專利名稱：一種對駕駛員換道安全性進(jìn)行判斷并預(yù)警的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路交通安全領(lǐng)域，具體涉及一種對駕駛員換道安全性進(jìn)行判斷并預(yù)警的裝置及方法。
背景技術(shù)：
相對于維持當(dāng)前車道內(nèi)行駛，駕駛員在進(jìn)行車道變換時(shí)，除了關(guān)注本車道前方交通場景外，還需要通過內(nèi)后視鏡及側(cè)后視鏡實(shí)時(shí)關(guān)注后方相關(guān)車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為保證換道安全性，要求駕駛員感知-判斷決策-操控等各子模塊的完美統(tǒng)一。如果駕駛員對車輛操控不熟練，或者對自車與周圍其他車輛相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系判斷不準(zhǔn)確，極易釀成追尾或擦刮事故，導(dǎo)致人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。隨著計(jì)算機(jī)、電子通訊等技術(shù)的迅速發(fā)展，催生了各類輔助駕駛系統(tǒng)，以降低事故發(fā)生率，提高行車安全性。當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的換道輔助系統(tǒng)多以轉(zhuǎn)向燈信號(hào)判斷駕駛員的換道意圖，在側(cè)方后視鏡區(qū)域安裝攝像頭，通過圖像處理的方式計(jì)算自身車輛與周圍其他車輛的相對距離，判斷換道安全性。若后方設(shè)定安全距離內(nèi)存在相關(guān)車輛，則進(jìn)一步對駕駛員進(jìn)行預(yù)警。此類輔助系統(tǒng)在應(yīng)用中存在以下問題許多駕駛員行車過程中操作不規(guī)范，如換道前開啟轉(zhuǎn)向燈較晚甚至不打轉(zhuǎn)向燈，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)漏報(bào)警或未能及時(shí)報(bào)警；此外，換道輔助系統(tǒng)多依據(jù)國外駕駛員的駕駛習(xí)慣及行為特性制定預(yù)警規(guī)則，由于不同國家間交通環(huán)境及駕駛習(xí)慣等因素的差異，在我國實(shí)際應(yīng)用過程中可能會(huì)導(dǎo)致駕駛員對系統(tǒng)的不適應(yīng)，以至于無法發(fā)揮其應(yīng)有的安全輔助作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種對駕駛員車道變換進(jìn)行安全預(yù)警的裝置及預(yù)警方法，在行車過程中動(dòng)態(tài)采集駕駛員眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)信息，實(shí)時(shí)識(shí)別駕駛員的車道變換意圖，進(jìn)一步對自車與其他車輛尤其是側(cè)后方車輛的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行判斷，最終實(shí)現(xiàn)對駕駛員車道變換行為的安全預(yù)警。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。技術(shù)方案一—種駕駛員車道變換安全預(yù)警的裝置，包括微處理器、眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀、毫米波雷達(dá)、車速傳感器、車道線識(shí)別系統(tǒng)、綠色信號(hào)燈和紅色信號(hào)燈；微處理器設(shè)置在車體內(nèi)部；眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀固定于車體正前方位置，并通過USB數(shù)據(jù)線將眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀數(shù)據(jù)接收終端與微處理器接口連接；車速傳感器安裝于車輛右前輪上，并通過導(dǎo)線將車速信號(hào)經(jīng)I/O接口發(fā)送至微處理器；車道線識(shí)別系統(tǒng)設(shè)置在車體前部，通過導(dǎo)線微處理器連接；毫米波雷達(dá)固定在汽車后端中心處，并通過導(dǎo)線連接微處理器；綠色信號(hào)燈和紅色信號(hào)燈與微處理器電連接。