專(zhuān)利名稱(chēng)：根據(jù)被解釋的駕駛員活動(dòng)控制車(chē)輛子系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有利于駕駛員安全的系統(tǒng)和方法；具體涉及根據(jù)所測(cè)量的當(dāng)前存在的駕駛員對(duì)駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽水平來(lái)控制車(chē)輛子系統(tǒng)的策略的適應(yīng)。
背景技術(shù)：
所有類(lèi)型車(chē)輛的駕駛員經(jīng)常沒(méi)有意識(shí)到困倦和注意力分散對(duì)他們自己的車(chē)輛控制能力的影響。一般來(lái)說(shuō)，人，尤其是駕駛員對(duì)他們自己執(zhí)行能力的判斷力是很差的。通常，駕駛員對(duì)于他或她的能力的自我印象總是比實(shí)際的要好。即使是具有基本良好駕駛技術(shù)的人，在車(chē)輛方向盤(pán)后面時(shí)也不會(huì)一直沒(méi)有變化地表現(xiàn)。而且，在駕駛途中，很多時(shí)候關(guān)于駕駛?cè)蝿?wù)的執(zhí)行幾乎沒(méi)有要求擺在駕駛員面前。所以駕駛員昏昏欲睡，進(jìn)入幾乎沒(méi)有注意力在駕駛?cè)蝿?wù)上的精神狀態(tài)。一點(diǎn)也不奇怪，駕駛員疏忽是撞車(chē)特別是汽車(chē)碰撞的導(dǎo)致因素。根據(jù)國(guó)家公路和交通安全管理局(NHTSA)對(duì)一年中超過(guò)三百五十萬(wàn)拖走的事故的研究，駕駛員的疏忽是撞車(chē)的主要原因，估計(jì)占事故的百分之二十五到五十六。在該項(xiàng)研究中，疏忽被定義為包括三個(gè)成分視覺(jué)分散，精神分散(望著卻沒(méi)有看見(jiàn))和困倦。由疏忽而導(dǎo)致的普遍的撞車(chē)類(lèi)型是后端碰撞、交叉處碰撞、車(chē)道改變或車(chē)道合并時(shí)的碰撞、道路偏離、單個(gè)車(chē)輛的碰撞以及發(fā)生在低速限制道路上的碰撞。
駕駛員困倦是很常見(jiàn)的。至少一個(gè)調(diào)查表明，被調(diào)查的駕駛員中有百分之五十七的人在以前年度中曾在駕駛時(shí)倦睡，百分之二十三的人竟然在方向盤(pán)上睡著了。眾所周知，疲勞損害駕駛員的行為能力、警覺(jué)性和判斷力。由于困倦導(dǎo)致的碰撞是嚴(yán)重的道路安全問(wèn)題，估計(jì)疲勞涉及到所有碰撞事故中多達(dá)百分之二十三。
從技術(shù)角度看，可被用在車(chē)輛內(nèi)的、正在進(jìn)行的和迅速增長(zhǎng)的新的信息系統(tǒng)和功能性，包括移動(dòng)電話、導(dǎo)航系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)以及其他類(lèi)型的電子設(shè)備。由于移動(dòng)電話的廣泛使用，它們對(duì)駕駛員的影響在公眾眼里是首要的，但導(dǎo)航系統(tǒng)和IT設(shè)備的銷(xiāo)售也在快速增長(zhǎng)。估計(jì)在美國(guó)僅僅移動(dòng)電話就在一年中導(dǎo)致了300-1000件死亡事故，預(yù)計(jì)在2004將達(dá)每年4000件死亡事故。注意力分散，例如使用手持電話、讀標(biāo)志信號(hào)、吃東西、與其他乘客相互影響、觀察事物和操作車(chē)內(nèi)的設(shè)備，都有可能過(guò)度地引起駕駛員的注意力，因此危及安全。尤其重要的是，當(dāng)這些新類(lèi)型的運(yùn)行和活動(dòng)在駕駛環(huán)境中變得越來(lái)越普遍時(shí)，應(yīng)該不損害駕駛安全。
由于使用這些新的功能性和技術(shù)，駕駛員工作負(fù)荷增加。在上下文中，“工作負(fù)荷”應(yīng)被理解為指的是人有多忙和進(jìn)行所需任務(wù)需要的勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)駕駛員有許多事情要做并正經(jīng)歷高工作負(fù)荷時(shí)，對(duì)駕駛員有高度注意的要求，因?yàn)橥瑫r(shí)有很多事要做。駕駛員經(jīng)常注意與車(chē)輛的駕駛員控制不相關(guān)并因此與駕駛狀態(tài)技術(shù)上不相關(guān)的事情。這些事情經(jīng)常被稱(chēng)為次要任務(wù)，并且是使駕駛員對(duì)首要駕駛?cè)蝿?wù)的注意力分散的可能分心事物。當(dāng)駕駛員的注意力被吸引以致剩下的對(duì)駕駛的首要控制任務(wù)的注意力不足時(shí)，次要任務(wù)就變成了“分散(distraction)”(包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、認(rèn)知和生物力學(xué)的分散)。結(jié)果，損害駕駛行為能力，例如車(chē)道保持和速度控制，最終危及安全。
駕駛?cè)蝿?wù)和次要任務(wù)在某種意義上相互重疊，一些次要任務(wù)是與駕駛相關(guān)的，如圖1中所圖示的。從駕駛?cè)蝿?wù)和次要任務(wù)之間的這種關(guān)系產(chǎn)生了兩個(gè)難題。第一，很難描繪次要任務(wù)信息是“與駕駛狀態(tài)不相關(guān)的”和它不是“與駕駛狀態(tài)不相關(guān)的”；第二，某些與駕駛相關(guān)的次要任務(wù)，例如尋找道路標(biāo)志或計(jì)劃駕駛路線，也可能危及安全，如圖1所示。
也應(yīng)該理解，駕駛員經(jīng)常忽視對(duì)駕駛?cè)蝿?wù)注意分散的影響。同樣，駕駛員不能可靠地確定何時(shí)他們受到疲勞的損害，以致到警覺(jué)性嚴(yán)重下降或不可控制的睡意襲來(lái)的程度。本文中概述的注意管理系統(tǒng)旨在通過(guò)幫助在困倦、注意力分散和/或高工作負(fù)荷狀態(tài)的駕駛員而提高安全性。

發(fā)明內(nèi)容
如圖15具體示出的，本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例采用了一種控制車(chē)輛子系統(tǒng)的方法，該方法根據(jù)所檢測(cè)的駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽水平。與駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽相關(guān)的可變特征是基于基本上實(shí)時(shí)基礎(chǔ)測(cè)量的。然后，至少部分地根據(jù)所測(cè)量的可變特征，估計(jì)駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽水平。這前兩個(gè)步驟如圖14的上兩個(gè)方塊所示。在評(píng)估了駕駛員的疏忽水平之后，在此基礎(chǔ)上使車(chē)輛子系統(tǒng)的性能相適應(yīng)，以這樣方式，確保由所關(guān)心的子系統(tǒng)所控制的車(chē)輛行為適當(dāng)?shù)嘏c駕駛員當(dāng)前的疏忽水平相配。最后一步通過(guò)將它插入到圖14的下方塊而示出，取代了提供駕駛員估計(jì)反饋(Provide DriverFeedback of Assessment)。


圖1為駕駛員任務(wù)和駕駛員次要任務(wù)的相互關(guān)系的圖解表示；圖2為代表注意管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖，該注意管理系統(tǒng)包括用于感測(cè)、計(jì)算、HMI和供電的硬件和功能模塊；圖3是一個(gè)平臺(tái)的圖解表示，在該平臺(tái)上幾個(gè)困倦管理對(duì)策可被示例性地執(zhí)行；圖4描述了對(duì)駕駛員的可能顯示警告的典型表示；
