一种具有转向限制的防误驾驶系统的制作方法

本发明涉及车辆防误操作系统；具体是一种具有转向限制的防误驾驶系统。

背景技术：

司机在行车过程中，与其他车辆、行人会发生数不清的矛盾，驾驶员必须及时发现，迅速判断，合理操作，才能确保行车的顺利和安全。司机长时间坐在固定的座位上，动作受到一定限制，忙于判断车内外刺激信息，精神状态高度紧张，容易造成疲劳。所谓疲劳驾驶，是指驾驶员在行车中，由于驾驶作业使生理上或心理上发生某种变化，而在客观上出现驾驶机能低落的现象。不管是生理原因产生的疲劳或者心理原因产生的疲劳或者两者结合产生的疲劳，都会使驾驶员体力下降，注意力不集中，视觉模糊，反应迟钝、判断不正确，驾驶不灵活、操作不当等，驾驶长时间疲劳最终可能引起不能及时发现危险情况，延误采取避让措施的时机，最终发生交通事故。有甚至司机困倦瞌睡，车辆失去控制，宛如“无人驾驶”，其后果可想而知。

近些年由于人们生活水平的提高，机动车保有量也在持续增长。随之而来的是新司机大量增加，而驾驶者的驾驶水平水平良莠不齐，各种光怪陆离的交通事故也是层出不穷，频见报端。

其中人们印象最深的就是开车坠入河中，坠入海中，还有开车从盘山路上掉到山崖下的事故。人们看到这些新闻会觉得不可思议，人怎么会糊涂到这种程度呢？实际上这并不奇怪，有些道路是沿河路况或沿海路况，还有一些盘山路况，这些路况其实非常危险，因为车道的一侧往往就是水面或者悬崖，很多路况又没有很好的隔离措施，在这种路况上只要方向盘打错方向，只需要短短几秒，就会出现落水或坠崖的车毁人亡的事故。

司机驾车中的误驾驶原因很多，其中疲劳以及注意力不集中进而产生误驾驶是引发交通事故的一个重要因素,日本的统计数据显示，疲劳产生的误驾驶事故约占总1～1.5％。法国国家警察总署事故报告表明，因疲劳瞌睡而发生的车祸，占人身伤害事故的14.9％，占死亡事故的20.6％。根据国家交通部门的相关统计，疲劳驾驶造成的交通事故占总起数的20％左右，占特大交通事故的40％以上。误驾驶绝对是头号杀手，每年造成数十万人的死亡和伤残，为无数家庭带来巨大痛苦，造成巨大的经济损失。目前疲劳检测方法和评价手段由于实际环境比较复杂，很难满足实际的需要，国内外对驾驶员的疲劳驾驶检测和报警装置还处于实验室阶段。除此之外，驾车时接打手机、吃东西、聊天、操作车载设备等也是造成误操作的原因。但不论是因为疲劳驾驶还是因为其他原因，误驾驶行为都极大威胁行车安全。

现有的疲劳驾驶检测大多是针对驾驶员人脸眼部特征、异常行为的检测，结合机器学习的方法做出判断，由于此类方法的疲劳驾驶检测需要采集大量数据，且不同的驾驶员各种驾驶习惯有较大偏差，因此此类程序在实时性与准确性上仍需要改进。

现有的驾驶员疲劳检测技术主要基于检测人脸技术，从驾驶员自身特征出发，通过某种设备获取驾驶员的生理参数特征或者视觉特征，利用驾驶员在正常状态和疲劳状态的特征模式不同，采用相应的模式识别技术分类进行判别，从而检测到是否有疲劳产生。由于需要利用dsp进行实时检测跟踪人脸特征，因此硬件成本较高，且有些驾驶员并非会将疲劳状态反映到脸部，因此系统准确性不高。

由于目前检测司机是否疲劳的方法还不成熟，并且检测手段受环境影响较大，设备成本高，很难满足实际需要。因此迫切需要一种可以在司机出现误驾驶行为时及时提示司机，或限制误驾驶行为的系统和方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，放弃现有的疲劳检测，提供一种能直接在驾驶员出现误驾驶行为时进行报警和/或限制该误驾驶行为的防误驾驶系统。利地图信息和实时定位，确定危险方向，并在方向盘转向和危险方向一致时报警和/或限制转向。

