基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)及設計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)及設計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的尚新技術(shù)綜合體。
[0003]智能車輛就是在普通車輛的基礎上增加了先進的傳感器(雷達、攝像)、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換，使車輛具備智能的環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，并使車輛按照人的意愿到達目的地，最終實現(xiàn)替代人來操作的目的。
[0004]目前對智能車輛的研究主要致力于提高汽車的安全性、舒適性，以及提供優(yōu)良的人車交互系統(tǒng)。交互系統(tǒng)是智能汽車必不可少的組成部分，它對駕乘人員掌握智能汽車的各項性能指標以及行車數(shù)據(jù)起著重要作用。
[0005]交互系統(tǒng)主要連接車輛的雷達、圖像、導航和決策等幾個模塊，實現(xiàn)車輛先驗軌跡獲取、周邊障礙物檢測、周邊路況信息獲取、導航信息獲取、車輛行駛姿態(tài)和位置及車輛控制等多方面的作用。
[0006]通常對車輛的操作實質(zhì)上可視為對一個多輸入、多輸出、輸入輸出關(guān)系復雜多變、不確定多干擾源的復雜非線性系統(tǒng)的控制過程。駕駛員既要接受環(huán)境如道路、擁擠、方向、行人等的信息，還要感受汽車如車速、側(cè)向偏移、橫擺角速度等的信息，然后經(jīng)過判斷、分析和決策，并與自己的駕駛經(jīng)驗相比較，確定出應該做的操縱動作，最后由身體、手、腳等來完成操縱車輛的動作。因此在整個駕駛過程中，駕駛員的人為因素占了很大的比重。一旦出現(xiàn)駕駛員長時間駕車、疲勞駕車、判斷失誤的情況，很容易造成交通事故。
[0007]現(xiàn)有的汽車控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度慢，難以保證數(shù)據(jù)處理的實時性、有效性和完整性，難以保證車輛的行駛安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種保證數(shù)據(jù)的實時性、有效性和完整性，又提高了數(shù)據(jù)處理速度的基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)及設計方法。
[0009]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案的一個方面是一種基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)，包括車載信息模塊:車載信息模塊位于車輛內(nèi)部，包括圖像模塊、導航模塊、雷達及決策模塊，還包括:
交互中間模塊:用于對接智能車導航、雷達、圖像、決策等各組接口，提供移動端交互程序一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)接口；交互中間模塊從智能車導航、雷達、圖像各組接收車輛數(shù)據(jù)進行格式統(tǒng)一； 無線終端:根據(jù)部署在無線終端設備上的交互應用，獲取智能車圖像、導航以及雷達傳感器的信息并且實時顯示智能車運行狀態(tài)；向智能車發(fā)送自主駕駛命令。
[0010]優(yōu)選的是，所述圖像模塊提供包括路段中紅綠燈、車道線、停止線以及車道牌的位置信息。
[0011]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述導航模塊提供包括智能車經(jīng)瑋度、航向角、俯仰角、橫滾角以及速度信息。
[0012]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述雷達模塊提供包括行人、車輛以及其它障礙物的位置信息。
[0013]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述決策模塊提供智能車行駛路徑分析的信息。
[0014]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述無線終端設備是移動設備，移動設備包括手機、平板電腦。
[0015]在上述任一方案中優(yōu)選的是，包括語音播報模塊，語音播報模塊是指為了提高智能車交互體驗，通過車載音箱或者外接音箱，在智能車處于一定的行駛狀態(tài)時，播放一段預先設定的語音。
[0016]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述語音播報模塊中設置GPS接收裝置，所述GPS接收裝置接收GPS衛(wèi)星導航信息。
[0017]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述GPS接收裝置根據(jù)行車狀態(tài)向語音播報模塊實時傳送信息，所述語音播報模塊接收GPS接收裝置傳送的信息，并按照所述信息進行播報:
交互中間模塊啟動交互中間模塊驅(qū)動程序，播報歡迎乘客的語音；
當智能車加速/減速時，播報提醒乘客車輛加速/減速，注意安全的語音；
當智能車即將轉(zhuǎn)彎時，播報提醒乘客前方車輛要轉(zhuǎn)彎，注意安全的語音。
[0018]在上述任一方案中優(yōu)選的是，導航數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為智能車經(jīng)瑋度、航向角、俯仰角、側(cè)傾角以及車速信息，將整理后的導航信息發(fā)往前端設備顯示;雷達組數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為障礙物坐標和障礙物類型；障礙物坐標以車前為原點，每20cm為一刻度的二維柵格圖坐標；障礙物類型指卡車、小車，然后將整理過的雷達信息發(fā)往前端設備顯示；圖像組數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為圖像元素坐標和圖像元素類型，圖像元素坐標以車前為原點，每20cm為一刻度的二維柵格圖坐標；圖像元素類型指紅綠燈、車道線、車道牌等信息，然后將整理過的圖像信息發(fā)往前端設備顯示。
[0019]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是一種基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)設計方法，包括如下步驟:
a)車載信息系統(tǒng)的導航模塊根據(jù)行車軌跡記錄智能車的導航數(shù)據(jù);導航數(shù)據(jù)包括:經(jīng)瑋度、航向角、俯仰角、橫滾角以及車輛行駛速度；
b)車載信息系統(tǒng)的雷達模塊記錄行車過程中雷達數(shù)據(jù);雷達數(shù)據(jù)包括行人、汽車以及其它障礙物位置等信息；
c)車載信息系統(tǒng)的圖像模塊記錄行車過程中圖像數(shù)據(jù)；圖像數(shù)據(jù)包括車道線、紅綠燈以及標識牌的位置等信息，其特征在于:
d)車載信息系統(tǒng)將獲取導航數(shù)據(jù)傳輸給交互中間層；
e)車載信息系統(tǒng)將獲取雷達數(shù)據(jù)傳輸給交互中間層；
f)車載信息系統(tǒng)將獲取圖像數(shù)據(jù)傳輸給交互中間層； g)交互中間層對獲取數(shù)據(jù)進行格式統(tǒng)一:
h)交互中間層接受決策語音播報指令，包括智能車加速、減速語音播報指令。交互中間層接受到指令后，根據(jù)不同的指令，將語音播報指令的文本信息轉(zhuǎn)發(fā)給語音模塊，語音模塊通過車載音箱或外接音箱播報語音；
j)交互中間層等待無線終端設備的數(shù)據(jù)請求;根據(jù)無線終端設備發(fā)送的請求類型向無線終端設備發(fā)送相應的模塊數(shù)據(jù)。
[0020]優(yōu)選的是，所述無線終端設備通過UDP協(xié)議向交互中間層發(fā)送一個請求。
[0021]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述交互中間層收到圖像數(shù)據(jù)請求后，會向無線終端設備發(fā)送車道線以及紅綠燈的坐標信息。
[0022]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述交互中間層收到導航數(shù)據(jù)請求后，會向無線終端設備發(fā)送智能車當前經(jīng)瑋度值、車速、航向角、橫滾角等信息。
[0023]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述交互中間層收到雷達數(shù)據(jù)請求后，會向無線終端設備發(fā)送障礙物的坐標信息。
[0024]在上述任一方案中優(yōu)選的是，交互中間層接收移動終端設備發(fā)出的自主駕駛命令，并將車輛控制命令轉(zhuǎn)發(fā)至車輛決策；
無線終端設備發(fā)出上交互應用的啟動按鈕，無線終端設備發(fā)出啟動指令，智能車由靜止變?yōu)橐?km/h的速度向前行駛；
點擊無線終端設備上交互應用的加速按鈕，無線終端設備發(fā)出加速指令，當前智能車行駛速度增加5km/h;
點擊無線終端設備上交互應用的減速按鈕，無線終端設備發(fā)出加速指令，當前智能車行駛速度減少5km/h;
點擊無線終端設備上交互應用的停止按鈕，無線終端設備發(fā)出停止指令，智能車停止；點擊無線終端設備上交互應用的左轉(zhuǎn)按鈕，無線終端設備發(fā)出左轉(zhuǎn)指令，智能車向左轉(zhuǎn)30度；
點擊無線終端設備上交互應用的右轉(zhuǎn)按鈕，無線終端設備發(fā)出右轉(zhuǎn)指令，智能車向右轉(zhuǎn)30度。
[0025]本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
本發(fā)明基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)及設計方法，可在無線終端設備上實時顯示智能車圖像、導航、雷達信息。同時，還向乘客提供語音播報和自主控制功能，提供一種保證數(shù)據(jù)的實時性、有效性和完整性，簡約高效的智能車人機交互系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0026]圖1是按照本發(fā)明的基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)設計方法的流程一優(yōu)選實施例的示意圖；
圖2是按照本發(fā)明的基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一優(yōu)選實施例的示意圖；
圖3是按照本發(fā)明的基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)的雷達和圖像柵格的優(yōu)選實施例的不意圖；
圖4是按照本發(fā)明的基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)設計方法的自主駕駛的一優(yōu)選實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]以下參照附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細的說明:
附圖1-4可知，按照本發(fā)明的基于三層架構(gòu)的智能汽車交互系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例，包括:
車載信息模塊:車載信息模塊位于車輛內(nèi)部，包括圖像模塊、導航模塊、雷達及決策模塊；
交互中間模塊:用于對接智能車導航、雷達、圖像、決策等各組接口，提供移動端交互程序一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)接口 ；
交互中間模塊從智能車導航、雷達、圖像各組接收車輛數(shù)據(jù)進行格式統(tǒng)一；
無線終端:根據(jù)部署在無線終端設備上的交互應用，獲取智能車圖像、導航以及雷達傳感器的信息并且實時顯示智能車運行狀態(tài)；向智能車發(fā)送自主駕駛命令。
[0028]所述圖像模塊提供包括路段中紅綠燈、車道線、停止線以及車道牌的位置信息。
[0029]所述導航模塊提供包括智能車經(jīng)瑋度、航向角、俯仰角、橫滾角以及速度信息。
[0030]所述雷達模塊提供包括行人、車輛以及其它障礙物的位置信息。
[0031 ]所述決策模塊提供智能車行駛路徑分析的信息。
[0032]所述無線終端設備是移動設備，移動設備包括指手機、平板電腦。
[0033]包括語音播報模塊，語音播報模塊是指為了提高智能車交互體驗，通過車載音箱或者外接音箱，在智能車處于一定的行駛狀態(tài)時，播放一段預先設定的語音。
[0034]所述語音播報模塊中設置GPS接收裝置，所述GPS接收裝置接收GPS衛(wèi)星導航信息，所述GPS接收裝置根據(jù)行車狀態(tài)向語音播報模塊實時傳送信息，所述語音播報模塊接收GPS接收裝置傳送的信息，并按照所述信息進