一种驾驶行为自适应系统及驾驶行为自适应方法.pdf

本发明提供一种驾驶行为自适应系统，包括驾驶信息采集模块、车辆周围环境采集模块、数据记录及分析模块和驾驶控制模块，驾驶信息采集模块用于采集车辆的驾驶状态信息，车辆周围环境采集模块用于采集车辆的周围环境状况，数据记录及分析模块根据车辆的驾驶状态信息和车辆的周围环境状况对驾驶员的驾驶行为进行分析，建立驾驶员的驾驶行为模型，驾驶控制模块在相应的模式下根据建立的驾驶行为模型对汽车的驾驶行为进行自动控制。本发明通过学习驾驶员的驾驶习惯，根据驾驶习惯建立驾驶行为模型，使建立的驾驶行为模型更加接近驾驶员的真实驾驶习惯，从而可以在自动驾驶时为驾驶员提供良好的乘车体验。另外，本发明还提供一种驾驶行为自适应方法。

权利要求书
1.  一种驾驶行为自适应系统，包括驾驶信息采集模块和车辆周围环 境采集模块，所述驾驶信息采集模块用于采集车辆的驾驶状态信息，所 述车辆周围环境采集模块用于采集车辆的周围环境状况，其特征在于： 所述驾驶行为自适应系统还包括数据记录及分析模块和驾驶控制模块， 所述数据记录及分析模块接收所述驾驶信息采集模块和所述车辆周围 环境采集模块传递的信息，根据车辆的驾驶状态信息和车辆的周围环境 状况对驾驶员的驾驶行为进行分析，建立驾驶员的驾驶行为模型，并将 建立的驾驶行为模型传递给驾驶控制模块，所述驾驶控制模块在相应的 模式下根据建立的驾驶行为模型对汽车的驾驶行为进行自动控制。

2.  根据权利要求1所述的驾驶行为自适应系统，其特征在于：所述 车辆的驾驶状态信息选自方向盘转角的大小、方向盘的转速、车速、轮 速、踩踏制动踏板的力度、踩踏制动踏板的时间点、油门踏板的开度以 及踩踏油门踏板的时间点，所述车辆的周围环境状况选自前车数量、后 车数量、前车和/或后车与自车的纵横向距离、车道数量、自车所处的车 道、前车和/或后车所处的车道、车道线轨迹、道路边缘轨迹、路面平整 度、路面障碍物位置及数目。

3.  根据权利要求1所述的驾驶行为自适应系统，其特征在于：所述 驾驶信息采集模块与方向盘转角传感器、汽车电子稳定控制系统和发动 机管理系统的至少其中之一相连，所述车辆周围环境采集模块与车载摄 像头和车载雷达的至少其中之一相连。

4.  根据权利要求1所述的驾驶行为自适应系统，其特征在于：所述 数据记录及分析模块以预定的时间间隔或实时传输的方式将建立的驾 驶行为模型传递给驾驶控制模块。

5.  根据权利要求1所述的驾驶行为自适应系统，其特征在于：所述 驾驶行为自适应系统还包括一道路信息采集模块，所述道路信息采集模 块用于采集道路的行驶要求信息，并将其传递给驾驶控制模块，所述驾 驶控制模块根据所述道路信息采集模块采集的道路行驶要求对驾驶员 驾驶行为模型中的违反道路交通法规的行为进行过滤。

6.  根据权利要求5所述的驾驶行为自适应系统，其特征在于：所述 道路信息采集模块由车载导航系统、车路通信系统或车载摄像头处提取 道路的行驶要求信息。

7.  根据权利要求1所述的驾驶行为自适应系统，其特征在于：所述 驾驶控制模块具有多种驾驶模式，所述驾驶控制模块在其中的用户模式 下根据建立的驾驶行为模型对汽车的驾驶行为进行自动控制。

8.  一种驾驶行为自适应方法，其特征在于：其包括如下步骤：
利用驾驶信息采集模块采集车辆的驾驶状态信息；
利用车辆周围环境采集模块采集车辆的周围环境状况；
利用数据记录及分析模块根据车辆的驾驶状态信息和车辆的周围 环境状况对驾驶员的驾驶行为进行分析，建立驾驶员的驾驶行为模型；
利用驾驶控制模块在相应的模式下根据建立的驾驶行为模型对汽 车的驾驶行为进行自动控制。

