[發明專利]一種多功能無障礙車遠程監控與輔助駕駛系統

有效

• 申請號: 202011452916.2
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112660157B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 蔣建春;胡浪;陳琛;林傳鈺;何浩;祝磊
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W40/08;G05D1/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

1.一種多功能無障礙車遠程監控與輔助駕駛系統，其特征在于，包括：

車載5G+V2X終端、無障礙車下位機、信息服務云平臺；其中：車載5G+V2X終端包括遠程監控模塊、異常狀態檢測模塊、融合感知模塊、決策規劃模塊、遠程遙控駕駛模塊：遠程監控模塊用于實時獲取無障礙車出行的狀態信息；異常狀態檢測模塊用于無障礙車和駕駛者的異常狀態檢測與報警；融合感知模塊用于對多源數據進行融合，對道路交通目標進行檢測、識別與定位；決策規劃模塊用于根據感知得到的道路交通狀態，結合高精度定位服務提供的局部高精度定位和地圖數據，對無障礙車行駛路徑進行局部路徑規劃，并向無障礙車下位機發送控制參數；遠程遙控駕駛模塊，用于接收5G監控終端發送的遙控消息，并根據解碼后消息內容向無障礙車下位機發送對應的控制參數；

無障礙車下位機包括車載傳感模塊、控制執行模塊；車載傳感模塊用于測量無障礙車電池剩余電量、檢測周圍交通目標、獲取后方道路圖像；控制執行模塊接收遠程遙控駕駛或自動駕駛時發送的控制參數，控制無障礙車行駛；

信息服務云平臺用于用戶數據管理與提供設備間通信接口； 5G監控終端通過信息服務云平臺與配對的車載5G+V2X終端進行通信，包括監控數據的獲取和遠程控制無障礙車行駛；

所述車載5G+V2X終端中，具體包括：

遠程監控模塊，使用終端內置的前置攝像頭、后置攝像頭、GPS、陀螺儀在內的傳感器和車載熱點、藍牙，實時獲取無障礙車出行的狀態信息，包括前方道路圖像、車身姿態、位置與速度、剩余電量、駕駛者面部圖像、駕駛者心率、駕駛者血壓，并將信息發送到5G監控終端，以供駕駛者親屬及時掌握無障礙車的出行狀況；

異常狀態檢測模塊，包括無障礙車異常狀態檢測模塊、駕駛者異常狀態檢測模塊；無障礙車異常狀態檢測模塊用于檢測無障礙車是否出現傾倒、運行速度超過閾值、位置偏離預定路線、駛入危險路段、故障、剩余電量不足在內的情況；駕駛者異常狀態檢測模塊用于檢測無障礙車駕駛者是否出現分心駕駛、疲勞駕駛、無意識駕駛和包括心率、血壓生理狀態異常情況，當檢測到異常狀態時，模塊將根據異常類型發送相應報警信息到5G監控終端，同時通過短信及時提醒駕駛者親屬；

融合感知模塊，用于對從終端攝像頭、車載超聲波雷達、V2X通信、高精度定位服務獲取的包括前方道路圖像、超聲波定位數據、V2X消息、局部高精度定位和地圖數據信息進行多源數據融合，以對道路交通目標進行檢測、識別與定位，為自動駕駛提供環境感知信息；

還包括5G監控終端，5G監控終端用于接收通過信息服務云平臺轉發的由配對的車載5G+V2X終端發送的無障車實時監控數據及異常報警信息，和發送遠程操控無障車指令到車載5G+V2X終端，以在駕駛者不能操控時進行遠程輔助駕駛；5G監控終端采用5G智能手機，通過安裝開發的APP可實現遠程監控和輔助駕駛的功能；

車載5G+V2X終端中，V2X用于接收RSU路側設備和附近車輛廣播的V2X消息，接收到的消息包括局部道路信息、附近車輛的位置與速度信息，可用于無障礙車的防碰撞預警和識別、定位非視距交通目標，為局部路徑規劃提供環境感知信息；還設置有商用地圖SDK，用于無障礙車自動駕駛時的全局路徑規劃和行駛路徑導航；

高精度定位服務包括差分定位基站、地圖數據中心；差分定位基站用于向車載5G+V2X終端發送高精度定位數據，地圖數據中心用于發送局部高精度地圖，在無障礙車自動駕駛時，高精度定位服務提供的數據用于與融合感知模塊感知到的交通環境進行數據融合，為局部路徑規劃提供依據；