具体内容为：

一种具有转向限制的防误驾驶系统，其特征在于，包括防误驾驶控制器，转向检测器，定位系统，报警器和/或转向限制系统，所述定位系统和所述转向检测器分别与防误驾驶控制器连接；

其中，防误驾驶控制器通过转向检测器和定位系统，分别获取方向盘转向信息和危险方向信息，当方向盘转向与危险方向一致时，启动报警器和/或转向限制系统。

进一步的，所述定位系统包括定位模块和地图模块，所述地图模块用于获取包含危险路况信息的地图信息，所述危险路况包括盘山路况、沿河路和沿海路况等，所述定位模块包括gps或gps和加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪的组合。

进一步的，所述防误驾驶控制器包括，

行车信息获取模块：用于从定位模块获得危险路况信息，车辆位置和行驶方向信息；

危险方向判断模块：根据危险路况信息和车辆位置，判断车辆是否处于危险路况，当车辆处于危险路况时，根据车辆行驶方向确定危险路况位于车辆的左侧或右侧，得到危险方向；

转向信息获取模块：获取转向检测器的方向盘转向信号；

控制模块：接收危险反向信号和方向盘转向信号，判断转向信号和危险方向是否为同方向，若为同方向则启动转向限制系统和或报警器，若不同则不操作。

进一步的，所述转向限制系统包括套装在方向盘转轴上的两个限位方向相反的单向轴承，每个单向轴承外周侧均间距设置有摩擦带，所述摩擦带安装在安装座上并可在驱动机构的带动下贴紧单向轴承外周。

所述转向限制系统包括转向限制器，所述转向限制器包括套装在方向盘转轴上的单向轴承，单向轴承外周侧间距设置有摩擦带，所述摩擦带安装在安装座上并可在驱动机构的带动下贴紧单向轴承外周，所述转向限制器设置两个，分别为左转向限制器和右转向限制器，其结构相同但单向轴承的限位方向相反。

进一步的，所述摩擦带，其一端与安装座固定连接，另一端为活动端，所述活动端沿单向轴承外表面周环绕一周后与安装座通过一复位弹簧连接，所述驱动机构包括活动端上设置的铁块，所述安装座上设置的电磁铁。

进一步的，所述转向检测器为磁极传感器、光电传感器、电子罗盘、地磁传感器或与汽车电子助力连接的电压检测器，还可以是直接通过汽车的can总线获取的转向信号的can接口。

进一步的，所述报警器包括扬声器和/或警示灯，所述防误驾驶控制器还包括输入模块、电源模块、usb接口，所述电源模块用于为智能车载系统提供工作所需的电能；所述电源模块为车载电源或充电电池；所述输入模块用于输入用户指令，和调整工作模式等参数；所述usb接口用于连接手机以及对电源模块进行供电。

进一步的，所述定位系统还可以包括危险路况判别模块，用于针对没有标注危险路况的地图信息进行判别，具体可以根据地图上水面颜色和道路颜色的不同，针对沿河路况或沿海路况进行判别。

一种具有转向限制的防误驾驶方法，其特征在于，包括：

通过地图信息和gps定位，确定车辆是否处于危险路况，若处于危险路况，则通过gps获得车辆当前行驶方向，确定危险转向方向，在方向盘转向与危险转向方向一致发出警报和/或对转向系统进行限制，所述危险路况信息包括盘山路况、沿河路况和沿海路况等。

进一步的，具体步骤：

s1获取地图信息：其中包括危险路况信息；

s2获取定位信息：通过定位模块获取车辆当前位置和行车方向；

s3判断危险方向：根据地图信息和定位信息判断车辆当前是否处于危险路况，同时根据行车方向确定危险路况位于车辆左侧还是右侧，进而确定危险转向方向；

s4检测转向信息：获取方向盘的转向方向；

s5判断转向信息：判断方向盘转向方向是否与危险转向方向一致，若一致则执行s6，若不一致则返回s4；

s6警报和/或限制转向；

优选的，所述s1获取地图信息中，获取包含危险路况信息的地图信息，所述危险路况包括盘山路况、沿河路和沿海路况等；还可以包括况判别，用于针对没有标注危险路况的地图信息进行判别，可以根据地图上水面颜色和道路颜色的不同，针对沿河路况或沿海路况进行判别；