9.  根据权利要求8所述的驾驶行为自适应方法，其特征在于：所述 车辆的驾驶状态信息选自方向盘转角的大小、方向盘的转速、车速、轮 速、踩踏制动踏板的力度、踩踏制动踏板的时间点、油门踏板的开度以 及踩踏油门踏板的时间点，所述车辆的周围环境状况选自前车数量、后 车数量、前车和/或后车与自车的纵横向距离、车道数量、自车所处的车 道、前车和/或后车所处的车道、车道线轨迹、道路边缘轨迹、路面平整 度、路面障碍物位置及数目。

10.  根据权利要求8所述的驾驶行为自适应方法，其特征在于：所 述驾驶行为自适应方法还包括：
利用道路信息采集模块采集道路的行驶要求信息；
驾驶控制模块根据道路信息采集模块采集的道路行驶要求对驾驶 员驾驶行为模型中的违反道路交通法规的行为进行过滤。

说明书一种驾驶行为自适应系统及驾驶行为自适应方法
技术领域
本发明涉及车辆安全领域，尤其是一种驾驶行为自适应系统及驾驶 行为自适应方法。
背景技术
随着信息和控制技术的快速发展，汽车辅助驾驶技术逐渐被汽车厂 家和用户所接受。汽车辅助驾驶不仅能够将汽车行驶的危险性降到最 低，而且能够减轻驾驶员繁重的驾驶任务，因此，辅助驾驶将会是汽车 发展的重要方向。
当前国内外各大汽车主机厂已经开展了辅助驾驶预研及路试工作， 估计2020年前后将会有完全自动驾驶的车型上市。
在车辆的驾驶技术方面，因为每个驾驶员都有各自的驾驶习惯，而 车辆的辅助驾驶系统也有一套驾驶行为，当辅助驾驶系统的驾驶习惯与 驾驶员的驾驶习惯接近时，车辆的辅助驾驶就能给驾驶员提供很好的乘 车体验。
而目前辅助驾驶系统中的驾驶行为通常是依据普遍性的驾驶规则 或者是设计者的喜好而建立，其并不能够根据不同驾驶员的驾驶习惯来 进行个性化驾驶，这样就有可能造成辅助驾驶系统的驾驶习惯与特定驾 驶员的驾驶习惯不吻合，降低了驾驶员的乘车体验。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可以模拟特定驾驶员驾驶习惯的驾驶 行为自适应系统及驾驶行为自适应方法。
本发明提供的驾驶行为自适应系统，包括驾驶信息采集模块、车辆 周围环境采集模块、数据记录及分析模块和驾驶控制模块，所述驾驶信 息采集模块用于采集车辆的驾驶状态信息，所述车辆周围环境采集模块 用于采集车辆的周围环境状况，所述数据记录及分析模块接收所述驾驶 信息采集模块和所述车辆周围环境采集模块传递的信息，根据车辆的驾 驶状态信息和车辆的周围环境状况对驾驶员的驾驶行为进行分析，建立 驾驶员的驾驶行为模型，并将建立的驾驶行为模型传递给驾驶控制模 块，所述驾驶控制模块在相应的模式下根据建立的驾驶行为模型对汽车 的驾驶行为进行自动控制。
根据本发明的一个实施例，所述车辆的驾驶状态信息选自方向盘转 角的大小、方向盘的转速、车速、轮速、踩踏制动踏板的力度、踩踏制 动踏板的时间点、油门踏板的开度以及踩踏油门踏板的时间点，所述车 辆的周围环境状况选自前车数量、后车数量、前车和/或后车与自车的纵 横向距离、车道数量、自车所处的车道、前车和/或后车所处的车道、车 道线轨迹、道路边缘轨迹、路面平整度、路面障碍物位置及数目。
根据本发明的一个实施例，所述驾驶信息采集模块与方向盘转角传 感器、汽车电子稳定控制系统和发动机管理系统的至少其中之一相连， 所述车辆周围环境采集模块与车载摄像头和车载雷达的至少其中之一 相连。
根据本发明的一个实施例，所述数据记录及分析模块以预定的时间 间隔或实时传输的方式将建立的驾驶行为模型传递给驾驶控制模块。
根据本发明的一个实施例，所述驾驶行为自适应系统还包括一道路 信息采集模块，所述道路信息采集模块用于采集道路的行驶要求信息， 并将其传递给驾驶控制模块，所述驾驶控制模块根据所述道路信息采集 模块采集的道路行驶要求对驾驶员驾驶行为模型中的违反道路交通法 规的行为进行过滤。
根据本发明的一个实施例，所述道路信息采集模块由车载导航系 统、车路通信系统或车载摄像头处提取道路的限速信息。
根据本发明的一个实施例，所述驾驶控制模块具有多种驾驶模式， 所述驾驶控制模块在其中的用户模式下根据建立的驾驶行为模型对汽 车的驾驶行为进行自动控制。
