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CN112957045A - 基于5g的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统及方法 - Google Patents

基于5g的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统及方法 Download PDF

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CN112957045A
CN112957045A CN202110156436.XA CN202110156436A CN112957045A CN 112957045 A CN112957045 A CN 112957045A CN 202110156436 A CN202110156436 A CN 202110156436A CN 112957045 A CN112957045 A CN 112957045A
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张晖
范宸铭
吴超仲
侯宁昊
陈枫
张奕骏
李少鹏
张琦
孙一帆
肖逸影
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Wuhan University of Technology WUT
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Wuhan University of Technology WUT
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Abstract

本发明公开了一种基于5G技术的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统及方法，由单目相机和方向盘转角传感器采集电动汽车行车工况数据，由微机控制器计算车道偏离标准差和方向盘回转率，并在车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值时向驾驶人发出驾驶疲劳报警；汽车微机控制器进行预设时间倒计时，并在倒计时结束后计算预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率，在车道偏离标准差或方向盘回转率大于或等于对应阈值时，通过5G CPE向云端服务器上传疲劳报警信息，并将车辆控制调成线控状态，并向模拟驾驶舱下发接管信息进行接管。通过本发明提高了行车安全性，可以大大降低疲劳致因的交通事故。

Description

基于5G的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统及方法
技术领域
本发明属于车辆驾驶人疲劳监测和远程干预技术领域，更具体地，涉及一种基于5G技术的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统及方法。
背景技术
汽车安全越来越成为人们必须要考虑的一个问题，其中疲劳驾驶已经成为导致交通安全事故的重要原因之一。由于驾驶疲劳，驾驶员注意力无法集中，反应速度降低，车辆操纵性能下降，严重增加了交通事故发生的可能性。因此，研究疲劳驾驶的辨识和干预，对预防交通事故和提高道路安全性具有重要意义。
驾驶疲劳是由于连续驾驶而引起的身体机能退化现象，是指驾驶员的感知能力、判断思维能力和身体协调能力受损，从而导致交通事故的发生。驾驶疲劳直接表现在驾驶员的生理和车辆的驾驶状态上：在生理变化的情况下，主要表现为手脚反应迟缓、眼睛浑浊、情绪烦躁等，甚至连续打哈欠、闭眼，严重疲劳时头部降低等现象；在车辆行驶状态下，主要动力是车辆的驱动频率降低并与当前行驶轨迹不同。有研究表明：在轻度疲劳状态下，通过适当的语音记忆或音乐播放，可以恢复驾驶员的驾驶能力；但是，如果驾驶员处于中度甚至重度疲劳状态，则应根据实际情况积极干预和控制，避免发生事故。因此，针对驾驶疲劳研发相应的安全辅助驾驶系统，实现对驾驶员状态的实时辨识和主动干预具有重要的实际应用价值。
目前的主动干预系统在干预后仍是依靠车辆驾驶人进行驾驶，然而很多时候系统发出报警提醒后驾驶人仍处于疲劳驾驶状态，此时仍然存在较高的行车风险。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于5G的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统及方法，充分利用汽车微机控制器、单目相机、方向盘转角传感器、车载显示器、5G CPE、云端服务器、模拟驾驶舱及远程视景传输系统等系统装备，实现驾驶过程疲劳状态的辨识，出现疲劳后具备远程操作控制能力。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于5G的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统，包括：汽车微机控制器、单目相机、方向盘转角传感器、车载显示器、5G CPE、云端服务器、模拟驾驶舱及远程视景传输系统；