圖5描述了一個(gè)典型的交互式駕駛員響應(yīng)面板；圖6描述了駕駛員凝視重定向的一個(gè)典型實(shí)施例；圖7圖解地描述了駕駛員疏忽地構(gòu)成成分的相互影響；圖8(a)-(c)表示用于顯示實(shí)時(shí)駕駛員信息的各種“活動(dòng)的”圖形顯示；圖9提供了與注意力的最佳水平的指示比較的實(shí)時(shí)駕駛員反饋；圖10提供了用于被檢測(cè)的增加的工作負(fù)荷/疏忽水平的基礎(chǔ)的典型格式化的說(shuō)明的圖示；圖11提供了屏幕上的行程后(post-trip)反饋的示例圖示；圖12提供了用于前方碰撞情況的平視(heads-up)或屏幕顯示器的警告的示例圖示；圖13提供了關(guān)于車(chē)道改變碰撞情況的平視或屏幕顯示器的警告的示例圖示；圖14是用于系統(tǒng)和方法的示例流程圖，其中量度是由駕駛員生理特征構(gòu)成，例如頭和/或眼睛運(yùn)動(dòng)。在另一步中，行為參數(shù)被估計(jì)，例如駕駛員疏忽或注意負(fù)荷的程度。再在另一步中，把關(guān)于該估計(jì)的反饋給駕駛員；圖15是說(shuō)明本發(fā)明主要特點(diǎn)的圖解表，本發(fā)明的主要特點(diǎn)包括測(cè)量和估計(jì)駕駛員疏忽，然后基于此控制車(chē)輛子系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
對(duì)駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽是車(chē)輛事故的主要原因。疏忽(inattention)(也被稱(chēng)為不注意(inattentiveness))是一種源于駕駛員內(nèi)的并具有多種原因的精神狀態(tài)。本文中概述了困倦、分散和高工作負(fù)荷的概念，并將它們作為疏忽的原因在圖7中圖示出。而且，疏忽也可由其他因素導(dǎo)致。人們都知道，駕駛員對(duì)駕駛?cè)蝿?wù)的不注意也可源于酒精、非法毒品、處方藥物、醫(yī)療條件、衰老和駕駛員的經(jīng)驗(yàn)不足的影響，或者至少由于這些影響使之癥狀性加強(qiáng)。
這些疏忽的原因具有不同的癥狀或者行為“特征”，同樣地，有時(shí)最好使用特制的傳感器和/或檢測(cè)算法被識(shí)別。例如，困倦檢測(cè)可以利用測(cè)量眼瞼打開(kāi)的傳感器，高工作負(fù)荷的檢測(cè)可以利用橫擺角速度傳感器，而注意力分散的檢測(cè)可以利用跟蹤駕駛員的頭部或眼睛位置/運(yùn)動(dòng)的凝視傳感器。根據(jù)可應(yīng)用的車(chē)輛子系統(tǒng)或功能改編許多特定數(shù)據(jù)處理計(jì)算。
巡行車(chē)速控制是常見(jiàn)的現(xiàn)代車(chē)輛的車(chē)輛子系統(tǒng)或功能，它作為駕駛員任務(wù)由車(chē)輛自動(dòng)執(zhí)行的例子。其目的是使車(chē)輛保持以駕駛員設(shè)定的恒定速度行駛。盡管有例如斜坡或風(fēng)的干擾，控制機(jī)構(gòu)保持該速度。通常，要求駕駛員開(kāi)啟該系統(tǒng)并指出想要的速度。如果由于某種原因，當(dāng)接近轉(zhuǎn)彎時(shí)駕駛員希望減慢車(chē)速，停止，或者如果以較慢速度在同一車(chē)道行駛的車(chē)輛相遇，那么駕駛員可以腳踩剎車(chē)或離合器，按下按鈕或者指示巡行車(chē)速控制應(yīng)該解除其要達(dá)到所述想要的速度的目的，并且該系統(tǒng)置于備用狀態(tài)(stand-by mode)。通過(guò)按下恢復(fù)按鈕(或其他指示)，巡行車(chē)速控制將試圖調(diào)節(jié)車(chē)速、加速或減速以便實(shí)現(xiàn)以前的設(shè)定速度。允許該設(shè)定速度由駕駛員調(diào)整到一個(gè)新的想要的速度，也很常見(jiàn)。任何時(shí)候，該系統(tǒng)可以被關(guān)掉并且讓駕駛員用他自己的動(dòng)作保持速度，通常通過(guò)腳踏板控制來(lái)保持速度。
巡行車(chē)速控制減少了為了保持一定速度、駕駛員必須作出的監(jiān)視量和動(dòng)作量。然而，目前可用的巡行車(chē)速控制要求當(dāng)它應(yīng)該被解除時(shí)要檢測(cè)駕駛員的注意力。如果駕駛員沒(méi)有檢測(cè)到即將來(lái)臨的危險(xiǎn)，例如停止的車(chē)輛，則該系統(tǒng)將不會(huì)自動(dòng)停止。
由于對(duì)駕駛?cè)蝿?wù)的注意減少，困倦的駕駛員有睡著并對(duì)潛在碰撞未察覺(jué)或是反應(yīng)遲的趨向。使用巡行車(chē)速控制在設(shè)定速度下工作時(shí)在駕駛中睡著的駕駛員將不能夠反應(yīng)和察覺(jué)何時(shí)合適將巡行車(chē)速控制切斷并作用制動(dòng)器。類(lèi)似地，注意力從駕駛?cè)蝿?wù)轉(zhuǎn)移的駕駛員，例如由于讀地圖或書(shū)，也不能夠適當(dāng)?shù)夭煊X(jué)到潛在碰撞并降低速度。存在巡行車(chē)速控制接通并且駕駛員疏忽的車(chē)輛本來(lái)就是危險(xiǎn)的，或者至少可能是危險(xiǎn)的。由于存在這樣的可能性，也就是，使用車(chē)輛的困倦的駕駛員可能在巡行車(chē)速控制啟用時(shí)入睡，并且與其他情況相比，事故更可能發(fā)生在較高速度下，所以消費(fèi)者可能決定不購(gòu)買(mǎi)巡行車(chē)速控制的功能。因此，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，希望相對(duì)駕駛員的疏忽狀態(tài)使如巡行車(chē)速控制的系統(tǒng)的性能相適應(yīng)。
自適應(yīng)巡行車(chē)速控制是最新引進(jìn)的自動(dòng)車(chē)輛功能，它可執(zhí)行與常規(guī)巡行車(chē)速控制同樣的基本任務(wù)，但有一點(diǎn)例外。當(dāng)前方?jīng)]有物體或在比設(shè)定速度更慢的速度下行駛的車(chē)輛時(shí)，自適應(yīng)巡行車(chē)速控制功能將維持車(chē)速在想要的水平。當(dāng)遇到較慢的前方車(chē)輛時(shí)，帶有自適應(yīng)巡行車(chē)速控制的接近車(chē)輛將減速以保持與前方車(chē)輛的預(yù)定間距或時(shí)間間隔。自適應(yīng)巡行車(chē)速控制功能類(lèi)似的是可能危險(xiǎn)或本質(zhì)危險(xiǎn)的，在于它將維持設(shè)定速度，即使駕駛員疏忽時(shí)也如此。
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)希望可控制的車(chē)輛的另一個(gè)子系統(tǒng)是車(chē)道保持支持。在這個(gè)子系統(tǒng)中，使用傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)輛行駛的車(chē)道的軌跡。如果車(chē)輛路線偏離中心軌跡(或者車(chē)道的其他規(guī)定定向)，車(chē)道保持支持子系統(tǒng)與車(chē)輛的轉(zhuǎn)向相互作用，而將車(chē)輛引導(dǎo)到相對(duì)車(chē)道的規(guī)定位置。通常，這個(gè)功能部件用可控制的伺服馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，伺服馬達(dá)與車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相互連接。像巡行車(chē)速控制一樣，這個(gè)本來(lái)有利于駕駛員的功能部件實(shí)際上在一定條件下也表現(xiàn)出危險(xiǎn)，尤其在高度疏忽的時(shí)候。例如，疏忽的駕駛員可能使車(chē)輛駛?cè)胄旭傑?chē)道中的障礙物，而如果駕駛員注意力集中的話，他或她將繞開(kāi)障礙物。至于巡行車(chē)速控制，同樣的疏忽駕駛員也會(huì)讓巡行車(chē)速控制的車(chē)輛駛?cè)胝系K物。