本发明提供的驾驶行为自适应方法，包括：利用驾驶信息采集模块 采集车辆的驾驶状态信息；利用车辆周围环境采集模块采集车辆的周围 环境状况；利用数据记录及分析模块根据车辆的驾驶状态信息和车辆的 周围环境状况对驾驶员的驾驶行为进行分析，建立驾驶员的驾驶行为模 型；利用驾驶控制模块在相应的模式下根据建立的驾驶行为模型对汽车 的驾驶行为进行自动控制。
根据本发明的一个实施例，所述车辆的驾驶状态信息选自方向盘转 角的大小、方向盘的转速、车速、轮速、踩踏制动踏板的力度、踩踏制 动踏板的时间点、油门踏板的开度以及踩踏油门踏板的时间点，所述车 辆的周围环境状况选自前车数量、后车数量、前车和/或后车与自车的距 离、车道数量、自车所处的车道、前车和/或后车所处的车道、车道线轨 迹、道路边缘轨迹、路面平整度、路面障碍物位置及数目。
根据本发明的一个实施例，所述驾驶行为自适应方法还包括：利用 道路信息采集模块采集道路的行驶要求信息；驾驶控制模块根据道路信 息采集模块采集的道路的行驶要求对驾驶员驾驶行为模型中的违反道 路交通法规的行为进行过滤。
本发明的驾驶行为自适应系统和驾驶行为自适应方法通过持续记 录和分析车辆的驾驶状态信息和车辆周围环境况状，学习驾驶员的驾驶 习惯，根据驾驶习惯建立驾驶行为模型，使建立的驾驶行为模型更加接 近驾驶员的真实驾驶习惯，从而可以在自动驾驶时为驾驶员提供良好的 乘车体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明 的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上 述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并 配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明提供的驾驶行为自适应系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及 功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
请参阅图1，本发明的驾驶行为自适应系统包括驾驶信息采集模块、 车辆周围环境采集模块、数据记录及分析模块以及驾驶控制模块。
其中，驾驶信息采集模块与方向盘转角传感器、汽车电子稳定控制 系统(ESP或ESC，Electronic Stability Program，Electronic Speed  Controller)和发动机管理系统(EMS，Engine Management System)的 至少其中之一相连，用于采集方向盘转角的大小、方向盘的转速、车速、 轮速、踩踏制动踏板的力度、踩踏制动踏板的时间点、油门踏板的开度 以及踩踏油门踏板的时间点等车辆的驾驶状态信息。具体而言，驾驶信 息采集模块由方向盘转角传感器采集方向盘转角的大小和方向盘的转 速等信息，由汽车电子稳定控制系统采集车速、轮速、踩踏制动踏板的 力度、踩踏制动踏板的时间点等信息，由发动机管理系统采集油门踏板 的开度以及踩踏油门踏板的时间点等信息。其中，方向盘的转速可以表 征打方向盘的动作的快慢，踩踏制动踏板的力度和踩踏制动踏板的时间 点可以表征踩踏制动踏板的时机和力度，从而表示驾驶员是喜欢急刹车 还是慢慢降速，油门踏板的开度以及踩踏油门踏板的时间点可以表征踩 踏油门的时机和力度，从而表征车辆启动速度的快慢。
车辆周围环境采集模块与车载摄像头和车载雷达的至少其中之一 相连，用于采集前车数量、后车数量、前车和/或后车与自车的纵横向距 离、车道数量、自车所处的车道、前车和/或后车所处的车道、车道线轨 迹、道路边缘轨迹、路面平整度、路面障碍物位置及数目等车辆的周围 环境状况信息。
数据记录及分析模块用于接收驾驶信息采集模块和车辆周围环境 采集模块传递的信息，根据车辆的驾驶状态信息和车辆的周围环境状况 对驾驶员的驾驶行为进行分析，建立驾驶员的驾驶行为模型，并将建立 的驾驶行为模型传递给驾驶控制模块。具体地，数据记录及分析模块可 以根据车速和轮速得知驾驶员是喜欢开快车还是开慢车；可以根据前车 数量和/或后车数量、前车和/或后车与自车的纵横向距离、车道数量、 自车所处的车道、前车和/或后车所处的车道、方向盘转角的大小、方向 盘的转速等信息来得知驾驶员的变道时机和变道时打方向盘的情况，从 而了解驾驶员的超车变道习惯；可以根据前车与自车的距离、车速、轮 速、踩踏制动踏板的力度、踩踏制动踏板的时间点等信息得知驾驶员反 应速度的快慢或驾驶员踩刹车的习惯，从而了解驾驶员是喜欢急刹车还 是慢慢减速；可以根据车速、油门踏板的开度以及踩踏油门踏板的时间 点等信息得知驾驶员是喜欢快速启动汽车还是慢慢启动。