其中，所述汽车微机控制器分别与所述方向盘转角传感器、所述车载显示器、所述单目相机及所述云端服务器连接；
所述单目相机用于采集车辆的车道偏离量，并将所述车道偏离量发送给所述汽车微机控制器；
所述方向盘转角传感器用于采集车辆的方向盘转角，并将所述方向盘转角发送给所述汽车微机控制器；
所述汽车微机控制器安装在车辆上，用于根据所述车道偏离量计算车道偏离标准差，根据所述方向盘转角计算方向盘回转率，并判断所述车道偏离标准差及所述方向盘回转率是否满足预设条件，并在满足所述预设条件时，通过所述车载显示器向驾驶人发出疲劳报警信息，同时进行预设时间倒计时，并计算所述预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率，并在所述预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率满足所述预设条件时，通过所述5G CPE向所述云端服务器上传疲劳报警信息，同时激活远程驾驶功能，启动车辆线控功能，由所述远程视景传输系统将真车驾驶视野传输到所述模拟驾驶舱，并由所述云端服务器向所述模拟驾驶舱下发接管信息，由所述模拟驾驶舱进行接管。
在一些可选的实施方案中，所述预设条件为：
所述车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或所述方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值。
在一些可选的实施方案中，由
Figure BDA0002933714350000031
计算车道偏离标准差SDLP，其中，di表示采样周期内车道位置值，davg表示采样周期内车道位置的均值，n表示分析采样周期内的车道位置样本数。
在一些可选的实施方案中，记录采样周期内的转向盘超过预设度数的回转次数为所述方向盘回转率。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于5G的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预方法，包括：
由汽车微机控制器获取方向盘转角传感器及单目相机采集的车辆行车工况的实时数据；
由所述汽车微机控制器利用所述车辆行车工况的实时数据计算操作能力参数；
由所述汽车微机控制器在确定所述操作能力参数不满足预设条件时，记录该次校验请求事件；
由所述汽车微机控制器在确定所述操作能力参数满足所述预设条件时，由所述汽车微机控制器通过车载显示器向驾驶人发出疲劳报警信息；
由所述汽车微机控制器进行预设时间倒计时；
由所述汽车微机控制器利用所述预设时间内的所述车辆行车工况的实时数据计算所述预设时间内的操作能力参数；
由所述汽车微机控制器在确定所述预设时间内的操作能力参数不满足所述预设条件时，记录该次校验请求事件；
由所述汽车微机控制器在确定所述预设时间内的操作能力参数满足所述预设条件时，由所述汽车微机控制器通过5G CPE向云端服务器上传疲劳报警信息，同时激活远程驾驶功能，启动车辆线控功能；
由所述云端服务器向模拟驾驶舱下发接管信息；
由所述远程视景传输系统将真车驾驶视野传输到所述模拟驾驶舱，以由模拟驾驶舱进行接管。
在一些可选的实施方案中，所述车辆行车工况的实时数据包括车道偏离量和方向盘转角。
在一些可选的实施方案中，所述操作能力参数包括车道偏离标准差和方向盘回转率。
在一些可选的实施方案中，由
Figure BDA0002933714350000041
计算车道偏离标准差SDLP，其中，di表示采样周期内车道位置值，davg表示采样周期内车道位置的均值，n表示分析采样周期内的车道位置样本数。
在一些可选的实施方案中，记录采样周期内的转向盘超过预设度数的回转次数为所述方向盘回转率。
在一些可选的实施方案中，所述预设条件为：
所述车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或所述方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值。
在一些可选的实施方案中，所述线控状态为线控转向、油门、刹车、灯光、手刹及档位的状态。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供了一种基于5G技术的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统及方法，通过获取汽车的行车工况数据，计算驾驶人的操作能力参数，并在操作能力参数满足预设条件时，向驾驶人发出疲劳报警信息；等待若干分钟发后再次计算这若干分钟内的驾驶人的操作能力参数，并在操作能力参数满足预设条件时，将车辆控制权移交给模拟驾驶舱由安全员利用5G延迟小的特点进行远程驾驶。通过检测车辆的行车工况数据能够及时发现驾驶人疲劳，并进行疲劳报警，可以提高行车安全性。通过基于5G的远程驾驶干预可以大大降低疲劳致因的交通事故。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示为本发明实施例提供的一种基于5G技术的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统的结构示意图，包括：汽车微机控制器、单目相机、方向盘转角传感器、车载显示器、5G CPE、云端服务器、模拟驾驶舱及远程视景传输系统；