优选的，所述s2获取定位信息中，所述定位模块包括gps或gps和加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪的组合；

优选的，所述s4检测转向信息中，转向信息可以从安装在方向盘转轴上的磁极传感器、光电传感器、电子罗盘、地磁传感器等传感器上获取，或从与汽车电子助力连接的电压检测器获取，还可以是直接通过汽车的can总线获取；

优选的，所述s6警报和/或限制转向，报警可采用扬声器和/或警示灯；所述限制转向，可以采用在方向盘的转轴上设置转向限制系统，所述转向限制系统包括套装在方向盘转轴上的两个限位方向相反的单向轴承，每个单向轴承外周侧均间距设置有摩擦带，所述摩擦带安装在安装座上并可在驱动机构的带动下贴紧单向轴承外周；所述摩擦带，其一端与安装座固定连接，另一端为活动端，所述活动端沿单向轴承外表面周环绕一周后与安装座通过一复位弹簧连接，活动端上设置有磁铁，所述安装座上设置有电磁铁，所述防误驾驶控制器还包括输入模块、电源模块、usb接口，所述电源模块用于为智能车载系统提供工作所需的电能；所述电源模块为车载电源或充电电池；所述输入模块用于输入用户指令，和调整工作模式等参数；所述usb接口用于连接手机以及对电源模块进行供电。

在本发明中，只需要利用现有的gps等定位系统的信息，就可以确定车辆是否处于地图中的危险路况，并且根据定位系统获取的行车方向确定危险路况位于汽车的方位，从而确定危险方向，并在方向盘转向和危险方向一致时发出警报和/或限制转向。本发明提供的一种具有转向限制的防误驾驶系统，不仅避免了复杂的疲劳检测，方法简便成本低，而且针对汽车在沿河、沿海和盘山公路等危险路况时打错方向盘导致坠河、坠海、坠崖的事故，具有非常好的防范效果。

附图说明

图1是本发明实施例一的示意图

图2是本发明实施例二的示意图(zigbee无线监测方向盘转向)

图3是本发明实施例二中转向信息检测器的示意图

图4是本发明实施例三的示意图(便携式报警导航仪)

图5是本发明施例四的示意图(具有转向限制系统)

图6是本发明中定位系统的另一种实施例示意图

图7是本发明实施例中防误驾驶控制器的示意图

图8是本发明实施例中转向限制系统的示意图

图9是本发明实施例中转向限器的示意图

图10是本发明一种具有转向限制的防误驾驶方法示意图

转向限制器1，防误驾驶控制器2，单向轴承11，制动带12，安装座13，复位弹簧14，铁块15，电磁铁16。

具体实施方式

随着车载智能终端的兴起，各种智能辅助驾驶设备越来越多，驾驶智能化自动化，利用智能技术增加驾驶的安全性是未来发展的趋势。目前针对驾驶员误操作进行的干预系统通常是根据疲劳驾驶来判断的启动与否，而现有对于人体疲劳状态的判别在实际应用中还有一定缺陷，往往达不到需要的标准。因此需要另辟蹊径，避免对疲劳程度的判断，发明一种直接判断驾驶员误操作并限制其误操作的干预系统。

最近几年，经常可以看到驾驶员把车开到河里，海里和山沟里的事故出现在新闻的报道中。这种事故看似令人哭笑不得，但确实会造成严重的人员伤亡。为了有效避免这种情况发生，本发明提供一种防误驾驶系统，可以根据定位系统获取危险路况和车辆位置，在车辆位于危险路况时判别危险方向，并且在方向盘转向与危险方向一致时发出警报和/或者启动转向限制系统。

