一种机器人智能教练辅助驾驶系统的制作方法

本实用新型涉及一种机器人智能教练辅助驾驶系统，用于机动车驾驶员的驾驶技能训练和辅助驾驶。

背景技术：

目前机动车驾驶人培训学校普遍采用的是教练和学员一对一指导教学的方式。由于教练员的教学方法具有差异性，导致学员的驾技能也各不相同。为了提高驾驶人培训水平，除了提高教练员的指导水平，还需要规范教学方法。为了解决上述问题，驾校广泛使用驾驶训练汽车模拟器，通过驾驶汽车模拟器，促使驾驶操作规范化、提高教训质量，同时降低用车成本。但是由于汽车模拟器的操作具有固定性和单一性，与实际的场地和道路实车驾驶差异巨大，驾驶员的实践操作很难提高。

此外，在日常的车辆驾驶中很多情况也都需要辅助驾驶。例如在汽车驾驶过程中，倒车入库、侧方停车的情况时常发生，其中倒车入库驾驶操作难度大，空间位置要求比较高，一般需要额外人员在车外辅助驾驶员如何倒车入库。特别对于广大的开车新手和大部分女司机来说，倒车入库更是件令人头疼的事，现在急需一种辅助驾驶系统用来提高驾驶员的倒车入库技能。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种机器人智能教练辅助驾驶系统，所述辅助驾驶系统包括与控制模块相连接的车辆检测模块、车辆定位模块、语音播报模块、显示模块、存储模块。

虽然车辆本身具有车载电源，但现如今车载电子器件越来越多，车载电源的负荷也越来越大，车载电源使用寿命有限。故该辅助驾驶系统还包括自备电源，用于给辅助驾驶系统各模块进行供电，自备电源可选用蓄电池、锂电池等可充电电池；同时自备的电源模块与车辆发电机相连，便于补充电量。

其中，车辆检测模块包括各类传感器、电子检测设备，该模块通过各类传感器和/或电子检测设备检测车载相关子系统是否正常工作或是否存在功能异常；

车辆定位模块用于定位所驾驶的车辆在场地环境上的具体位置，其包括卫星定位装置、无线网络定位装置、移动通信定位装置、视频/图像定位装置、雷达定位装置之一或其组合。其中卫星定位装置采用RTK差分卫星定位系统，具体可选用全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)及北斗卫星导航系统(BDS)之一或其组合，卫星定位装置包括两个安装在车辆顶部的卫星信号接收天线，所述卫星信号接收天线间距大于1米。

进一步地，语音播报模块包括扬声器，实时指导驾驶员如何驾驶车辆，当车辆行驶发生异常或者驾驶员驾驶操作失误时，语音播报模块实时发出报警信息。例如当驾驶员驾驶车辆驶出规定场地时，语音播报会发出报警信息，告知驾驶员车辆已出安全驾驶区域；当驾驶员误将油门当刹车踩时，会及时发出报警信息，告知驾驶员车辆正在加速，请减速行驶。

显示模块包括显示器，通过显示器实时显示车辆异常信息、车辆运行轨迹等信息，供驾驶员参考，显示模块优选触摸显示屏，提供人机交互界面，方便驾驶员进行相关操作。进一步地，显示模块实时显示车辆运行轨迹时，提供两种选择模式：一种是车辆位置相对固定，电子地图实时变化；另一种是电子地图相对固定，车辆位置实时变化。

存储模块包括存储器，存储模块对驾驶员驾驶过程中的相关驾驶信息进行存储。

控制模块包括控制主板、中央处理器、缓存等电子设备，中央处理器对各模块的数据进行相关处理。

进一步地，所述辅助驾驶系统还包括无线通信装置，无线通信装置通过局域无线网络和/或移动通信网网络，将辅助驾驶相关信息上传至互联网或者移动客户端，随着手机等移动客户端的普及，客户需要随时随地查看辅助驾驶相关信息。

进一步地，安全辅助模块包括自动刹车机构，安全辅助模块检测到车辆即将发生危险时会控制刹车系统对车辆进行制动。学员在训练过程如果出现危险前兆，辅助驾驶系统会控制刹车系统对车辆进行制动。例如出现学员将油门误当刹车踩、挂错挡、超越训练场电子围栏等，自动刹车机构都会自动刹车，以确保学员人身安全。当所述辅助驾驶系统探测到本车辆与其它车辆、栏杆、墙体等物体的距离小于某一安全阈值时，就触发报警系统进行报警，以提醒学员及时采取措施，防止发生碰撞事故；如果学员未采取相应措施，辅助驾驶系统就控制刹车机构自动刹车，以确保学员人身安全。