其中，上述汽车微机控制器可以为CP80617；上述单目相机可以为MV-CE013-50GM/GC；上述方向盘转角传感器可以为MLX90363；上述车载显示器可以为SPD-043-AIO；上述5GCPE可以为H122-373。
作为优选地，车载显示器安装在车辆中控台中部，用于向驾驶员提供信息，并以声音、文字图像形式表式。
如图2所示，上述单目相机用于采集车辆的车道偏离量，并将车道偏离量发送给汽车微机控制器；
作为优选地，单目相机安装在前挡风玻璃上用于获取车道偏离量。
上述方向盘转角传感器用于采集车辆的方向盘转角，并将车辆的方向盘转角发送给汽车微机控制器；
作为优选地，方向盘转角传感器安装在方向盘控制杆上用于获取方向盘转角。
上述汽车微机控制器用于根据车辆的车道偏离量计算车道偏离标准差，根据车辆的方向盘转角计算方向盘回转率，并在车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值时通过车载显示器文字和/或语音向驾驶人发出驾驶疲劳报警；在车道偏离标准差小于车道偏离标准差阈值且方向盘回转率小于方向盘回转率阈值时，记录当前车道偏离标准差和当前方向盘回转率；
其中，由
Figure BDA0002933714350000061
计算车道偏离标准差SDLP，其中，di表示采样周期内车道位置值，davg表示采样周期内车道位置的均值，n表示分析采样周期内的车道位置样本数。
在一些可选的实施方案中，记录采样周期内的转向盘超过预设度数的回转次数为所述方向盘回转率。
其中，预设度数可以根据实际需要确定，在本发明实施例中优选为6°。
其中，车道偏离标准差阈值及方向盘回转率阈值可以根据实际需要确定，本发明实施例不做唯一性限定。
上述汽车微机控制器在向驾驶人发出驾驶疲劳报警后，进行预设时间的倒计时，并在倒计时结束后计算该预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率，在车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值时，汽车微机控制器通过5G CPE向云端服务器上传疲劳报警信息，并将车辆控制调成线控状态；在车道偏离标准差小于车道偏离标准差阈值且方向盘回转率小于方向盘回转率阈值时，记录该预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率；
其中，预设时间可以根据实际需要确定，本发明实施例中优选为3min。
上述云端服务器，用于在接收到汽车微机控制器发送的疲劳报警信息后，通过5GCPE分配模拟驾驶舱，并由远程视景传输系统将真车驾驶视野传输到模拟驾驶舱，并由安全员进行远程接管驾驶，在模拟驾驶舱中，操作远程部件：转向、油门、刹车对实际道路车辆进行远程接管和驾驶。
示例性的，在本发明实施例中，行车工况数据包括车道偏离量和方向盘转角。
操作能力参数包括车道偏离标准差和方向盘回转率。
操作能力参数满足预设条件可以是车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值、方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值。
当车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值时，即两个条件中的任意一个满足，即可判定待校验数据满足预设条件。
其中，车载显示器生成报警信息可以为：由汽车微机控制器生成，并下发到车载显示器的疲劳驾驶提示和警告，您当前正处于疲劳驾驶状态，请专心驾驶。
本发明实施例提供的基于5G技术的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统，包括：汽车微机控制器、单目相机、方向盘转角传感器、车载显示器、5G CPE、云端服务器及模拟驾驶舱；单目相机和方向盘转角传感器用于采集电动汽车行车工况数据，并发送给汽车微机控制器；汽车微机控制器用于计算车道偏离标准差和方向盘回转率，并在车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值时向驾驶人发出驾驶疲劳报警；汽车微机控制器还用于进行预设时间倒计时，并在倒计时结束后计算预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率，在车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值时，通过5G CPE向云端服务器上传疲劳报警信息，并将车辆控制调成线控状态；云端服务器用于接收疲劳报警信息，并向模拟驾驶舱下发接管信息；模拟驾驶舱用于安全员进行远程驾驶。通过检测车辆的行车工况数据能够及时发现驾驶人疲劳，并进行疲劳报警，提高了行车安全性。此外，通过基于5G的远程驾驶干预可以大大降低疲劳致因的交通事故。