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，使用關(guān)于駕駛員分散或困倦程度的信息來(lái)控制車(chē)輛的某些方面，包括正在操作的或可操作的子系統(tǒng)。僅作為一個(gè)例子，駕駛員困倦和/或分散的閾值度被應(yīng)用到如車(chē)輛巡行車(chē)速控制和/或車(chē)道保持支持這樣的系統(tǒng)上。為了使至少增加的事故最小化，當(dāng)超過(guò)了預(yù)定的駕駛員困倦和/或分散水平，車(chē)輛的巡行車(chē)速控制可被控制以斷開(kāi)，或減慢車(chē)速。也可關(guān)于駕駛員啟動(dòng)車(chē)輛巡行車(chē)速控制實(shí)施相似的閾值。如果駕駛員沒(méi)有充分地注意，則可以防止例如巡行車(chē)速控制和車(chē)道保持支持這樣的系統(tǒng)啟動(dòng)，直到駕駛員的注意水平達(dá)到可接受的范圍。也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，當(dāng)接近切斷閾值時(shí)，在切斷巡行車(chē)速控制之前，可以有利地執(zhí)行駕駛員警告。這方面尤其可以應(yīng)用到車(chē)道保持支持的失效，因?yàn)楹苤匾氖牵{駛員應(yīng)能夠在子系統(tǒng)切斷時(shí)控制車(chē)輛。
從巡行車(chē)速控制和車(chē)道保持支持的兩個(gè)例子中，可以清楚的看到，在車(chē)輛上有益于駕駛員的某些子系統(tǒng)有很多，但在駕駛員疏忽度升高的某些條件下，這些子系統(tǒng)實(shí)際上增加了駕駛危險(xiǎn)。因此，可選擇的子系統(tǒng)-(1)巡行車(chē)速控制和(2)車(chē)道保持支持-為實(shí)施本發(fā)明的控制車(chē)輛子系統(tǒng)的方法提供了兩個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施例，該方法是根據(jù)檢測(cè)到的駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽水平。最初，基于基本上實(shí)時(shí)基礎(chǔ)測(cè)量與駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽相關(guān)的可變特征。在緊接著的描述中，實(shí)際上使用限定器來(lái)指示從絕對(duì)實(shí)時(shí)的微小偏差是可接收的，但是應(yīng)該足夠快速的測(cè)量以便表示在所關(guān)心的時(shí)間駕駛員的狀態(tài)。被測(cè)量和估計(jì)的可變特征可以是駕駛員的直接生理特征，例如如上所述的眼睛閉合或頭部位置，或者，例如，可以是車(chē)輛特征，例如橫擺角速度，它是駕駛員手的運(yùn)動(dòng)的間接測(cè)量。無(wú)論如何，被測(cè)量的特征與駕駛員的一個(gè)方面直接相關(guān)，被解釋為駕駛員疏忽水平的預(yù)測(cè)物、預(yù)兆或者指示物。
在估計(jì)駕駛員的疏忽水平后，根據(jù)此使車(chē)輛子系統(tǒng)的性能相適應(yīng)，以這種方法，保證由所關(guān)心的子系統(tǒng)控制的車(chē)輛行為與駕駛員的當(dāng)前疏忽水平適當(dāng)?shù)叵嗯?。在巡行?chē)速控制和車(chē)道保持支持的兩個(gè)例子中，可選擇各自的疏忽預(yù)定水平(可以一樣，也可以不同)。當(dāng)所測(cè)量的疏忽水平超過(guò)了各自的極限時(shí)，防止子系統(tǒng)-巡行車(chē)速控制和車(chē)道保持支持功能部件-被駕駛員啟用。這種對(duì)子系統(tǒng)啟動(dòng)的限制的目的容易理解；如果駕駛員非常疏忽，不管原因如何，都不希望車(chē)輛自驅(qū)動(dòng)(巡行車(chē)速控制)或自轉(zhuǎn)向(車(chē)道保持支持)而碰撞。
因此，本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展是控制子系統(tǒng)的操作以當(dāng)駕駛員疏忽水平增加時(shí)避免(降低可能性)或防止本質(zhì)更危險(xiǎn)的駕駛情況的建立。在來(lái)看巡行車(chē)速控制和車(chē)道保持支持的例子，當(dāng)子系統(tǒng)控制車(chē)輛時(shí)，駕駛員變得對(duì)駕駛?cè)蝿?wù)越不注意，駕駛情況將越危險(xiǎn)。駕駛員越疏忽，他或她的感知、信息處理和動(dòng)作/反應(yīng)時(shí)間就越慢。
如上述的其他方面，被估計(jì)的現(xiàn)有對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽水平可以是根據(jù)下列特征的一個(gè)或多個(gè)工作負(fù)荷；分散；困倦；和損傷，例如酒精和藥品作用。
防止子系統(tǒng)實(shí)行上述的危險(xiǎn)駕駛情況的一個(gè)方法是，當(dāng)確定(估計(jì))駕駛員疏忽超過(guò)預(yù)定的閾值水平時(shí)，防止子系統(tǒng)的接通。這樣的閾值的例子可以是用于估計(jì)掃視行為的安全的EU推薦的四個(gè)掃視、US的2秒單個(gè)掃視持續(xù)期或者美國(guó)汽車(chē)協(xié)會(huì)(American AutomobileAssociation)推薦的十秒總掃視持續(xù)期。
或者，作為防止上述子系統(tǒng)接通的加強(qiáng)形式，在駕駛員的當(dāng)前疏忽水平的估計(jì)已經(jīng)超過(guò)了預(yù)定閾值水平后，基于自動(dòng)，本發(fā)明也可以通過(guò)切斷車(chē)輛子系統(tǒng)的性能來(lái)起作用。至于巡行車(chē)速控制的例子，安全的切斷更好是直線向前；到驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力被切斷并且使車(chē)輛開(kāi)始滑行。如上所說(shuō)明的，在車(chē)道保持支持的例子，在切斷前，必須作出保證，駕駛員易于對(duì)車(chē)輛轉(zhuǎn)向采取立即控制。通過(guò)例子，駕駛員對(duì)方向盤(pán)的脈沖擠壓可被要求作為車(chē)道保持支持切斷的先決條件。
為了防止駕駛員對(duì)子系統(tǒng)的切斷感到吃驚，有利地，可提供預(yù)警告。
此外，本發(fā)明還打算允許駕駛員中止車(chē)輛子系統(tǒng)的自動(dòng)切斷。例如，有可能疏忽估計(jì)是錯(cuò)誤的，因此操作員優(yōu)先將是有利的。
在巡行車(chē)速控制是所考慮的子系統(tǒng)的例子中，也可認(rèn)為，本發(fā)明可以當(dāng)檢測(cè)到過(guò)分疏忽時(shí)實(shí)行巡行車(chē)速控制的設(shè)定速度的降低，因此控制所建立的駕駛情況的子系統(tǒng)設(shè)立的危險(xiǎn)。
本文揭示的注意力管理系統(tǒng)和方法的一個(gè)目的是通過(guò)在困倦、分心、和/或高工作負(fù)荷狀態(tài)下輔助駕駛員來(lái)增加安全性。對(duì)于多個(gè)注意力管理系統(tǒng)，提供了功能描述，它的特征是包括困倦管理器、分散管理器、用于前方碰撞和車(chē)道改變警告系統(tǒng)的分散自適應(yīng)的管理器，和工作負(fù)荷管理器，根據(jù)所觀察的或者由駕駛員視覺(jué)行為推導(dǎo)出的駕駛要求估計(jì)來(lái)至少部分工作負(fù)荷管理器。也描述了硬件系統(tǒng)，它可以適當(dāng)?shù)谋挥糜趫?zhí)行這些駕駛員注意力管理任務(wù)。也描述了基于人機(jī)交互作用(HMI)的、用于即時(shí)困倦和分散管理器發(fā)展的“平臺(tái)”，如描述了連續(xù)和行程后的注意力反饋系統(tǒng)。HMI方法的一個(gè)目的是通過(guò)提供迫近碰撞警告和注意力反饋來(lái)消除駕駛員的不專(zhuān)心，以便產(chǎn)生積極的行為改變。