本系统包括防误驾驶控制器，转向检测器，定位系统，报警器和/或转向限制系统，所述转定位系统和转向检测器与防误驾驶控制器连接；其中，防误驾驶控制器通过转向检测器和定位系统，分别获取方向盘转向信息和危险方向信息，当方向盘转向与危险方向一致时，启动报警器和/或转向限制系统。

为实现防误驾驶动作，本系统在判定转向方向与危险方向一致时，可以通过报警器发出报警，也可以通过转向限制系统对方向盘转向进行限制(具体为增加阻尼)，还可以是报警器和转向限制系统的组合。

下边列举一些实施例，具体的描述这两种防误驾驶提示方式及其组合。将结合附图对本发明进一步描述。

实施例一：

如图1是本发明的第一种实施例，该实施例是只包括报警器而不包括转向限制系统。具体包括防误驾驶控制器，转向检测器，定位系统和报警器，所述定位系统和转向检测器分别与防误驾驶控制器连接；其中，防误驾驶控制器通过转向检测器和定位系统，分别获取方向盘转向信息和危险方向信息，当方向盘转向与危险方向一致时，启动报警器。

进一步的，其中的定位系统包括定位模块和地图模块，所述地图模块用于获取包含危险路况信息的地图信息，所述危险路况包括盘山路况、沿河路和沿海路况等，所述定位模块包括gps或gps和加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪的组合。

进一步的，如图7所示，所述防误驾驶控制器包括，

行车信息获取模块：用于从定位模块获得危险路况信息，车辆位置和行驶方向信息；

危险方向判断模块：根据危险路况信息和车辆位置，判断车辆是否处于危险路况，当车辆处于危险路况时，根据车辆行驶方向确定危险路况位于车辆的左侧或右侧，得到危险方向；

转向信息获取模块：获取转向检测器的方向盘转向信号；

控制模块：接收危险反向信号和方向盘转向信号，判断转向信号和危险方向是否为同方向，若为同方向则启动报警器，若不同则不操作。

进一步的，所述转向检测器可以为安装在方向盘转轴上的霍尔传感器、光电传感器、电子罗盘、地磁传感器或与汽车电子助力连接的电压检测器，还可以是直接通过汽车的can总线获取的转向信号can接口。

进一步的，所述报警器包括扬声器和警示灯，扬声器可以是蜂鸣器或者线圈拉拔等，警示灯可以为led灯，白炽灯等。当检测到的方向盘转向方向与危险方向一致时，可以通过警报音和灯光来提示驾驶员当前方向为危险方向。

当车辆行进中，利用定位系统的地图模块获取地图信息(其中包含危险路况信息)，利用定位模块确定车辆的位置和行驶方向，判断车辆是否处于危险路况，并根据行驶方向判断危险路况在车的哪一侧，危险路况所在的一侧即为危险反向。例如车辆行驶在沿河公路上，则水面所在的一侧即为危险方向。同时转向检测器实时检测汽车的反向盘转向，当检测到转向方向信息与危险方向一致时，即控制报警器发出警报。

本实施例在驾驶员的转向与危险方向一致时，通过报警器发出声音和灯光的报警，提示驾驶员危险路况。

实施例二：

如图2是本发明的第二种实施例，本实施例是在第一实施例的基础上对转向检测器进行的优化，本实施例中转向检测器具有通信模块，防误驾驶控制器也具有通信模块，所述的转向检测器和防误驾驶控制器之间通过无线信号连接，避免了布线的麻烦。

进一步，无线连接的转向检测器：

如图3所示，本实施例中的转向检测器，采用地磁传感器来测定方向盘转向，同时增设一个通信模块，具体的采用低能耗的zigbee通信协议。实现了防转向检测器和防误驾驶控制器之间的无线连接。

进一步的，所述转向检测器还可以是安装在方向盘转轴上的霍尔传感器、光电传感器等。

进一步的，转向检测器采用电源模块供电，具体为一电池。这样做的好处是转向检测器可以灵活的安装在方向盘上，彻底摆脱了外接电源的走线。并且转向检测器出现故障或问题可以很方便的更换。同时由于利用低功耗的zigbee通信方式，电池消耗很慢，并且在具体设置中，可以在转向检测器增加控制模块，使得转向检测器只在方向盘发生转动时才启动和发送信号，在停车状态方向盘不发生转动时进入休眠状态，进一步降低电池的损耗。