尽管本发明较多地使用了汽车微机控制器、单目相机、方向盘转角传感器、车载显示器、云端服务器、模拟驾驶舱等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于5G的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预系统，其特征在于，包括：汽车微机控制器、单目相机、方向盘转角传感器、车载显示器、5G CPE、云端服务器、模拟驾驶舱及远程视景传输系统；
其中，所述汽车微机控制器分别与所述方向盘转角传感器、所述车载显示器、所述单目相机及所述云端服务器连接；
所述单目相机用于采集车辆的车道偏离量，并将所述车道偏离量发送给所述汽车微机控制器；
所述方向盘转角传感器用于采集车辆的方向盘转角，并将所述方向盘转角发送给所述汽车微机控制器；
所述汽车微机控制器安装在车辆上，用于根据所述车道偏离量计算车道偏离标准差，根据所述方向盘转角计算方向盘回转率，并判断所述车道偏离标准差及所述方向盘回转率是否满足预设条件，并在满足所述预设条件时，通过所述车载显示器向驾驶人发出疲劳报警信息，同时进行预设时间倒计时，并计算所述预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率，并在所述预设时间内的车道偏离标准差和方向盘回转率满足所述预设条件时，通过所述5G CPE向所述云端服务器上传疲劳报警信息，同时激活远程驾驶功能，启动车辆线控功能，由所述远程视景传输系统将真车驾驶视野传输到所述模拟驾驶舱，并由所述云端服务器向所述模拟驾驶舱下发接管信息，由所述模拟驾驶舱进行接管。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设条件为：
所述车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或所述方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，由
Figure FDA0002933714340000011
计算车道偏离标准差SDLP，其中，di表示采样周期内车道位置值，davg表示采样周期内车道位置的均值，n表示分析采样周期内的车道位置样本数。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，记录采样周期内的转向盘超过预设度数的回转次数为所述方向盘回转率。
5.一种基于5G的车辆驾驶人疲劳监测和远程干预方法，其特征在于，包括：
由汽车微机控制器获取方向盘转角传感器及单目相机采集的车辆行车工况的实时数据；
由所述汽车微机控制器利用所述车辆行车工况的实时数据计算操作能力参数；
由所述汽车微机控制器在确定所述操作能力参数不满足预设条件时，记录该次校验请求事件；
由所述汽车微机控制器在确定所述操作能力参数满足所述预设条件时，由所述汽车微机控制器通过车载显示器向驾驶人发出疲劳报警信息；
由所述汽车微机控制器进行预设时间倒计时；
由所述汽车微机控制器利用所述预设时间内的所述车辆行车工况的实时数据计算所述预设时间内的操作能力参数；
由所述汽车微机控制器在确定所述预设时间内的操作能力参数不满足所述预设条件时，记录该次校验请求事件；
由所述汽车微机控制器在确定所述预设时间内的操作能力参数满足所述预设条件时，由所述汽车微机控制器通过5G CPE向云端服务器上传疲劳报警信息，同时激活远程驾驶功能，启动车辆线控功能；
由所述云端服务器向模拟驾驶舱下发接管信息；
由所述远程视景传输系统将真车驾驶视野传输到所述模拟驾驶舱，以由模拟驾驶舱进行接管。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车辆行车工况的实时数据包括车道偏离量和方向盘转角。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述操作能力参数包括车道偏离标准差和方向盘回转率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，由
Figure FDA0002933714340000031
计算车道偏离标准差SDLP，其中，di表示采样周期内车道位置值，davg表示采样周期内车道位置的均值，n表示分析采样周期内的车道位置样本数。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，记录采样周期内的转向盘超过预设度数的回转次数为所述方向盘回转率。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设条件为：
所述车道偏离标准差大于或等于车道偏离标准差阈值，或所述方向盘回转率大于或等于方向盘回转率阈值。
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