也可描述一種系統(tǒng)和方法，它們能夠在車(chē)輛中實(shí)施注意力管理概念，包括在其上實(shí)現(xiàn)功能的示例的硬件。在這兒提出幾個(gè)基本的問(wèn)題和目標(biāo)，包括駕駛員需要什么樣的視覺(jué)導(dǎo)出的支持，并且應(yīng)該怎樣概念化以獲得認(rèn)可；可怎么應(yīng)用駕駛員視覺(jué)行為的實(shí)時(shí)識(shí)別來(lái)降低駕駛錯(cuò)誤和防止事故；商業(yè)的實(shí)現(xiàn)可行性是什么。對(duì)于示例性的困倦管理器；分散管理器，向前碰撞和車(chē)道改變警告系統(tǒng)的分散自適應(yīng)；和工作負(fù)荷管理器，給出了功能描述。也包括用于從視覺(jué)行為實(shí)現(xiàn)駕駛要求估計(jì)的系統(tǒng)和方法。
這些系統(tǒng)和方法的一個(gè)或多個(gè)被獨(dú)立地，也被集合地，描述為補(bǔ)充所謂注意力管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的一個(gè)可能元件是注意力支持試驗(yàn)檢測(cè)器，它可以用來(lái)執(zhí)行這些系統(tǒng)和方法用于證明和試驗(yàn)。這里也描述了由視覺(jué)行為估計(jì)駕駛要求的例子。
在一個(gè)實(shí)施例中，注意管理系統(tǒng)包括用于(1)感測(cè)、(2)計(jì)算(3)、HMI和(4)供電的硬件。裝置或功能模塊可如圖2所示示例性的配置(相互關(guān)聯(lián))，并適合于在如汽車(chē)和卡車(chē)這樣的車(chē)輛中實(shí)施。
使用視覺(jué)行為傳感器，例如可從SeeingMachines公司獲得的傳感器，并且它適應(yīng)于被安裝在車(chē)輛上。這種類(lèi)型的系統(tǒng)可以包括(1)立體攝像頭，(2)個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)和(3)合適的驅(qū)動(dòng)軟件。也可以選擇使用以商品名SMARTEYE的制造和銷(xiāo)售的視覺(jué)行為傳感器。
車(chē)輛性能信號(hào)可以從CAN總線中獲得。也可以使用方向盤(pán)角傳感器，和車(chē)道跟蹤硬件和軟件。使用注解盒和視頻記錄硬件。使用車(chē)載個(gè)人計(jì)算機(jī)或類(lèi)似的能夠計(jì)算的設(shè)備。或者，尤其為了有助于測(cè)試和實(shí)施，可以使用膝上型計(jì)算機(jī)，它典型的運(yùn)行如“Director”和“Simulink”這樣的軟件。也可安裝并使用xPC。從硬件的角度看，可以使用LED控制器硬件。經(jīng)由計(jì)算設(shè)備提供音頻HMI(警報(bào)聲，記錄的信息)。也可使用觸摸式屏幕用于用戶(hù)輸入。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例中的一些適合于產(chǎn)品研制并有助于系統(tǒng)測(cè)試，但是被商業(yè)化時(shí)，少數(shù)元件可以被直接合并到車(chē)輛中。
可包括座椅振動(dòng)裝置或類(lèi)似的駕駛員告警器。在優(yōu)選的實(shí)施例中，利用了LED HUD(警告顯示)。也可使用由LED控制器控制的LED列陣(顯示)。用于整個(gè)系統(tǒng)的供電可以從運(yùn)載車(chē)輛上分接。
困倦管理器可在兩個(gè)構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)。在第一個(gè)例子中，這是完全基于PC的；也就是說(shuō)，不要求外部硬件或外部通信性能。這個(gè)實(shí)施例是基于情境(scenario)的；也就是說(shuō)，基于real PERCLOS(該分析考慮掃描模式、注視的數(shù)量和長(zhǎng)度、迅速掃視反應(yīng)時(shí)間等)而不是基于實(shí)時(shí)跟蹤困倦事件(情節(jié))。硬件功能通過(guò)如視覺(jué)顯示(例如基于LED或HUD)的刺激或者例如座椅振動(dòng)的物理刺激激勵(lì)駕駛員。在另一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行HMI硬件和Simulink通信。
這樣的“平臺(tái)”是所希望的，在這個(gè)平臺(tái)上可以執(zhí)行幾個(gè)困倦管理器對(duì)策，并且在其上可以進(jìn)行試驗(yàn)。圖3示意性地表示了這種實(shí)施的一個(gè)示例性平臺(tái)。
圖3的說(shuō)明可以被看作描繪了director程序。這樣一種配置易于關(guān)于不同HMI元件改變；例如，以便提供(1)向駕駛員的連續(xù)信息流，提供(2)提醒警告，(3)引入注意的危險(xiǎn)報(bào)警，(4)駕駛員響應(yīng)測(cè)試，(5)行程后(post trip)簡(jiǎn)略情報(bào)，和(6)操作員輸入建立菜單。
提供向駕駛員的提醒警告是有幫助的。駕駛員能夠在不同警報(bào)模式間選擇，但是不能夠完全使警報(bào)無(wú)效。舉例來(lái)說(shuō)，可以向駕駛員播放嘟嘟聲，例如“<困倦原因的自動(dòng)插入>，’休息一會(huì)兒’”，嘟嘟聲之后跟隨著可選擇的聲音信息警告。圖標(biāo)可選擇地顯示給駕駛員，圖標(biāo)可以單獨(dú)顯示，或結(jié)合音頻警告，或者與警告的打印型式一起顯示。
示例性的圖標(biāo)如圖4(a)-(d)所示，用于(a)大程度的眼睛閉合的檢測(cè)，(b)不一致轉(zhuǎn)向的檢測(cè)，(c)不一致的車(chē)道保持的檢測(cè)，和(d)駕駛員困倦檢測(cè)?？筛鶕?jù)檢測(cè)到的駕駛員情況同時(shí)顯示這些圖標(biāo)中的一個(gè)或多個(gè)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，包括話筒，從而駕駛員可以記錄或提供他或她自己的報(bào)警，非常像在電話答錄機(jī)和其他可用戶(hù)化的音頻回放設(shè)備中。
在又一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用駕駛員物理激勵(lì)警告。優(yōu)選地，駕駛員可以在建立菜單中的警告類(lèi)型之間選擇，但在至少一個(gè)實(shí)施例中，防止操作員使物理警告完全無(wú)效。這種物理激勵(lì)的一個(gè)例子是座椅振動(dòng)。
在另一型式中，可以使用閃爍的“HUD”LED來(lái)強(qiáng)烈地激勵(lì)駕駛員；重復(fù)，單獨(dú)或與本文描述的其他類(lèi)型的警告相結(jié)合。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，向駕駛員提供多達(dá)三種所述警告類(lèi)型的能力，有效時(shí)能夠同時(shí)顯示這些警告。
還提供駕駛員響應(yīng)功能；即，對(duì)信號(hào)的反應(yīng)時(shí)間。關(guān)于這種功能，駕駛員既能夠使之有效又能夠使之無(wú)效，也可在建立菜單中的警告型式之間選擇。
在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，例如5到8秒后警告，駕駛員響應(yīng)功能工作。例如，可以是嘟嘟聲，同時(shí)在觸摸屏幕上顯示在按鈕下面的文字“Press”，如圖5所示。如果駕駛員沒(méi)有在預(yù)定時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng)，或者根據(jù)某些其他的基于反應(yīng)時(shí)間的邏輯，那么將會(huì)發(fā)出警報(bào)。這將持續(xù)直到駕駛員停止車(chē)輛、變得思維敏捷和這一事實(shí)是系統(tǒng)檢測(cè)到的，或者駕駛員關(guān)閉該功能。
