一种无人驾驶车辆的人机交互系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能车辆控制技术领域，涉及车载人机交互系统。
【背景技术】
[0002]随着汽车的日益普及和广泛使用，普通汽车也能够通过触碰按键去对车辆进行控制，比如空调开关、出风大小，音乐选择、音量大小调节、播放暂停，还包括导航系统等等。而对于无人驾驶车辆，人机交互的应用则更为广泛和重要，它是用户控制车辆的最主要的途径。
[0003]目前车辆的人机交互系统的中控台按键多而复杂，且空间有限。用户在不用眼睛观察的情况下直接用手操作很容易按错；道路状况突发情况较多，若用户在开车行驶的过程中关注按键操作，可能因为关注按键的短时间内错过重要车况信息，造成重大交通事故。本发明的人机交互系统控制台就只是一个触摸屏，界面简单，内容详实，操作方便，也可直接语音操作，不需用户寻找按键选项的位置。而且还设置了手机远程交互和各类情况报警的功能，使用更加方便和安全可靠。解锁方式也多样化，无需遥控钥匙也能启动车辆，能够实现一车多主，最大化地、有效地使用车辆。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种无人驾驶车辆的人机交互系统，该系统实现了用户与无人驾驶车辆之间的信息交流。用户可以在车辆内通过控制面板或者语音操作，也可利用手机APP进行远程操控，并且用户能够通过人机界面和手机实时了解车辆状态信息，实现了多样化操作无人汽车，提高了车辆的智能化程度和安全性能。
[0005]为实现上述目的，本发明提出的无人驾驶车辆的人机交互系统包括以下7个模块:
(1)信息处理规划模块:将实时采集到的环境信息和本车的状态信息数据，以及用户的命令信息，进行分析处理，规划行车方案和应对方案，并将方案的执行信息、报警信息等按要求分别传输给车辆控制模块和人机交互模块，同时将所有信息存储至数据存储模块。
[0006](2)车辆控制模块:根据信息处理规划模块传输的控制信息，控制车辆的油门、制动器、方向盘、车灯、空调等设备控制器，以保证车辆的正常行驶。
[0007](3)车辆自检模块:负责监测本车的状态，如发动机、雷达、摄像机、GPS导航、油门、制动器、车灯等设备是否正常，油箱内汽油剩余量是否充足，人机交互系统运行有无故障等，将监测到的信息实时反馈给信息处理规划模块，并通过人机交互界面显示出来。
[0008](4)环境信息采集模块:通过摄像机和雷达等设备，实时采集车辆周围的信息，再将采集的信息传输到信息处理规划模块，以便车辆根据实际情况，调整运行状态。
[0009](5)人机交互模块:是用户与无人驾驶车辆进行信息交互的平台，包括人机交互界面、语音系统、手机APP系统和车门解锁系统。
[0010](6)数据存储模块:称为无人驾驶车辆黑匣子，负责存储车辆停止前的一个时间段内车辆状态、行车记录、周围环境信息等所有数据信息，以备后期查询。由于黑匣子存储空间有限，在记录一行新数据时，会将一行最旧的数据删除。
[0011](7)通信模块:负责模块设备之间的数据信息传输，本专利中选用了 GPRS无线网络通信、CAN总线通信和串行数据通信这三种通讯方式。
[0012]其中，人机交互模块中的人机交互界面用于用户通过触屏按键直接输入决策信息，传输到信息处理规划模块，同时能够显示其他模块实时传输过来的车辆状态信息、路径规划图、行车方案信息以及意外警报信息等。界面内容包括:启动、自检、语音、媒体、路径规划、行车方案、行车记录、驾驶模式、设置和帮助。
[0013]手机APP系统，是装载在手机上的人机交互软件，让用户能够通过手机和无人驾驶车辆进行信息交流，了解车辆的状态信息和开启无人驾驶车辆。该模块能够较为全面地实现人机之间的互动交流。它的解锁方式有密码解锁、指纹解锁和身份认证，而且一旦解锁失败会自动锁定，并向预定手机发送短信，再次解锁后才能使用。
[0014]车门解锁系统是由单片机、电子锁、按键输入面板和指纹识别面板组成，其解锁方式有遥控钥匙解锁、按键密码解锁和指纹解锁。