所述眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀為faceLAB5非接觸式眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀，該眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀安裝于駕駛室儀表板上方，用于實(shí)時(shí)測量駕駛員眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)參數(shù)，依此識(shí)別駕駛員車道變換意圖。所述眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)采集終端通過USB接口電連接微處理器，并將眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)參數(shù)持續(xù)發(fā)送至微處理器中。所述毫米波雷達(dá)為77GHz毫米波雷達(dá)，該毫米波雷達(dá)安裝于汽車后保險(xiǎn)杠處，用于測量自車與其他目標(biāo)車輛的相對距離、相對速度及相對角度等參數(shù)。所述毫米波雷達(dá)終端電連接于微處理器，通過信號(hào)線將以上參數(shù)信號(hào)發(fā)送至微處理器中。所述車速傳感器為4s2m型車速傳感器，該傳感器安裝于車輪上隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用于測量車輛速度。所述車速傳感器電連接于微處理器，通過信號(hào)線將車速信號(hào)發(fā)送到微處理器中。 所述車道線識(shí)別系統(tǒng)安裝于前擋風(fēng)玻璃處，采用圖像處理的方式采集車輛在車道中的橫向位置信息，包括左前車輪到車道左線的距離，右前車輪到車道右線的距離，經(jīng)過換道可以得到車輛縱向中心投影線至車道左線及右線的距離。所述車道線識(shí)別系統(tǒng)電連接于微處理器，通過信號(hào)線將車速信號(hào)發(fā)送至微處理器中。所述微處理器為TMS320LF2407A型DSP處理器，該處理器安裝于車輛儀表盤下方內(nèi)部并電連接于眼動(dòng)儀、車速傳感器、車道線識(shí)別系統(tǒng)和毫米波雷達(dá)以及信號(hào)燈等。一個(gè)指示安全的綠色LED信號(hào)燈和一個(gè)指示不安全的紅色LED信號(hào)燈，分別固定在車輛儀表盤上方。技術(shù)方案二 一種駕駛員車道變換預(yù)警方法，以駕駛員車道變換安全預(yù)警的裝置為基礎(chǔ)，其特征在于，所述方法包括換道可能性識(shí)別及換道安全性判斷兩個(gè)步驟?？紤]到城市道路低速行駛條件下無關(guān)注視目標(biāo)對駕駛員的干擾，以及行駛速度對換道安全預(yù)警的影響，本系統(tǒng)僅工作在車速40km/h以上，車速值由方案一中的車速傳感器得到。駕駛員換道可能性識(shí)別通過微處理器軟件的以下方案予以實(shí)現(xiàn)(I)利用駕駛員眼睛運(yùn)動(dòng)追逐儀器對駕駛過程中駕駛員的實(shí)時(shí)頭部和眼睛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)提取后視鏡注視時(shí)間T、水平視角標(biāo)準(zhǔn)差ε、頭部水平轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差σ作為衡量駕駛?cè)舜蛩銚Q道的特征指標(biāo)。(2)以5s為固定時(shí)間窗口，采取“同進(jìn)同出”的數(shù)據(jù)處理方式，對駕駛員換道可能性進(jìn)行實(shí)時(shí)地持續(xù)識(shí)別。將駕駛員換道可能性分為4個(gè)等級(jí)，很大、較大、一般和較小，具體識(shí)別規(guī)則如下若T>0. 5s，ε >13°，。>9。，則駕駛員換道的可能性為“很大”；T>0. 5s, ε >13°，σ彡9。，則駕駛員換道的可能性為“較大”；T>0. 5s, ε彡13°，。>9。，則駕駛員換道的可能性為“較大”；T>0. 