分散管理器可被示例性地在兩個(gè)實(shí)施例中實(shí)施。在第一個(gè)實(shí)施例中，分散管理器是完全基于PC的，不帶有外部硬件或通信性能。它是基于情景的；也就是說(shuō)，給出分散事件的時(shí)間線而不是實(shí)時(shí)的。模擬硬件功能。第二實(shí)施例是基于包含實(shí)時(shí)通信功能的硬件工具的。
本公開(kāi)的另一方面是基于安全閾值的注意力分散警告。提供警告來(lái)告知駕駛員危及安全的注意力分散行為。如上文所知，駕駛員經(jīng)常意識(shí)不到他們分心對(duì)駕駛能力的影響。因此，基于安全的注意力分散警告的目的是給駕駛員提供關(guān)于駕駛控制任務(wù)執(zhí)行下降的反饋。也就是，如果檢測(cè)到注意力分散(即，掃視行為超出適當(dāng)?shù)陌踩撝岛?或車(chē)輛性能在掃視行為的過(guò)程中變差)，那么系統(tǒng)提供一個(gè)或多個(gè)下列警告?？梢蕴峁┤绾?jiǎn)單的嘟嘟聲的聲音，或特定性能的聲音信息，參考該信息已經(jīng)檢測(cè)到執(zhí)行下降。例如，如果掃視行為高于掃視安全閾值標(biāo)準(zhǔn)(例如，EU推薦的4個(gè)掃視或2秒單個(gè)掃視持續(xù)期，美國(guó)汽車(chē)協(xié)會(huì)推薦的10秒總掃視持續(xù)期)那么可發(fā)出“檢測(cè)到視覺(jué)分散”或“眼睛過(guò)度離開(kāi)道路”的信息。如果在次要任務(wù)掃視行為期間轉(zhuǎn)向偏離，那么可發(fā)出“在視覺(jué)分散過(guò)程不一致轉(zhuǎn)向”的信息。如果在次要任務(wù)掃視行為期間車(chē)道保持偏離了，那么可提供如“在視覺(jué)分散過(guò)程不一致的車(chē)道保持”的信息。如果在次要任務(wù)掃視行為期間檢測(cè)到大的減速，那么可以發(fā)出如“在視覺(jué)分散過(guò)程大的減速”的信息。如果檢測(cè)到多種原因，那么可發(fā)出如“檢測(cè)到視覺(jué)分散”的總的信息。如果在次要任務(wù)掃視行為期間檢測(cè)到控制任務(wù)干擾，則在道路類(lèi)型的不同要求水平，發(fā)出相應(yīng)的警告。警告的形式可以包括駕駛員記錄的或提供的信息，座椅前部中的座椅振動(dòng)或者如下所述的凝視重定向。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用關(guān)于駕駛員注意力分散或困倦的程度的信息，來(lái)控制車(chē)輛的某些方面，包括正在操作的或可操作的子系統(tǒng)。僅作為一個(gè)例子，駕駛員困倦和/或注意力分散的閾值度被應(yīng)用到如巡行車(chē)速控制的系統(tǒng)上。為了使至少上升的事故最小化，當(dāng)超過(guò)預(yù)定的駕駛員困倦和/或注意力分散水平時(shí)，可以控制車(chē)輛的巡行車(chē)速控制切斷，或者減慢車(chē)速。也可以執(zhí)行相似的閾值，用于使巡行車(chē)速控制啟動(dòng)。如果駕駛員沒(méi)有充分注意，則可防止如巡行車(chē)速控制這樣的系統(tǒng)起動(dòng)，直到駕駛員注意水平達(dá)到可接受的范圍。也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，當(dāng)接近切斷閾值時(shí)，在切斷巡行車(chē)速控制之前，可以有利地執(zhí)行駕駛員警告。
當(dāng)考慮這樣的車(chē)輛系統(tǒng)傾向于使駕駛員從駕駛?cè)蝿?wù)中解脫出來(lái)從而有助于放松，而放松促進(jìn)了過(guò)度的困倦，如困倦檢測(cè)的這些特征尤其重要。
這里揭露了一個(gè)新的概念-“凝視重定向”，如圖6所示。在那里，如果檢測(cè)到駕駛員分散時(shí)，界面將駕駛員的眼睛定向到前方駕駛景象(即，通過(guò)前方擋風(fēng)玻璃)。例如，根據(jù)檢測(cè)到的駕駛員凝視的地方，發(fā)出沿著三個(gè)LED“線”(左、中或右)中的一個(gè)或多個(gè)的一道光波。在一道光波之后，一個(gè)大圓圈可以照亮，然后LED的中心線將照亮；它們的目的都是為了在需要處更清楚地集中駕駛員的注意力。幾個(gè)LED光的精確位置和定時(shí)不是關(guān)鍵，顏色也無(wú)所謂。事實(shí)上，定時(shí)可以是下意識(shí)的；也就是說(shuō)，只要它們不被有意識(shí)地察覺(jué)出?；蛘撸m當(dāng)?shù)墓馐紫嚷拈W并且駕駛員由系統(tǒng)估計(jì)以確定是否發(fā)生了校正的行為。如果沒(méi)有，可以增加閃爍定時(shí)以及光的強(qiáng)度。
在另一方面，工作負(fù)荷管理的概念與從駕駛員的視覺(jué)行為導(dǎo)出的駕駛要求評(píng)估結(jié)合。一般來(lái)說(shuō)，“工作負(fù)荷管理器”的概念是一個(gè)按優(yōu)先順序排列的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將信息分類(lèi)并可能地延遲將信息展示給駕駛員，直到他或她地工作負(fù)荷足夠低以便可以避免與信息接收相關(guān)的危險(xiǎn)?？墒鞘辜傻能?chē)內(nèi)信息系統(tǒng)的界面適應(yīng)于保證將正確的注意給予駕駛?cè)蝿?wù)。這里提到的注意力分散管理算法的輸出可以用作工作負(fù)荷管理器的輸入。
本文揭示的該類(lèi)型的工作負(fù)荷管理器使用駕駛要求視覺(jué)活動(dòng)量度，精確地測(cè)量駕駛員工作負(fù)荷。這是駕駛員是如何“視覺(jué)活動(dòng)”的量度；也就是，頭部和眼睛運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))變率。在2002年10月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)60/418,171號(hào)中詳細(xì)描述了頭部和眼睛運(yùn)動(dòng)的量度。這篇專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)作為參考明確地包含在本文中，包括那里描述的“視覺(jué)活動(dòng)”算法。而且，駕駛要求視覺(jué)活動(dòng)量度也使這里所述的工組負(fù)荷管理器HMI中的新功能運(yùn)行。
工組負(fù)荷管理器的一個(gè)方面是暫停可聽(tīng)的交談或信息的對(duì)話。作為例子，這包括系統(tǒng)啟動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)信息(例如文本到語(yǔ)言的電子郵件和非重要的導(dǎo)航系統(tǒng)信息)，隨機(jī)啟動(dòng)的口頭對(duì)話(例如打進(jìn)和打出的電話交談)在高度視覺(jué)活動(dòng)期間可以被暫停。
作為一個(gè)例子，一系列電子郵件可被傳送到駕駛員，例如，來(lái)自存儲(chǔ)器中的十封新的電子郵件由本文到語(yǔ)言系統(tǒng)大聲“讀”出。在這種音頻傳送過(guò)程中，由管理系統(tǒng)檢測(cè)高駕駛員視覺(jué)活動(dòng)的時(shí)期。在響應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)暫停音頻傳送來(lái)避免增加駕駛員的注意力負(fù)荷超過(guò)預(yù)選水平；這種水平與注意力負(fù)荷相應(yīng)，超過(guò)該水平將損害駕駛能力。隨意的，管理系統(tǒng)可以包括通過(guò)音調(diào)或類(lèi)似物向駕駛員指示這樣打斷的音響指示，這也可以作為對(duì)駕駛員高注意力負(fù)荷情況的通知。根據(jù)駕駛員啟動(dòng)或系統(tǒng)啟動(dòng)可恢復(fù)音頻傳送，駕駛員啟動(dòng)或系統(tǒng)啟動(dòng)取決于系統(tǒng)檢測(cè)到注意力負(fù)荷大大減小以達(dá)到預(yù)選水平，該水平相應(yīng)于對(duì)于駕駛員接收這樣的音頻信息的安全情況。