[0015]中央电脑与各模块之间的通信方式分别为:GPRS无线网络通信、串行数据通信、数据线连接和CAN总线通信。其中，手机与中央电脑之间采用GPRS无线网络通信方式；中央电脑和人机交互系统(除车门解锁系统之外)采用串行数据通信中的IEEE 1394通信协议；中央电脑和车门解锁系统用串行数据通信中的RS232通讯协议进行信息交互；环境信息采集系统中摄像机、雷达等设备的数据传输可以选择用串行数据通信或者CAN总线的通信方式；车辆的其他设备与中央电脑之间都选用CAN总线的方式传输数据。
[0016]该人机交互系统的主要操作步骤如下:
(1)根据用户是否在车旁，采取相应的解锁方式和操作方式；
(2)启动车辆，激活人机交互系统，进行车辆自检，判断车辆是否正常，能否行驶；
(3)确定车辆没有问题后，输入目的地，根据实际情况，规划行车路线；
(4)车辆按行车方案行驶；
(5)实时监控车辆状态和周围环境，是否有意外发生，根据周围情况，随时调整行车方式和路径，直至到达目的地。
[0017]另外，本发明还提出了针对中途可能发生的4种意外情况的应对方式:
(1)中央电脑故障:启动备用电脑，判断用户是否在车内。若用户不在车内，发送提醒，并立即进行紧急靠边停车；若有人在车内，通过语音提醒用户，如果无人应答或者操作人机交互系统，车辆直接执行靠边停车；若用户握住方向盘，则自动切换有人驾驶模式。
[0018](2)关键设备故障:中央电脑判断出现故障的设备会影响正常行驶时，如摄像机、雷达系统、车辆控制装置和车辆本体关键部件等设备，系统发出紧急停车指令，车辆执行靠边停车，并向用户报告车辆情况和位置等信息。
[0019](3)车辆发生事故:立即停车，如果摄像机可以工作，则继续记录周围信息。若用户不在车内，就立即向用户发送警报信息，由用户处理后续工作，若用户在车内，则系统用语音提醒用户，并立即采取必要的保护措施，如自动打开车门锁等，然后由用户自行处理后续事宜；若一定时间内用户没有打开车门，判断为事故情况严重，则通过无线通信模块拨通警察局电话，自动报警。
[0020](4)油量不够:立即规划去加油站的行车路线，选择剩余油量和预定的行车路线为优先考虑。若在路线途中无加油站，则以离当前位置最近的加油站为优先。
[0021]由上述说明可知，本发明各模块功能明确、相互协作、针对性强，而且人机交互界面简洁明了、易操作，解锁方式和操作方式多样化，具有较好的可行性。
【附图说明】
[0022]图1为无人驾驶车辆人机交互系统模块图；
图2为人机交互系统的主界面显示图；
图3为手机APP系统的解锁界面显示图；
图4为车门解锁系统界面显示图；
图5为各模块设备间的通信方式显示图；
图5A为CAN总线的连接方式显示图；
图6为无人驾驶车辆人机交互系统操作流程图。
【具体实施方式】
[0023]参照图1所示，无人驾驶车辆的人机交互系统包括的模块有:
(1)信息处理规划模块1:将采集到的环境信息和本车的状态信息数据，以及用户的命令信息，进行分析处理，规划行车方案和应对方案，并将方案的执行信息、报警信息等按要求分别传输给车辆控制模块2和人机交互模块5，同时将所有信息存储至数据存储模块6。
[0024](2)车辆控制模块2:根据信息处理规划模块1传输的控制信息，控制车辆的油门、制动器、方向盘、车灯、空调等设备控制器，以保证车辆的正常行驶。
[0025](3)车辆自检模块3:负责监测本车的状态，如发动机、雷达、摄像机、GPS导航、油门、制动器、车灯等设备是否正常，油箱内汽油量是否充足，人机交互系统运行有无故障等，将监测到的信息实时反馈给信息处理规划模块1，并通过人机交互界面显示出来。
[0026](4)环境信息采集模块4:通过摄像机和雷达等设备，实时采集车辆周围的信息，再将采集的信息传输到信息处理规划模块1，以便车辆根据实际情况，调整运行状态。
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