5s, ε彡13°，σ彡9°，則駕駛員換道的可能性為“一般”；T彡O. 5s, ε >13°，σ >9°，則駕駛員換道的可能性為“較大”；T彡O. 5s, ε >13。，σ彡9。，則駕駛員換道的可能性為“一般，，；T彡O. 5s，ε ( 13。，σ >9。，則駕駛員換道的可能性為“一般，，；T^O. 5s, ε彡13。，σ彡9°，則駕駛員換道的可能性為“較小”。(3)判斷結(jié)束后，如果駕駛員換道可能性為“很大”或者“較大”，則此時(shí)駕駛員換道可能性識(shí)別結(jié)果標(biāo)記為1，表示識(shí)別出駕駛員打算換道，否則標(biāo)記為O。(4)識(shí)別結(jié)果為I時(shí)，假定在固定5s的時(shí)間窗口內(nèi)駕駛員有注視點(diǎn)落在左后視鏡區(qū)域，則預(yù)判駕駛員打算“向左換道”;若駕駛員有注視點(diǎn)落在右后視鏡區(qū)域，則認(rèn)為駕駛員打算“向右換道”;若左右后視鏡區(qū)域均無注視點(diǎn)停留，則認(rèn)為駕駛員打算換道，但無法預(yù)判其換道方向。(5)換道可能性識(shí)別結(jié)果為I時(shí)，則進(jìn)行后續(xù)的換道安全性判斷。駕駛員換道安全性判斷通過以下步驟予以實(shí)現(xiàn)1、雷達(dá)參數(shù)標(biāo)定裝置毫米波雷達(dá)的車輛H1,另一試驗(yàn)車輛H2跟馳H1行駛，試驗(yàn)人員記錄兩車的速度V1和V2，得到二者差值V’，與毫米波雷達(dá)實(shí)際測得的兩車相對速度Λ V進(jìn)行比較；兩車靜止時(shí)，用皮尺測量兩車間的實(shí)際距離，與毫米波雷達(dá)測得的相對距離進(jìn)行比較，完成對毫米波雷達(dá)參數(shù)的標(biāo)定。
2、毫米波雷達(dá)動(dòng)態(tài)目標(biāo)篩選。若車速傳感器測得的車速值V1與毫米波雷達(dá)測得某目標(biāo)的相對速度值△ V相等，則視為靜態(tài)目標(biāo)，將其剔除，剩余的目標(biāo)為動(dòng)態(tài)目標(biāo)。3、微處理器接收換道可能性識(shí)別模塊最終的輸出信號(hào)，當(dāng)識(shí)別結(jié)果為O時(shí)，安全性判斷模塊不工作，否則進(jìn)入下一步。4、基于毫米波雷達(dá)采集的相對角度參數(shù)Φ，篩選出Φ彡O的動(dòng)態(tài)目標(biāo)，即H1左后方相關(guān)目標(biāo)車輛；而Φ < O時(shí)，則目標(biāo)車輛位于H1右側(cè)后方行駛。5、基于車道線識(shí)別系統(tǒng)采集的自車在車道中的橫向位置信息，得到車輛縱向中心投影線至左右車道線的距離DJPD2，結(jié)合毫米波雷達(dá)測得的各目標(biāo)的相對角度Φ及相對距離L :當(dāng)D1;^ L β ηφ ^ 7. 5m時(shí),則認(rèn)為該目標(biāo)位于自車H1左側(cè)車道后方行駛！D1SLsin(J)時(shí)，該認(rèn)為該目標(biāo)與H1處于同一車道。右側(cè)車道后方車輛的確定可基于類似方法進(jìn)行。6、預(yù)警目標(biāo)鎖定。在(5)中確定的眾多潛在目標(biāo)中，若某目標(biāo)滿足Lcoscj5最小，則將其作為最終的待預(yù)警目標(biāo)。7、預(yù)警規(guī)則制定及實(shí)施?；诤撩撞ɡ走_(dá)刺激的預(yù)警目標(biāo)的相對距離及相對速度等參數(shù)，結(jié)合自身車速，實(shí)時(shí)判斷換道安全性。若判定結(jié)果為不安全，則以紅色信號(hào)燈對駕駛員進(jìn)行提示，否則，以綠色信號(hào)燈對駕駛?cè)诉M(jìn)行提示。