以日常家用汽车倒车入库为例，先采集所属停车位或者车库的空间坐标位置，绘制成电子地图，其中电子地图可以选用二维平面地图或者三维立体地图。户外停车位使用卫星差分定位技术、移动通信定位技术、图像定位技术、雷达定位技术等其他车辆定位技术，具体辅助驾驶系统与驾校场地类似，不再赘述。户内车库，当卫星定位信号不好时，可采用无线网络定位技术、图像/视频定位技术、雷达定位技术等其他车辆定位技术，通过采集驾驶车辆的轮廓模型、车轮模型、车库几何模型，实时分析模型之间的位置关系，在适当时机提醒驾驶员做适当的动作，辅助驾驶员准确倒车入库。

本实用新型所具有的有益效果：

1.通过语音播报模块不仅能实时指导驾驶员如何驾驶车辆，还能在车辆行驶发生异常或者驾驶员驾驶操作失误时，实现自动刹车，保障交通安全。

2.为了保障车载电源的使用寿命，该辅助驾驶系统在车载电源基础还还外加了自备电源模块，用于给辅助驾驶系统各模块进行供电，同时自备的电源模块与车辆发电机相连，便于补充电量，以维持系统工作的连续性和稳定性。

3.该辅助驾驶系统具有普适性，广泛应用于各类车辆驾驶情况，智能辅助驾驶员安全操作，快速提高驾驶员的驾驶技能。

附图说明

图1：本实用新型辅助驾驶系统的结构图。

图2：倒车入库车辆行驶轨迹图，①倒车入库，②出库，③再倒车入库，④

再出库。

具体实施方式

下面以驾校学车为例，详细介绍本实用新型提供的辅助驾驶系统，系统的结构图如图1所示，该辅助驾驶系统包括与控制模块相连接的车辆检测模块、车辆定位模块、语音播报模块、显示模块、存储模块，其中车辆检测模块包括传感器和/或电子检测设备；车辆定位模块用于定位所驾驶的车辆在场地环境上的具体坐标位置；语音播报模块包括扬声器；显示模块包括显示器；存储模块包括存储器；控制模块包括控制主板、中央处理器，所述中央处理器对各模块的数据信息进行相关处理；所述辅助驾驶系统还包括电源模块，所述电源模块包括自备电源，用于给辅助驾驶系统各模块进行供电。该系统大大提高了学员的驾驶技能，降低了教练员的工作强度和驾校的管理成本。

一般驾校学车过程包括基础训练和科目训练两个部分。基础训练是指未参与具体科目的训练，只是进行基本的驾驶动作练习，如启停、加速、直线行驶、换档、减速、停车等，该基础训练过程与具体科目无关，可以不依赖车辆位置及场地的电子地图。该基础培训的主要目的在于培养学员良好的驾驶习惯。在该基础培训过程中，机器人智能教练辅助驾驶系统将控制语音播放设备对学员进行语音提示，如提示学员适时换档、停车后拉紧手制动、油门大小等。

科目训练是指进行具体科目的训练，如场地驾驶技能的倒车入库、侧方停车、曲线行驶、坡道定点停车和起步和直角转弯等；道路驾驶技能的靠边停车、变更车道等。该类训练是机动车驾驶技能培训的重点，也是教练工作的重心。

下面倒车入库为例详细描述机器人智能教练辅助驾驶系统(简称辅助驾驶系统)，该系统的工作步骤如下：

步骤S1：开启机器人智能教练辅助驾驶系统，辅助驾驶系统开启车辆系统检测功能，通过各类传感器和/或电子检测设备检测车载相关子系统是否正常工作或者是否存在功能异常。系统开启后，辅助驾驶系统对车载各系统进行检测，若发现有异常情况时，就将警示信息反馈给辅助驾驶系统，辅助驾驶系统通过显示器将相关异常信息供驾驶员知晓，例如卫星天线不工作、电台天线无法接受信号、方向盘传感器失灵、档位传感器失灵，蓄电池电压不足等。

步骤S2：辅助驾驶系统开启车辆定位功能，通过车辆定位装置在所述辅助驾驶系统显示器上实时显示驾驶车辆的具体位置坐标。在驾校培训露天场地，车辆定位功能使用卫星定位装置，该装置采用RTK差分卫星定位系统，卫星定位系统选用全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)及北斗卫星导航系统(BDS)之一或其组合。通过车辆顶部安装的卫星天线和电台天线获取车辆的当前位置，并在辅助驾驶系统的显示器上实时显示驾驶车辆在培训场地电子地图上的具体位置。卫星定位车载装置包括两个安装在车辆顶部的卫星信号接收天线，由于每个接收天线都存在卫星定位误差，为了避免两根天线的卫星定位误差范围发生重叠，所述天线间距要大于1米。辅助驾驶系统将车辆的卫星定位地理坐标转化成平面直角坐标显示在车载电子地图上。

