电子控制单元加上特定的程序，不用另外增加电子控制单元硬件设备，避免了装置冗余复杂的同时降低了开发成本。

3.本发明能够在驾驶员注意力不集中的时候及时的给予提醒，有效避免因驾驶员注意力不集中而导致的安全事故，采取声音和振动同时提醒的方式可以避免声音提示造成的延迟并且声音提示可以让驾驶员清晰明了的获得错误信息，并且用两种不同的振动形式区分提醒驾驶员注意力不集中和驾驶员操作错误，比只用声音区分要直观。

4.相比于机械式连接的转向系统，线控转向系统转向管柱上的转矩不会受到地面波动的影响，因此转向管柱上的转矩就是驾驶员施加在方向盘上的转矩，从而能够更加准确地比较和判断。

附图说明：

图1为本发明的原理方框图。

图2为本发明的工作方法示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的描述。

参阅图1、2，本发明所述的一种适用于不平路面的驾驶员注意力监测与警示系统包括信息获取模块1、电子控制单元模块2、报警模块3。

本发明所述的一种适用于不平路面的驾驶员注意力监测与警示系统工作过程包括以下步骤：

步骤1：监测转向轮上的回正力矩，并将监测到的转向轮回正力矩输入给电子控制单元模块；

步骤2：电子控制单元模块比较监测到的转向轮上的回正力矩与第一阈值，若输出结果为是，则执行步骤3，若输出结果为否，则返回步骤1；

步骤3：判断方向盘转矩是否大于第二阈值，即驾驶员是否主动操纵方向盘，若输出结果为是则执行步骤4，若输出结果为否则执行步骤5：

步骤4：判断方向盘转矩是否持续为零达到预设时间，若是则执行步骤6，此轮工作结束，若否则执行步骤7；

步骤5：判断驾驶员是否正确操纵方向盘行驶，若是则此轮工作结束，若否则执行步骤8，此轮工作结束；

步骤6：发出声音提示直至驾驶员正确操纵方向盘行驶；

步骤7：发出报警提示直至驾驶员正确操纵方向盘行驶，报警方式为连续振 动加声音提醒；

步骤8：发出报警提示直至驾驶员正确操纵方向盘行驶，报警方式为声音加振动，振动形式为每振动0.5秒停止振动0.2秒。

以上的论述仅仅是本发明的优选实施例，是为了解释和说明，并不是对本发明本身的限制。本发明并不局限于这里公开的特定实施例，而由下面的权利要求确定。另外，在前面的描述中的与特定的实施例有关的记载并不能解释为对本发明的范围或者权利要求中使用的术语的定义的限制。所公开实施例的各种其它不同的实施例和各种不同的变形对于本领域技术人员来说是显而易见的。但所有不背离本发明基本构思的这些实施例、改变和变形均在所附权利要求的范围中。