上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于本發(fā)明以駕駛員執(zhí)行車道變換前表現(xiàn)出的眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)特性為切入點(diǎn)，提前識(shí)別出駕駛員是否打算換道，并以毫米波雷達(dá)采集的參數(shù)作為判斷換道安全性的主要依據(jù)，可以避免由于駕駛員不打轉(zhuǎn)向燈導(dǎo)致的漏報(bào)警問題，并將預(yù)警時(shí)間有效提前，提高駕駛員換道安全性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中車道變換預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為微處理器的信號(hào)輸入輸出不意圖；以上兩圖中1為微處理器；2為眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀；3為車速傳感器；4為車道線識(shí)別系統(tǒng)；5為毫米波雷達(dá)；6為綠色信號(hào)燈；7為紅色信號(hào)燈；8為USB接口 ；9為車速信號(hào)I/O接口；10為車道線識(shí)別系統(tǒng)I/O接口 ；11為毫米波雷達(dá)信號(hào)I/O接口 ；12為綠色信號(hào)燈I/O接口； 13為紅色信號(hào)燈I/O接口。圖3為毫米波雷達(dá)相鄰車道目標(biāo)判定示意圖；圖4為處理器邏輯判斷流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述駕駛員車道變換預(yù)警系統(tǒng)的具體實(shí)施步驟如下(I)結(jié)合圖1、圖2，首先進(jìn)行換道預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備的安裝。首先安裝微處理器1，其封裝于金屬盒中，其他設(shè)備借助于信號(hào)導(dǎo)線與其進(jìn)行信號(hào)傳輸，本系統(tǒng)將微處理器安裝于車輛儀表板蓋內(nèi)側(cè)，不會(huì)影響駕駛員的正常操作。然后將faceLAB5眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀2通過支座固定于安裝于儀表板上方駕駛員正前方位置，主機(jī)攝像頭朝向駕駛員，其場景攝像頭通過強(qiáng)力膠固定于前擋風(fēng)玻璃處，朝外安裝，用于實(shí)時(shí)記錄駕駛過程中前方信息。通過USB數(shù)據(jù)線將眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)接收終端與微處理器接口 8連接。·車速傳感器3安裝于車輛右前輪上，通過導(dǎo)線將車速信號(hào)經(jīng)I/O接口 9發(fā)送至微處理器。車道線識(shí)別系統(tǒng)4通過強(qiáng)力膠固結(jié)于前擋風(fēng)玻璃處，通過導(dǎo)線將車輛橫向位置信息由I/o接口 10持續(xù)發(fā)送至微處理器。毫米波雷達(dá)系統(tǒng)5經(jīng)由螺栓固定在汽車后保險(xiǎn)杠中心處，并通過導(dǎo)線將采集的自車與其他車輛的相對距離、相對速度及相對角度等參數(shù)經(jīng)I/o接口 11發(fā)送至處理器中。最后進(jìn)行綠色及紅色信號(hào)燈的安裝，將綠色信號(hào)燈6電連接于與微處理器I/O接口 12微處理器通過控制綠色信號(hào)燈6用以提示駕駛員當(dāng)前狀況下可以執(zhí)行換道，通過I/O接口 13控制紅色信號(hào)燈號(hào)燈7則用于提示駕駛?cè)朔艞壾嚨雷儞Q。(2) faceLAB5眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀的標(biāo)定在faceLAB5主程序軟件中建立駕駛員的頭部追蹤模型，并且在Worldview軟件中建立后視鏡、儀表板等典型目標(biāo)的模型。在車輛正前方放置一標(biāo)定板，分別標(biāo)記有對稱的左上、左下、右上及右下四個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，引導(dǎo)駕駛員依次完成對四個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的注視，當(dāng)實(shí)際注視點(diǎn)與系統(tǒng)顯不的視點(diǎn)完全契合時(shí)，完成標(biāo)定過程。(3)雷達(dá)參數(shù)標(biāo)定毫米波雷達(dá)可以同時(shí)追蹤64個(gè)目標(biāo)，為便于鎖定車道變換時(shí)駕駛員打算換至的車道后方威脅車輛，需要剔除靜態(tài)目標(biāo)。