步骤S3：辅助驾驶系统开启车辆驾驶信息采集功能，通过各类传感器和信息检测装置采集驾驶员驾驶过程中的相关驾驶操作信息和车辆运行轨迹信息。

步骤S4：驾驶员选择相应的辅助驾驶子项目(选择倒车入库)后，所述辅助驾驶系统开启相应地语音播报功能，实时指导驾驶员如何驾驶车辆，并实时显示车辆运行轨迹供驾驶参考。辅助驾驶系统显示模块实时显示车辆运行轨迹时，提供两种选择模式：一种是车辆位置相对固定，电子地图实时变化；一种是电子地图相对固定，车辆位置实时变化。这两种人性化可选模式避免了因显示方式不适引起的驾驶操作错误。

先从存储器中调取车辆所处的培训场地的电子地图，学员根据获取的电子地图驾驶车辆接近车辆附近倒车入库训练项目的位置。卫星定位装置定位到车辆靠近倒车入库场地时，语音播报自动通知学员前方是倒车入库项目。当车辆到达项目开始位置时，语音播报开始播报驾驶操作要点，提示学员减速、停车、挂倒挡、观察后视镜、如何打方向盘等操作。并通过辅助驾驶系统显示屏实时显示电子地图上车辆的实时位置及移动轨迹，便于学员判断车辆的具体位置，准确实现驾驶操作。例如发现学员偏航，即按当前速度与方向行驶，将不能倒入车库或者将碾压车道线，则提前向学员发出动作修正建议(如方向盘向左转动半圈等)；又如发现学员误差过大，即使通过修正也不能顺利完成本项目训练或者继续后倒将会有危险时，就提前通知学员重新开到项目起点，再次进行本项目的训练。

步骤S5：驾驶员完成相应辅助驾驶子项目任务后，辅助驾驶系统对驾驶员驾驶过程中的相关信息进行存储备份。相关信息包括驾驶员驾驶过程中的相关驾驶操作信息和车辆运行轨迹信息、训练记录信息等。辅助驾驶系统通过局域无线网和/或移动通信网，将驾驶相关信息上传至互联网，实现数据共享、程序更新、多车辆集中监控、远程教学等信息交互。

进一步地，该辅助驾驶系统还包括驾驶安全辅助步骤：学员在训练过程如果出现危险前兆，辅助驾驶系统会控制刹车系统对车辆进行制动。例如出现学员将油门误当刹车踩、挂错挡、超越训练场电子围栏等，自动刹车机构都会自动刹车，以确保学员人身安全。当所述辅助驾驶系统探测到本车辆与其它车辆、栏杆、墙体等物体的距离小于某一安全阈值时，就触发报警系统进行报警，以提醒学员及时采取措施，防止发生碰撞事故；如果学员未采取相应措施，辅助驾驶系统就控制刹车机构自动刹车，以确保学员人身安全。

倒车入库车辆行驶轨迹图如图2所示：①倒车入库，②出库，③再倒车入库，④再出库。为了提高辅助驾驶系统的计算速度和反应速度，本实施例电子地图优选平面二维电子地图。三维地图显示虽然更真实生动，但由于显示信息量较大，一方面会引起辅助驾驶系统处理速度变缓，另一方面真实显示会容易引起驾驶员精力不集中，相对于三维地图，二维地图可以直接明了地显示运行车辆和库位相对位置，特别是可以直接判断车轮是否压线、车身是否出线，更容易让驾驶员理解和接受。

以详细驾驶模式为例，“机器人智能教练”辅助驾驶步骤如下：

01)、报倒车入库项目后，语音提示“前进至停车线停车，车身距左侧边线约1.2米”。

02)、实际车轮过线后，语音提示“停车”。

03)、停车后语音提示“挂倒挡，低速行驶”

04)、倒车,车头与停车线距离大于负20厘米时(超过停车线值为负，否则为正)，语音提示“向右打方向”。

05)、当车身与库位边线夹角大于55度时，语音提示“注意调整方向”。

06)、后轮倒入库内,语音提示“注意调整方向”。

07)、车头倒入库位后,语音提示“停车”。

08)、停车后，语音提示“挂1挡出库”。

09)、前进出库，当右后轮距离库位线小于55厘米时，语音提示“向左打满方向”。

10)、车轮驶过控制线后,语音提示“停车”。

11)、停车后，语音提示“挂倒挡，低速行驶”。

12)、倒车,车头与停车线距离大于负20厘米时(超过停车线值为负，否则为正)，语音提示“向左打方向”。

13)、当车身与库位边线夹角大于55度时，语音提示“注意调整方向”。

14)、后轮倒入库内,语音提示“注意调整方向”。

15)、车头倒入库位后,语音提示“停车”。

16)、停车后，语音提示“挂1挡出库”。

17)、前进出库，当右后轮距离库位线小于55厘米时，语音提示“向右打满方向”。

18)、车身与道路边线夹角小于15度时，语音提示“回正方向”。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。