在無障礙車的異常狀態檢測中，具體包括：在車身傾倒檢測中，使用卡爾曼濾波姿態解算方法處理從陀螺儀獲得的原始姿態數據，包括繞X、Y、Z軸旋轉的角速度和X、Y、Z軸的重力加速度分量，獲得車身的方位角、俯仰角、翻滾角，由于車身方位角會存在累積偏差，因此使用從GPS獲取的導航方位角對車身方位角進行校正，在獲得車身姿態角后，將姿態角進行歸一化處理，使得姿態角值在 [-1, 1] 之間，接著輸入到訓練好的RBF神經網絡進行車身姿態分類，RBF神經網絡的輸入為3維姿態角，隱藏層有16個神經元，輸出為5維，分別表示正常、左傾倒、右傾倒、前傾倒和后傾倒狀態，當網絡持續10次及以上輸出結果均為非正常狀態時將觸發車身傾倒報警；在偏離路線檢測中，對比無障礙車運行的實時位置信息與出發時預設的路線是否一致來判斷無障礙車是否出現行駛偏離路線的異常情況，當實際位置偏離目標路線50米及以上時將觸發偏離路線報警；在車速過限檢測中，當無障礙車運行速度超過預設的15KM/h速度時將觸發車速過限報警；在電機故障檢測中，當收到的無障礙車狀態信息表示電機或電機驅動機構故障時將觸發電機故障報警；在駛入危險路段檢測中，當無障礙車行駛至山坡、橋梁、河壩危險路段100米范圍內時將觸發駛入危險路段報警；在電量不足檢測中，當檢測到無障礙車剩余電量低于35%時將觸發電量不足報警；

在駕駛者的異常狀態檢測中，具體包括：在分心檢測中，包括視線偏移檢測和頭部偏移檢測兩部分；其中：視線偏移檢測使用人臉雙眼虹膜和人臉鼻尖特征點的相對位置判斷是否存在視線偏移，當左右眼虹膜連線的中點與鼻尖到雙眼虹膜連線的垂線點的距離超過預設的1.0倍虹膜平均直徑時，視為出現視線偏移；頭部偏移檢測以分類網絡輸出的頭部姿態分類預測為準，當分類結果為左偏頭、右偏頭和前傾斜時，視為出現頭部偏移；當連續t時間檢測到視線偏移或頭部偏移偏時將觸發分心駕駛報警，t預設為3秒；

在疲勞檢測中，檢測的結果由平均閉眼時長、嘴部閉合狀態和頭部傾斜狀態3項統計任務的加權估計得到；其中：在平均閉眼時長統計中，以虹膜檢測輸出的上下眼瞼位置為準，采用PERCLOS判定準則，當閉眼時長占據一段時間T的百分比如80%時可認為駕駛者出現疲勞狀態，預設的時間T為10秒；在嘴部閉合狀態統計中，以網絡輸出的嘴部閉合狀態預測為準，當連續t時間檢測到嘴部處于張開狀態時，視為在當前T內出現疲勞狀態，t預設為5秒（t= T）；在頭部傾斜狀態統計中，以網絡輸出的頭部姿態預測為準，當連續t時間檢測到頭部處于左傾斜、右傾斜或前傾斜時，視為在當前T內出現疲勞狀態，t預設為5秒（t = T）；3項任務的加權系數預設為0.5, 0.2, 0.3，當加權后的得分超過預設值0.5時將觸發疲勞駕駛報警；

在無意識檢測中，以面部異常檢測的輸出結果為準，當連續t時間檢測到閉眼、頭部傾倒或嘴部大張開的狀況時，視為駕駛員處于失去意識的狀態，將觸發無意識報警，t預設為10秒；

在生理異常狀態檢測中，以通過藍牙接收到的駕駛者佩戴的智能手環發送的駕駛者心率、血壓數據為準，當檢測到駕駛者的心率超出預設的 [60, 100] 范圍時，視為發生心率異常，將觸發心率異常報警；當檢測到駕駛者的血壓超出預設的收縮壓 [90, 140] mmHg范圍或舒張壓 [60, 90] mmHg時，視為發生血壓異常，將觸發血壓異常報警。