[发明专利]一种驾驶员防误踩油门控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种驾驶员防误踩油门控制系统，其特征在于，包括：计算机视觉单元、车载PC、加速踏板传感器、电子控制单元、伺服电机、节气门控制机构、制动主缸推杆控制机构，

1)计算机视觉单元，该单元与车载PC连接，向车载PC发送当前行车过程的实时图像，以供车载PC处理；2)车载PC，车载PC接收并处理计算机视觉单元的实时图像，并通过串口与电子控制单元通信，向电子控制单元发送当前行车工况信息，包括行驶车距、前方障碍信息；3)加速踏板传感器，加速踏板传感器为角度传感器和加速度传感器，向电子控制单元发送驾驶员行为信息，包括驾驶员当前操作加速度踏板的角度和加速度信息；4)电子控制单元，电子控制单元接受车载PC发送的行车工况信息和加速踏板传感器发送的驾驶员行为信息，根据接收到的信号判断驾驶员在当前行车工况下是否存在对加速度踏板的误操作，从而调节伺服电机进行相应运转；5)伺服电机，伺服电机受电子控制单元控制，伺服电机输出端通过带传动驱动节气门翻板运动；6)节气门控制机构，受伺服电机驱动，调节车辆发动机进气量，控制车辆的加速状态，同时，使车辆对驾驶员误踩油门的行为做出正确的反应；7)制动主缸推杆控制机构，在判断为紧急情况的状态下，电子控制单元发出制动信号，伺服电机通过与其连接的齿轮齿条啮合驱动制动主缸推杆，制动主缸推杆与液压制动系统中主缸活塞铰接，使车辆在紧急状态下能迅速采取制动措施；

其中，伺服电机(1)输出轴处安装第一齿轮(2)，第一齿轮(2)与齿条啮合，齿条与制动主缸推杆(3)一体成型，制动主缸推杆(3)与车辆制动主缸活塞(4)铰接；第一齿轮与第二齿轮(5)啮合，第二齿轮(5)转轴与节气门翻板(6)相连，带动发动机节气门翻板(6)开合，继而实现伺服电机(1)对制动主缸(7)压力和节气门开度的控制，伺服电机(1)可以实现固定角度的正反转，正转使制动主缸(7)增压，节气门关闭；伺服电机(1)反转驱动节气门开启和制动主缸(7)减压。

2.根据权利要求1所述的一种驾驶员防误踩油门控制系统，其特征在于，执行计算机视觉单元时调用前视摄像头，基于Python3.7与Open CV实现了前车与行人的目标识别，并对被识别对象进行框选和跟踪，通过画框长宽计算对象距离，据此得到交互的车辆和路面状态信息；在车载PC中，根据得到的车辆和路面状态信息，通过机器视觉单元与车载PC对前方车辆和行人进行识别和测距，实时计算当前紧急制动所需最小安全距离；车载PC根据最小安全距离实时计算当前行驶车速下紧急制动时不发生碰撞的安全距离阈值，并通过图像处理算法计算与前车的距离，进行当车距小于安全距离阈值时，判断为行车危险工况。

3.根据权利要求2所述的一种驾驶员防误踩油门控制系统，其特征在于，最小安全距离s：

其中s₁为驾驶员反应时间内车辆驶过的距离，s₂制动器作用期间车辆驶过的距离，s₃持续制动期间车辆驶过的距离，τ₁驾驶员反应时间，包括驾驶员的脑神经反应时间和右脚移动到制动踏板上的时间，τ₂是制动器作用时间，包括克服制动机构间隙的时间τ'₂和制动力增长所用时间τ”₂；

同时考虑到制动力增长所用时间τ”₂非常短，因此忽略项，所以安全距离s简化为：

4.根据权利要求1所述的一种驾驶员防误踩油门控制系统，其特征在于，电子控制单元可以控制伺服电机的正转转动角度和反转转动角度，当电子控制单元判断当前驾驶员制动意图和行为不一致时控制伺服电机转动正转转动角度，在该正转转动角度下伺服电机驱动节气门翻板转动，制动主缸推杆轴向平动，使节气门关闭、制动主缸增压，反转角度是在加速踏板复位后电子控制单元控制伺服电机反转转动角度，在该反转转动角度下节气门翻板和制动主缸推杆复位。

5.根据权利要求1所述的一种驾驶员防误踩油门控制系统的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：对驾驶员真实意图进行监测，车载PC通过计算机视觉单元对前方车辆和行人进行识别和测距，获取各行车工况信息，电子控制单元通过串口获取车载PC中计算机视觉单元的识别结果，电子控制单元判断自车是否处于危险行驶状况中，获取驾驶员在此状况下的真实制动意图；

步骤2：对驾驶员操作进行监测，电子控制单元采集加速踏板角度或加速度信号，根据步骤1判断车辆是否行驶于危险状况中，并通过加速踏板角度和加速度传感器下，检测驾驶员是否存在猛踩加速踏板的行为，若在危险行驶工况下踏板加速度大于设定阈值，电子控制单元则认为驾驶员存在误操作加速踏板的行为；

步骤3：对车辆进行控制，当电子控制单元判断出驾驶员不存在误操作加速踏板时，驾驶员可以正常控制车辆运行，当电子控制单元判断出驾驶员于危险工况下执行了误操作加速踏板的行为时，电子控制系统便会接管驾驶员对节气门翻板和制动主缸推杆的控制权，电子控制单元通过控制伺服电机运作，从而驱动节气门翻板转动，控制发动机的进气量，伺服电机同时还会驱动制动主缸推杆运作，调节汽车制动力，最终由节气门和制动主缸来修正驾驶员的误操作。