驾驶控制模块内置有多种驾驶模式，例如用户模式、普通模式、节 能模式、运动模式等，其中，普通模式、节能模式、运动模式等为车辆 预装的自动驾驶模式，其建立规则与现有的辅助驾驶系统中对应模式的 建立规则相同，而用户模式则是经过驾驶行为自适应系统学习真实驾驶 员的驾驶习惯后建立的模式，其与接收的驾驶行为模型相对应，当驾驶 员选择用户模式时，驾驶控制模块可根据建立的驾驶行为模型对汽车的 驾驶行为进行自动控制。需要说明的是，为了使建立的驾驶行为模型更 加接近驾驶员的真实驾驶习惯，数据记录及分析模块以预定的时间间隔 (例如10S)或实时传输的方式将建立的驾驶行为模型传递给驾驶控制模 块，而驾驶控制模块则根据接收的信息以预定的时间间隔或实时更新建 立的驾驶行为模型。
另外，为了防止有些驾驶员的驾驶习惯会造成超速行驶等违反交通 规则的情况，本发明的驾驶行为自适应系统还包括道路信息采集模块。 该道路信息采集模块可以由车载导航系统、车路通信系统或车载摄像头 处提取道路的行驶要求信息(包括但不限于限速值、单向行驶要求、路口 分道线分配情况和交通信号灯等)，并将其传递给驾驶控制模块。驾驶控 制模块根据道路信息采集模块采集的道路行驶要求对驾驶员驾驶行为 模型中的违反道路交通法规的行为进行过滤。如驾驶员存在超速行为， 则驾驶控制模块在根据驾驶行为模型选取的车速值超过道路限速值时 自动将车速降至限速值以下。
当本发明的驾驶行为自适应系统工作时，其首先利用驾驶信息采集 模块采集车辆的驾驶状态信息，并利用车辆周围环境采集模块采集车辆 的周围环境状况；然后利用数据记录及分析模块根据车辆的驾驶状态信 息和车辆的周围环境状况对驾驶员的驾驶行为进行分析，建立驾驶员的 驾驶行为模型；最后在用户选择用户模式时利用驾驶控制模块根据建立 的驾驶行为模型对汽车的驾驶行为进行自动控制。也就是说，根据本发 明提供的驾驶行为自适应系统进行的驾驶行为自适应方法包括上述步 骤。
为了防止有些驾驶员的驾驶习惯会造成超速行驶等违反交通规则 的情况，该方法还包括：利用道路信息采集模块采集道路的行驶要求信 息，该行驶要求信息包括但不限于限速值、单向行驶要求、路口分道线 分配情况和交通信号灯等；以及驾驶控制模块根据道路信息采集模块采 集的道路的行驶要求对驾驶员驾驶行为模型中的违反道路交通法规的 行为进行过滤。
最后需要说明的是，本发明的驾驶行为自适应系统的学习过程发生 在每次驾驶员驾驶车辆时，若驾驶员驾驶车辆的时间越长，系统记录的 数据就会越多，建立的驾驶员驾驶行为模型就越接近驾驶员的真实驾驶 习惯，一般要求驾驶员驾驶车辆的里程达到5000公里时，用户模式才 能够被启用，因为此时的驾驶行为模型能够较好的接近驾驶员的驾驶习 惯。
综上所述，本发明的驾驶行为自适应系统和驾驶行为自适应方法通 过持续记录和分析车辆的驾驶状态信息和车辆周围环境况状，学习驾驶 员的驾驶习惯，根据驾驶习惯建立驾驶行为模型，使建立的驾驶行为模 型更加接近驾驶员的真实驾驶习惯，从而可以在自动驾驶时为驾驶员提 供良好的乘车体验。另外，由于本发明仅仅是在现有的汽车上增加相应 的功能模块而实现，因而不需要增加额外的车辆传感器，不会增加车辆 的配件和配件安装成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形 式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定 本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内， 当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效 实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对 以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技 术方案的范围内。