一种自动驾驶系统及控制方法与流程

本发明涉及汽车设计领域，具体涉及一种自动驾驶系统及控制方法。

背景技术：

当前，全球汽车产业正处于深度变革时期，自动驾驶与智能网联成为汽车产业发展新的战略制高点。智能网联汽车的发展趋势主要表现在：更高级别驾驶辅助技术逐渐成熟并将加快产业化步伐；自主式和网联式加速融合，最终向全工况自动驾驶迈进；互联网企业成为技术进步和产业重构的重要参与者；基于互联网的模式创新不断涌现，电商化和共享化特征日益凸显。为适应这一形势，美国、欧盟、日本等主要国家和地区竞相布局，抢占自动驾驶与智能网联汽车这一新的战略制高点。

目前，我国的自动驾驶技术还处于研发与试验阶段，而针对自动驾驶系统的设计也是多种多样，但多数研发团队均采用了驾驶员自主输入自动驾驶命令的方式，使车辆进入自动驾驶状态，而当驾驶员处于疲劳状态或是昏迷状态下，无法主动输入命令，从而使车辆无法自主进入到自动驾驶状态。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种自动驾驶系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种自动驾驶系统，其特征在于，包括：

自动驾驶控制器，主要接收、处理感知信息，并发出相对应的执行命令；

车辆状态监控装置，其中包括车速传感装置、油门传感装置、方向盘转角传感装置；

外部环境监控装置，其中包括视觉传感装置、雷达传感装置、车辆定位装置；

人机交互装置，其中包括具有输入功能的液晶显示屏、发声装置与拾音装置；

汽车执行装置，其中包括汽车制动装置、汽车转向装置与汽车油门装置；

以及人体状态监控装置。

其中，所述的人体状态监控装置由头部位置传感装置组成，其固定在驾驶位座椅靠枕上，通过检测驾驶人头部与靠枕的偏移量确定驾驶人清醒状态。其头部位置传感装置为超声波雷达，其设置于靠枕内部，检测头置向驾驶人头部方向，也可以是反射式红外传感装置，固定在靠枕与驾驶人头部接触位置。

人体状态监控装置还可以为摄像装置，其设置于驾驶员前方位置，摄像装置镜头正对驾驶人脸部区域，可对驾驶人员眼睛状态进行监控，实现对驾驶人清醒状态的判定。

人体状态监控装置还可以是心率传感装置，其与安全带采用可相对移动并具有锁定功能的装置进行连接。这种具有相对移动并具有锁定功能的装置为一种自动压紧装置，包括压紧部件、扳动部件、弹簧部件与滑动部件，其中压紧部件为两端圆柱，中端设有突起部，突起部具有较大的摩擦系数；弹簧部件为中端螺旋两端各设外延支架结构，弹簧部件外套于压紧部件的圆柱上；扳动部件一端与压紧部件连接；滑动部件一侧的两端设有通孔，压紧装置的两端分别嵌套在通孔上。

一种自动驾驶的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.信息获取：通过人体感知装置实时监测驾驶人员状态，驾驶人员处于清醒状态时，人体感知装置将循环重复监测人体状态，当监测到驾驶人员为疲劳状态后，系统跳转到下一步骤；

b.环境感知：通过外部环境传感装置判断汽车所处环境，根据环境状态判断是否符合自动驾驶条件，如果符合条件，系统将自动转换为自动驾驶状态，如果外部环境不符合自动驾驶条件，系统将会通过人机交互装置发出显示警告与语音报警；

c.自动驾驶：进入到自动驾驶模式，驾驶模式中，环境感知不断进行监测，当车辆所处环境不再符合自动驾驶条件时，系统发出警报，并降低车速，直至驾驶人员苏醒或是路旁停车。

附图说明

图1为自动驾驶系统结构示意图

图2为头部位置传感装置布局示意图

图3为心率传感装置布局示意图

图4为自动驾驶控制方法流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种自动驾驶系统及控制方法进行详细说明。

图1为自动驾驶系统的机构示意图，其中包括自动驾驶控制器100、车辆状态传感装置110、外部环境传感装置120、人体传感装置130、人机交互装置140及执行装置150，其各个部件通过电连接的方式进行连接。

其中自动驾驶控制器100可以与整车控制器集成于一体，也可以是单独个体放置于整车内部。

车辆状态传感装置110包括速度传感装置111、油门传感装置112、方向盘转角传感装置113，其中速度传感装置111主要检测车辆实时车速，安装在汽车轮毂内部位置，油门传感装置112则检测油门开度，从而确定车辆目前状态是否需要加速或减速，其安装在进油阀门处，并与自动驾驶控制器100进行电连接，方向盘转角传感装置113则检测方向盘转角度状况，从而判断车辆转向状态。

外部环境传感装置120包括摄像头123、雷达122及定位装置121，其中摄像头123安装在车辆前方，雷达122则分为激光雷达与毫米波雷达，激光雷达则安装在车顶位置，毫米波雷达则安装在车身周边，并实现雷达信号的360°全周覆盖。定位装置121则采用gps或是北斗系统，主要用于车辆位置的定位，安装在车辆内部。

人机交互装置140包括显示装置141、拾音装置142和发声装置143，其中显示装置141为一种具有手写输入能力的的显示屏，安装于驾驶座位处的中控板周围，拾音装置142则可以对驾驶人员的语音命令，通过语音数据库的判断，从而理解驾驶人员语音命令，发声装置则为一种扬声器结构，或是汽车原有音像系统，其可语音播报系统工作内容，实现与驾驶人员对话等功能，同时在需要向驾驶人员报警时，会及时的发出报警声音。

