[发明专利]一种驾驶培训智能教练系统

摘要

本发明公开了一种驾驶培训智能教练系统。包括在驾驶模拟器上安装的四个摄像头、操作传感器、数据采集卡、计算机，四个摄像头和操作传感器均经数据采集卡和计算机连接；计算机接收摄像头获取的图像和操作传感器采集的电信号，实时识别驾驶者的驾驶操作并提醒，对车辆的运动情况进行动力学仿真，实时根据所采集的操作传感器数据得出驾驶建议进行提醒，通过扬声器发出语音信号告知驾驶者。本发明用于拓展驾驶模拟器的功能，使计算机能像驾驶教练一样给驾驶学员作出指导，提高驾驶学员在使用驾驶模拟器进行训练时的学习效果。

主权项

1.一种驾驶培训智能教练系统，包括驾驶模拟器，其特征在于：包含以下组成部分：/n包括在驾驶模拟器上安装的四个摄像头(C1、C2、C3、C4)、操作传感器、数据采集卡、计算机，四个摄像头(C1、C2、C3、C4)和操作传感器均经数据采集卡和计算机连接，四个摄像头具体包括：/n第一摄像头(C1)，位于驾驶模拟器的驾驶台面上部并且朝向驾驶者人脸正面侧，获取驾驶者的头部图像；/n第二摄像头(C2)，位于驾驶模拟器的座椅顶端的右侧或者左侧并且朝向方向盘和操作杆，获取方向盘和操作杆的图像；/n第三摄像头(C3)，位于方向盘下方并且朝向离合器踏板、刹车踏板和油门踏板，获取离合器踏板、刹车踏板和油门踏板的图像；/n第四摄像头(C4)，位于驾驶模拟器的右侧方或者左侧方并且朝向方向盘、操作杆、离合器踏板、刹车踏板和油门踏板，获取方向盘、操作杆、离合器踏板、刹车踏板、油门踏板的图像；/n所述驾驶培训智能教练系统采用以下方式对驾驶者在模拟器上的操作进行控制和提醒：计算机接收摄像头获取的图像和操作传感器采集的电信号，实时识别驾驶者的驾驶操作并提醒，对车辆的运动情况进行动力学仿真，实时根据所采集的操作传感器数据得出驾驶建议进行提醒，通过扬声器发出语音信号告知驾驶者；/n所述实时识别驾驶者的驾驶操作并提醒，包含以下过程：/n(1)计算机对摄像头采集的图像信息进行处理，分割出图像中的人脸、手或者脚，进而得到驾驶者脸部的朝向、双手的位置和脚的位置；/n(2)依据已构建常见驾驶陋习图像模板库判断驾驶者的驾驶操作是否为驾驶陋习；/n(3)根据判断结果，通过扬声器发出预先储存的语音信号，提醒驾驶者更正驾驶陋习；/n所述对车辆的运动情况进行动力学仿真，实时根据所采集的操作传感器数据得出驾驶建议进行提醒，包含以下过程：/n(1)计算机内预先搭建与驾驶模拟器中驾驶场景同步相同的虚拟场景，并建立与驾驶模拟器中虚拟车辆的运动同步的车辆动力学仿真模型；/n(2)驾驶者选择驾驶模拟器上的场景进行模拟训练时，计算机上搭建的虚拟场景和车辆动力学仿真模型分别与驾驶模拟器中的驾驶场景和虚拟车辆保持同步；/n(3)计算机根据虚拟场景中车辆的起始位置与目标位置，通过路径优化拟定一条车辆行驶的预期轨迹，在预期轨迹上设定驾驶拐点和等间隔设定特征点；/n(4)用数据采集卡实时间隔采集操作传感器的电信号，计算机将数据采集卡接收的电信号输入到车辆动力学仿真模型，计算当前时刻车辆的位置、方向和速度的情况；/n(5)当虚拟场景中车辆到达某一特征点附近时，根据当前时刻下方向盘角位移、刹车和油门踏板的位置，结合当前车辆的行进速度、方向和位置计算估计当前时刻到下一时刻的行进轨迹及下一时刻的目标位置；/n(6)将行进轨迹与预期轨迹之间的夹角和轨迹角度阈值进行比较判断，行进轨迹与预期轨迹之间的夹角为当前车辆位置和下一时刻的目标位置的连线与当前车辆位置和下一特征点的连线之间的夹角：/n若行进轨迹与预期轨迹之间的夹角超过轨迹角度阈值，则以下一特征点为行进目标点，通过扬声器播放音频信号发送给驾驶者，提醒驾驶者实时控制方向盘偏转与行进轨迹与预期轨迹之间夹角对应的旋转角度；/n若行进轨迹与预期轨迹之间的夹角未超过轨迹角度阈值时，则不对驾驶者作出任何提醒；/n(7)根据当前车辆位置和驾驶拐点的位置判断处理：/n根据当前车辆位置和预期轨迹上调头拐点的位置之间是否小于距离阈值，判断是否存在车辆调头情况；根据当前车辆位置和预期轨迹上的停止点的位置之间是否小于距离阈值，判断是否存在车辆停车情况；根据当前车辆位置和预期轨迹上的转弯拐点的位置之间是否小于距离阈值，判断是否存在车辆转弯情况；再根据是否存在车辆调头情况，则通过扬声器播放音频信号发送给驾驶者，提醒驾驶者换挡减速或调整灯光。/n