將裝置毫米波雷達(dá)的車輛H1行駛至開闊試驗(yàn)場地，以穩(wěn)定的速度行駛，另一試驗(yàn)車輛H2勻速跟馳H1行駛(距離在200m以內(nèi))，試驗(yàn)人員分別記錄不同時(shí)刻兩車的速度V1和V2,得到二者差值V’，與毫米波雷達(dá)實(shí)際測得的兩車相對速度AV進(jìn)行比較；兩車靜止時(shí)，用皮尺測量兩車的距離，并與毫米波雷達(dá)的輸出值進(jìn)行比較，如果精度較高，則完成以上標(biāo)定過程。(4)眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集完成標(biāo)定過程后，系統(tǒng)即可以進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)微處理器通過接收車速傳感器采集的車速信號(hào)判斷V彡40km/h時(shí)，以20HZ的頻率篩選并接收眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀便攜式計(jì)算機(jī)終端發(fā)送的眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括后視鏡注視時(shí)間T、水平視角標(biāo)準(zhǔn)差ε、頭部水平轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差σ等；當(dāng)微處理器判斷車速V <40km/h時(shí)，停止對眼動(dòng)儀輸出參數(shù)的采集。(5)駕駛員換道可能行識(shí)別擬定5s為固定時(shí)間窗口，采取“同進(jìn)同出”的數(shù)據(jù)處理方式，對駕駛員換道可能性進(jìn)行持續(xù)識(shí)別。將駕駛員換道可能性分為4個(gè)等級(jí)，很大、較大、一般和較小，制定識(shí)別規(guī)則如下若T>0. 5s，ε >13°，。>9。，則駕駛員換道的可能性為“很大”；T>0. 5s, ε >13°，σ彡9。，則駕駛員換道的可能性為“較大”；T>0. 5s, ε彡13°，。>9。，則駕駛員換道的可能性為“較大”；T>0. 5s, ε彡13°，σ彡9°，則駕駛員換道的可能性為“一般”;T彡O. 5s, ε >13。，σ >9。，則駕駛員換道的可能性為“較大”；T彡O. 5s, ε >13°，σ彡9°，則駕駛員換道的可能性為“一般”；T彡O. 5s，ε彡13。，σ >9。，則駕駛員換道的可能性為“一般，，； T彡O. 5s，ε彡13。，σ彡9°，則駕駛員換道的可能性為“較小”。若識(shí)別駕駛員換道可能性為“很大”或者“較大”時(shí)，則將識(shí)別結(jié)果標(biāo)記為1，表示識(shí)別出駕駛員打算換道；而當(dāng)識(shí)別結(jié)果為“一般”或者“較小”時(shí)，則將識(shí)別結(jié)果標(biāo)記為0，表示駕駛員打算繼續(xù)維持在當(dāng)前車道行駛。在眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀自帶worldview軟件中可以建立左后視鏡、右后視鏡及儀表板等區(qū)域的仿真模型，當(dāng)駕駛員注視這些典型區(qū)域時(shí)，微處理器可以實(shí)時(shí)采集到駕駛員的觀察目標(biāo)信息。在識(shí)別結(jié)果為I的條件下，假定在固定5s的時(shí)間窗口內(nèi)駕駛員有注視點(diǎn)落在左后視鏡區(qū)域，則預(yù)判駕駛員打算“向左換道”;若駕駛員有視點(diǎn)落在右后視鏡區(qū)域，則認(rèn)為駕駛員打算“向右換道”;若左右后視鏡區(qū)域均無注視點(diǎn)駐留，則認(rèn)為駕駛員打算換道，但無法識(shí)別其換道方向。換道可能性識(shí)別結(jié)果為I時(shí)，均進(jìn)入下一步。( 6 )雷達(dá)采集目標(biāo)篩選當(dāng)微處理器判斷車速傳感器測得的車速值V與雷達(dá)測得的某目標(biāo)物的相對速度值Λ V相等時(shí)，則將該目標(biāo)視為靜態(tài)目標(biāo)，否則即為動(dòng)態(tài)目標(biāo)。當(dāng)換道可能性識(shí)別的結(jié)果為“向左換道”時(shí)，基于毫米波雷達(dá)采集的相對角度參數(shù)Φ，篩選出Φ >0的動(dòng)態(tài)目標(biāo),即自車左后方相關(guān)目標(biāo)車輛。