本实施例中转向检测器与房屋驾驶控制器实现了无线连接，并且转向检测器通过电池供电，没有电源线，实现了灵活的安装和拆卸。

实施例三：

如图4所示，本实施例将防误驾驶控制器、转向检测器和定位系统集成设置，组成一种具有防误驾驶功能的gps导航仪。

具体包括地图模块，定位模块，转向检测模块，危险方向判断模块，显示模块，输入模块，报警器和cpu；

其中，地图模块：用于获取包含危险路况信息的地图信息，所述危险路况包括盘山路况、沿河路和沿海路况等；

定位模块：用于获取车辆当前位置和行驶方向，定位模块可以包括gps或gps和加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪的组合；

转向检测模块：采用地磁传感器检测方向盘的转向；

危险方向判断模块：通过地图中的危险路况信息和定位模块中的车辆位置，确定车辆是否处于危险路况，当车辆处于危险路况时，根据车辆行驶方向确定危险路况位于车辆的左侧或右侧，得到危险方向；

显示模块：用于显示地图信息和车辆位置等导航信息；

输入模块：用于输入用户指令和设置定参数；

报警器：包括扬声器和警示灯，用于对驾驶员发出警示；

cpu：控制上述模块，并通过转向检测器和危险方向模块，分别获取方向盘转向信息和危险方向信息，当方向盘转向与危险方向一致时，启动报警器。

进一步的，还可以包括一危险路况判定模块，所述危险路况识别模块，用于针对没有标注危险路况的地图信息进行判别，具体可以根据地图上水面颜色和道路颜色的不同，针对沿河路况或沿海路况进行判别。

进一步的，还包括电源模块，所述电源模块可以采用车载电源，也可以采用电池。采用电池可以进一步增加便携性能。

进一步的，所述的一种具有防误驾驶功能的gps导航仪具有一安装座，所述安装座可以卡夹在方向盘中央，在不影响驾驶员驾驶的情况下，所述一种具有防误驾驶功能的gps导航仪被固定在方向盘中央，其中内置的转向检测器就可以在方向盘转向时检测到转向信息，从而对驾驶员进行提醒，实现防误驾驶的功能。

本实施例提供了一种具有防误驾驶功能的gps导航仪，该导航仪为便携可拆卸式，方便驾驶员在更换使用不同车辆时，简便快捷的卡夹在方向盘上并可即刻使用。

实施例四：

如图5所示，本实施例为本发明的优选实施例，其中设置了转向限制系统，所述转向限制系统可以对方向盘的单一转向增加阻尼。

具体包括防误驾驶控制器，转向检测器，定位系统，报警器和转向限制系统，所述转向限制系统和转向检测器分别与防误驾驶控制器连接；其中，防误驾驶控制器通过转向检测器和定位系统，分别获取方向盘转向信息和危险方向信息，当方向盘转向与危险方向一致时，启动报警器和/或转向限制系统。

进一步的，如图7所示，所述防误驾驶控制器包括，

行车信息获取模块：用于从定位模块获得危险路况信息，车辆位置和行驶方向信息；

危险方向判断模块：根据危险路况信息和车辆位置，判断车辆是否处于危险路况，当车辆处于危险路况时，根据车辆行驶方向确定危险路况位于车辆的左侧或右侧，得到危险方向；

转向信息获取模块：获取转向检测器的方向盘转向信号；

控制模块：接收危险反向信号和方向盘转向信号，判断转向信号和危险方向是否为同方向，若为同方向则启动转向限制系统和报警器，若不同则不操作。

进一步的，如图8和图9所示，所述的转向限制系统包括转向限制器1，所述转向限制器1包括套装在方向盘转轴上的单向轴承11，单向轴承11外周侧间距设置有摩擦带12，所述摩擦带12设置在安装座13上并可在驱动机构的带动下贴紧单向轴承11外周，并且所述转向限制器1设置两个，分别为左转向限制器和右转向限制器，其结构相同但单向轴承的限位方向相反。