在另一方面，通過(guò)被揭示的管理系統(tǒng)能夠進(jìn)行連續(xù)和/或行程后的注意力負(fù)荷反饋。按照基本的人類(lèi)行為特征能夠進(jìn)行這個(gè)方面，該特征通常被稱(chēng)為反饋原理，這種原理一般認(rèn)為反饋提高了性能。這對(duì)于任務(wù)/技巧學(xué)習(xí)(如學(xué)習(xí)安全駕駛)和工作動(dòng)機(jī)都是正確的。如上所知，駕駛員通常對(duì)自己表現(xiàn)的判斷力很差。對(duì)任務(wù)/技巧表現(xiàn)的直接、準(zhǔn)確、及時(shí)和連續(xù)信息的可獲取程度是提高的駕駛員表現(xiàn)和動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵因素。注意力反饋構(gòu)成了固有的駕駛反饋的形式，該反饋至今還沒(méi)有被駕駛員利用。該途徑是積極的行為適應(yīng)和生活方式改變之一，而不是急迫碰撞警告。例如，一些研究者相信，用于提高的警覺(jué)的主要機(jī)制是“決斷影響”。決斷影響的概念規(guī)定，這種本性的信息(駕駛員注意力負(fù)荷和警覺(jué)狀態(tài))將影響駕駛員關(guān)于是否要停下來(lái)休息、喝咖啡、減少酒精消耗或改變其他這類(lèi)行為的決斷。
注意力反饋的目的在于鼓勵(lì)在多個(gè)時(shí)間范圍中的一個(gè)或更多上積極的行為改變，例如(1)立即(例如，像改變姿勢(shì)或中止復(fù)雜任務(wù)的短期補(bǔ)償行為)；(2)行程(例如，為了小睡的停止，關(guān)掉移動(dòng)電話)；(3)日常(在低注意力的一天后更多地睡覺(jué)，從前座椅去除視頻屏)；(4)和長(zhǎng)期(采取不同睡眠生活方式或注意力分散的態(tài)度)。這種反饋增加了駕駛員疏忽行為的自我意識(shí)并使他能夠更好地自我管理。
考慮兩個(gè)主要的反饋類(lèi)型。第一是連續(xù)的車(chē)內(nèi)反饋，它向駕駛員提供實(shí)時(shí)的注意行為信息，例如駕駛中表現(xiàn)的信息。這個(gè)信息是以下述方式通信的，它本身不危害安全。該概念要提供一類(lèi)注意力測(cè)量計(jì)、警覺(jué)測(cè)量計(jì)(警覺(jué)-o-測(cè)量計(jì))，或安全/不安全的駕駛行為測(cè)量計(jì)。第二種反饋類(lèi)型是行程后的反饋，一旦停止駕駛，它就向駕駛員提供更具體的注意行為信息。
保存行程后反饋“以便歸檔”進(jìn)一步允許基于車(chē)隊(duì)的安全反饋集中在源行為，該源行為與例如事故的結(jié)果量度相反?？赡苡兄隈{駛員接收的一個(gè)選擇是提供定向天線系統(tǒng)(tiered system)。在這種定向天線系統(tǒng)中，駕駛員連續(xù)獲得數(shù)據(jù)，車(chē)隊(duì)管理器獲取概要數(shù)據(jù)，管理機(jī)構(gòu)可被授權(quán)獲得總計(jì)數(shù)據(jù)。因此，車(chē)隊(duì)駕駛員的情況中，可更好地享有作為有用工具的所述優(yōu)點(diǎn)，而不需要必須誘導(dǎo)駕駛員關(guān)于雇主報(bào)告特征的理解。
為了能夠給出注意力反饋，必須使管理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。疏忽可以被視為由困倦/減損、注意力分散和高工作負(fù)荷因素組成。因此，如圖7所示，優(yōu)選為考慮各種類(lèi)型的疏忽的綜合模型。其中，表明系統(tǒng)模型能夠選擇性地考慮駕駛員疏忽、工作負(fù)荷和個(gè)人特征，例如困倦和分心。
提供獨(dú)特的途徑用于顯示對(duì)駕駛員的各種信息或反饋。在連續(xù)注意力反饋的情況中，圖8(a)-(c)表明了用于顯示實(shí)時(shí)駕駛員信息的各種“活動(dòng)的”圖形顯示，實(shí)時(shí)駕駛員信息由管理系統(tǒng)感測(cè)或產(chǎn)生。作為例子，顯示可以是“總稱(chēng)的”或綜合的注意力反饋量，例如作為困倦、分散和工作負(fù)荷的組合量度的注意/疏忽水平。在圖8(a)的情況中，例舉了不帶趨向信息的一組簡(jiǎn)單光束。在圖8(b)的情況中，使用“飛機(jī)雷達(dá)型”，其中一個(gè)盒子位于當(dāng)前水平附近，趨向信息以漸弱的形式工作。圖8(c)表明了柱狀圖，其中瞬時(shí)“實(shí)時(shí)”信息被表示為在右側(cè)的伸長(zhǎng)/縮短的柱(相對(duì)較寬)，用于預(yù)選的時(shí)間周期的合計(jì)的統(tǒng)計(jì)值(平均值、中值等)在左側(cè)以更多的窄條表示。以這種方式，表明了趨向信息。在圖8(c)的說(shuō)明例中，表示了五個(gè)在前的周期。應(yīng)該了解，可以根據(jù)用于顯示和存儲(chǔ)功能的控制邏輯顯示任何在前周期。
在另一方面，還與最佳的注意水平的指示相對(duì)比，提供實(shí)時(shí)駕駛員反饋。這樣的一個(gè)示例的實(shí)施例如圖9所示，其中駕駛員可以相對(duì)最佳注意來(lái)觀察他或她的分散或過(guò)負(fù)荷程度。還在另一方面，揭示了測(cè)量駕駛員疏忽的被檢測(cè)周期，并提供了狀態(tài)告知。然后駕駛員可“問(wèn)”問(wèn)題是什么并接收被檢測(cè)的增加的工作負(fù)荷/疏忽水平的基礎(chǔ)的解釋。這樣的反饋可以示例性地以口頭信息被提供，并且/或者如圖10所示。在這兒，困倦、分散和工作負(fù)荷的三個(gè)圖標(biāo)表示在右側(cè)，這些效果的結(jié)合被顯示在左側(cè)，這里指示了相對(duì)的駕駛員注意。
如上所述，行程報(bào)告方面可以是對(duì)駕駛員學(xué)習(xí)和行為修正很有利的。因此，揭示并在圖11中示例性地說(shuō)明了提供屏幕上行程后反饋的創(chuàng)造性方法。在這個(gè)說(shuō)明性的例子中，選擇了顯示屏幕的菜單選項(xiàng)用于行程后反饋，這樣測(cè)量特征例如眼睛閉合百分比、轉(zhuǎn)向一致性等的相關(guān)顯示以時(shí)間歷史的形式被顯示。當(dāng)然，有利地記錄這種相同信息用于以后的分析和使用。
以上討論的駕駛員能力也被用于其他車(chē)輛系統(tǒng)的分散適應(yīng)，如向前碰撞、后部碰撞和車(chē)道改變碰撞警告(FCW、RCW和LCW)系統(tǒng)。后端碰撞近似占汽車(chē)碰撞事故的百分之二十八。由于駕駛員疏忽在這些碰撞的大于百分之六十中是主要因素，所以碰撞警告和回避系統(tǒng)是減少撞車(chē)事故和保護(hù)生命的重要工具。本發(fā)明注意力管理系統(tǒng)的一個(gè)目的是在交通環(huán)境中檢測(cè)疏忽和安全危急事件的同現(xiàn)；例如，前方車(chē)輛的突然制動(dòng)和駕駛員眼睛離開(kāi)道路的情況。使用兩個(gè)例子作為視覺(jué)行為信息以便適應(yīng)于向前碰撞警告和車(chē)道改變警告。
通過(guò)根據(jù)駕駛員是否忙于潛在分散注意力的設(shè)備或其他類(lèi)型的任務(wù)來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整碰撞警告閾值，綜合量化的次要任務(wù)的檢測(cè)(例如通過(guò)檢測(cè)按鈕下壓或眼睛運(yùn)動(dòng))很大程度提高了碰撞警告系統(tǒng)。例如，如果檢測(cè)到駕駛員陷入移動(dòng)電話交談中，碰撞警告系統(tǒng)可以提前產(chǎn)生一個(gè)警告。與遲來(lái)的警告或根本沒(méi)有警告相比，早期的碰撞警告幫助駕駛員更快速地反應(yīng)和避免更多的碰撞。如果駕駛員疏忽駕駛?cè)蝿?wù)的某一方面，例如當(dāng)檢測(cè)到可能有向前碰撞時(shí)卻視線離開(kāi)了前方，或者當(dāng)檢測(cè)到可能的車(chē)道改變碰撞時(shí)卻沒(méi)有向側(cè)向看，那么就及早地啟動(dòng)這類(lèi)情況的警告。研究表明，當(dāng)駕駛員眼睛離開(kāi)時(shí)，甚至是提早一秒鐘的警告對(duì)避免碰撞也是非常有影響的。