識(shí)別結(jié)果為“向右換道”的右側(cè)目標(biāo)車輛基于類似的方法進(jìn)行提取。(7)預(yù)警目標(biāo)確定微處理器接收車道線識(shí)別系統(tǒng)采集的自車在車道中的橫向位置信息，假定車輛左前車輪到車道左線的距離為I1，右前輪到車道右線的距離為I2，車身寬度為定值1 ，則車輛縱向中心投影線至左右車道線的距離D1和D2可以分別由下式得到D1 = li+ko/2D2 = l2+k0/2假定毫米波雷達(dá)測定某目標(biāo)與自車相對距離為L，相對角度為Φ，當(dāng)D1 ( Lsin Φ彡7. 5m時(shí)，則確定該目標(biāo)位于自車H1左側(cè)車道后方行駛，如圖3所示；當(dāng)D1 >Lsin Φ時(shí)，該認(rèn)為該目標(biāo)與H1處于同一車道。右側(cè)車道后方目標(biāo)的確定采用類似方式進(jìn)行。在依照上述方法確定的H1左側(cè)車道眾多潛在目標(biāo)中，假定某目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)Lcos Φ最小，則確定其為識(shí)別結(jié)果為向左換道時(shí)最終的待預(yù)警目標(biāo)。識(shí)別結(jié)果為向右換道時(shí)H1右側(cè)車道待預(yù)警目標(biāo)采取類似方法進(jìn)行確定。若換道可能性識(shí)別結(jié)果為I，但無法預(yù)測其換道方向，則在毫米波雷達(dá)所有滿足D1彡Lsin<i)彡7. 5m的動(dòng)態(tài)目標(biāo)中(此時(shí)不必考慮Φ為正值還是負(fù)值)，直接篩選出滿足Lcos Φ最小的目標(biāo)作為待預(yù)警對象。
(8)預(yù)警規(guī)則制定當(dāng)預(yù)警目標(biāo)車輛與自車距離過近時(shí)，即使目標(biāo)車輛速度低于自車，其也存在突然加速通過或緊急制動(dòng)的潛在可能性，這兩種情形均有可能導(dǎo)致追尾事故的發(fā)生?？紤]到系統(tǒng)工作在車速40km/h以上，當(dāng)毫米波雷達(dá)測得目標(biāo)車輛與自車相對距離小于20m時(shí)，微處理器將控制紅色信號(hào)燈發(fā)亮，提示駕駛員當(dāng)前狀況下不具備換道條件。當(dāng)相對距離值大于20m時(shí),進(jìn)入下一步判斷。對毫米波雷達(dá)測得的相對速度AV進(jìn)行判斷，當(dāng)AV>0時(shí)，表明預(yù)警目標(biāo)車輛車速低于自車車速，微處理器控制綠色信號(hào)燈亮，示意駕駛員此時(shí)可以執(zhí)行車道變換；若AV ^ O,則進(jìn)入下一步。定義TTC = Lcos Φ/Λ V，其中TTC為交通沖突時(shí)間，單位為s，L單位為m，AV單位為m/s。TTC可以反映車輛間發(fā)生事故的潛在可能性，其值越小，發(fā)生碰撞的潛在可能性 越大。當(dāng)TTC小于3. 5s時(shí)，處理器控制紅色信號(hào)燈亮，提示駕駛員此時(shí)不宜進(jìn)行車道變換；當(dāng)TTC大于3. 5s時(shí)，處理器將控制綠色信號(hào)燈亮，示意駕駛員此時(shí)可以保證換道安全性。圖4為處理器的邏輯判斷流程圖。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種駕駛員車道變換安全預(yù)警的裝置，其特征在于包括微處理器、眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀、毫米波雷達(dá)、車速傳感器、車道線識(shí)別系統(tǒng)、綠色信號(hào)燈和紅色信號(hào)燈；微處理器設(shè)置在車體內(nèi)部；眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀固定于車體正前方位置，并通過USB數(shù)據(jù)線將眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀數(shù)據(jù)接收終端與微處理器接口連接；車速傳感器安裝于車輛右前輪上，并通過導(dǎo)線將車速信號(hào)經(jīng)I/O接口發(fā)送至微處理器；車道線識(shí)別系統(tǒng)設(shè)置在車體前部，通過導(dǎo)線微處理器連接