执行装置150包括制动151、转向152及油门153。其中制动151主要为车辆的制动执行机构控制单元，主要接收来自自动驾驶控制器100的制动信号并驱动制动执行部件进行工作，转向152主要为转向助力控制单元，接收自动驾驶控制器的转向信号并对转向助力进行驱动，油门153主要可控制油门阀门，从而控制进油量。

人体状态传感装置130则为一种可以检测驾驶人员在驾车过程中疲劳状态的传感装置，当人体状态传感装置130检测到人体疲劳后，人体状态传感装置130则向自动驾驶控制器100发出信号，自动驾驶控制器100接收到信号后做出响应，或是进入自动驾驶状态，或显示警告与语音报警。

图2是一种人体状态传感装置130的布局结构示意图。其中靠枕131内部嵌有一种头部位置检测装置132，其传感装置的感应端置于靠枕外部，方向对于驾驶人员头部位置。当驾驶人员处于疲劳状态时，头部将会下垂或前倾，从而使驾驶人员头部与靠枕131的距离增大，当位置检测装置132检测到距离大于15cm时，则系统发出警报或是根据条件进入到自动驾驶状态。这种头部位置检测装置132可以是一种反射式红外传感装置，但考虑到反射式红外传感装置需在靠枕表面开孔的工资复杂与外界干扰较大的缘故，这种头部位置检测装置132还可以是一种基于雷达波形感知距离的装置，如超声波雷达等。

考虑到上述人体状态检测装置130受人员开车习惯的影响，造成误报错报的概率较大，图3给出了另外一种人体状态检测装置130的技术方案：在驾驶位置的安全带上设置带有移动锁定功能的心率检测装置，通过设置对人体心率的检测，从而判断驾驶人员是否处于疲劳状态。具体如下：人体状态检测装置130包括汽车安全带133、滑动部件134、扳动部件135、压紧部件136、弹簧部件137以及心率传感装置138组成，其中压紧部件136为两端圆柱，中端设有突起部，突起部具有较大的摩擦系数；弹簧部件137为中端螺旋两端各设外延支架结构，弹簧部件137外套于压紧部件136的圆柱上；扳动部件135一端与压紧部件136连接；滑动部件134具有与安全带133匹配的通孔，外套于安全带133上。滑动部件134的两侧设置有通孔结构，压紧部件136的两端圆柱处嵌套于滑动部件134的两侧通孔处。在滑动部件134与人体接触的一侧设置有心率传感装置138。当驾驶人未扳动扳动部件135时，压紧部件136与滑动部件134通过弹簧部件137的作用相互处于压紧状态，是压紧部件136与安全带133、滑动部件134间存在较大的摩擦力，从而保证滑动部件134与安全带133的位置相对固定。当驾驶人扳动扳动部件135时，压紧部件136翘起，滑动部件134与安全带133之间可相对滑动，从而驾驶员可将心率传感装置138调整至合适位置，以检测驾驶人心率状态。

同时，针对人体传感装置130还具有另外一种实施例。人体传感装置130为一种摄像装置，通过实施检测驾驶人员眼睛状态，从而判断驾驶人员是否处于疲劳状态。该种摄像头的镜头需持续性检测到驾驶人员的脸部状态，尤其是眼睛的状态，可以设置在方向盘与仪表盘之间的位置，也可以设置在汽车遮阳板或后视镜处。当驾驶人员处于疲劳驾驶时，摄像头将信号传输至自动驾驶控制器100，自动驾驶控制器100做出响应的执行命令。

针对上述的自动驾驶系统结构，专利还提出了一种自动驾驶的控制方法：图4是一种自动驾驶方法，其主要分为：手动输入201、语音输入202、人体状态感知203、驾驶员疲劳判断204、外部环境感知205、自动驾驶条件判断206、进入自动驾驶207、显示屏提示208与声音报警209。

其具体控制方法如下：

a.信息获取：信息获取的方式主要有手动输入201、语音输入202以及人体状态感知输入203。对于手动输入201与语音输入202为命令主动输入方式，而人体状态感知输入203则为被动式命令输入。其中手动输入201通过人机交互的显示装置141，语音输入202则通过设置的拾音装置142接收驾驶人员命令，而人体状态感知输入203则通过人体状态传感装置130通过人体感知装置实时监测驾驶人员状态，驾驶人员处于清醒状态时，人体感知装置将循环重复监测人体状态，当监测到驾驶人员为疲劳状态后，系统跳转到下一步骤；

b.环境感知：外部环境传感装置120对车辆外部环境进行感知，从而判断实时路况是否符合自动驾驶条件。如果符合条件，系统将自动转换为自动驾驶状态，如果外部环境不符合自动驾驶条件，系统将会通过人机交互装置发出显示警告与语音报警；

c.自动驾驶：进入到自动驾驶模式，车辆状态传感装置110与外部环境传感装置120对外界与车辆自身环境持续的感知，自动驾驶控制器100接收到车辆传感装置110与外部环境感知装置120输入的信号后开始对信号进行综合处理与策略运算。当运算结果为不符合自动驾驶条件后，自动驾驶控制器100向人机交互装置140与执行装置150发出指令，显示装置141显示报警信息，发声装置143发出报警声，车辆双闪自动打开，执行装置150的制动151开始作用车辆，使车辆减速，转向152则向路边侧进行转向，直至贴靠至道路旁停车或人体状态传感装置130检测到驾驶人员苏醒。