如果檢測(cè)到駕駛員是專(zhuān)心的，那么可以延遲警告，甚至取消警告。警告顯示的延遲使向前碰撞和車(chē)道改變警告算法有更多的時(shí)間用于更確定的需要警告的情況，因此減少了錯(cuò)誤報(bào)警。進(jìn)一步，駕駛員選擇不讓碰撞警告有效的駕駛員取消也將消除了為錯(cuò)誤報(bào)警而煩擾。
作為實(shí)施策略，在第一階段，這種警告可以“溫和”的，但是隨著情況惡化和事故變得越來(lái)越緊迫，警告的強(qiáng)度也隨之增加。在向前碰撞警告的情況下，平視或屏幕顯示器警告首先響起，但之后隨著碰撞事故情形增強(qiáng)，加入可聽(tīng)見(jiàn)的警告。這種警告的一個(gè)例子和它的控制參數(shù)(可以顯示給駕駛員或不顯示給駕駛員)關(guān)于向前碰撞狀況在圖12中被描繪并關(guān)于車(chē)道改變碰撞狀態(tài)在圖13中被描繪。
以上所描述的關(guān)于駕駛員特征的檢測(cè)功能部件可被用于清楚的描述以外的其他環(huán)境中和其他目的。檢測(cè)功能部件也可以被綜合用在其他車(chē)載系統(tǒng)。例如，作為被動(dòng)安全功能部件，“smart”氣囊可以工作來(lái)檢測(cè)何時(shí)駕駛員/乘客的頭部不在用來(lái)接收展開(kāi)的氣囊的正確位置。作為響應(yīng)，可以修改氣囊的展開(kāi)來(lái)適應(yīng)于感測(cè)到的頭部位置。
在其他能力方面，感測(cè)行為可用于識(shí)別駕駛員，或者至少排除授權(quán)駕駛員在方向盤(pán)后面從而有利于防盜。頭部和眼睛傳感器也可用來(lái)自動(dòng)獲得鏡子、座椅位置等。嘴跟蹤被用來(lái)提高語(yǔ)言識(shí)別附件?？梢愿难b用于迎面而來(lái)的濾光器，對(duì)于駕駛員可以根據(jù)眼睛位置和運(yùn)動(dòng)顯示。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)檢測(cè)的駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)疏忽的水平來(lái)控制車(chē)輛子系統(tǒng)的方法，所述方法包括在基本實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上，測(cè)量與駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽相關(guān)的可變特征；至少部分地根據(jù)所測(cè)量的可變特征，估計(jì)駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽水平；和根據(jù)駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽的所述估計(jì)，使車(chē)輛子系統(tǒng)的性能適應(yīng)，因此，確保車(chē)輛行為與駕駛員當(dāng)前的疏忽水平適當(dāng)?shù)叵嗯洹?br> 2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括控制子系統(tǒng)的操作以當(dāng)駕駛員疏忽水平增加時(shí)避免所述子系統(tǒng)的本質(zhì)更危險(xiǎn)的駕駛情況的建立。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括控制子系統(tǒng)的操作，以便當(dāng)駕駛員的當(dāng)前疏忽水平超過(guò)了預(yù)定的閾值水平時(shí)，防止所述子系統(tǒng)的本質(zhì)更危險(xiǎn)的駕駛情況的建立。
4.如權(quán)利要求1-3所述的方法，其中所述估計(jì)的對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽水平來(lái)源于駕駛員高工作負(fù)荷。
5.如權(quán)利要求1-3所述的方法，其中所述估計(jì)的對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽水平來(lái)源于駕駛員注意力分散。
6.如權(quán)利要求1-3所述的方法，其中所述估計(jì)的對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽水平來(lái)源于駕駛員困倦。
7.如權(quán)利要求1-3所述的方法，其中所述估計(jì)的對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽水平來(lái)源于當(dāng)前存在的對(duì)駕駛員駕駛能力的減損。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述駕駛員駕駛能力的減損來(lái)源于酒精中毒。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括當(dāng)駕駛員的當(dāng)前疏忽水平的所述估計(jì)超過(guò)預(yù)定的閾值水平時(shí)，防止所述車(chē)輛子系統(tǒng)的接通。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在駕駛員的當(dāng)前疏忽水平的所述估計(jì)超過(guò)預(yù)定的閾值水平后，在自動(dòng)基礎(chǔ)上，切斷所述車(chē)輛子系統(tǒng)的性能。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述自動(dòng)切斷所述車(chē)輛子系統(tǒng)之前，提供駕駛員警告。
12.如權(quán)利要求10和11中的任何一個(gè)所述的方法，還包括允許駕駛員中斷所述車(chē)輛子系統(tǒng)的自動(dòng)切斷。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述車(chē)輛子系統(tǒng)是巡行車(chē)速控制功能部件。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述巡行車(chē)速控制功能部件是基于前方車(chē)輛距離的自適應(yīng)類(lèi)型。
15.如權(quán)利要求13和14中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括當(dāng)巡行車(chē)速控制接通并且駕駛員的當(dāng)前疏忽水平的所述估計(jì)超過(guò)預(yù)定的閾值水平時(shí)，控制所述巡行車(chē)速控制功能部件以降低設(shè)定速度。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述車(chē)輛子系統(tǒng)是車(chē)道保持支持功能部件。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述車(chē)道保持支持功能部件通過(guò)車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在行駛車(chē)道內(nèi)朝著預(yù)定相對(duì)橫向的位置自動(dòng)推動(dòng)車(chē)輛。
18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在基本實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上測(cè)量與駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽相關(guān)的可變特征的所述步驟還包括下列步驟的至少一個(gè)測(cè)量駕駛員的眼睛運(yùn)動(dòng)；測(cè)量駕駛員的眼睛凝視方向；測(cè)量駕駛員的眼睛閉合量；測(cè)量駕駛員的眨眼運(yùn)動(dòng)；測(cè)量駕駛員的頭部運(yùn)動(dòng)；測(cè)量駕駛員的頭部位置；測(cè)量駕駛員的頭部定向；測(cè)量駕駛員可動(dòng)的面部特征；測(cè)量駕駛員的面部溫度圖象。