；毫米波雷達(dá)固定在汽車后端中心處，并通過導(dǎo)線連接微處理器；綠色信號(hào)燈和紅色信號(hào)燈與微處理器電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀是faceLAB5眼睛運(yùn)動(dòng)追蹤儀，其通過支座固定于安裝于儀表板上方駕駛員正前方位置，主機(jī)攝像頭朝向駕駛員，其場景攝像頭通過強(qiáng)力膠固定于前擋風(fēng)玻璃處，朝外安裝，用于實(shí)時(shí)記錄駕駛過程中前方信息；通過USB數(shù)據(jù)線將眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)接收終端與微處理器接口連接。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述車速傳感器安裝于車輛右前輪上，通過導(dǎo)線將車速信號(hào)經(jīng)I/o接口發(fā)送至微處理器。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述車道線識(shí)別系統(tǒng)通過強(qiáng)力膠固結(jié)于前擋風(fēng)玻璃處，通過導(dǎo)線將車輛橫向位置信息由I/O接口 10持續(xù)發(fā)送至微處理器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述毫米波雷達(dá)系經(jīng)由螺栓固定在汽車后保險(xiǎn)杠中心處，并通過導(dǎo)線將采集的自車與其他車輛的相對距離、相對速度及相對角度等參數(shù)經(jīng)I/O接口 11發(fā)送至微處理器中。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述綠色信號(hào)燈電連接于與微處理器I/O接口 ；微處理器通過控制綠色信號(hào)燈用以提示駕駛員當(dāng)前狀況下可以執(zhí)行換道，通過I/o接口 13控制紅色信號(hào)燈，紅色信號(hào)燈則用于提示駕駛?cè)朔艞壾嚨雷儞Q。
7.基于權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述裝置的車道變換預(yù)警方法，其特征在于，所述方法包括換道可能性識(shí)別及換道安全性判斷兩個(gè)步驟 (1)利用駕駛員眼睛運(yùn)動(dòng)追逐儀器對駕駛過程中駕駛員的實(shí)時(shí)頭部和眼睛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)提取后視鏡注視時(shí)間T、水平視角標(biāo)準(zhǔn)差ε、頭部水平轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差σ作為衡量駕駛?cè)舜蛩銚Q道的特征指標(biāo)； (2)以5s為固定時(shí)間窗口，采取“同進(jìn)同出”的數(shù)據(jù)處理方式，對駕駛員換道可能性進(jìn)行實(shí)時(shí)地持續(xù)識(shí)別；將駕駛員換道可能性分為4個(gè)等級(jí)，很大、較大、一般和較小，具體識(shí)別規(guī)則如下 若T>0. 5s，ε>13°，σ >9°，則駕駛員換道的可能性為“很大”； T>0. 5s, ε >13° ,σ≤9°，則駕駛員換道的可能性為“較大”； T>0. 5s, ε≤13°，σ >9°，則駕駛員換道的可能性為“較大”； T>0. 5s, ε≤13°，σ≤9°，則駕駛員換道的可能性為“一般”； T ≤ O. 5s, ε >13°，σ >9°，則駕駛員換道的可能性為“較大”； T ≤O. 5s, ε >13° ,σ^9°，則駕駛員換道的可能性為“一般”； T ≤ O. 5s, ε≤13°，σ>9°，則駕駛員換道的可能性為“一般”； T≤O. 5s，ε≤13°，σ≤9°，則駕駛員換道的可能性為“較小”； (3)判斷結(jié)束后，如果駕駛員換道可能性為“很大”或者“較大”，則此時(shí)駕駛員換道可能性識(shí)別結(jié)果標(biāo)記為1，表示識(shí)別出駕駛員打算換道，否則標(biāo)記為O ;(4)識(shí)別結(jié)果為I時(shí)，假定在固定5s的時(shí)間窗口內(nèi)駕駛員有注視點(diǎn)落在左后視鏡區(qū)域，則預(yù)判駕駛員打算“向左換道”;若駕駛員有注視點(diǎn)落在右后視鏡區(qū)域，則認(rèn)為駕駛員打算“向右換道”;若左右后視鏡區(qū)域均無注視點(diǎn)停留，則認(rèn)為駕駛員打算換道，但無法預(yù)判其換道方向； (5)換道可能性識(shí)別結(jié)果為I時(shí)，則進(jìn)行后續(xù)的換道安全性判斷； 駕駛員換道安全性判斷通過以下步驟予以實(shí)現(xiàn) (a)、雷達(dá)參數(shù)標(biāo)定裝置毫米波雷達(dá)的車輛H1，另一試驗(yàn)車輛H2跟馳H1行駛，試驗(yàn)人員記錄兩車的速度V1和V2,得到二者差值V’，與毫米波雷達(dá)實(shí)際測得的兩車相對速度Λ V進(jìn)行比較；兩車靜止時(shí)，用皮尺測量兩車間的實(shí)際距離，與毫米波雷達(dá)測得的相對距離進(jìn)行比較，完成對毫米波雷達(dá)參數(shù)的標(biāo)定； (b)、毫米波雷達(dá)動(dòng)態(tài)目標(biāo)篩選；若車速傳感器測得的車速值V1與毫米波雷達(dá)測得某目標(biāo)的相對速度值相等，則視為靜態(tài)目標(biāo)，將其剔除，剩余的目標(biāo)為動(dòng)態(tài)目標(biāo)； (C)、微處理器接收換道可能性識(shí)別模塊最終的輸出信號(hào)，當(dāng)識(shí)別結(jié)果為O時(shí)，安全性判斷模塊不工作，否則進(jìn)入下一步； (d)、基于毫米波雷達(dá)采集的相對角度參數(shù)Φ，篩選出Φ> O的動(dòng)態(tài)目標(biāo)，即H1左后方相關(guān)目標(biāo)車輛；而Φ < O時(shí)，則目標(biāo)車輛位于H1右側(cè)后方行駛； (e)、基于車道線識(shí)別系統(tǒng)采集的自車在車道中的橫向位置信息，得到車輛縱向中心投影線至左右車道線的距離D1和D2，結(jié)合毫米波雷達(dá)測得的各目標(biāo)的相對角度Φ及相對距離L :當(dāng)D1≤Lsin Φ ≤ 7. 5m時(shí),則認(rèn)為該目標(biāo)位于自車H1左側(cè)車道后方行駛！D1 > Lsin Φ時(shí)，該認(rèn)為該目標(biāo)與H1處于同一車道；右側(cè)車道后方車輛的確定可基于類似方法進(jìn)行； (f)、預(yù)警目標(biāo)鎖定；在(5)中確定的眾多潛在目標(biāo)中，若某目標(biāo)滿足Lcoscj5最小，則將其作為最終的待預(yù)警目標(biāo)； (g)、預(yù)警規(guī)則制定及實(shí)施；基于毫米波雷達(dá)刺激的預(yù)警目標(biāo)的相對距離及相對速度等參數(shù)，結(jié)合自身車速，實(shí)時(shí)判斷換道安全性；若判定結(jié)果為不安全，則以紅色信號(hào)燈對駕駛員進(jìn)行提示，否則，以綠色信號(hào)燈對駕駛?cè)诉M(jìn)行提示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對駕駛員換道安全性進(jìn)行判斷并預(yù)警的裝置及方法，在行車過程中動(dòng)態(tài)采集駕駛員眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)信息，實(shí)時(shí)識(shí)別駕駛員的車道變換意圖，進(jìn)一步對自車與其他車輛尤其是側(cè)后方車輛的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行判斷，最終實(shí)現(xiàn)對駕駛員車道變換行為的安全預(yù)警。本發(fā)明以駕駛員執(zhí)行車道變換前表現(xiàn)出的眼睛及頭部運(yùn)動(dòng)特性為切入點(diǎn)，提前識(shí)別出駕駛員是否打算換道，并以毫米波雷達(dá)采集的參數(shù)作為判斷換道安全性的主要依據(jù)，可以避免由于駕駛員不打轉(zhuǎn)向燈導(dǎo)致的漏報(bào)警問題，并將預(yù)警時(shí)間有效提前，提高駕駛員換道安全性。
文檔編號(hào)B60W40/08GK102991504SQ20121052367
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者郭應(yīng)時(shí), 付銳, 袁偉, 彭金栓, 王暢 申請人:長安大學(xué)