进一步的，如图9所示，所述摩擦带12一端与安装座13固定连接，另一端为活动端，所述活动端沿单向轴承外表面周环绕一周后与安装座通过一复位弹簧14连接，所述驱动机构包括活动端上设置的铁块15，所述安装座上设置的电磁铁16。

实际使用中，当转向信号和危险方向为同方向时，防误驾驶控制器根据所述危险方向为左或右，启动相应方向的转向限制器1，电磁铁16通电利用磁力将活动端上的铁块15吸引过来，从而摩擦带12被箍筋在单向轴承11表面，实现了对方向盘的单一转向增加阻尼，这样当驾驶员拐向危险方向时，会感到转向阻力变大，用最直观的感觉提示驾驶员该方向有危险路况，从而实现了防误驾驶的功能。同时报警器也可以起到双重的提示功能，增加了行车安全性。

本实施例不仅仅包括声光警示功能，还具有对方向盘转向的某一方向增加阻尼的功能，能够提供给驾驶员最直观的警示作用。

实施例五：

本方案对实施例一、二、四中的定位系统进行了优化，提供了另一种定位系统的实施例。

如图6所示，本实施例在现有定位系统中增加了危险路况识别模块，所述危险路况识别模块，特别用于针对没有标注危险路况的地图信息进行判别，具体可以根据地图上水面颜色和道路颜色的不同，针对沿河路况或沿海路况进行判别。

具体的，将地图中的蓝色水面部分进行边界拾取，划定为危险路况。

实施例六为方法实施例，

具体的，一种具有转向限制的防误驾驶方法：

具体包括，通过地图信息和gps定位，确定车辆是否处于危险路况，若处于危险路况，则通过gps获得车辆当前行驶方向，确定危险转向方向，在方向盘转向与危险转向方向一致发出警报和/或对转向系统进行限制，所述危险路况信息包括盘山路况、沿河路况和沿海路况等。

进一步的，如图10所示，具体步骤：

s1获取地图信息：其中包括危险路况信息；

s2获取定位信息：通过定位模块获取车辆当前位置和行车方向；

s3判断危险方向：根据地图信息和定位信息判断车辆当前是否处于危险路况，同时根据行车方向确定危险路况位于车辆左侧还是右侧，进而确定危险转向方向；

s4检测转向信息：获取方向盘的转向方向；

s5判断转向信息：判断方向盘转向方向是否与危险转向方向一致，若一致则执行s6，若不一致则返回s4；

s6警报和/或限制转向；

优选的，所述s1获取地图信息中，获取包含危险路况信息的地图信息，所述危险路况包括盘山路况、沿河路和沿海路况等；还可以包括况判别，用于针对没有标注危险路况的地图信息进行判别，可以根据地图上水面颜色和道路颜色的不同，针对沿河路况或沿海路况进行判别；

优选的，所述s2获取定位信息中，所述定位模块包括gps或gps和加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪的组合；

优选的，所述s4检测转向信息中，转向信息可以从安装在方向盘转轴上的磁极传感器、光电传感器、电子罗盘、地磁传感器等传感器上获取，或从与汽车电子助力连接的电压检测器获取，还可以是直接通过汽车的can总线获取；

优选的，所述s6警报和/或限制转向，报警可采用扬声器和/或警示灯；所述限制转向，可以采用在方向盘的转轴上设置转向限制系统，所述转向限制系统包括套装在方向盘转轴上的两个限位方向相反的单向轴承，每个单向轴承外周侧均间距设置有摩擦带，所述摩擦带安装在安装座上并可在驱动机构的带动下贴紧单向轴承外周；所述摩擦带，其一端与安装座固定连接，另一端为活动端，所述活动端沿单向轴承外表面周环绕一周后与安装座通过一复位弹簧连接，活动端上设置有磁铁，所述安装座上设置有电磁铁，所述防误驾驶控制器还包括输入模块、电源模块、usb接口，所述电源模块用于为智能车载系统提供工作所需的电能；所述电源模块为车载电源或充电电池；所述输入模块用于输入用户指令，和调整工作模式等参数；所述usb接口用于连接手机以及对电源模块进行供电。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。