19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在基本實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)上測(cè)量與駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的疏忽相關(guān)的可變特征的所述步驟還包括下列步驟的至少一個(gè)測(cè)量駕駛員在方向盤(pán)上的握緊力；和測(cè)量轉(zhuǎn)向柱的運(yùn)動(dòng)。
20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中至少部分地限據(jù)所測(cè)量的可變特征來(lái)估計(jì)駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)的當(dāng)前疏忽水平的所述步驟還包括下列步驟中的一個(gè)或更多的步驟估計(jì)在預(yù)定時(shí)期內(nèi)表示駕駛員眼睛閉合的特征的時(shí)間加權(quán)的參數(shù)；估計(jì)在預(yù)定時(shí)期內(nèi)表示駕駛員眼睛離開(kāi)道路的凝視的特征的時(shí)間加權(quán)的參數(shù)；估計(jì)在預(yù)定時(shí)期內(nèi)表示駕駛員眨眼運(yùn)動(dòng)的特征的時(shí)間加權(quán)的參數(shù)；估計(jì)在預(yù)定時(shí)期內(nèi)表示駕駛員眼睛閉合的特征的時(shí)間加權(quán)的參數(shù)；估計(jì)在預(yù)定時(shí)期內(nèi)表示駕駛員頭部位置的特征的時(shí)間加權(quán)的參數(shù)；和估計(jì)在預(yù)定時(shí)期內(nèi)表示駕駛員頭部運(yùn)動(dòng)的特征的時(shí)間加權(quán)的參數(shù)。
21.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括基于實(shí)時(shí)地通知駕駛員超過(guò)閾值的疏忽的估計(jì)。
22.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以行程后反饋的形式通知駕駛員超過(guò)閾值的疏忽的估計(jì)。
23.如權(quán)利要求21和22中的任一項(xiàng)所述的方法，其中通知駕駛員的所述步驟還包括提供表示給定時(shí)期的柱狀圖的步驟。
24.如權(quán)利要求21-23中的任一項(xiàng)所述的方法，其中通知駕駛員的所述步驟還包括在當(dāng)前測(cè)量的疏忽水平和其至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值之間提供成比例的比較。
25.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括為駕駛員提供反饋信息，該反饋信息關(guān)于駕駛員狀態(tài)應(yīng)該怎樣改變以便變得較少的疏忽。
26.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定駕駛員的疏忽惡化并通知駕駛員所述的惡化。
27.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定駕駛員的疏忽水平在安全范圍之外并通知駕駛員已經(jīng)超過(guò)了安全范圍。
28.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括估計(jì)由放置在車(chē)輛上的車(chē)輛情況檢測(cè)裝置提供的車(chē)輛情況數(shù)據(jù)，估計(jì)由放置在車(chē)輛上的環(huán)境檢測(cè)裝置提供的環(huán)境數(shù)據(jù)，和確定車(chē)輛情況數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的至少一個(gè)的函數(shù)的安全范圍。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述車(chē)輛情況檢測(cè)裝置包括從下列組中選出的檢測(cè)裝置轉(zhuǎn)向柱檢測(cè)裝置；車(chē)速檢測(cè)裝置；換檔檢測(cè)裝置；制動(dòng)器檢測(cè)裝置；節(jié)氣門(mén)踏板檢測(cè)裝置；離合器檢測(cè)裝置；和輪速檢測(cè)裝置。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述環(huán)境檢測(cè)裝置包括從下列組中選出的檢測(cè)裝置亮度檢測(cè)裝置；道路情況檢測(cè)裝置；車(chē)輛定位檢測(cè)裝置；接近檢測(cè)裝置；和車(chē)道位置檢測(cè)裝置。
31.如權(quán)利要求21-30中的任一項(xiàng)所述的方法，其中通知駕駛員包括通過(guò)人機(jī)界面輸出信息數(shù)據(jù)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中輸出信息數(shù)據(jù)的所述步驟包括從下列組中選出的至少一個(gè)步驟在屏幕顯示器上輸出視覺(jué)信息數(shù)據(jù)；在平視顯示器上輸出視覺(jué)信息數(shù)據(jù)；和在聲音輸出設(shè)備輸出口頭信息。
33.一種用于實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法的系統(tǒng)。
34.一種計(jì)算機(jī)程序，它包括計(jì)算機(jī)程序代碼裝置，當(dāng)所述程序在可編程的微型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序代碼裝置適于進(jìn)行根據(jù)權(quán)利要求1-32之一的方法。
35.如權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)程序，其中當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序在連接到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，它適于被下載到根據(jù)權(quán)利要求33的系統(tǒng)或它的元件之一。
36.一種存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可用媒介上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括根據(jù)權(quán)利要求34的計(jì)算機(jī)程序代碼裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及根據(jù)被檢測(cè)的駕駛員對(duì)車(chē)輛駕駛?cè)蝿?wù)疏忽的水平來(lái)控制車(chē)輛子系統(tǒng)的方法和裝置。在基本實(shí)時(shí)基礎(chǔ)上測(cè)量可變特征，該可變特征與駕駛員的疏忽相關(guān)。至少部分地根據(jù)所述測(cè)量評(píng)估疏忽水平。因此根據(jù)這些，使車(chē)輛子系統(tǒng)的性能，例如巡行車(chē)速控制或車(chē)道保持支持，適合來(lái)確保車(chē)輛行為與駕駛員的當(dāng)前疏忽水平適當(dāng)?shù)叵喾?。控制子系統(tǒng)的操作，試圖當(dāng)駕駛員的疏忽水平增加時(shí)避免或防止變?yōu)楣逃懈ｋU(xiǎn)的駕駛員狀態(tài)的建立。
文檔編號(hào)B60W50/08GK1802273SQ200480015803
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者特倫特·維克托 申請(qǐng)人:沃爾沃技術(shù)公司